0 前言
據(jù)了解，在我國合成氨生產(chǎn)中，中小型氮肥大廠占有很大比重，而中小型氮肥廠合成氨原料氣的制備，80％以上采用固定層煤氣爐生產(chǎn)。煤氣爐生產(chǎn)原料氣的能耗和成本占合成氨總能耗和總成本的60％左右。因此，如何搞好固定層煤氣爐的調(diào)優(yōu)與節(jié)能，是當(dāng)前中小型氮肥廠十分重要的工作。本文從固定層煤氣爐的生產(chǎn)原理及制氣效率入手，根據(jù)本人多年來工作實(shí)踐及近年來兄弟廠的技術(shù)改造經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勅绾芜M(jìn)行固定層煤氣爐最佳工藝條件的選擇及技術(shù)改造，從而達(dá)到降低能耗，減少成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。
1 固定層煤氣爐的生產(chǎn)原理及其制氣效率
在合成氨生產(chǎn)中，需要制備氫氮比為3∶1的原料氣。在中小型氮肥廠中，大都以空氣和蒸氣為氣化劑，間歇通入固定層煤氣爐，與灼熱的炭起反應(yīng)，生產(chǎn)半水煤氣。根據(jù)生產(chǎn)工藝和安全需要，制氣循環(huán)為吹風(fēng)、上吹制氣、下吹制氣、二次上吹、吹凈五個階段，概括起來可分為吹風(fēng)和制氣兩個階段。
吹風(fēng)階段將空氣通入固定層煤氣爐中，空氣中的氧與灼熱的炭起反應(yīng)，其主要反應(yīng)式如下：
2C+O2=2CO+234.08kJ (Ⅰ-1-1)
C+O2=CO+401.93kJ (Ⅰ-1-2)
CO2+C=2CO－172.28kJ (Ⅰ-1-3)
進(jìn)行吹風(fēng)的目的是將碳與氧氣的反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量貯存于炭層中，供碳與蒸汽反應(yīng)生成水煤氣使用。這一階段中，在消耗一定炭量情況下，貯存于炭層中熱量越多，其吹風(fēng)效率越高。
E吹風(fēng)=(Q’反 －Q’氣 )／Q’燃 ×100％ (Ⅰ-2)
式中：E吹風(fēng)——吹風(fēng)階段的效率；
Q’燃 ——吹風(fēng)階段消耗的燃料所具有的熱值；
Q’反 ——吹風(fēng)時(shí)反應(yīng)放出的熱量；
Q’氣——吹風(fēng)氣帶走的熱量。
在制氣階段中，將蒸汽通入固定層煤氣爐中，蒸汽與灼熱的炭反應(yīng)，生產(chǎn)半水煤氣。其主要反應(yīng)式如下：
C+CO2=CO+H2－131.38kJ (Ⅰ-3-1)
C+2H2O=CO2+2H2－90.196kJ (Ⅰ-3-2)
CO+H2O=CO2+H2+41.19kJ (Ⅰ-3-3)
其主要副反應(yīng)有：
C....
