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摘要：本文主要对变压吸氧制氧相关设备参数、产品基本性能、消耗情况及成本等进行分析，介绍煤气发生炉系统增氧制气投运调节的方法，详细对比工艺参数、产气量、消耗量、经济效益等基本指标。通过对比发现，煤气发生炉增氧制气是一种非常环保、见效快、经济效益显著的项目。
关键词：煤气发生炉；增氧制气；工艺参数；气体成分
1.VPSA装置与配套装置
煤气发生炉10台（ 2800mm），有5台是常开的台式炉，45000~58000m3/h的半水煤气产量，配置了压缩机4台，氨的年总产量为110~150kt。
1.1制氧装置的产品参数
氧气的设计生产量为2800m3/h，从吸附塔中出来的氧气经过氧气加压机加压至50kPa，然后将其送至到煤气发生炉系统空气总管中，在与空气充分混合以后变为增氧空气。氧气分析仪、压力表、调节阀等是氧气调节系统的主要组成。
1.2制氧装置主要设备及装置能耗
罗茨真空泵及同品牌的鼓风机，前者压力为55.8kPa，风量为750.2m3/min；后者压力为50kPa，风量为650.5m3/min。氧气增压机，压力为54kPa，风量为70m3/min，电机功率85kW。装置能耗为：1.0m3耗气耗电0.25kW、耗水3m3，剩余冷却水均得到循环利用。
1.3氧气产量及质量
使用VPSA制氧装置，氧气产量及质量详见下表1所示。
2.2气体成分对比
气化层中，水蒸气与碳的反应均为吸热反应。依据平衡移动原理，温度升高，平衡会转移到生成物方向，温度对这两个因素的影响程度存在差异，温度升高对生成CO反应有利。为此，增氧后的煤气发生炉，可以将CO含量与汽化层的温度提高。在增氧以后，保持CO+H2不改变的情况下将加氮量的时间增加了，从而有利于将煤气发生炉的产气量提高。
增氧制气后，Ar含量在炉内空气中增加，需要重新核算氢氮比指标，从而保证合成系统反应状态最佳；此外，吹风增氧制气时，煤气中的Ar与CO2含量会随之升高，O2每升高1%，半水煤气中的Ar就会增加0.05%，惰性气体含量也会随之升高。为此，需要在考虑好系统运行方式后再选择增氧方式。
增氧后，灰渣残炭含量也会发生相应变化，增氧以后，增加了入炉空气中的氧含量，会加快炭氧反应速率，相应升高了煤气发生炉汽化层温度，降低渣中残碳含量，返焦量会降低5.40t。
2.3煤气发生炉上下行温度对比
煤气发生炉增氧以后，会增加炭的反应速率，上行温度会平均升高10℃，下行温度会平均升高15℃，但是在上下行温度变化上焦炭品种不是一致的，存在一定差异。
3.增氧前后煤气发生炉产气量对比
增氧以后，产气量明显提高的是煤气发生炉单炉产气量，在产气量不变的情况下，可以减少一台炉的运行，单炉产气量会增加15%~20%。应用增氧制气，通过进一步优化系统后，较为经济的方式依然保持5台炉的运行。这是因为：单炉产气量为8500m3/h，生产强度为1250m3/h，吹风时间缩短至20~25s，吹风气中CO含量为5.0%~7.0%；当4台炉运行时，单炉产气量为9800m3/h，单炉生产强度为1562m3/h，吹风时间缩短至25~30s，吹风气中CO含量升高至7.0~9.0%；为此，开5台炉运行可以将循环吹风时间缩短5s左右，从而使吹风气中的CO含量降低了。在停炉检修过程中，开4台炉对稳定合成氨系统生产非常有利，能够达到5台满负荷生产标准。
4.增氧前后消耗对比
增氧以后，鉴于吹风气量较原来减少了，废热锅炉自产蒸汽量也相应减少了，降低了脱盐水用量，从而使吨氨外供蒸汽用量大大增加了，增加量在50kg左右，总消耗降低了135kg。详见表4、表5。
5.经济效益对比
该企业应用增氧制气以后，吨氨焦炭消耗量大大降低了，约为80Kg,吨氨原料成本下降至78.50元；按照每吨氨氧量为100m3、氧气成本0.250元/m3，则吨氨成本增加30.25元；经过系统优化升级，停运一台空气风机，电耗下降了25kW?h，吨氨成本降低了10.50元；吨氨成本合计可降低55.30元。
结束语：总之，在科技不断进步与发展下，技术革新日趋朝向低碳、环保方向，各项生产均以节能环保、提高经济效益为核心。在此背景之下，使用煤气发生炉增氧制气工艺可以有效节约能耗、降低能耗符合节能环保的基本理念，且通过与增氧前的各项参数对比，可以发现，增氧制气工艺大大降低了原料成本与吨氨成本、电力成本等，大大提高了企业经济效益。
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论文作者:袁飞,孙文祥
论文发表刊物:《防护工程》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/19
标签：煤气论文; 发生论文; 气量论文; 氧气论文; 含量论文; 温度论文; 成本论文; 《防护工程》2017年第26期论文;