系統(tǒng)思考實(shí)現(xiàn)造氣爐節(jié)能減排的極限——熱壁高效造氣爐的推廣原理(1)
作者/來源: 日期: 2010-01-07 點(diǎn)擊率:1723
1 概述
何謂系統(tǒng)思考?就是對(duì)相對(duì)封閉的一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部及外部所進(jìn)行的思考。如同熱力學(xué)為研究方便建立個(gè)體系一樣。只有劃分出來相對(duì)封閉的系統(tǒng)(雖然這個(gè)系統(tǒng)不可能完全封閉),才能對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部要素進(jìn)行分析,才能知道各系統(tǒng)對(duì)本系統(tǒng)外部及內(nèi)部的影響。
系統(tǒng)外部總有更大的系統(tǒng), 系統(tǒng)內(nèi)部至少分為兩個(gè)小系統(tǒng)。 對(duì)造氣的消耗分析, 很多廠家往往以噸氨(噸醇)來考核造氣,這不完全正確。因?yàn)橐試嵃?噸醇)來計(jì)量,就涉及到造氣系統(tǒng)外的整個(gè)廠的大系統(tǒng),應(yīng)該以單位有效氣的折標(biāo)煤耗較為公平。
有的人喜歡把固定床造氣爐和氣流床、流化床氣化爐直接對(duì)比氣化效率,這也不完全正確。我們要分析大系統(tǒng),因?yàn)闅饬鞔擦骰惨M(jìn)行空分,要多耗電,要多投資。多耗電、投資多那個(gè)不是用排放 CO2 換來的?固定床造氣爐通過吹風(fēng)氣回收燃燒后排 CO2,最小投資獲得空氣的分離,更適合活性較低的無煙煤進(jìn)行氣化。氣流床流化床采用無煙煤進(jìn)行氣化,比氧耗要增加,即使加活性劑助熔劑仍不能很好地適應(yīng)。
固定床造氣爐和氣流床流化床各有適用的范圍。從系統(tǒng)內(nèi)外來看,對(duì)企業(yè)的投資收益最好,對(duì)環(huán)境的影響最小,這樣的造氣配置就是最好的技術(shù),但對(duì)每個(gè)企業(yè)二者都有個(gè)最合適值。每種氣化爐對(duì)所用原料煤都有其具體要求,生產(chǎn)的煤氣用途也不一樣,"萬能"氣化爐是不存在的。本文的目的就是把固定床間歇造氣爐進(jìn)一步改進(jìn)完善。
我們把固定床造氣作為一個(gè)系統(tǒng)一分為二的分析看, 它可分為人員操作和設(shè)備管線配置兩項(xiàng)決定因素。兩者一個(gè)是人,一個(gè)是物。在設(shè)備管線未配置之前,設(shè)備管線只能適應(yīng)工程人員的要求配置,這是工程人員的責(zé)任。在設(shè)備管線配置到位之后,操作人員只能適應(yīng)已成形的設(shè)備管線配置而操作,這是生產(chǎn)管理人員的責(zé)任。當(dāng)設(shè)備管線配置不能很好地適應(yīng)人員操作,就要進(jìn)行技術(shù)改造,這是技改人員的責(zé)任。聯(lián)系二者的是工藝,工藝是設(shè)備的靈魂,設(shè)備為工藝而存在,但設(shè)備已存在,制定工藝必須適應(yīng)設(shè)備以發(fā)揮設(shè)備的最大作用。推動(dòng)二者更好適應(yīng)的辦法就是技改提高配置,管理提高人員操作技能。本文要重點(diǎn)闡述的是,為了更好地完成造氣的工藝要求,如何進(jìn)行設(shè)備管線配置才最合理。
2 工藝系統(tǒng)分析的工具
長期以來,很少人能對(duì)固定床造氣進(jìn)行深刻的工藝系統(tǒng)分析,主要原因是缺少系統(tǒng)分析工具,試想整個(gè)造氣工藝計(jì)算下來要好幾天才可完成,而系統(tǒng)分析需要人為變動(dòng)調(diào)節(jié)其中的某幾個(gè)數(shù)據(jù)看其對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響,一項(xiàng)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)很多數(shù)據(jù),要解很多方程組,計(jì)算下來要不知道耗費(fèi)多少時(shí)日。
計(jì)算機(jī)是進(jìn)行系統(tǒng)分析的很好工具,近二十年來,各設(shè)計(jì)院大量引進(jìn)國際上著名的化學(xué)工程專業(yè)計(jì)算軟件,如 PRO(Ⅱ)、ASPEN PLAS、 HYSYS、HTFS、FRI、HTRI等,版次不斷更新。其中應(yīng)用比較廣泛的是 PRO(Ⅱ)、ASPEN PLAS、 HYSYS。但這些軟件使用費(fèi)用相當(dāng)昂貴,并且熟練掌握需要花費(fèi)比較多的時(shí)間,國外也沒模擬計(jì)算固定床造氣的參考例子,因?yàn)槟壳八旧鲜侵粚儆谖覀冎袊?dú)有研究的東西了。
采用辦公軟件 Excel 表格進(jìn)行物料熱量衡算是比較快捷準(zhǔn)確的方法。人們對(duì) Excel 普遍熟悉的功能是表圖的處理,不太了解其在工程計(jì)算(如鍋爐、化工物料熱量衡算)中的應(yīng)用。Excel 每一個(gè)單元格就是一個(gè)電子表格,很容易進(jìn)行一般的加、減、乘、除、乘方、開方,而三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)在 EXCEL 中可以直接引用內(nèi)部函數(shù)。用 Excel 編制一般的工程計(jì)算程序還需解決的有以下兩個(gè)問題: (1)循環(huán)計(jì)算,(2)表、單曲線、曲線組的查找(如表:常壓氣體在不同溫度下的焓) ,也就是書中一些數(shù)據(jù)表格曲線的函數(shù)化是個(gè)難題。對(duì)于問題(1)循環(huán)計(jì)算,Excel 在工具菜單中提供了兩個(gè)命令:?jiǎn)巫兞壳蠼夂鸵?guī)劃求解,利用這兩條命令很容易解決,單變量相當(dāng)于解一元方程,規(guī)劃求解相當(dāng)于解多元方程組。對(duì)于問題(2)表、曲線的查....