(黑龙江黑化股份有限公司，黑龙江 齐齐哈尔161041)
［摘 要］通过对黑化恩德粉煤气化炉实际运行中历史数据的分析，找出对有效气含量造成影响的各种因素及影响规律。通过系统考察恩德炉的气化温度、压力、氧煤比、气汽比及气化剂组成等因素对有效气含量的影响，提出采用纯氧气化是提高恩德炉半水煤气中有效气（CO+H2）含量的有效方法。
［关键词］恩德炉；粉煤气化；有效气含量；影响因素
［中图分类号］ TQ 546［文献标识码］B［文章编号］1004-9932（2012）
0 引言
黑龙江黑化股份有限公司（简称黑化，下同）合成氨装置原设计原料气制备采用以焦炭为原料的固定床富氧连续气化工艺。因原料消耗高、能源利用率低，加之原料焦炭价格大幅上扬，致使尿素成本居高不下而被迫停产。为此公司决定改焦炭造气为煤造气，并最终选用了恩德炉粉煤气化装置。该装置自2003年12月建成投产后，经过近5 a的生产运行（期间也进行过技术改造），目前运行良好，并积累了较丰富的实际操作经验。
1 恩德炉粉煤气化原理及工艺流程［1-4］
在恩德炉中发生的主要化学反应为C的不完全燃烧和完全燃烧反应、CO2的还原反应及水煤气反应：
C + 1/2O2 ＝ CO ΔH=-123.1 kJ/mol
C + O2 ＝ CO2 ΔH=-406.3 kJ/mol
C + CO2 ＝ 2CO ΔH=159.9 kJ/mol
C + H2O ＝ CO+H2 ΔH=118.7 kJ/mol
恩德炉是以富氧空气+水蒸气作为气化剂，由设在加煤口下部的喷嘴向炉内喷入，实现粉煤的充分流化，并呈沸腾状。在气化炉下部为氧化层，主要发生挥发分的逸出、燃烧及C、H2的氧化反应；中部是混合反应区；中部以上为还原区，主要是水蒸气的还原反应。
燃烧反应所放出的热量积蓄于炉内，当积蓄的热量达到制造半水煤气所需的温度时，蒸汽与炽热的C进行反应而生成CO和H2。但是恩德炉内的反应界区并不明显，沸腾使气化剂与煤粉充分接触，气-固之间的传热速率和传质速率较高，因而固体在床层中的混合接近于理想混合反应器中的状态，气化在没有显著的温度梯度条件下进行，燃料中水分的蒸发、碳的燃烧与气化、挥发分的分解以及焦油的裂解几乎是同时进行的。
用恩德炉煤气作为合成氨的原料气，目标就是要尽量增加有效气(CO+H2)含量，尽量减少CH4的含量。
2 恩德炉运行的主要影响因素［1，5-6］
2.1 煤质
煤质的各种指标中，发热量、燃点、水分、灰熔点等指标与气化过程的温度密切相关，从而影响氧耗、煤耗和有效气含量。恩德炉用煤选用褐煤、长焰煤、不粘煤。基本要求是：粒径0~10 mm，水分<8%，灰熔点>1 250 ℃,挥发分37%~45%，灰分<25%，反应活性好（950 ℃时>65%）。
反应活性是代表反应速率的重要标志，活性低，气化强度及热效率就低［7］。一些研究者［8-9］对不同煤焦与CO、H2、水蒸气和空气的气化反应活性进行了研究，认为气化反应活性顺序为：褐煤>烟煤及烟煤焦>半焦和沥青焦。
2.2 气化温度和压力
由气化反应方程可知：CO2的还原反应、C与水蒸气的反应都是可逆的吸热反应，而且都是体积增大的反应。从化学平衡的角度来看，提高温度和反应压力，可以提高反应平衡转化率，从而提高CO和H2的平衡浓度。从动力学角度分析，提高温度有利于加快反应速度，但是提高压力将使反应物及生成物浓度增加。当气化炉操作温度不变时，随着压力的升高，对过程最明显的影响是残留的甲烷增加,但产品煤气中甲烷量的增加通常是很小的，因而可不予考虑。如果要得到和在较低压力下几乎相同含量的甲烷，