间歇式固定床煤气发生炉因其设备简单、工艺成熟、投资少而被我国中、小氮肥厂广泛使用。间歇式固定床煤气发生炉的制气工艺一般都比较固定,虽然时间和蒸汽用量的分配各厂不尽相同,但也大同小异。单炉发气量及消耗的高低从某种程度上讲主要取决于原料质量的好坏、设备是否配套以及操作管理水平上的好坏,而制气工艺对此的影响虽不同,但差别却不是很大。虽然各厂的工艺管理对间歇式固定床气化反应的理解不同,在循环时间、时间百分比以及蒸汽分配上的控制有所不同,但受间歇式固定床煤气发生炉工艺的限制,都无法解决气化反应温度波动过大、气化层位移距离过大、气化强度衰减速度过快等问题。
在间歇式固定床煤气发生炉传统制气工艺中,较多地注重“上行短而强,下行弱而长”的原则,虽然该原则在间歇式固定床煤气发生炉上的气化技术有了很大的提高,但前述问题仍然存在。
为了提高单炉发气量,防止炉温下降速度过快,有些厂采用了上行加氮技术,甚至还有些厂采用下行加氮技术。上行加氮技术的应用确实在一定程度上对提高单炉发气量,防止炉温下降过快方面起到了积极的作用,但还远远不够。下行加氮由于加氮空气没有分布器,加上炉内炭层温度分层等原因,很容易引起炉面温度过高而造成炉况波动。因此,从某种角度上看下行加氮技术还不是很成熟,尤其对型煤制气来说表现得更加突出。
湖南省博能煤气化技术研究所经过多年的理论和实践探索,提出了二次加氮技术。二次加氮技术就是在二次上吹时加入适量的氮空气,达到提高发气量、稳定炉温、提高气质的目的。
如果在制气循环周期中引入二次上吹加氮技术,若能达到理想的加入效果,将会减少上行制气时间,延长二次上吹时间。这样气化层的位移距离就会减少,在吹风量不变的前提下,则气化层的温度相对就会提高,气化层的温度波动变小,气化强度加大,气化反应进入下行制气时的温度也会提高,从而达到削峰填谷的目的,得到的气体质量更好。
引入二次加氮技术后,不仅在工艺调节上丰富了调节手段,在生产实践中,它还具有使各种调节手段量化的趋势:即蒸汽用量是粗调,上行和上行加氮时间是细调,二次上吹和二次加氮时间是微调。这对工艺调节非常有用,可以视炉况的具体情况选择调节手段。
湖南省博能煤气化技术研究所研究的二次加氮技术可以有效地平衡气化层的温度波动和位移之间的关系,使气化炉炉况更加稳定,单炉发气量明显提高,气体质量明显改善。