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[摘要】通过对发生炉煤气热值和煤气产气率影响因素的分析，指出提高发生炉产气效率的有效途径，通过发生炉料层操作和降低煤渣残碳量技术实践，产生了可观的经济效益。
[关键词】煤气热值；产气率；料层；煤渣残碳量
Abstract：Based on gas producer’S gas heat value and gas yield rate，this paper analysed the way of in—creasing gaseous rate，and based on full charge layer operation of producer furnace and lowering carboncontent in ash．Remarkable benefits have been obtained．
Key words：heat value；gas yiled rate；full charge layer；ash carbon content.
1 引言
重庆钢铁集团西昌矿业有限公司球团厂现有型煤气发生炉Φ2.4BZ-3Q二台，是以自制无烟型煤煤为原料、空气和水蒸气为气化剂生产混合发生炉煤气，出炉煤气经冷却、洗涤后供球团厂铁精矿原料烘干和竖炉氧化球团矿的焙烧用气，稳定提高煤气质量及产气率是最基本的要求，也是煤气行业一直努力的方向。我国虽然是煤炭储量大国，但人均保有量并不多，随着社会的发展，特别是煤炭又属于不可再生能源，煤炭资源短缺问题日益突出。一方面，人们对环境问题的日益关注，对煤炭资源的综合利用水平有了更高的要求，以减少工业废弃物排放，保护环境。另一方面，对企业而言，减少煤炭用量，降低生产成本，乃是提高产品市场竞争力的强有力的手段。因此，提高煤气发生炉煤气产率，降低煤炭消耗，具有很好的社会、经济效益。
2 影响发生炉气化效率的因素分析
煤气发生炉的气化效率是指煤气的发热量占原煤发热量的百分比，是发生炉重要的气化指标之一。
用公式表示为： 100%
式中—气化效率；
—煤气的低发热值，千卡/立方米；
—煤炭的低发热值，千卡/千克；
—煤炭的产气率，立方米/千克。
由式(1)可知：在原料煤和发生炉确定的情况下，煤气的热值和煤炭的产气率是衡量气化效率的两个指标。煤气的热值和煤炭的产气率只与气化工艺技术有关。
Φ2.4BZ-3Q煤气发生炉气化工艺
球团厂Φ2.4BZ-3Q煤气发生炉为连续制气，来自鼓风机的空气与炉体自产的294Kpa的蒸汽混合作为气化剂，经过止逆阀通过煤气发生炉底部进入炉内，提煤装置将球团厂自制型煤加入煤气炉内，型煤与气化剂在煤气炉内进行气化反应，炉内物料自上而下移动，气化剂及产生的煤气流自下而上移动，如图（1）所示：
2.2影响煤气产率的因素分析
煤气产率指的是单位质量原料产生煤气的体积量
(1)原料煤的可燃成分主要是固定碳，所以惰性成分(水分、灰分)越低，固定碳含量越高，则煤气产气率越高。煤中的挥发分虽然在干馏阶段部分可经裂解或与氢生成甲烷，但生成的甲烷数量很少，相当部分再次聚合生成焦油，而且挥发分含量高的原料，转变为焦油的部分相对较多，则转变为煤气的部分就少，所以，原料的挥发分含量愈高，煤气产气率愈低。
(2)煤气带出物中包含了未经气化的碳粉，造成原料损失，煤气产气率降低。带出物的量主要决定于原料的物理性质(机械强度、粒度、含粉率、热稳定性)、气化过程的鼓风速度、料层高度以及发生炉的结构。原料机械强度低、热稳定性差、粒度小、含粉率高，其沉降速度小于气流速度，容易被气流带出。鼓风速度大、料层高度低相对增大了气流速度，增加了煤气带出损失。(3)炉渣含碳量越高，原料损失越大，煤气产气率就越低。气化率与炉渣含碳量與原料灰分含量、灰分性质、操作条件及发生炉结构有关。灰熔点低，灰分含量高的原料，气化过程中，熔融的灰分会将未反应的原料(半焦)包裹起来，形成灰渣中的碳核；气化操作中若饱和温度过高，会使炉温下降，气化反应不充分，会造成灰渣含碳量上升。炉排开得太快，容易将未气化反应完全的原料(半焦)强行排出炉膛，进入灰箱，也造成灰渣含碳量升高，原料浪费，产气率降低。
2．3 工艺操作应采取的措施
综上所述，欲提高气化效率即提高煤气质量和产气率，工艺操作上应采取以下措施：
(1)控制好饱和温度；
(2)提高料层厚度；
(3)提高型煤机械强度，降低含粉率，控制灰分；
(4)控制排灰速度，保持灰层有效高度。
3 提高煤气产率的实践
3．1 改进型煤生产工艺，提高型煤质量
我厂分二步完成了型煤研发和制做。首先对煤气生产用无烟型煤的生产进行研制，项目小组完成了用无机物作为粘结剂的无烟型煤的研制和生产，生产出的无烟球型煤机械强度、热稳定性均达到75%以上，冷抗压可达60Kg/球以上，型煤的各项经济技术指标均达到煤气生产的要求和需要。其次是对较为陈旧的煤气炉进行技术改进，在不改变煤气发生炉的主体结构和其安全性能的前提下，对煤气发生炉的一些附属部件、设备装置进行技术改进，使其能够适应于球型煤的气化过程生产煤气。该项目研发、制作成功后，煤渣中的固定碳含量由原先的40%降低到了15%以内，固体废弃污染物的排放明显下降，取得了良好的经济效益和社会效益，提高了日趋紧张的煤炭资源的综合利用水平，达到国内较为先进的水平，产生的综合经济效益达到了300万元/年。
3．2 预热加入煤气炉夹套的软水，提高蒸汽的产出量
我厂的煤气发生炉在长期的生产使用中，相对现有的发生炉的设备基础、技术状况而论，是处于超负荷运行，而煤炭的使用消耗较高，要想达到目前的使用要求和降低能源消耗，通过多方面的论证，就需要提高其本身的蒸汽使用量（温度），单靠煤气炉自身运行产生的蒸汽量就显然不够，这就只有增加一台蒸汽锅炉来满足其运行的需要，使煤气炉在工作过程中不至于“偏热运行”而导致达到煤炭的灰熔点使“煤渣”的硬度增加，影响了煤气炉的操作和煤气量的产出，这就增加了煤气生产的运行成本。通过日常工作中对煤气炉的运行研究，煤气炉自身产出蒸汽的速度可以通过对进入煤气炉的“水”进行预热达到60-80度，从而提高煤气炉自身蒸汽的产出“速度”和“产气量”，达到蒸汽使用量需求，从而提高产气效率。通过本项目实施，充分利用了煤气炉自生热能，煤气产气量提高了300立方/小时，降低了煤耗，节约了成本，取得了比较理想的效果。
3. 3 司炉工加强气化操作，严格遵守工艺技术操作规程
煤气发生炉操作必须做到“勤检查、勤处理、勤维护、勤观察”；每班必须对发生炉夹套进行排污至少一次，每周用1/2袋磷酸三钠倒入软水箱对夹套水进行置换，倒入软水箱3小时后需对夹套进行排污，每次排污时间不小于3分钟。测钎、探炉时不得同时打开两个及其以上的探火孔；严禁发生炉负压状态运行，探钎及处理炉况时必须打开蒸气阀及轴流风机 煤气站站长每天检查原料情况，不合格原料严禁入炉，煤气发生炉内边灰层：250mm-400mm,中灰层：150mm-200mm,料层：600mm，火层：100-300mm；空层：1#炉控制在1.7m-1.8m,2#炉控制在2.0m-2.3m.根据炉况和测钎情况调节包和温度及炉出温度（500-560℃）；根据测钎和探炉严格控制出灰（以边钎灰层出灰），做到勤加勤出。
3. 4 对进厂型煤原料质量进行严格控制
在原煤的选择上要满足：固定碳含量高、灰分含量低、结渣性能好、反应活性高、机械强度高、热稳定性好等特点。严格控制进厂无烟煤的质量指标（热值>6500KJ、固定碳>70%、灰分<24%、挥发份<9%），不合格原煤禁止进厂。
我厂所在的攀西地区无烟煤资源丰富，但是能否将其转化成可供生产利用的煤气产率，是技术的关键，该项目研究的成功，并将研究成果广泛应用于攀西地区煤气炉的生产，可提高攀西地区的无烟煤资源利用率，市场发展前景远大。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
[关键词】煤气热值；产气率；料层；煤渣残碳量
Abstract：Based on gas producer’S gas heat value and gas yield rate，this paper analysed the way of in—creasing gaseous rate，and based on full charge layer operation of producer furnace and lowering carboncontent in ash．Remarkable benefits have been obtained．
Key words：heat value；gas yiled rate；full charge layer；ash carbon content.
1 引言
重庆钢铁集团西昌矿业有限公司球团厂现有型煤气发生炉Φ2.4BZ-3Q二台，是以自制无烟型煤煤为原料、空气和水蒸气为气化剂生产混合发生炉煤气，出炉煤气经冷却、洗涤后供球团厂铁精矿原料烘干和竖炉氧化球团矿的焙烧用气，稳定提高煤气质量及产气率是最基本的要求，也是煤气行业一直努力的方向。我国虽然是煤炭储量大国，但人均保有量并不多，随着社会的发展，特别是煤炭又属于不可再生能源，煤炭资源短缺问题日益突出。一方面，人们对环境问题的日益关注，对煤炭资源的综合利用水平有了更高的要求，以减少工业废弃物排放，保护环境。另一方面，对企业而言，减少煤炭用量，降低生产成本，乃是提高产品市场竞争力的强有力的手段。因此，提高煤气发生炉煤气产率，降低煤炭消耗，具有很好的社会、经济效益。
2 影响发生炉气化效率的因素分析
煤气发生炉的气化效率是指煤气的发热量占原煤发热量的百分比，是发生炉重要的气化指标之一。
用公式表示为： 100%
式中—气化效率；
—煤气的低发热值，千卡/立方米；
—煤炭的低发热值，千卡/千克；
—煤炭的产气率，立方米/千克。
由式(1)可知：在原料煤和发生炉确定的情况下，煤气的热值和煤炭的产气率是衡量气化效率的两个指标。煤气的热值和煤炭的产气率只与气化工艺技术有关。
Φ2.4BZ-3Q煤气发生炉气化工艺
球团厂Φ2.4BZ-3Q煤气发生炉为连续制气，来自鼓风机的空气与炉体自产的294Kpa的蒸汽混合作为气化剂，经过止逆阀通过煤气发生炉底部进入炉内，提煤装置将球团厂自制型煤加入煤气炉内，型煤与气化剂在煤气炉内进行气化反应，炉内物料自上而下移动，气化剂及产生的煤气流自下而上移动，如图（1）所示：
2.2影响煤气产率的因素分析
煤气产率指的是单位质量原料产生煤气的体积量
(1)原料煤的可燃成分主要是固定碳，所以惰性成分(水分、灰分)越低，固定碳含量越高，则煤气产气率越高。煤中的挥发分虽然在干馏阶段部分可经裂解或与氢生成甲烷，但生成的甲烷数量很少，相当部分再次聚合生成焦油，而且挥发分含量高的原料，转变为焦油的部分相对较多，则转变为煤气的部分就少，所以，原料的挥发分含量愈高，煤气产气率愈低。
(2)煤气带出物中包含了未经气化的碳粉，造成原料损失，煤气产气率降低。带出物的量主要决定于原料的物理性质(机械强度、粒度、含粉率、热稳定性)、气化过程的鼓风速度、料层高度以及发生炉的结构。原料机械强度低、热稳定性差、粒度小、含粉率高，其沉降速度小于气流速度，容易被气流带出。鼓风速度大、料层高度低相对增大了气流速度，增加了煤气带出损失。(3)炉渣含碳量越高，原料损失越大，煤气产气率就越低。气化率与炉渣含碳量與原料灰分含量、灰分性质、操作条件及发生炉结构有关。灰熔点低，灰分含量高的原料，气化过程中，熔融的灰分会将未反应的原料(半焦)包裹起来，形成灰渣中的碳核；气化操作中若饱和温度过高，会使炉温下降，气化反应不充分，会造成灰渣含碳量上升。炉排开得太快，容易将未气化反应完全的原料(半焦)强行排出炉膛，进入灰箱，也造成灰渣含碳量升高，原料浪费，产气率降低。
2．3 工艺操作应采取的措施
综上所述，欲提高气化效率即提高煤气质量和产气率，工艺操作上应采取以下措施：
(1)控制好饱和温度；
(2)提高料层厚度；
(3)提高型煤机械强度，降低含粉率，控制灰分；
(4)控制排灰速度，保持灰层有效高度。
3 提高煤气产率的实践
3．1 改进型煤生产工艺，提高型煤质量
我厂分二步完成了型煤研发和制做。首先对煤气生产用无烟型煤的生产进行研制，项目小组完成了用无机物作为粘结剂的无烟型煤的研制和生产，生产出的无烟球型煤机械强度、热稳定性均达到75%以上，冷抗压可达60Kg/球以上，型煤的各项经济技术指标均达到煤气生产的要求和需要。其次是对较为陈旧的煤气炉进行技术改进，在不改变煤气发生炉的主体结构和其安全性能的前提下，对煤气发生炉的一些附属部件、设备装置进行技术改进，使其能够适应于球型煤的气化过程生产煤气。该项目研发、制作成功后，煤渣中的固定碳含量由原先的40%降低到了15%以内，固体废弃污染物的排放明显下降，取得了良好的经济效益和社会效益，提高了日趋紧张的煤炭资源的综合利用水平，达到国内较为先进的水平，产生的综合经济效益达到了300万元/年。
3．2 预热加入煤气炉夹套的软水，提高蒸汽的产出量
我厂的煤气发生炉在长期的生产使用中，相对现有的发生炉的设备基础、技术状况而论，是处于超负荷运行，而煤炭的使用消耗较高，要想达到目前的使用要求和降低能源消耗，通过多方面的论证，就需要提高其本身的蒸汽使用量（温度），单靠煤气炉自身运行产生的蒸汽量就显然不够，这就只有增加一台蒸汽锅炉来满足其运行的需要，使煤气炉在工作过程中不至于“偏热运行”而导致达到煤炭的灰熔点使“煤渣”的硬度增加，影响了煤气炉的操作和煤气量的产出，这就增加了煤气生产的运行成本。通过日常工作中对煤气炉的运行研究，煤气炉自身产出蒸汽的速度可以通过对进入煤气炉的“水”进行预热达到60-80度，从而提高煤气炉自身蒸汽的产出“速度”和“产气量”，达到蒸汽使用量需求，从而提高产气效率。通过本项目实施，充分利用了煤气炉自生热能，煤气产气量提高了300立方/小时，降低了煤耗，节约了成本，取得了比较理想的效果。
3. 3 司炉工加强气化操作，严格遵守工艺技术操作规程
煤气发生炉操作必须做到“勤检查、勤处理、勤维护、勤观察”；每班必须对发生炉夹套进行排污至少一次，每周用1/2袋磷酸三钠倒入软水箱对夹套水进行置换，倒入软水箱3小时后需对夹套进行排污，每次排污时间不小于3分钟。测钎、探炉时不得同时打开两个及其以上的探火孔；严禁发生炉负压状态运行，探钎及处理炉况时必须打开蒸气阀及轴流风机 煤气站站长每天检查原料情况，不合格原料严禁入炉，煤气发生炉内边灰层：250mm-400mm,中灰层：150mm-200mm,料层：600mm，火层：100-300mm；空层：1#炉控制在1.7m-1.8m,2#炉控制在2.0m-2.3m.根据炉况和测钎情况调节包和温度及炉出温度（500-560℃）；根据测钎和探炉严格控制出灰（以边钎灰层出灰），做到勤加勤出。
3. 4 对进厂型煤原料质量进行严格控制
在原煤的选择上要满足：固定碳含量高、灰分含量低、结渣性能好、反应活性高、机械强度高、热稳定性好等特点。严格控制进厂无烟煤的质量指标（热值>6500KJ、固定碳>70%、灰分<24%、挥发份<9%），不合格原煤禁止进厂。
我厂所在的攀西地区无烟煤资源丰富，但是能否将其转化成可供生产利用的煤气产率，是技术的关键，该项目研究的成功，并将研究成果广泛应用于攀西地区煤气炉的生产，可提高攀西地区的无烟煤资源利用率，市场发展前景远大。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。