在煤化工行業(yè)，化肥生產(chǎn)或精細(xì)化工生產(chǎn)過程中，半水煤氣中二氧化碳是一種副產(chǎn)品，也可以說是無效氣體，它的含量越低越好。因?yàn)槎�氧化碳偏高一是浪費(fèi)蒸氣，二是增加消耗。

    本人曾經(jīng)在全國多家化肥廠進(jìn)行過售后服務(wù)工作，服務(wù)過程中發(fā)現(xiàn)山西有一個(gè)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(shè)備配置比較先進(jìn)、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(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員，并經(jīng)本人細(xì)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(diào)節(jié)手輪開啟度還比較大。

    (2)認(rèn)真查找設(shè)備方面問題，通過測量：氣柜進(jìn)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(jìn)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(jì)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(chǎn)10萬噸合成氨的廠家，一年就浪費(fèi)煤近1800噸，價(jià)值200余萬元。所以，注重半水煤氣質(zhì)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(xué)道理的。本人通過多家服務(wù)總結(jié)出幾條經(jīng)驗(yàn)，今提出個(gè)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(zhì)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(shí)二氧化碳生成率是5％左右，氣化層溫度在1000℃～1100℃時(shí)二氧化碳生成率是＜8％，氣化層溫度在800℃時(shí)二氧化碳生成率是＞12％，因此，根據(jù)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(shí)半水煤氣中的二氧化碳不會(huì)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(shí)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(zhì)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(huì)低C＋2H₂O↑＝CO₂＋2H₂，二氧化碳生成率會(huì)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(jìn)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(diǎn)，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(chǎn)，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(diào)節(jié)手輪開多大，也滿足不了爐內(nèi)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(dá)到熱量平衡，所以就得提高減壓后入爐蒸汽壓力，關(guān)小上、下吹蒸汽調(diào)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(gè)要求：

    ①爐子總高達(dá)到爐子直徑的2.2∶1；

    ②水夾套高度要達(dá)到爐子直徑1∶：1；

    ③有效炭層，要達(dá)到爐子直徑0.95～1.0，因此要想提高造氣爐溫度，增加爐內(nèi)蓄熱量，提高半水煤氣質(zhì)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(jù)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(chǎn)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(zhì)煤0.08～0.1MPa

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

    1.8  吹凈回收時(shí)對二氧化碳含量的影響：

    在吹凈的時(shí)候是一個(gè)循環(huán)的最后一個(gè)步序，這時(shí)爐內(nèi)溫度也是最低時(shí)，回收氣中二氧化碳含量偏高，因此吹凈回收時(shí)間不宜過長，但也要根據(jù)各廠家上行煤氣管線與洗氣塔進(jìn)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(gè)工程大氣壓，一個(gè)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(zhì)量要小于夜間，因此入爐風(fēng)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(fēng)機(jī)，同樣的入爐風(fēng)量，南方與北方爐內(nèi)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(yīng)生成物組成的影響：

    CO₂＋C→2CO是一個(gè)還原反應(yīng)，同時(shí)又是一個(gè)吸熱反應(yīng)，它不斷得到熱量才能提高其正反應(yīng)的完全性，此反應(yīng)不同溫度時(shí)，二氧化碳還原成一氧化碳的生成率不同：當(dāng)在400℃時(shí)，二氧化碳還原反應(yīng)生成一氧化碳幾乎是零，當(dāng)在650℃時(shí)，二氧化碳還原反應(yīng)生成一氧化碳是40％，當(dāng)在950℃時(shí)，二氧化碳還原反應(yīng)生成一氧化碳為96％，此時(shí)說明正反應(yīng)是進(jìn)行的比較完全。

    2.2  溫度對二氧化碳還原反應(yīng)速度的影響：

    二氧化碳還原成一氧化碳的還原反應(yīng)速度與還原層的溫度有很大的關(guān)系。通過試驗(yàn)可知，不同溫度時(shí)，二氧化碳還原成一氧化碳的速度不同：當(dāng)溫度在1300℃(T₃)左右時(shí)，一秒時(shí)間反應(yīng)即可以達(dá)到平衡；在1100℃時(shí)，則需30秒以后才能達(dá)到平衡，溫度越低還原反應(yīng)越慢。因此，溫度在 1300℃時(shí)一氧化碳生成物可達(dá)100％，隨著溫度下降還原率也在逐步下降，如在900℃時(shí)，在80秒時(shí)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(yīng)的影響：

    在不同壓力時(shí)，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(yīng)溫度時(shí)，當(dāng)壓力越小時(shí)，其正反應(yīng)就比較完全，當(dāng)壓力越高時(shí)，正反應(yīng)就弱，而逆反應(yīng)就越強(qiáng)。在常壓固定層氣化時(shí)，其工作壓力接近1000Pa，二氧化碳還原反應(yīng)能較完全。但在高壓氣化時(shí)，二氧化碳還原反應(yīng)中，正反應(yīng)就不完全，而逆反應(yīng)則較強(qiáng)。

    2.4  不同燃料的二氧化碳還原反應(yīng)速度：

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

    綜上所述，二氧化碳偏高，一是受設(shè)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(jìn)行的正反應(yīng)。

    因此，要千方百計(jì)降低二氧化碳的含量就要設(shè)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(jīng)濟(jì)效益，企業(yè)才能長期生存。