系统思考实现造气炉节能减排的极限——热壁高效造气炉的推广原理(1)
作者/来源： 日期： 2010-01-07 点击率：1689
1 概述
何谓系统思考？就是对相对封闭的一个系统内部及外部所进行的思考。如同热力学为研究方便建立个体系一样。只有划分出来相对封闭的系统(虽然这个系统不可能完全封闭)，才能对系统内部要素进行分析，才能知道各系统对本系统外部及内部的影响。
系统外部总有更大的系统， 系统内部至少分为两个小系统。 对造气的消耗分析， 很多厂家往往以吨氨(吨醇)来考核造气，这不完全正确。因为以吨氨(吨醇)来计量，就涉及到造气系统外的整个厂的大系统，应该以单位有效气的折标煤耗较为公平。
有的人喜欢把固定床造气炉和气流床、流化床气化炉直接对比气化效率，这也不完全正确。我们要分析大系统，因为气流床流化床要进行空分，要多耗电，要多投资。多耗电、投资多那个不是用排放 CO2 换来的？固定床造气炉通过吹风气回收燃烧后排 CO2，最小投资获得空气的分离，更适合活性较低的无烟煤进行气化。气流床流化床采用无烟煤进行气化，比氧耗要增加，即使加活性剂助熔剂仍不能很好地适应。
固定床造气炉和气流床流化床各有适用的范围。从系统内外来看，对企业的投资收益最好，对环境的影响最小，这样的造气配置就是最好的技术，但对每个企业二者都有个最合适值。每种气化炉对所用原料煤都有其具体要求，生产的煤气用途也不一样，"万能"气化炉是不存在的。本文的目的就是把固定床间歇造气炉进一步改进完善。
我们把固定床造气作为一个系统一分为二的分析看， 它可分为人员操作和设备管线配置两项决定因素。两者一个是人，一个是物。在设备管线未配置之前，设备管线只能适应工程人员的要求配置，这是工程人员的责任。在设备管线配置到位之后，操作人员只能适应已成形的设备管线配置而操作，这是生产管理人员的责任。当设备管线配置不能很好地适应人员操作，就要进行技术改造，这是技改人员的责任。联系二者的是工艺，工艺是设备的灵魂，设备为工艺而存在，但设备已存在，制定工艺必须适应设备以发挥设备的最大作用。推动二者更好适应的办法就是技改提高配置，管理提高人员操作技能。本文要重点阐述的是，为了更好地完成造气的工艺要求，如何进行设备管线配置才最合理。
2 工艺系统分析的工具
长期以来，很少人能对固定床造气进行深刻的工艺系统分析，主要原因是缺少系统分析工具，试想整个造气工艺计算下来要好几天才可完成，而系统分析需要人为变动调节其中的某几个数据看其对整个系统的影响，一项数据关联很多数据，要解很多方程组，计算下来要不知道耗费多少时日。
计算机是进行系统分析的很好工具，近二十年来，各设计院大量引进国际上著名的化学工程专业计算软件，如 PRO(Ⅱ)、ASPEN PLAS、 HYSYS、HTFS、FRI、HTRI等，版次不断更新。其中应用比较广泛的是 PRO(Ⅱ)、ASPEN PLAS、 HYSYS。但这些软件使用费用相当昂贵，并且熟练掌握需要花费比较多的时间，国外也没模拟计算固定床造气的参考例子，因为目前它基本上是只属于我们中国独有研究的东西了。
采用办公软件 Excel 表格进行物料热量衡算是比较快捷准确的方法。人们对 Excel 普遍熟悉的功能是表图的处理，不太了解其在工程计算(如锅炉、化工物料热量衡算)中的应用。Excel 每一个单元格就是一个电子表格，很容易进行一般的加、减、乘、除、乘方、开方，而三角函数、指数函数在 EXCEL 中可以直接引用内部函数。用 Excel 编制一般的工程计算程序还需解决的有以下两个问题： （1）循环计算，（2）表、单曲线、曲线组的查找（如表：常压气体在不同温度下的焓） ，也就是书中一些数据表格曲线的函数化是个难题。对于问题（1）循环计算，Excel 在工具菜单中提供了两个命令：单变量求解和规划求解，利用这两条命令很容易解决，单变量相当于解一元方程，规划求解相当于解多元方程组。对于问题（2）表、曲线的查....
