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摘 要：煤气化是在加压的条件下，将煤、O2与水或者蒸汽进行复杂的化学反应，使其生成以一氧化碳和氢气为主的合成气。而这一化学反应的结果，是通过控制氧煤比来控制一氧化碳与氢气的含量，从而保证煤气化装置安全、稳定地运行，并影响到相应的关键工艺指标。在实际的操作中，煤气化装置，也就是气化炉的炉型与进料方式都会影响到氧煤比的控制。接下来，文章就以水煤浆加压气化的煤气化装置为主，分析氧煤比控制的策略，以飨读者。

关键词：煤气化装置;氧煤比;控制策略

煤气化水煤浆加压气化工艺的反应原理是将水煤浆与气化剂一起通过喷嘴送入气化炉，气化剂高速喷出与水煤浆原料充分混合达到雾化的效果，在气化装置中进行火焰型非催化部分氧化反应。在这一过程中，水煤浆和氧气在喷入气化装置的瞬间，会经历煤浆的升温及水分的蒸发、煤热解挥发、残碳气化以及其他复杂的化学反应，最终产生以氢气和一氧化碳为主的合成气。这一反应为吸热反应，其反应所需的热量均由煤和氧气在化学反应时生成的二氧化碳所提供。合成后产出的一氧化碳和氢气是主要的控制指标，而这种指标含量的高低是由操作人员对氧气和煤的比例控制而实现的。在实操过程中，如果配置的氧煤比不合理，就会导致冷煤气效率和合成气中的有效气体成分一氧化碳与氢气的含量偏低，同时，氧耗、煤耗偏高，甚至远远高出干法气化的数据，此外，高氧煤比下的气化炉炉温偏高还容易对喷嘴和装置内的耐火砖造成一定的损坏，容易导致安全事故的发生。因此，研究水煤浆加压煤气化装置氧煤比的策略十分重要。

1 水煤浆加压煤气化装置简述

水煤浆加压气化技术是上世纪八十年代兴起的具有代表性的煤气化技术之一，发展十分迅速，在我国煤气化产业中获得了广泛的应用，特别是在化肥产业中，是化肥生产中重要的一种装置。在实际的运用中，水煤浆气化装置是以煤作为原材料，以氧作为气化剂，通过精选煤炭，将其制成水煤浆，再将制好的水煤浆輸送到气化炉，通过加压、并流、高温气化、液态排渣等一系列的工序，制成水煤气，输送到后续的工艺继续进行生产。而这种生产工艺与干法气化工艺具有极大的不同。

2 水煤浆加压煤气化装置氧煤比的控制策略

在当前我国的煤气化生产中，水煤浆加压煤气化装置主要是以德士古气化炉和我国自主研发的多喷嘴煤浆气化炉为主，生产工艺和技术与干法气化具有很大的不同。在实际的运用中，操作人员在调节水煤浆流量时，不是运用调节阀或者是调节输送的气量，而是采用一种变频的高压煤浆泵对喷射的速度进行调节。因此，泵运转的频率信号就代表了水煤浆的流量。此外，在测量水煤浆流量时，操作人员还会采用三台非标准化设计的电磁流量计对水煤浆的流量进行实时测量。然后通过对比这三种数据的数值，取其中的中间值参与到氧煤比的控制当中。在测量氧气的流量时，则是采用三台串联在一起的流量计进行测量。测量出来的三个流量信号，经过温压补偿之后，选取其中的中间值参与到氧煤比的控制当中。这样一来，就与干法气化工艺具有明显的不同，不存在“以氧定煤”或者是“以煤定氧”的操作逻辑。因此，这种制作工艺核心的参数就是设定的氧煤比的比值。通过精心选择氧气的流量以及氧煤比通过计算，得到的煤流量，然后通过交叉限幅器，设定装置的负荷煤流量，最后取二者的高选数值，来实现对煤浆泵转速的控制，从而有效控制水煤浆的流量。对于测量出来的煤浆流量，以及通过交叉限幅器设定的负荷煤流量，取二者低选的数值，与氧煤比进行计算，得出氧气流量的设定值，这样就可以有效控制氧气的流量。因此，在控制氧煤比时，选择的煤控设定值始终都是高选，而氧控设定值始终都是低选的。这样就能有效地气化装置内的温度，并有效控制最终合成气的组分。

3 水煤浆加压煤气化装置氧煤比的优化策略

氧煤比是德士古水煤浆加压气化最重要的工艺条件，直接关系到碳的转化率。根据根据国家“六五”科技公关项目总结的数据（见图一），从中可以看出碳转化率和反应温度随氧煤比的增大而增大，冷煤气效率和产气率随氧煤比增高先增高后下降出现最大值，而且德士古水煤浆加压气化的收益先增后降，出现了一个拐点，因此，生产厂家就可以根据这个数据图确定最佳氧煤比，在实际生产中，生产厂家应尽量靠近最佳氧煤比进行操作，如果实际氧煤比高于最佳，则加煤浆，如果低于最佳氧煤比，则加氧，使其最无限接近最佳的氧煤比，从而达到最佳的生产效率，实现利润最大化。

4 结束语

综上所述，本文主要分析了当前水煤浆加压气化煤气化装置氧煤比控制的策略，这仅为笔者根据个人工作经验进行的简单分析，可能还存在分析不到位的情况，但希望能对相关人士的工作和研究提供更好的参考，能够更精准地控制装置中的氧煤比，促进装置的安全、稳定运行，并有效提高企业的经济效益。

参考文献：

[1]董清锋，陈菲.煤气化装置氧煤比控制策略浅析[J].自动化仪表，2018，39（6）：81-83.

[2]杨玉龙，赵晓明.氧煤比对壳牌干粉煤气化技术经济运行影响分析[J].纯碱工业，2018（2）：7-10.