浮法玻璃生产线煤气发生炉节能减排新技术

　　摘要：通过在煤气发生炉的使用和技术改进等方面的探索，引进富氧燃烧技术，提高煤气发热值、降低煤耗，稳定了煤气生产工艺，保证了熔窑的熔化工艺制度。
　　关键词：煤气发生炉，煤气热值，气化剂，富氧燃烧，煤耗，低位热值（QDW）
　　1、前言：由于国家逐渐加大对能源的控制和需求的增加，油料价格一直上升，混合煤气和重油相比****的优势是成本低，但是煤气成分中含氮量偏高，热值稍低，除制约玻璃生产能力的进一步提高外，还造成玻璃熔化所需煤气量大，煤耗较高，废气排放量较大，炉渣含炭量较高等缺点。与我们国家的节能减排政策极不相符。采用富氧燃烧能使煤气中的氮含量减少，CO、H2增加，煤气发热值和煤气发生炉的生产能力提高，提高熔窑的熔化状况及生产能力，降低用煤量，节能降耗，减少熔窑废气排放量，提高熔窑的热效率。
　　2、煤气的成分和发热量
　　煤气由可燃气体和不可燃气体两部分组成。可燃成分主要是CO、H2 、CH4与其他烃类（饱和烃类如C2H6、C3H8等，不饱和烃类如C2H4、C2H2、C3H6、C4H8等），不燃成分为CO2、H2O、N2、O2、及SO2等。
　　单位质量或体积的燃料完全燃烧，当燃烧产物冷却到燃烧前的温度（20℃）时所放出的热量称为燃料的发热量或热值。燃料的热值有高位热值（QGW）与低位热值（QDW）两种，高位热值是指燃烧产物中的H2O已冷凝为0℃的液态水。而低位热值是指燃烧产物中的H2O系成20℃水蒸气状态，0℃的水气化为20℃水蒸气时需要吸收热量，此时燃料燃烧放出的热量一部分被水气化所吸收，故热值降低。实际燃烧时，温度很高，燃烧产物中H2O为水蒸气状态，故在燃烧计算中均用低位热值（QDW）。
　　QDW=126CO+108H2+358CH4+590C2H4+637C2H6+806C3H6+912C3H8+l187C4H10+1460C5H12+232H2S
　　式中QDW——气体燃料的低位热值，KJ／Bm3
　　CO、H2、CH4、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8、C4H10、C5H12、H2S——气体燃料中各可燃成分百分含量。
　　由上可知提高可燃成分CO、H2含量，降低不燃成分N2含量则可以提高煤气热值。
　　3、煤气发生炉生产过程及原理
　　3.1生产过程
　　目前国内以煤气为燃料的玻璃厂，都采用以烟煤为原料，以空气——蒸汽作为气化剂在煤气发生炉中来进行生产。煤块由加煤机进入发生炉，由下面通过炉栅送入的气化剂按煤气发生炉断面经灰层分布面进入燃料层，燃料和灰渣支撑在炉栅和灰盆的底上，气化过程中所生成的灰渣当灰盆转动时自动地经灰刀排出，随着气化过程的进行，燃料逐渐下降，在其原来的位置，不断地进入新的燃料。而生成的发生炉煤气聚集在燃料层上部，由煤气出口管引出，通过煤气管道进入煤交机，再通过煤气蓄热室进入熔窑燃饶。
　　3.2生产原理
　　按照煤气发生炉内生产过程进行的特征，从上之下分为五个层：燃料干燥层、干馏层、还原层、灰渣层。头两层组成燃料的准备层，其次的两个层是气化层。进入煤气发生炉的气体，首先通过灰渣层，在此气体稍微预热，然后进入红热的焦炭表面，气体中的氧在此与炭发生反应，同时生产反应产物CO2和CO，其中CO2的量通常较多，在反应进行中放出大量的热。在氧化层末端，随着氧气的耗尽，开始产生CO2 和H2O的还原过程，当气体进一步向上移动时，CO2 和H2O的还原过程继续激烈进行，而到还原层末端，CO2和H2O的量就所剩无几，氧化层和还原层紧密的相互联系，在此两层中，生成发生炉煤气的可燃组分CO2 和H2。气化层中自下而上地反应如下：
　　4、煤气炉引入富氧燃烧，提高煤气热值，降低煤耗
　　采用富氧燃烧能使煤气中的氮含量减少，CO、H2增加，煤气发热值和煤气发生炉的生产能力提高，提高熔窑的熔化状况及生产能力，降低用煤量，减少熔窑废气排放量，提高熔窑的热效率。
　　浮法玻璃生产线氮氢站制氮产生的废气中含氧量达35%，产量也较大（国内某厂产量约1000立方米/小时）平时由纯化器直接排入大气，十分可惜。我们可以将这部分气体通过一套输送装置引入煤气炉，用于煤气发生炉的气化剂。经测量表明可以使气化剂中的氧含量由19％提高到23%左右，从而降低了氮气的加入量，而随着鼓风中含量氧量的增加，为保证气化层的温度不至于引起灰分的炼结，也要相应增加水蒸气的加入量，水蒸气到还原区后，与碳生成煤气主要可燃成分CO和H2。此项目在二条线投入使用后，煤耗每天降低近10吨，每月节煤近300吨，每月为公司创效15万元以上，每年可创效180万元。
　　混合发生炉煤气在一定程度上克服了水煤气和空气煤气的缺点，气化剂采用空气和水蒸气混合，而我们这次引入了富氧，用温度来控制空气中含有的水蒸气量，这样可以控制炉温。水蒸气送入炉内后，在氧化层内被加热，从而降低了氧化区的温度，而过热的水蒸气到还原区后，与灼热的碳反应成为氢气和一氧化碳的可燃部分，又因还原反应是吸热反应，能降低还原层的温度，同时使煤气炉出口温度也相应降低，从而提高煤气发生炉的热效率。
　　煤炭的气化是一种复杂的物理化学过程，它是煤炭经干馏后残留下来的焦碳在空气或氧气、水蒸气混合气以及其他气体的作用下，生成可燃气体的过程。即使固体燃料（煤）变成气体燃料（煤气）。
　　空气中氧气含量大约21%，制氮排放的废气氧含量大约为35%左右，将富氧引入煤气鼓风机进风口混合后，气化剂中氧含量由21%提高到23%左右。
　　气化剂由原来的空气加蒸气改换为现在的空气加富氧气体加蒸气。
　　发生炉调整的主要工艺指标：饱和温度比原指标提高5℃，发生炉煤气出口温度比原指标温度降低20℃。
　　炉渣含碳量由14%下降到10%以下。两条线的煤气炉空气总流量下降2000m3/h热值增加，煤耗下降。
　　5、结束语：煤是不可再生的能源，在创建节约型社会和节约型企业的今天，煤作为玻璃生产线的主要原料，两条线每天消耗近300吨煤，煤的成本占整个玻璃制造成本的20%左右。节煤降耗即节能降成本，采用富氧燃烧能提高煤气发热值，降低煤耗，减少熔窑废气排放量，提高熔窑的热效率。