0 前 言
傳統(tǒng)的固定床半水煤氣加氮方式一般是在上下吹蒸汽制氣過程均勻加入加氮空氣。由于下吹加氮易引起爐面高溫(特別是中氮使用二次風(fēng)情況下)，造成掛壁等工藝事故而逐漸停用。也有的廠家干脆徹底放棄上下吹加氮，完全采用回收吹風(fēng)氣來加氮。由于采用吹風(fēng)氣加氮調(diào)節(jié)氫氮比迅速，容易實現(xiàn)自動控制，不需額外的執(zhí)行機構(gòu)而頗受青睞。但不同的加氮方式將影響制氣的效率。
1 上下吹加氮有利于工藝穩(wěn)定，提高制氣效率
半水煤氣生產(chǎn)過程的效率是一個吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)的熱量平衡問題。根本上可歸結(jié)為C十H2O的吸熱與C＋O2的放熱之間的熱平衡。所以生產(chǎn)單位熱值半水煤氣所使用的總空氣量，反映了提供熱量的總水平和效率。消耗空氣越多，意味著用于供熱消耗的炭越多，效率越低。
固定床采用空氣和水蒸氣為氣化劑的半水煤氣生產(chǎn)中，蒸汽分解反應(yīng)屬動力學(xué)控制的吸熱反應(yīng)，需由外界持續(xù)不斷提供熱量，以維持床層高溫，否則，制氣階段后期床層溫度低，使蒸汽分解率降低，煤氣的產(chǎn)量和質(zhì)量均大幅下降。床層溫度越高，則蒸汽分解率越高，煤氣產(chǎn)量越大，品質(zhì)越好。例如在上吹開始時，蒸汽分解率達(dá)70％以上，而下吹階段不到40％。由于空氣中N2高達(dá)78％，為保證合成氨(CO+H2)／N2＝3:1的要求，制氣過程中加入的空氣量較少，產(chǎn)生熱量有限，使蒸汽分解的吸熱反應(yīng)難以達(dá)到自熱平衡，必須專門設(shè)置效率不高的吹風(fēng)階段，消耗部分燃料來為制氣作蓄熱準(zhǔn)備。
吹風(fēng)過程中，燃料產(chǎn)生的熱量一部分直接加熱了燃料本身，形成氧化還原層的有效蓄熱，而更多的熱則被上升氣流帶給上部干餾干燥層，形成無效蓄熱(因為這部分蓄熱在上吹過程被帶出而損失掉)，甚至以顯熱或化學(xué)潛熱形式直接被吹風(fēng)氣帶出。由于吹風(fēng)階段熱量不能直接利用，而提高溫度又是吹風(fēng)階段增加蓄熱的唯一手段，所以間歇制氣總效率較低。床層溫度升得越高，排放氣體中CO2還原為CO的量越多，隨吹風(fēng)氣排放造成的化學(xué)潛熱損失越大：制氣階段需熱量越大，為恢復(fù)蓄熱吹風(fēng)需要的時間越長，吹風(fēng)排放氣體量越大、溫度越高，氣流帶出的顯熱越多，吹風(fēng)階段蓄熱效率越低。例如800℃時吹風(fēng)蓄熱效率為53％，而1200℃時僅有18％。所以采用過熱蒸汽制氣有利于....
