在煤化工行业，化肥生产或精细化工生产过程中，半水煤气中二氧化碳是一种副产品，也可以说是无效气体，它的含量越低越好。因为二氧化碳偏高一是浪费蒸气，二是增加消耗。

    本人曾经在全国多家化肥厂进行过售后服务工作，服务过程中发现山西有一个厂家纯烧山西块煤，而二氧化碳含量却在11％左右。看造气炉设备配置比较先进、工艺操作比较合理，就是二氧化碳含量偏高。

    通过询问该厂领导和技术人员，并经本人细致观察发现如下问题：

    (1)减压后蒸汽压力不能低于0.9kg/cm²。低了就供不上气，炉况还不稳定，何况上下吹蒸汽调节手轮开启度还比较大。

    (2)认真查找设备方面问题，通过测量：气柜进口船形管截面积小于煤气总管截面积。气柜工作压力：第一节是360mmH₂O柱，第二节是 560mmH₂O柱(气柜容积5000m³)。明显是气柜进口阻力大，工作压力偏高。原因是：气柜改造前钟罩钢板厚度3mm，改造后钟罩钢板厚6mm，比改造前钢板厚度增加了一倍。

    针对这一问题，我们作一下计算便得知：二氧化碳每增加百分之一，吨氨消耗增加(3300／100×12／22.4)＝17.68kg。年产10万吨合成氨的厂家，一年就浪费煤近1800吨，价值200余万元。所以，注重半水煤气质量，注重半水煤气中二氧化碳含量对稳定炉况、降低吨氨消耗是有一定科学道理的。本人通过多家服务总结出几条经验，今提出个人对二氧化碳偏高因素的看法。

    1.影响半水煤气中二氧化碳生成的因素：

1.1  煤质对半水煤气中二氧化碳含量的影响：

一般山西煤(晋城、阳泉)固定炭在72％左右、发热量在6200大卡以上的块煤，半水煤气中二氧化碳含量在6.0％左右，即使是型煤气化二氧化碳含量也能＜9％。气化层温度在1200℃时二氧化碳生成率是5％左右，气化层温度在1000℃～1100℃时二氧化碳生成率是＜8％，气化层温度在800℃时二氧化碳生成率是＞12％，因此，根据半水煤气中的二氧化碳含量高低也可以推算出气化层温度的高低。

    1.2  气化层温度、气化层高度对半水煤气中二氧化碳的影响：

    正常情况下气化层温度稳定在T₂温度，即 1200℃左右时半水煤气中的二氧化碳不会偏高，二氧化碳偏高主要原因是炉况不正常，炉子局部或整体温度低造成的。大家都知道，炉温在700℃～800℃时二氧化碳生成率是最高的。

    1.3  气化层高度：   

    ①块煤(山西)要求高度0.8～1.0m。

    ②煤型(煤球、煤棒)0.5～0.7m。

    ③劣质煤0.5～0.7m。

1.4  蒸汽温度对半水煤气中二氧化碳的影响：

蒸汽温度高低也是影响二氧化碳生成的因素，蒸汽温度高(最高不能超过250℃)相比较蒸汽分解率高，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。反之蒸汽温度低 (不能低于160℃)蒸汽分解率必然会低C＋2H₂O↑＝CO₂＋2H₂，二氧化碳生成率会高。

    1.5  系统阻力对半水煤气中二氧化碳的影响：

系统阻力是指造气炉出口至气柜进口压力，正常情况：第一节气柜(1000m³)工作压力不大于300mmH₂O；二节气柜(小于5000m³)工作压力不大于380mmH₂O；三节气柜(大于5000m³)工作压力不大于400mmH₂O。

    按常理说造气系统阻力偏大一点，对提高蒸汽分解率是有利的。但是对提高单炉发气量，降低吨氨消耗和降低半水煤气中二氧化碳含量有一定难度。

    系统阻力大，要想满足后工段生产，首先要提高蒸汽入炉压力，不提高减压后蒸汽压力，不论上、下吹调节手轮开多大，也满足不了炉内的热量平衡，造成入炉蒸汽总量偏少。因此，要想供足气，又想降低半水煤气中的二氧化碳含量，只有保持入炉蒸汽总量充足。要达到热量平衡，所以就得提高减压后入炉蒸汽压力，关小上、下吹蒸汽调节手轮，这样也可能是降低半水煤气中二氧化碳含量一种有效办法。

    1.6  有效炭层对半水煤气中二氧化碳的影响：现在对煤气炉有三个要求：

    ①炉子总高达到炉子直径的2.2∶1；

    ②水夹套高度要达到炉子直径1∶：1；

    ③有效炭层，要达到炉子直径0.95～1.0，因此要想提高造气炉温度，增加炉内蓄热量，提高半水煤气质量，降低二氧化碳含量，就必要增加有效炭层高度。

    1.7  入炉蒸汽压力对半水煤气中二氧化碳含量的影响：   

    根据全国各厂家烧煤情况不同，入炉蒸汽压力也不同。部分厂家生产水平比较高的入炉压力是：

    ①块煤(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劣质煤0.08～0.1MPa

    入炉压力偏高，炉子稳定，但气体质量不好，入炉压力偏低，气体质量好一点，但炉子不能长期运行，所以要根据各自厂家实际情况，制定合理的入炉压力，既能保证炉子能长期运行又能保证气体质量的合格率。

    1.8  吹净回收时对二氧化碳含量的影响：

    在吹净的时候是一个循环的最后一个步序，这时炉内温度也是最低时，回收气中二氧化碳含量偏高，因此吹净回收时间不宜过长，但也要根据各厂家上行煤气管线与洗气塔进口管线长短而定，在这只是说明一下。

    1.9  昼夜温差和南北方海平面高低及大气层中空气浓度，对二氧化碳含量影响：

    在常温下一个工程大气压，一个平方厘米空气重即1000克／cm²，空气温度超过常温，一平方厘米空气重＜1000克／cm²。这样，白天入炉的空气质量要小于夜间，因此入炉风量肯定不足。由于海平面高低及大气层的空气浓度，空气中的氧含量就有高有低，同样的风机，同样的入炉风量，南方与北方炉内温度也就不一样。

    2.影响半水煤气中二氧化碳还原生成一氧化碳的因素：

    2.1  温度对二氧化碳的还原反应生成物组成的影响：

    CO₂＋C→2CO是一个还原反应，同时又是一个吸热反应，它不断得到热量才能提高其正反应的完全性，此反应不同温度时，二氧化碳还原成一氧化碳的生成率不同：当在400℃时，二氧化碳还原反应生成一氧化碳几乎是零，当在650℃时，二氧化碳还原反应生成一氧化碳是40％，当在950℃时，二氧化碳还原反应生成一氧化碳为96％，此时说明正反应是进行的比较完全。

    2.2  温度对二氧化碳还原反应速度的影响：

    二氧化碳还原成一氧化碳的还原反应速度与还原层的温度有很大的关系。通过试验可知，不同温度时，二氧化碳还原成一氧化碳的速度不同：当温度在1300℃(T₃)左右时，一秒时间反应即可以达到平衡；在1100℃时，则需30秒以后才能达到平衡，温度越低还原反应越慢。因此，温度在 1300℃时一氧化碳生成物可达100％，随着温度下降还原率也在逐步下降，如在900℃时，在80秒时间一氧化碳生成率只有18％左右。

    2.3  压力对二氧化碳还原反应的影响：

    在不同压力时，二氧化碳还原成一氧化碳的效果是不一样。如在同样的800℃反应温度时，当压力越小时，其正反应就比较完全，当压力越高时，正反应就弱，而逆反应就越强。在常压固定层气化时，其工作压力接近1000Pa，二氧化碳还原反应能较完全。但在高压气化时，二氧化碳还原反应中，正反应就不完全，而逆反应则较强。

    2.4  不同燃料的二氧化碳还原反应速度：

    在炉内的不同燃料，对于二氧化碳还原反应的速度和生成物的浓度都不同。在1100℃时，无烟煤比木炭、焦炭反应速度都慢。由此可得知，为什么无烟煤在气化时，只能采用小于无烟煤气化时的流速，使气化剂与炭有较长时间的接触。

    综上所述，二氧化碳偏高，一是受设备影响，二是受工艺影响，更重要是受系统阻力偏大影响。二氧化碳还原生成一氧化碳是在高温低压中进行的正反应。

    因此，要千方百计降低二氧化碳的含量就要设备改造、工艺制定、优化操作和降低系统阻力等多方面着手。降低二氧化碳含量，也就等于降低消耗，增加经济效益，企业才能长期生存。