节煤剂技术在氮肥造气中的应用
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一.基本原理
利用煤炭的均质化处理、热力学、煤化工、表面化学、催化气化技术、促进型煤中心部位燃烧的增氧技术等合成技术与加成效应的综合技术，生产合成氨节能节煤气化型煤。
二.技术内容
采用能促进CO2分解率达70%以上的催化气化技术、能促进型煤中心部位燃烧的增氧技术使气化型煤实现催化气体反应、外燃与内燃并举，从而提高碳转化率和有效气体成分；采用由多种不同熔点的金属化合物与钙质材料复合而成的粘结剂，使气化型煤具有很高热稳定性、足够高的灰熔点、足够高的冷机械强度与热机械强度、长期防水、免烘干等性能指标，新生产的工业型煤可直接上垛4M高自然堆放、自然固化。
a、能促进CO2分解率达70%以上的催化气化技术
为了提高气化型煤的燃烧温度，提高CO2化学反应活性，——提高CO2的分解率，达到提高产气量之目地，必须加入相应的催化剂，降低反应活化能。经过反复实验，我们采用了某两种常温下性质稳定的航天用材料加入弱酸盐作为催化添加剂。在高温条件下, 催化剂对煤中的水份进行催化分解，生成氢气、氧气；同时将煤燃烧过程中产生的气体、增氧剂、粘结剂、消烟固硫剂等各种组份产生的气体进行离子交换，生成甲烷、水煤气等可燃气体；所制作的气化型煤，经国家煤炭质量监督检验中心的检验，CO2的分解率在1100℃达到了75%、73.8%，比块煤提高近35个百分点。
b、促进型煤中心部位燃烧的节煤燃烧技术
众所周知，各种型煤、无烟块煤在气化过程为外燃式（即从外往里烧）的气化过程，需要较长时间才能将型煤烧透，即块煤的中心部位碳很难充分转化，灰渣含炭量较高（20%-30%），留有黑芯，浪费了煤炭，降低了气化效率，造成能源的浪费。
节煤技术通过下列方式实现：采用以二种以上氧化剂和膨松剂复合而成增氧剂。在增氧剂的作用下，打破了传统的外燃式燃烧方式，型煤在燃烧过程中实现从外往里、从里往外同时燃烧；由于采用膨松剂，膨松剂的微爆作用使型煤增加了空隙，从而使型煤内表面增加了与氧接触的面积，提高了型煤的燃烧速度，消灭了型煤的黑芯，促使型煤全部燃尽，极大提高了型煤的燃烧效率。
c、技术、质量指标
1、炭转化率、有效气体成份≥同类型优质块煤
2、比煤耗 ≤同类型优质块煤
3、SO2排放量 降低45%以上
4、单位生产成本 比优质块煤降低40%以上
5、气化型煤利用率 100%（指替代块煤率）
6、煤渣含碳量明显降低
三.气化型煤的理化性质及技术控制
原料煤性质对气化过程有明显的影响，它涉及到气化型式和气化率。
1）水分
气化型煤中水分含量过高，会增加热量损失，降低煤气产率和气化效率。在型煤生产中总含水量应控制在8%~12%为宜，待固化后型煤水分总含量大约为6%左右。
2）灰分
灰分本身是惰性物。灰分高的燃料，不仅增加运输费用，而且使气化条件变坏。当灰分过高时，在气化过程中由于部分碳表面为灰分所覆盖，减少了气化剂与碳表面的接触面积，影响了气化剂的扩散，降低了燃料的化学活性，并使随灰渣排出的碳量增加，增加了碳的损失和排灰设备的磨损，所以选择原煤时，应根据当地的煤炭情况，选择灰分含量低的煤种。
3）硫分
煤中的硫分，在气化过程中约有80%转化为硫化氢形式存在于煤气中，不仅会腐蚀金属，而且作为合成气用时会使催化剂中毒。在该项目中，我们采用加入固硫消烟剂的方式解决原料煤的的固硫问题。其组份主要是氧化钙、氧化镁、三氧化二铁等四种以上的原料合成，利用这些物质的高温下的化学性质，使煤中的硫份转化为硫酸盐固体，固定在煤渣中，一方面保证合成气的质量，另一方面实现清洁生产的目标。
4）挥发分
型煤中的挥发份在气化炉上被干镏为煤气及焦油蒸气。不同用途的气化型煤对挥发份有不同的要求，用于制取合成氨原料气的型煤，要求挥发分不超过6%。
四、煤的气化及基本化学反应
a．煤气化概述
煤的气化总的来讲是指煤与空气、氧气、二氧化碳、水蒸气或这些气体的混合气进行反应得到各种煤气的过程。煤的气化包含了煤的热解作用生成半焦，半焦与气化剂在高温下气化。原料煤可以用褐煤、烟煤和无烟煤。气化剂常用空气、氧气、水蒸气或二氧化碳，近年来也开始用氢气及这些成分的混合物。生成的气体成分含有一氧化碳、二氧化碳、氢气、水蒸气，气化介质为空气时，还带氮气。
b．煤气化过程的基本概念
煤的气化过程是在气化炉中进行的。气化炉多是圆筒形，外壳由钢板制造，内衬耐火砖。气化炉由炉体，加煤装置，出灰装置，炉栅（又称炉篦或炉条），气化剂入口，煤气出口等部分组成。
煤气发生炉示意图
气化炉中的型煤层由下往上可分五层：
1）灰渣层；
2）氧化层—主要进行碳的燃烧反应；
C+O2→CO2
3）还原层——主要进行二氧化碳
的还原反应和水蒸气分解反应
C+O2→2CO
CO2 + C→2CO
H2O+C→H2+CO
4）干镏层—型煤干镏成半焦或焦，
煤中挥发物逸出成干镏煤气。
5）干燥层。
氧化层和还原层统称称气化层，这里是生成煤气的主要区域。
干镏层和干燥层合并在一起称予制层，在气化炉中，看来是一个分层的过程，实际上分层并不是明显的，层与层之间是交错的。
一般生产工艺流程示意图
添加节煤剂气化型煤制气前后状况且对比：
表1煤质化验单对比
气化型煤
添加节煤剂气化型煤
固定碳FC
63%
63%
灰分Aad
28.68%
28.9%
挥发分Vad
7.6%
7.6%
水分Mad
0.64%
0.7%
表2气体成分含量对比
气化型煤
添加节煤剂气化型煤
一氧化碳
23%-26%
27%-30%
二氧化碳
11%-12%
9%-10%
氢
40%-41%
47%-50%
氧
0.7%-0.8%
0.8%-1%
氮
17%-18%
11%-16%
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