浙江赤道筑养路机械有限公司 311815
摘要：对于气流床的煤化工艺来讲，能够对其产生影响的因素主要包括以下的两类，其中的一类是煤的物理化学工艺，另一类是具体的生产条件。如果从对煤气化的工艺性能的稳健性来看主要能够分成以下的几类，首先是煤的性质；其次是相关的工艺操作参数；最后是对煤的灰、水分以及其他不容易直接进行控制的噪声因素。
关键词：气流床；煤气化工艺；稳健优化；控制
气流床的煤气化工程中最为主要的性能参数包括以下的几个方面，比如说产气率、一氧化碳以及氢气含量等几个主要的方面，在对相关的参数进行调整时主要的影响因素有蒸汽煤比、压力、温度氧煤比等几个方面。在这些条件之外，比如说煤的灰分以及粒度等相关指标还会对对煤气的气化性能产生影响。对于气流床的煤气化工艺来讲，对影响气流床工作性能的主要参数指标进行分析，对各指标变动所导致的气流床性能的变化是对气流床煤气化工艺性能进行控制与优化的重要措施[1]。
1 控制参数的影响分析
1.1 操作压力
在煤粉气化的过程中气体的体积以及压力都在不断的增加，在热力学的角度来看提高压力对于化学平衡是不利的。但是在进行气化的过程中实际上距离化学平衡依然比较远，能够对化学反应程度产生更大影响的无疑是反应速度，一般来看提高压力能够增加反应物的浓度所以也就在一定程度上提高了气化的反应。除此之外提高压力也是能够很大程度上的提高气化反应的强度，在工业实际生产中提高压力还能够节约后续工艺中的压缩能耗，节约成本。
1.2 气化温度的影响
对于水蒸气与碳的反应来看，这是一种可逆的吸热反应，提高温度是能够将反应的转化率进一步提高，这样也就能提高氢气与一氧化碳的浓度。根据动力学知识，温度的提高是能够加快反应速度，然而，在该反应中的气化温度是需要通过改变蒸汽煤比以及氧煤比的方法来调节气化温度。
1.3 氧煤比
根据该过程反应的化学方程式来看可以得知该过程的碳原子数量与氧原子数量应该是相等的。这样煤中的碳就能全部的与氧进行结合而产生一氧化碳。如果在此反应过程中氧气的用量超过了碳原子的数量，这样由于一部分的碳发生完全氧化就会产生二氧化碳。但是在该反应的过程中由于大量的氢气与一氧化碳是能够产生反应。由于该反应的反应时间相比较于燃烧反应是比较长，也就是说在以上的反应中必须存在一定数量的二氧化碳。气化剂中的水蒸气是能够提供一定数量氧原子，这样就导致在反应进行的实际过程中所需要的氧气数量低于理论计算值。
2 煤性质的分析
2.1 对于煤种的影响因素分析
1、对于煤气化产率来看，煤种的因素不能忽略。
2、煤气的成分是在存在很大差异，导致这种情况发生也是由于煤种的不同而造成。
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（二）煤的性质对于气化性能的影响分析
1、煤的机械强度主要是指其自身所具有的抗破碎能力，对于一些比较容易进行破碎的煤种来讲在进行筛分的过程中是会产生数量很大的煤屑，这也就导致入炉煤粉的数量很大程度上的增加，导致煤气质量产生下降，增加相应的煤耗[2]。
2、对于煤的粘结性而言，对该反应过程最为主要的影响就是指煤在高温干馏过程中的粘结性能。这种性能在气化炉内进入相应干馏层中会产生一种叫做胶质体的物质，由于这种胶质体的黏度比较高，会对干馏层的透气性产生一定的影响，也就会导致在气流床中气流分分布的不均匀以及对反应料的下移产生一定程度的阻碍，造成气化过程的波动。
3、煤的化学活性主要是指煤气与相关的煤气通话剂的反应活性，是影响煤与其他反应物反应速率的重要影响因素。也就是说由于在反映过程中的煤种是不一样的，反应活性也是存在较大的差异。一般来讲，碳化程度越低的煤炭反应中的活性也就越高。
3 可控工艺参数对CO%稳健效应分析
1、根据以上的相关实验因素进行了具体的实验分析，根据相关的实验结果本文只对一些效应比较明显的影响工艺参数对CO%含量平均值与波动的影响。根据实验结果分析，随着O/C数值的增加导致CO%含量的增加，随着W/C数值的增加而降低，反应中压力P的增加而导致反应产物含量的增加。
在实验中，将氧煤比、压力和蒸汽煤比分别作出一定程度的提高，同时CO%的数值作出相应的变化为提高、提高与下降。对于这样的实验结果进行分析可以发现，在O/C提高的同时，很大程度上增加了气化过程的燃烧反应，这样也就导致反应中产生更多的热量，相应的提高了反应温度，这样能够有效的促进CO2反应的进行，这样也就导致反应过程中CO含量的增加。压力P的增加能够很大程度上增加反应底物的浓度，同时能够提高反应速率，相应的提高CO%含量的增加；对于W/C数值的变化来讲，该数值的增加是能够加速水蒸气还原反应，这样也就对煤气中的CO含量做出一定的抑制，也就是说随着W/C比例的增加会导致CO%含量的减少。
4 可控工艺参数对于H2稳健效应分析
根据相关的实验结果可以发现，随着氧煤比的增加H2含量是在逐步减少的，随着蒸汽煤比的增大导致H2含量的增加，压力P的增加导致该比例的减少。结合实验数据可以发现如果将氧煤比、压力以及蒸汽煤比分别作出一定程度的提高，H2的含量变化呈现出减少、减少与增加的变化趋势。根据对相关的影响数据进行分析可以发现对H2%影响最大的因素是氧煤比。对于该结果进行分析能够得出结论发现氧煤比、CO%含量等因素的增加是能够气化过程燃烧反应的增大，从而进一步增加反应热量的释放，提高了反应过程温度，在相关燃烧过程中产生了CO2以及水蒸气，这样也是不利于H2的还原效应[3]。所以说在反应中的蒸汽煤比的增加是不利于H2还原反应进行的，所以说在该反映过程中的氧煤比的增加是能够导致H2含量减少，并且氧煤比的增加还能够很大程度上加速气化反应的进程，所以根据有关的实验结果可以得知在该反应中氧气的增加是能够很大程度上降低H2的含量；在该反应中增加反应压力同样能够增加反应底物的浓度，这样也就能够促进碳的转换，有利于反应的进行，进一步的提高CO%的含量，但是对于H2的还原反应却是有一定的抑制效应，所以说压力的增加是能够降低H2%含量。
5 可控工艺对于碳转化率的稳健效应分析
根据实验数据可以知道在反应过程中对于碳转化率最为主要的影响因素包括压力与氧煤比，这两个因素的增加是能够很大程度上的提高碳转化率，根据实验数据以及结果，可以发现在如果将压力与氧煤比等因素做出一定的提高就会相应的增加碳转化率。除此之外的对于压力以及氧煤比对于碳转化的影响作用还具有一定的交互作用。如果在提高氧煤比的条件下进一步的对反应压力做出一定程度的提高，这样对于碳的转化率来讲还能在原有的基础上还有一定程度的增加，这样也就能够看出在该反应中压力所扮演的作用。
结语：
总而言之，对于人们日益增长的气化产品需求、环保要求等的进一步提高，气流床煤气化工艺在未来必将有更大的发展，必将拥有更为广泛的应用。同时，相关的研究人员对于气流床煤气化工艺的控制研究以及稳健优化也要给予足够重视，逐步的加大在该方面的研发投入，以期进一步提高煤炭能源的清洁，保证煤气化工艺安全、高效的进行。
参考文献
[1]魏红,彭桂莲.影响气流床煤气化工艺性能的主要影响分析[J].山东工业技术,2013,13:39+50.
[2]张进春,侯锦秀.基于响应面法的煤气化工艺参数效应分析[J].动力工程学报,2011,10:789-796.
[3]李庆,蔡雅娟,魏先全,冯凯,李天文.加压气流床煤气化单元技术及工艺选择[J].泸天化科技,2007,04:357-367.
论文作者:程良灿
论文发表刊物:《基层建设》2016年7期
论文发表时间:2016/7/5
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