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摘要：在我國經濟整體快速發展的大背景之下，我國能源行業的發展也得到了廣泛的重視，發展速度出現了明顯加快。在我國能源的主要特點當中，富煤少油是最為主要的特點之一，根據相關的統計數據資料顯示，我國的煤炭儲量已經達到了接近6萬億噸。但是，我國的能源消費結構存在著嚴重的不均衡現象，煤炭資源的消費占到了其中的七成左右，這也讓我國成為了世界上最大的煤炭資源消費國家。而與此同時，我國煤炭在利用方面的效率相對較低，且在實際利用當中會出現極為嚴重的污染情況，我國八成左右的煙塵都是來自于煤炭資源的燃燒利用。為了確保我國相關能源得到科學的應用，各類型的先進設備層出不窮，清華爐就是其中之一，其氣化技術十分先進，筆者將針對清華爐的氣化技術原理進行分析，并分析其實際應用情況。

關鍵詞：清華爐;煤化工;氣化;應用;技術;原理

我國煤氣化技術的發展最早始于上個世紀的80年代左右，當時我國從外國引進了很多不同的煤氣化技術。但是，這些技術在被引入我國之后，在實際應用當中存在很多缺陷，包括運行過程中的不穩定特點、相關成本較高及對于我國本土的煤炭缺乏較好的適應性等。伴隨我國相關技術的快速發展，各類型自主研發的煤氣化爐廣泛出現，并且被用于實際能源消費當中，如清華爐、華能爐、多噴嘴爐等。筆者將在本文中選擇清華爐進行具體分析，主要探討清華爐在實際應用中的氣化技術原理及其在煤化工行業中的實際應用情況。

一、清華爐氣化技術的相關原理分析

（一）清華爐氣化技術的主要原理

清華爐的氣化技術原理就如上圖1所示，水煤漿在通過燃料噴嘴等進入清華爐的第一段之后，相關人員會選擇O2作為氣化劑，也會將O2與相應的N2、CO2、水蒸氣進行預混處理，從而對第一段中的氧氣比例進行科學控制，確保第一段的自身溫度在灰熔點之下。等到水煤漿到達清華爐的第二段的時候，相關人員就會補充進去部分的氧氣，使第二段的溫度達到灰熔點，進而完成氣化處理。當合成氣從下降管中出來之后會沿著清華爐的出口進入碳洗塔，并且將洗滌之后的黑水等進行回收處理，實現再利用，而灰渣在經過破渣設備處理后就會沿著鎖斗而進入渣池當中。清華爐氣化技術會將一次給氧的過程分為兩個不同的氣化處理過程，第一段主要負責燃燒，而第二段會將氧氣補充進去，這樣可以完成所有的燃燒氣化過程，并且可以對氧氣的補充比例進行較為科學的控制，確保溫度在灰熔點之下。而在第二段當中加入的適量氧氣則可以有效提高溫度，這樣就可以完成分級氣化的目標。清華爐利用氧氣的分級補入，通過清華爐的主燒嘴與側壁部位的噴嘴分別進行加氧，這樣可以保證主燒嘴部位的氧氣量不受化學當量比的嚴重限制，從而可以對主燒嘴氧化強度超標現象進行有效的控制處理，確保清華爐的氣化爐軸溫度不斷向均衡方向改變，這樣就可以完全發揮清華爐的氣化功能。在清華爐的主燒嘴通道中，所選擇的氣體為預混性質氣體，這樣可以便于相關人員對火焰中心點的溫度進行科學的調控，并且可以控制好火焰的中心點與主燒嘴端面之間的有效距離，避免距離過近等。這樣一來，主燒嘴的溫度可以明顯下降，主燒嘴的使用壽命就會得到保證。在生產甲醛的過程當中，相關人員會選擇CO2作為預混氣體，這樣可以確保主燒嘴部位得到較好的不好胡處理，也能使清華爐當中的變換反應隨著CO的方向去移動，這樣可以保證氣體的成分都到顯著提高。

（二）主要技術特點分析

在清華爐氣化技術當中，其技術特點有以下幾方面：第一，分級給氧技術。在清華爐的氣化技術當中，相關人員增加了二次氧噴嘴，這樣可以有效改變清華爐內的流場分布情況，確保清華爐內的溫度更為均勻，這樣可以不斷加速氣化反應。在加入二次氧之后，出燒嘴的流速會出現明顯的降低，燒嘴的運行情況會更好。第二，選擇CO2氣體。清華爐的燒嘴在加入了CO2氣體之后，燒嘴的溫度至少可以下降200℃，而內部的有效氣體成分會出現明顯提高。第三，直筒段出現了加長。在清華爐的實際運行過程當中，其氣化爐的直筒段與傳統的氣化爐相比加長了至少400mm。這樣一來，清華爐的燃燒室容積就出現了明顯增大，反應空間會變得更大，清華爐的產氣量及碳轉化率都會得到顯著的提高。此外，在清華爐的技術特點當中，在下降管當中加入霧化水也是主要的特點之一。在傳統類型的氣化爐運行當中，氣化爐帶水的原因主要就是氣化爐的下部出現了較多的高溫氣體等，這些高溫氣體在氣化爐中會出現明顯的激烈列轉換。而清華爐在實際運行當中，會在下降管當中加入適量的霧化水。這樣一來，溫度較高的氣體在進入激冷室之前就會實現明顯的降溫，并且讓其處于飽和狀態，這樣就可以避免高溫氣體在激冷室內部出現明顯的換熱反應，從而有效減少氣化爐當中的帶水量，這樣可以保證清華爐得到更好的應用，其應用質量可以得到顯著保證，實現清華爐高效運行。

二、煤化工行業中清華爐氣化技術的具體應用

清華爐氣化設備的設計及實際應用最早是為山西豐喜肥業的甲醇項目而建設，其一期工程是在2003年就開始建設，并且在2006年實現了一次化工投料，相關設備裝置投入實際運行當中，在第一個月就達到了具體的設計要求。在2007年10月份，相關部門及協會等對清華爐的實際應用情況進行了現場的考核觀察，截至2007年的10月，清華爐的累及運行天數達到了603日，在這一期間中的實際運轉率達到了95%，每日的負荷率平均達到了107%，而其年負荷率則達到了120%，這也就達到了國內、國外相關類型設備運行的先進水平。在2007年的年底，相關部門的專家在對清華爐的技術進行鑒定分析之后認為其相關技術明顯優于外國的同類型技術。在清華爐的實際應用當中，還有很多公司選擇應用清華爐進行相關項目的運行，包括山西焦化公司、大唐呼倫貝爾公司、惠生內蒙公司等。這些公司在應用清華爐之后，每日的單爐投煤量出現了明顯的提高，運行效率與以往相比不斷提高，氣化技術得到了較好的應用，應用效果也得到了較好的保障，這也帶動了這些公司在市場競爭當中的競爭力，實現了上述企業經濟效益的不斷提高。

三、結語

煤炭資源是我國能源中的主要資源，在我國很多行業的實際生產中都發揮著重要的作用，對于各行業發展及我國經濟的整體發展均存在重要影響。但是，在我國煤炭資源的利用當中，利用率卻并不高，且污染情況十分嚴重。在煤炭資源的使用方法當總，煤氣化技術是相對而言最為直接、提升空間也最大的一項實用技術。煤氣化技術在實際應用過程當中較為高效、潔凈程度也會較好，可以確保煤炭資源得到充分利用，實現我國能源消耗的平衡性。在煤氣化技術的應用當中，清華爐煤氣化技術是一種新穎、科學的技術，在實際應用中得到了廣泛的推廣。相關人員需要把握清華爐的主要特點、技術原理等，并且對其在煤化工行業中的應用情況進行分析，以此實現清華爐的有效推廣。

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作者:張景濤 崔濱 丁法效 單位:陽煤集團淄博齊魯第一化肥有限公司