全石灰碳化煤球制气工艺(简称QMQ,下同)在长江以南地区普遍采用。煤球质量差、产气量小、物耗高是QMQ最显著的特征。许多生产厂往往忽视煤球质量对造气过程的重要影响。采用QMQ生产厂只有先解决煤球质量问题,进一步研究提高制气水平才有基础。
随着脱碳气引入煤球制作工艺的开发应用和提高煤热解活性的粉煤添加剂技术的出现,已彻底根治了石灰碳化煤球的质量问题。据不完全统计,已采用上述技术的QMQ生产厂,成品煤球机械强度可自由控制在400~900N/单球,单炉发气量已达1 300~1 400m3/(m2·h),半水煤气中CO2可控制在12%以下。其发气量水平已可与其它高能入炉原料相媲美,而原料成本无疑要低。但该发气量水平仍有潜力,也就是本文要探讨的课题。
1 制气过程分析
1.1 碳与氧反应
此过程在生产上称吹风阶段,主要进行的反应有:
炭与氧的燃烧机理较为复杂,定量描述过程产物是较为困难的。许多研究者采用不同的模型来描述高温燃烧现象,其中Authur实验得出了经验公式:
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