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摘要：在我國(guó)經(jīng)濟(jì)整體快速發(fā)展的大背景之下，我國(guó)能源行業(yè)的發(fā)展也得到了廣泛的重視，發(fā)展速度出現(xiàn)了明顯加快。在我國(guó)能源的主要特點(diǎn)當(dāng)中，富煤少油是最為主要的特點(diǎn)之一，根據(jù)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料顯示，我國(guó)的煤炭?jī)?chǔ)量已經(jīng)達(dá)到了接近6萬億噸。但是，我國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)存在著嚴(yán)重的不均衡現(xiàn)象，煤炭資源的消費(fèi)占到了其中的七成左右，這也讓我國(guó)成為了世界上最大的煤炭資源消費(fèi)國(guó)家。而與此同時(shí)，我國(guó)煤炭在利用方面的效率相對(duì)較低，且在實(shí)際利用當(dāng)中會(huì)出現(xiàn)極為嚴(yán)重的污染情況，我國(guó)八成左右的煙塵都是來自于煤炭資源的燃燒利用。為了確保我國(guó)相關(guān)能源得到科學(xué)的應(yīng)用，各類型的先進(jìn)設(shè)備層出不窮，清華爐就是其中之一，其氣化技術(shù)十分先進(jìn)，筆者將針對(duì)清華爐的氣化技術(shù)原理進(jìn)行分析，并分析其實(shí)際應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：清華爐;煤化工;氣化;應(yīng)用;技術(shù);原理

我國(guó)煤氣化技術(shù)的發(fā)展最早始于上個(gè)世紀(jì)的80年代左右，當(dāng)時(shí)我國(guó)從外國(guó)引進(jìn)了很多不同的煤氣化技術(shù)。但是，這些技術(shù)在被引入我國(guó)之后，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中存在很多缺陷，包括運(yùn)行過程中的不穩(wěn)定特點(diǎn)、相關(guān)成本較高及對(duì)于我國(guó)本土的煤炭缺乏較好的適應(yīng)性等。伴隨我國(guó)相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，各類型自主研發(fā)的煤氣化爐廣泛出現(xiàn)，并且被用于實(shí)際能源消費(fèi)當(dāng)中，如清華爐、華能爐、多噴嘴爐等。筆者將在本文中選擇清華爐進(jìn)行具體分析，主要探討清華爐在實(shí)際應(yīng)用中的氣化技術(shù)原理及其在煤化工行業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用情況。

一、清華爐氣化技術(shù)的相關(guān)原理分析

（一）清華爐氣化技術(shù)的主要原理

清華爐的氣化技術(shù)原理就如上圖1所示，水煤漿在通過燃料噴嘴等進(jìn)入清華爐的第一段之后，相關(guān)人員會(huì)選擇O2作為氣化劑，也會(huì)將O2與相應(yīng)的N2、CO2、水蒸氣進(jìn)行預(yù)混處理，從而對(duì)第一段中的氧氣比例進(jìn)行科學(xué)控制，確保第一段的自身溫度在灰熔點(diǎn)之下。等到水煤漿到達(dá)清華爐的第二段的時(shí)候，相關(guān)人員就會(huì)補(bǔ)充進(jìn)去部分的氧氣，使第二段的溫度達(dá)到灰熔點(diǎn)，進(jìn)而完成氣化處理。當(dāng)合成氣從下降管中出來之后會(huì)沿著清華爐的出口進(jìn)入碳洗塔，并且將洗滌之后的黑水等進(jìn)行回收處理，實(shí)現(xiàn)再利用，而灰渣在經(jīng)過破渣設(shè)備處理后就會(huì)沿著鎖斗而進(jìn)入渣池當(dāng)中。清華爐氣化技術(shù)會(huì)將一次給氧的過程分為兩個(gè)不同的氣化處理過程，第一段主要負(fù)責(zé)燃燒，而第二段會(huì)將氧氣補(bǔ)充進(jìn)去，這樣可以完成所有的燃燒氣化過程，并且可以對(duì)氧氣的補(bǔ)充比例進(jìn)行較為科學(xué)的控制，確保溫度在灰熔點(diǎn)之下。而在第二段當(dāng)中加入的適量氧氣則可以有效提高溫度，這樣就可以完成分級(jí)氣化的目標(biāo)。清華爐利用氧氣的分級(jí)補(bǔ)入，通過清華爐的主燒嘴與側(cè)壁部位的噴嘴分別進(jìn)行加氧，這樣可以保證主燒嘴部位的氧氣量不受化學(xué)當(dāng)量比的嚴(yán)重限制，從而可以對(duì)主燒嘴氧化強(qiáng)度超標(biāo)現(xiàn)象進(jìn)行有效的控制處理，確保清華爐的氣化爐軸溫度不斷向均衡方向改變，這樣就可以完全發(fā)揮清華爐的氣化功能。在清華爐的主燒嘴通道中，所選擇的氣體為預(yù)混性質(zhì)氣體，這樣可以便于相關(guān)人員對(duì)火焰中心點(diǎn)的溫度進(jìn)行科學(xué)的調(diào)控，并且可以控制好火焰的中心點(diǎn)與主燒嘴端面之間的有效距離，避免距離過近等。這樣一來，主燒嘴的溫度可以明顯下降，主燒嘴的使用壽命就會(huì)得到保證。在生產(chǎn)甲醛的過程當(dāng)中，相關(guān)人員會(huì)選擇CO2作為預(yù)混氣體，這樣可以確保主燒嘴部位得到較好的不好胡處理，也能使清華爐當(dāng)中的變換反應(yīng)隨著CO的方向去移動(dòng)，這樣可以保證氣體的成分都到顯著提高。

（二）主要技術(shù)特點(diǎn)分析

在清華爐氣化技術(shù)當(dāng)中，其技術(shù)特點(diǎn)有以下幾方面：第一，分級(jí)給氧技術(shù)。在清華爐的氣化技術(shù)當(dāng)中，相關(guān)人員增加了二次氧噴嘴，這樣可以有效改變清華爐內(nèi)的流場(chǎng)分布情況，確保清華爐內(nèi)的溫度更為均勻，這樣可以不斷加速氣化反應(yīng)。在加入二次氧之后，出燒嘴的流速會(huì)出現(xiàn)明顯的降低，燒嘴的運(yùn)行情況會(huì)更好。第二，選擇CO2氣體。清華爐的燒嘴在加入了CO2氣體之后，燒嘴的溫度至少可以下降200℃，而內(nèi)部的有效氣體成分會(huì)出現(xiàn)明顯提高。第三，直筒段出現(xiàn)了加長(zhǎng)。在清華爐的實(shí)際運(yùn)行過程當(dāng)中，其氣化爐的直筒段與傳統(tǒng)的氣化爐相比加長(zhǎng)了至少400mm。這樣一來，清華爐的燃燒室容積就出現(xiàn)了明顯增大，反應(yīng)空間會(huì)變得更大，清華爐的產(chǎn)氣量及碳轉(zhuǎn)化率都會(huì)得到顯著的提高。此外，在清華爐的技術(shù)特點(diǎn)當(dāng)中，在下降管當(dāng)中加入霧化水也是主要的特點(diǎn)之一。在傳統(tǒng)類型的氣化爐運(yùn)行當(dāng)中，氣化爐帶水的原因主要就是氣化爐的下部出現(xiàn)了較多的高溫氣體等，這些高溫氣體在氣化爐中會(huì)出現(xiàn)明顯的激烈列轉(zhuǎn)換。而清華爐在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，會(huì)在下降管當(dāng)中加入適量的霧化水。這樣一來，溫度較高的氣體在進(jìn)入激冷室之前就會(huì)實(shí)現(xiàn)明顯的降溫，并且讓其處于飽和狀態(tài)，這樣就可以避免高溫氣體在激冷室內(nèi)部出現(xiàn)明顯的換熱反應(yīng)，從而有效減少氣化爐當(dāng)中的帶水量，這樣可以保證清華爐得到更好的應(yīng)用，其應(yīng)用質(zhì)量可以得到顯著保證，實(shí)現(xiàn)清華爐高效運(yùn)行。

二、煤化工行業(yè)中清華爐氣化技術(shù)的具體應(yīng)用

清華爐氣化設(shè)備的設(shè)計(jì)及實(shí)際應(yīng)用最早是為山西豐喜肥業(yè)的甲醇項(xiàng)目而建設(shè)，其一期工程是在2003年就開始建設(shè)，并且在2006年實(shí)現(xiàn)了一次化工投料，相關(guān)設(shè)備裝置投入實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，在第一個(gè)月就達(dá)到了具體的設(shè)計(jì)要求。在2007年10月份，相關(guān)部門及協(xié)會(huì)等對(duì)清華爐的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)的考核觀察，截至2007年的10月，清華爐的累及運(yùn)行天數(shù)達(dá)到了603日，在這一期間中的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到了95%，每日的負(fù)荷率平均達(dá)到了107%，而其年負(fù)荷率則達(dá)到了120%，這也就達(dá)到了國(guó)內(nèi)、國(guó)外相關(guān)類型設(shè)備運(yùn)行的先進(jìn)水平。在2007年的年底，相關(guān)部門的專家在對(duì)清華爐的技術(shù)進(jìn)行鑒定分析之后認(rèn)為其相關(guān)技術(shù)明顯優(yōu)于外國(guó)的同類型技術(shù)。在清華爐的實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，還有很多公司選擇應(yīng)用清華爐進(jìn)行相關(guān)項(xiàng)目的運(yùn)行，包括山西焦化公司、大唐呼倫貝爾公司、惠生內(nèi)蒙公司等。這些公司在應(yīng)用清華爐之后，每日的單爐投煤量出現(xiàn)了明顯的提高，運(yùn)行效率與以往相比不斷提高，氣化技術(shù)得到了較好的應(yīng)用，應(yīng)用效果也得到了較好的保障，這也帶動(dòng)了這些公司在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)了上述企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的不斷提高。

三、結(jié)語

煤炭資源是我國(guó)能源中的主要資源，在我國(guó)很多行業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)中都發(fā)揮著重要的作用，對(duì)于各行業(yè)發(fā)展及我國(guó)經(jīng)濟(jì)的整體發(fā)展均存在重要影響。但是，在我國(guó)煤炭資源的利用當(dāng)中，利用率卻并不高，且污染情況十分嚴(yán)重。在煤炭資源的使用方法當(dāng)總，煤氣化技術(shù)是相對(duì)而言最為直接、提升空間也最大的一項(xiàng)實(shí)用技術(shù)。煤氣化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程當(dāng)中較為高效、潔凈程度也會(huì)較好，可以確保煤炭資源得到充分利用，實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源消耗的平衡性。在煤氣化技術(shù)的應(yīng)用當(dāng)中，清華爐煤氣化技術(shù)是一種新穎、科學(xué)的技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中得到了廣泛的推廣。相關(guān)人員需要把握清華爐的主要特點(diǎn)、技術(shù)原理等，并且對(duì)其在煤化工行業(yè)中的應(yīng)用情況進(jìn)行分析，以此實(shí)現(xiàn)清華爐的有效推廣。

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作者:張景濤 崔濱 丁法效 單位:陽煤集團(tuán)淄博齊魯?shù)谝换视邢薰?/p>