在煤化工行業(yè)，化肥生產或精細化工生產過程中，半水煤氣中二氧化碳是一種副產品，也可以說是無效氣體，它的含量越低越好。因為二氧化碳偏高一是浪費蒸氣，二是增加消耗。

    本人曾經在全國多家化肥廠進行過售后服務工作，服務過程中發(fā)現(xiàn)山西有一個廠家純燒山西塊煤，而二氧化碳含量卻在11％左右。看造氣爐設備配置比較先進、工藝操作比較合理，就是二氧化碳含量偏高。

    通過詢問該廠領導和技術人員，并經本人細致觀察發(fā)現(xiàn)如下問題：

    (1)減壓后蒸汽壓力不能低于0.9kg/cm²。低了就供不上氣，爐況還不穩(wěn)定，何況上下吹蒸汽調節(jié)手輪開啟度還比較大。

    (2)認真查找設備方面問題，通過測量：氣柜進口船形管截面積小于煤氣總管截面積。氣柜工作壓力：第一節(jié)是360mmH₂O柱，第二節(jié)是 560mmH₂O柱(氣柜容積5000m³)。明顯是氣柜進口阻力大，工作壓力偏高。原因是：氣柜改造前鐘罩鋼板厚度3mm，改造后鐘罩鋼板厚6mm，比改造前鋼板厚度增加了一倍。

    針對這一問題，我們作一下計算便得知：二氧化碳每增加百分之一，噸氨消耗增加(3300／100×12／22.4)＝17.68kg。年產10萬噸合成氨的廠家，一年就浪費煤近1800噸，價值200余萬元。所以，注重半水煤氣質量，注重半水煤氣中二氧化碳含量對穩(wěn)定爐況、降低噸氨消耗是有一定科學道理的。本人通過多家服務總結出幾條經驗，今提出個人對二氧化碳偏高因素的看法。

    1.影響半水煤氣中二氧化碳生成的因素：

1.1  煤質對半水煤氣中二氧化碳含量的影響：

一般山西煤(晉城、陽泉)固定炭在72％左右、發(fā)熱量在6200大卡以上的塊煤，半水煤氣中二氧化碳含量在6.0％左右，即使是型煤氣化二氧化碳含量也能＜9％。氣化層溫度在1200℃時二氧化碳生成率是5％左右，氣化層溫度在1000℃～1100℃時二氧化碳生成率是＜8％，氣化層溫度在800℃時二氧化碳生成率是＞12％，因此，根據半水煤氣中的二氧化碳含量高低也可以推算出氣化層溫度的高低。

    1.2  氣化層溫度、氣化層高度對半水煤氣中二氧化碳的影響：

    正常情況下氣化層溫度穩(wěn)定在T₂溫度，即 1200℃左右時半水煤氣中的二氧化碳不會偏高，二氧化碳偏高主要原因是爐況不正常，爐子局部或整體溫度低造成的。大家都知道，爐溫在700℃～800℃時二氧化碳生成率是最高的。

    1.3  氣化層高度：   

    ①塊煤(山西)要求高度0.8～1.0m。

    ②煤型(煤球、煤棒)0.5～0.7m。

    ③劣質煤0.5～0.7m。

1.4  蒸汽溫度對半水煤氣中二氧化碳的影響：

蒸汽溫度高低也是影響二氧化碳生成的因素，蒸汽溫度高(最高不能超過250℃)相比較蒸汽分解率高，C＋2H₂O↑＝CO＋2H₂，二氧化碳生成率就低，因此二氧化碳含量也就偏低。反之蒸汽溫度低 (不能低于160℃)蒸汽分解率必然會低C＋2H₂O↑＝CO₂＋2H₂，二氧化碳生成率會高。

    1.5  系統(tǒng)阻力對半水煤氣中二氧化碳的影響：

系統(tǒng)阻力是指造氣爐出口至氣柜進口壓力，正常情況：第一節(jié)氣柜(1000m³)工作壓力不大于300mmH₂O；二節(jié)氣柜(小于5000m³)工作壓力不大于380mmH₂O；三節(jié)氣柜(大于5000m³)工作壓力不大于400mmH₂O。

    按常理說造氣系統(tǒng)阻力偏大一點，對提高蒸汽分解率是有利的。但是對提高單爐發(fā)氣量，降低噸氨消耗和降低半水煤氣中二氧化碳含量有一定難度。

    系統(tǒng)阻力大，要想滿足后工段生產，首先要提高蒸汽入爐壓力，不提高減壓后蒸汽壓力，不論上、下吹調節(jié)手輪開多大，也滿足不了爐內的熱量平衡，造成入爐蒸汽總量偏少。因此，要想供足氣，又想降低半水煤氣中的二氧化碳含量，只有保持入爐蒸汽總量充足。要達到熱量平衡，所以就得提高減壓后入爐蒸汽壓力，關小上、下吹蒸汽調節(jié)手輪，這樣也可能是降低半水煤氣中二氧化碳含量一種有效辦法。

    1.6  有效炭層對半水煤氣中二氧化碳的影響：現(xiàn)在對煤氣爐有三個要求：

    ①爐子總高達到爐子直徑的2.2∶1；

    ②水夾套高度要達到爐子直徑1∶：1；

    ③有效炭層，要達到爐子直徑0.95～1.0，因此要想提高造氣爐溫度，增加爐內蓄熱量，提高半水煤氣質量，降低二氧化碳含量，就必要增加有效炭層高度。

    1.7  入爐蒸汽壓力對半水煤氣中二氧化碳含量的影響：   

    根據全國各廠家燒煤情況不同，入爐蒸汽壓力也不同。部分廠家生產水平比較高的入爐壓力是：

    ①塊煤(山西)一般是0.05～0.06MPa

    ②型煤(包括煤球、煤棒)0.065～0.075MPa

    ③半焦0.07～0.08MPa

    ④劣質煤0.08～0.1MPa

    入爐壓力偏高，爐子穩(wěn)定，但氣體質量不好，入爐壓力偏低，氣體質量好一點，但爐子不能長期運行，所以要根據各自廠家實際情況，制定合理的入爐壓力，既能保證爐子能長期運行又能保證氣體質量的合格率。

    1.8  吹凈回收時對二氧化碳含量的影響：

    在吹凈的時候是一個循環(huán)的最后一個步序，這時爐內溫度也是最低時，回收氣中二氧化碳含量偏高，因此吹凈回收時間不宜過長，但也要根據各廠家上行煤氣管線與洗氣塔進口管線長短而定，在這只是說明一下。

    1.9  晝夜溫差和南北方海平面高低及大氣層中空氣濃度，對二氧化碳含量影響：

    在常溫下一個工程大氣壓，一個平方厘米空氣重即1000克／cm²，空氣溫度超過常溫，一平方厘米空氣重＜1000克／cm²。這樣，白天入爐的空氣質量要小于夜間，因此入爐風量肯定不足。由于海平面高低及大氣層的空氣濃度，空氣中的氧含量就有高有低，同樣的風機，同樣的入爐風量，南方與北方爐內溫度也就不一樣。

    2.影響半水煤氣中二氧化碳還原生成一氧化碳的因素：

    2.1  溫度對二氧化碳的還原反應生成物組成的影響：

    CO₂＋C→2CO是一個還原反應，同時又是一個吸熱反應，它不斷得到熱量才能提高其正反應的完全性，此反應不同溫度時，二氧化碳還原成一氧化碳的生成率不同：當在400℃時，二氧化碳還原反應生成一氧化碳幾乎是零，當在650℃時，二氧化碳還原反應生成一氧化碳是40％，當在950℃時，二氧化碳還原反應生成一氧化碳為96％，此時說明正反應是進行的比較完全。

    2.2  溫度對二氧化碳還原反應速度的影響：

    二氧化碳還原成一氧化碳的還原反應速度與還原層的溫度有很大的關系。通過試驗可知，不同溫度時，二氧化碳還原成一氧化碳的速度不同：當溫度在1300℃(T₃)左右時，一秒時間反應即可以達到平衡；在1100℃時，則需30秒以后才能達到平衡，溫度越低還原反應越慢。因此，溫度在 1300℃時一氧化碳生成物可達100％，隨著溫度下降還原率也在逐步下降，如在900℃時，在80秒時間一氧化碳生成率只有18％左右。

    2.3  壓力對二氧化碳還原反應的影響：

    在不同壓力時，二氧化碳還原成一氧化碳的效果是不一樣。如在同樣的800℃反應溫度時，當壓力越小時，其正反應就比較完全，當壓力越高時，正反應就弱，而逆反應就越強。在常壓固定層氣化時，其工作壓力接近1000Pa，二氧化碳還原反應能較完全。但在高壓氣化時，二氧化碳還原反應中，正反應就不完全，而逆反應則較強。

    2.4  不同燃料的二氧化碳還原反應速度：

    在爐內的不同燃料，對于二氧化碳還原反應的速度和生成物的濃度都不同。在1100℃時，無煙煤比木炭、焦炭反應速度都慢。由此可得知，為什么無煙煤在氣化時，只能采用小于無煙煤氣化時的流速，使氣化劑與炭有較長時間的接觸。

    綜上所述，二氧化碳偏高，一是受設備影響，二是受工藝影響，更重要是受系統(tǒng)阻力偏大影響。二氧化碳還原生成一氧化碳是在高溫低壓中進行的正反應。

    因此，要千方百計降低二氧化碳的含量就要設備改造、工藝制定、優(yōu)化操作和降低系統(tǒng)阻力等多方面著手。降低二氧化碳含量，也就等于降低消耗，增加經濟效益，企業(yè)才能長期生存。