第4期 湛文龙等：COREX熔融气化炉Rist操作线的建立和应用 ·451· 表3混合煤元素分析（质量分数） 即操作线的斜率增大，喷吹的氧量由图中B点增 Table 3 Chemical composition of the mixed coal 加到B:点.通过计算可以发现，由于在气化炉顶 C H N 0 部采用氧对块煤析出的挥发分进行燃烧，导致流程 83.621 1.144 0.288 14.7560.191 的氧耗增加了12.70%. 由Rist操作线原理可知9l,H点为热平衡限制 点，其中直接还原1kgFe原子消耗的热量(Q)所 1.0r 占1kg碳原子在风口前燃烧放出的热量(Q)的比 0.5 K 例为 o UH Qd 2 HV=Q (1) -0.50 (O+H2)/(C+H) 少 由图3可见，KB线与UV线交于H点，计算 (H+O -1.0 可得直接还原1kgFe原子所需热量的比例为 -1.5 UH -2.0 H=1.119 m=1- (2) -2.5 同理，考虑上部块煤裂解挥发分被吹入的氧燃 -3.0B 烧后，K1B1与UV线交于H点，此时直接还原1 -3.5 kgFe原子所需热量的比例为 -4.01 UH1 xH1=1.387. HV 1-ZH (3) 图2不考虑挥发分时COREX熔融气化炉Rist操作线 Fig.2 Rist operating line of the COREX melter gasifier with- 对比上述公式可知，使用高挥发分的块煤提高 了熔融气化炉的能耗.其原因是顶吹氧产生的热量 out considering volatile matter 对下部炉缸热量没有直接的贡献，而风口前喷吹氧 出的焦油堵塞煤气管道，会采用部分氧气将析出的 燃烧放出热量直接影响下部炉缸的热量，这是两者 挥发分燃烧掉.考虑该种情况的COREX熔融气化 的明显的差别 炉的Rist操作线与图2的对比如图3所示. 。不考虑上部块煤挥发分燃烧 ·一考虑上部块煤挥发分燃烧 2分析讨论 1.0r KK 2.1挥发分对COREX熔融气化炉能耗的影响 0.5 块煤自熔融气化炉的顶部加入后，在拱顶区域 0.0a 0.5 1.52.0 的自由落体降落过程中发生热分解，析出的挥发分 (O+H)/(C+H2) -0.5 H 与上部吹入的氧气燃烧生成CO2和H2O,导致气 -1.0 H V 化炉上部煤气成分发生变化，从而使得K点坐标 右移到K1点，如图3所示.同时，因为气化炉上部 需要吹入氧气使得块煤裂解并燃烧挥发分，从而使 -2.0 得气化炉的氧气消耗体积（氧耗，下同）增加，在图 -2.5 3中的B点坐标下移到B1点. -3.01B 气化炉上部块煤热分解吸收的热量和氧气燃 烧挥发分产生的热量，仅发生在熔融气化炉的顶部， 35B 对气化炉的下部没有直接的影响.顶部氧气燃烧产 -4.0L 生的热量与从风口前喷入氧产生的热量对于气化炉 图3考虑及不考虑块煤裂解挥发分燃烧的COREX熔融气 下部热量的贡献是不同的，在进行熔融气化炉下部 化炉Rist操作线 氧气的使用量计算时，对其不应重复考虑.因此，考 Fig.3 Rist operating lines of the COREX melter gasifier with 虑在生产过程中采用吹氧燃烧块煤析出的挥发分， and without considering the cracking and burning of volatile 熔融气化炉的Rist操作线应为图3中的K1B1线， matter in lump coal第 期 湛文龙等 熔融气化炉 操作线的建立和应用 表 混合煤元素分析 质量分数 ‚ 即操作线 的斜率增大 ‚喷吹的氧量 由图中 点增 加到 点 通过计算可 以发现 ‚由于在气化炉顶 部采用氧对块煤析 出的挥发分进行燃烧 ‚导致流程 的氧耗增加 了 由 操作线原理可知侧‚ 点为热平衡 限制 点‚其中直接还原 原子消耗的热量 “ 所 占 碳原子在风 口前燃烧放出的热量 的比 例为 一 一酬必 八 门曰︹︺ 门目代 一 由图 可见 ‚兀刀线与 线交于 点‚计算 可得直接还原 原子所需热量的比例为 灿︵︶川二 一 一 一 一 同理 ‚考虑上部块煤裂解挥发分被吹入的氧燃 烧后‚ 与 线交于 点‚此时直接还原 原子所需热量的比例为 二 鱼 一 一 月 图 不考虑挥发分时 熔融气化炉 操作线 · 出的焦油堵塞煤气管道 ‚会采用部分氧气将析 出的 挥发分燃烧掉 考虑该种情况的 熔融气化 炉的 操作线与图 的对 比如图 所示 对 比上述公式可知 ‚使用高挥发分的块煤提高 了熔融气化炉的能耗 其原因是顶吹氧产生的热量 对下部炉缸热量没有直接的贡献 ‚而风 口前喷吹氧 燃烧放 出热量直接影响下部炉缸的热量 ‚这是两者 的明显 的差别 不考虑上部块煤挥发分燃烧 考虑上部块煤挥发分燃烧 分析讨论 挥发分对 熔融气化炉能耗的影响 块煤 自熔融气化炉的顶部加入后 ‚在拱顶区域 的 自由落体降落过程 中发生热分解 ‚析 出的挥发分 与上部吹入 的氧气燃烧生成 和 ‚导致气 化炉上部煤气成分发生变化 ‚从而使得 点坐标 右移到 点‚如 图 所示 同时‚因为气化炉上部 需要吹入氧气使得块煤裂解并燃烧挥发分‚从而使 得气化炉的氧气消耗体积 氧耗 ‚下同 增加 ‚在 图 中的 点坐标下移到 点 气化 炉上 部块煤热分解吸收 的热量和氧气燃 烧挥发分产生的热量 ‚仅发生在熔融气化炉的顶部 ‚ 对气化炉 的下部没有直接 的影响 顶部氧气燃烧产 生的热量与从风 口前喷入氧产生的热量对于气化炉 下部热量 的贡献是不 同的‚在进行熔融气化炉下部 氧气 的使用量计算时‚对其不应重复考虑 因此 ‚考 虑在生产过程 中采用吹氧燃烧块煤析出的挥发分 ‚ 熔融气化炉的 操作线应为图 中的 线 ‚ 己一 国 一 一 ︶ 一 ‚一八 一 一 图 考 虑及 不 考虑块 煤裂解 挥 发分 燃烧 的 熔 融气 化炉 操作线