富氧助燃煤气干馏工艺优化

现有兰炭生产一般采用内热工艺，由于该技术以空气作为助燃物，导致干馏炉煤气中含有大量的氮气（体积分数为45%～48%），大大地降低了煤气热值，直接影响到煤气的综合利用价值，从而制约了该工艺的发展。据实际检测，现行工艺煤气热值在7 MJ／Nm3左右。降低加热介质中的氮含量，即助燃空气中的氮，将可望从根本上解决上述问题。为此，西安建筑科技大学提出了以富氧空气或氧气替代空气助燃（氧气体积分数为21%～100%），通过与冷煤气配气以满足低温干馏工艺要求的富氧干馏的技术思路。该技术以富氧或纯氧与煤气配合在炉内燃烧产生高温烟气，作为煤干馏所需基础热源，通过和干馏过程产生的低温干馏煤气（脱除焦油后的冷煤气）混合，配制成符合煤低温干馏要求温度的高温还原性循环气，对炉内的煤进行加热，实现低温干馏，改变因鼓入空气燃烧带来的煤气有效成分含量低、氮含量高、煤气热值低、产出量大进而带来的综合利用困难等问题，为过程煤气的综合利用尤其是作为下游化工产品等的高效利用奠定基础。

富氧助燃煤气干馏工艺如图6-1所示。该技术可以和现有内热低温干馏工艺结合，比较容易实施。

试验结果表明：

（1）在不改变现行低温干馏炉结构的情况下，用富氧空气甚至纯氧气替代空气进行煤富氧干馏是可行的，并且炉况稳定、富氧比例可调。

图6-1　富氧干馏示意图(www.xing528.com)

（2）通过富氧干馏，可大幅度提高煤气有效成分，降低氮含量，提高煤气热值。煤气中的氮含量可降低到5.41%左右的水平，热值可提高到12.51 MJ／m3，是空气助燃干馏的2倍以上。

（3）随着富氧比的增加，兰炭的质量有所改善，其固定碳含量由原来的73.51%提高到80.14%，空干基灰分由原来的18.60%降低到11.73%。

（4）富氧比过高可能会造成炉内干馏温度过高或超温烧焦，所以应将富氧比控制在适当范围内，较佳范围为50%～60%。

（5）富氧干馏煤气可为过程煤气的综合利用奠定基础。但其中的CO、CO2含量仍然偏高，且随富氧比的增加而提高。

（6）富氧干馏采用了加大煤气闭路循环量控制干馏温度的方式，煤气放散量随富氧比的增加大幅度减少，可以解决目前榆林地区兰炭生产企业煤气产出量大，无法有效利用的问题。