¿Cuáles son las características del gas producido por la gasificación continua enriquecida con oxígeno?
Introducción a la tecnología de gasificación continua enriquecida con oxígeno
En el campo de la gasificación del carbón en China, existen varios métodos de gasificación, con experiencias exitosas y lecciones de los fracasos. . Desde la década de 1960, la tecnología de oxidación enriquecida con oxígeno se ha aplicado con éxito en hornos de gas de lecho fijo en mi país y ha experimentado muchos altibajos en los últimos 50 años.
A finales de la década de 1960, la planta de fertilizantes de Jilin utilizó el oxígeno restante en la separación de aire de la planta para gasificar continuamente aire y vapor ricos en oxígeno en un viejo gasificador intermitente para producir gas de materia prima de amoníaco. Al fabricar un solo generador de gas, la capacidad de producción del horno se ha duplicado y el efecto es obvio. Posteriormente, la planta de fertilizantes de Huainan adoptó el mismo método y utilizó su propio exceso de oxígeno para realizar pruebas de gasificación continua enriquecida con oxígeno de coque y carbón blanco en el sistema antiguo, las cuales tuvieron éxito. En 1998, una planta química en Heilongjiang construyó una nueva unidad de síntesis de amoníaco con una producción anual de 180.000 toneladas. Utilizando coque como materia prima, 7 hornos de gasificación continua ricos en oxígeno de φ3m y 1 conjunto de equipos de producción de oxígeno de 12000Nm3/h no sólo reducen el consumo de coque, sino que también aumentan la inversión total. Después de que el dispositivo se puso en uso en 1999, el efecto fue muy bueno. Cambió por completo la gestión tradicional de la operación de producción intermitente de gas y logró el éxito inicial.
2. Principio y características del proceso de gasificación continua enriquecida con oxígeno
En un horno de gas de lecho fijo, cuando se queman naturalmente aire enriquecido con oxígeno y carbón, se produce una reacción exotérmica, y el vapor y el carbón caliente producen una reacción endotérmica. Cuando las dos reacciones básicamente alcancen el equilibrio, el proceso de gasificación continuará sin problemas. Para cumplir con los requisitos de la composición del gas semi-agua, el contenido de O2 en el aire rico en oxígeno generalmente se controla entre 47 ~ 52. La fórmula de la reacción química del aire, vapor y carbón enriquecidos con oxígeno es la siguiente:
C O2 = CO2 40808KJ ①
2C O2 = 2CO 246,4KJ ②
c O2 = 2CO–165,7 kj③
c H2O = CO H2–118,8 kj④
C 2H2O = CO2 2H2 -75,2KJ ⑤
Finalmente, el El gas alcanza el equilibrio de reacción semi-agua.
El aire rico en oxígeno y el carbón sufren una reacción exotérmica en la capa de oxidación, como la fórmula ① y la fórmula ②, para obtener suficiente calor para que la capa de reducción lleve a cabo las reacciones ③, ④ y ⑤. Aumentar la altura de la capa de combustible será beneficioso para que se produzcan las reacciones ③ y ④ y para la reducción de CO2 en el gas semiagua.
Después de lograr la gasificación continua enriquecida con oxígeno, se elimina la etapa de explosión, lo que reduce la pérdida de carbono causada por la combustión rápida, reduce el arrastre de gas, reduce el contenido de carbono de la escoria, mejorando así la utilización del contenido de carbono. La tasa reduce el consumo de carbón. Además, debido a la baja velocidad espacial del gas, para la gasificación se pueden utilizar carbón pequeño y briquetas.
Debido a que esta tecnología es de gasificación continua, la temperatura del horno es relativamente estable y la tasa de descomposición del vapor es mayor que la de la gasificación intermitente con aire. Además, dado que todos los gases de alta temperatura ingresan a la caldera de calor residual, el efecto de recuperación de calor residual es bueno y el sistema de amoníaco puede lograr la autosuficiencia en vapor debido al aumento del vapor subproducto (este es un cálculo teórico). .
Tres. Flujo continuo del proceso de gasificación enriquecido con oxígeno
Después de triturar y cribar el coque crudo, se envía al contenedor de coque en la parte superior del generador de gas mediante una cinta transportadora y se pasa continuamente a través de la tolva. La máquina de coquización automática a ciertos intervalos. Agregue un generador de gas de capa fija. El vapor y el aire rico en oxígeno ingresan continuamente al horno, y la combustión incompleta del coque y el aire rico en oxígeno genera una gran cantidad de calor. La temperatura aumenta para que el vapor se descomponga en el carbón caliente para producir gas semi-agua.
El aire del soplador y más del 99 % de oxígeno del sistema de separación de aire ingresan al tanque de mezcla al mismo tiempo y se mezclan con aproximadamente un 50 ~ 55 % de aire rico en oxígeno. se mezcla con el oxígeno del sistema de separación de aire.
El vapor del sobrecalentador de vapor se mezcla nuevamente con el fondo del generador de gas. La temperatura del gas mezclado es de 110-140 °C. El aire rico en oxígeno proviene del fondo del generador de gas. El vapor está en el horno y reacciona con el carbón para generar gas semi-agua, que sale de la parte superior del horno y entra a la caldera de calor residual. 750 ℃) a aproximadamente 280 ℃. Después de que el precalentador de vapor sobrecalentado recupera calor nuevamente, ingresa a la caja del depurador de gas a aproximadamente 170°C. El depurador de gas enfría el gas semiagua a 35°C y luego lo envía al gabinete de gas. Después del almacenamiento en búfer, ingresa al recolector de polvo de espuma.
Una vez desempolvada la espuma, se envía al filtro eléctrico para eliminar el alquitrán y el polvo.
Por debajo de 3 mg/metro cúbico (estándar), ingresa al sistema de compresión de gas. La caldera de residuos genera vapor de 2,5 MPa para el transporte y la camisa del gasificador genera vapor de 0,04 MPa (de mesa) para la gasificación.
IV. Indicadores de consumo de gasificación continua enriquecida con oxígeno
Los indicadores de consumo se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1 Indicadores de consumo de gasificación enriquecida con oxígeno
5. Comparación entre gasificación continua enriquecida con oxígeno y gasificación intermitente
5.1 Ventajas de la gasificación continua enriquecida con oxígeno
(1) El carbón tiene una amplia adaptabilidad. No solo puede quemar carbones pequeños con un diámetro de φ 13 ~ φ 25, sino que también es adecuado para quemar carbón blanco o briquetas con poca resistencia mecánica. La literatura muestra que la mayoría de las empresas utilizan coque, y el precio del coque es relativamente alto en esta etapa, lo que lo hace antieconómico. En la actualidad, todas las nuevas empresas de producción que utilizan gasificación enriquecida con oxígeno han pasado a la gasificación con briquetas.
(2) La contaminación ambiental causada por el soplado de aire se elimina básicamente y los beneficios de protección ambiental son obvios.
(3) La capacidad de producción de un solo horno es grande. En comparación con la gasificación intermitente, la producción de gas de un solo horno del mismo tipo se puede duplicar (cálculo teórico). Pero a juzgar por muchos fabricantes que utilizan hornos de oxidación ricos en oxígeno, el aumento real es sólo de 5 a 30. Por ejemplo: ① La fábrica de fertilizantes de Huainan aumentó en 30. ②La fábrica de fertilizantes de Heilongjiang solo creció en 4. ③La planta de fertilizantes Wu aumentó en 19.
(4) La tasa de conversión de carbono es alta, la fracción de masa de carbono residual en las cenizas se puede reducir de 7 a 12 (el contenido de carbono de las cenizas de la industria Feihua en Pingdingshan, Henan es menor que 10), y el arrastre del gas se reduce significativamente.
(5) El proceso es simple, la condición del horno es estable, la operación es conveniente y la carga de trabajo de mantenimiento es pequeña. Debido a que el proceso de gasificación es puro soplado ascendente y no hay conmutación de múltiples etapas de gasificación intermitente, la operación es relativamente simple. Dado que no hay válvulas que se cambian con frecuencia, la carga de trabajo de mantenimiento es menor y se reducen los costos de mantenimiento.
(6) La tasa de descomposición del vapor es alta, que puede incrementarse en 10 (aproximadamente 55) en comparación con la gasificación intermitente.
(7) Debido a la gasificación continua, la composición del gas es estable, lo que es especialmente beneficioso para la estabilidad de todo el sistema de producción.
(8) La tasa de utilización del calor es alta y se puede producir vapor a media presión como subproducto.
5.2 Los principales defectos del proceso de gasificación continua rico en oxígeno
(1) Aunque es una gasificación continua, sigue siendo una gasificación a presión atmosférica, que no puede eliminar la baja conversión de carbono. Tarifa y alto consumo de energía.
(2) El contenido de oxígeno en el gas excede el estándar y es dañino. El contenido de oxígeno en el gas producido mediante gasificación continua enriquecida con oxígeno es relativamente bajo y su fracción en volumen es generalmente de sólo 0,2. Sin embargo, debido al alto contenido de oxígeno del aire enriquecido con oxígeno, una vez que la gasificación es incompleta, la velocidad del peróxido de hidrógeno es rápida y la concentración de oxígeno en el gas es alta, lo que traerá grandes riesgos de seguridad para las secciones de trabajo posteriores. Actualmente, para controlar el contenido de oxígeno en el proceso de producción, la medida adoptada es aumentar la temperatura de salida del horno de gas a >550°C, lo que a su vez conduce a un aumento en el consumo de carbón crudo.
(3) El contenido de dióxido de carbono en el gas de hulla es alto. La fracción volumétrica de dióxido de carbono en el gas producido por gasificación continua enriquecida con oxígeno es de 13 a 16 y hasta 19,7. Debido a que la concentración de CO2 es demasiado alta, no solo aumentará el consumo de vapor de conversión y aumentará la carga del proceso de descarbonización, sino que también afectará la eficiencia operativa del compresor en el proceso de síntesis. Generalmente se puede reducir en aproximadamente 10. lo que inevitablemente conducirá a un aumento en el consumo de energía y los costos de mantenimiento del compresor. El daño es inmensurable.
Tabla 2 Composición del gas semiagua (V) de varios métodos de gasificación
(4) El contenido de monóxido de carbono en el gas es alto. El contenido de CO en el gas semiagua enriquecido con oxígeno es de 38 a 44. Debido al aumento del contenido de CO, la carga del horno de conversión aumentará inevitablemente durante el proceso de conversión.
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