目前，国内外以煤为原料生产化工产品的企业中，所采用的煤气化工艺有多种，如常压固定层间歇气化、碎煤加压气化(鲁奇炉)、粉煤流化床气化、粉煤气流床气化等，各种气化技术均有其各自的优缺点，对原料煤的品质均有一定的要求，其工艺的先进性、技术成熟程度互有差异。鲁奇炉目前仍然是世界上加压煤气化工艺中在运装置和业绩最多的炉型之一，南非大型煤制油化工联合体SASOL公司采用德国鲁奇碎煤加压气化技术，共有97台气化炉，气化炉设备利用率达94%[1]，其中SASOL Ⅰ厂有17台气化炉(13台MK Ⅲ型，3台MK Ⅳ型，1台制气能力为66 000 m3/h 的MK Ⅴ型)，SASOL Ⅱ厂和SASOL Ⅲ厂各有40台内径Φ 3.8 m、制气能力为41 000 m3/h的MK Ⅳ型气化炉。鲁奇碎煤加压气化技术在国内成功应用范例主要有山西化肥厂一期工程(4台气化炉)、山西化肥厂改造工程(增建1台气化炉)、哈尔滨依兰气化厂(5台气化炉)、云南解化煤制氨(14台气化炉)、河南省义马气化厂一期(3台气化炉)、河南省义马气化厂二期(2台气化炉)、山西潞安煤基160 kt/a合成油示范工程(4台气化炉)以及新疆广汇800 kt/a二甲醚一期工程、大唐国际SNG化工厂等。

鲁奇碎煤加压气化技术的优点：①可以气化劣质煤，结合了成熟的移动床加压气化技术和高效的熔渣气化技术的优点；②采用逆向气化，煤在炉内停留时间长达1 h，鲁奇炉的操作温度和出口煤气温度低；③氧耗较低；④热效率高于流化床气化技术；⑤可获得的总体工艺效率高于其他气化技术；⑥经过大量工业化应用验证，技术成熟可靠；⑦原料煤中的碳几乎全部得到利用，碳转化率>99.5%，无资源浪费；⑧粗煤气中的焦油分离后即可加工成副产品，也可注入气化炉气化；⑨废水处理装置较小，气化炉排渣无污染而可用作筑路材料；⑩投资低，性价比高。

1 鲁奇炉热回收装置简介

鲁奇炉热回收装置工艺流程如图1所示。

  

图1 鲁奇炉热回收装置工艺流程

来自气化炉的粗煤气首先进入洗涤冷却器，用循环煤气水对煤气进行洗涤并使其饱和。洗涤冷却器的用途首先是将粗煤气温度降至200 ℃左右，其次是除去可能夹带的大部分颗粒物。饱和并冷却以后的粗煤气进入低压锅炉，通过副产0.5 MPa(表压)低压蒸汽以回收煤气中部分蒸汽的冷凝热，多余的煤气水送往煤气水分离装置。压力2.91～3.00 MPa(表压)、温度180 ℃左右、饱和状况下的粗煤气离开气化工段，通过粗煤气总管去变换工段。

卢局长哈哈大笑说：“这可奇怪了，她说还有几天是你36岁生日，她想搞一个聚会，请几个朋友坐坐，也邀请了我，难道你不想请我吗？”

2 简介及效率的计算方法

衡量一种能量应该包括数量和质量(品位)2个方面，能量的品位用其可以转变为机械功的那部分份额的大小来评价。热能转换为机械功的转换效率与热能的温度有关，也就是说，高温热能的品位高于低温热能。

热量是以温差为动力而在载热体之间传递的能量，每传递一次，温度、品位和做功能力就分别降低一次。因此，在热能转换和利用中，存在着数量上的守恒和品位上的贬值2种现象，这反映了一切非理想的不可逆过程的热力学损失。

能量中可以最大限度转变为功(以环境状态为基准)的部分被称为，不能转变为功的那部分被称为。根据热力学第一定律可以得出：在任何传热过程中，和的总和保持不变。根据热力学第二定律可以得出：在不可逆过程中，向转化。也就是说，在能量的传递和利用中，不存在的守恒，总是在不断减少，转化为的那部分被称为损失[2]。

稳定流动载热体的可按下式计算：

=

式中：E——载热体相对于环境所具有的；

W——载热体的流量；

H——载热体的焓；

H0——载热体在标准环境状态下的焓；

爱美之心人皆有之。在当今社会中，越来越多的青少年喜欢使用唇膏、指甲油、粉底液、眉笔等化妆品来打扮自己。却不知道，化妆品作为一种日用品，含有多种添加剂，可导致青少年性早熟、身材矮小等多种内分泌疾病。

=2.193×106(kJ)

S0——载热体在标准环境状态下的熵。

如图2所示的逆流换热器，A和B分别表示热流体与冷流体，以1，2，3，4分别表示2种流体进出换热器的热力学状态，热流体的入口和出口分别为E1和E2，焓分别是H1和H2，熵分别是

  

图2 逆流换热器

S1和S2。

王爸一听赵明月是年级第一，表情就跟中了彩票一样。儿子好不容易交了个“正经朋友”，做父母的那叫一个开心，王妈不停给赵明月夹排骨。

放出：ΔE1=E1-E2=(H1-H2)-T0(S1-S2)=Q1[1-T0(S1-S2)/(H1-H2)]

热流体放热过程中的平均温差：Tm1=(H1-H2)/(S1-S2)=ΔH/ΔS

则：ΔE1=Q1(1-T0/Tm1)

1)采集需求定制模块：主要实现的功能是在服务器端针对采集需求创建数据库，并将设计的采集表生成带有输入项的采集表单。

同理，冷流体增加的：ΔE2=E4-E3=(H4-H3)-T0(S4-S3)=Q2[1-T0(S4-S3)/(H4-H3)]

冷流体吸热过程中的平均温差：Tm2=(H4-H3)/(S4-S3)=ΔH/ΔS

放热量：Q1=H1-H2

则：ΔE2=Q2(1-T0/Tm2)

由于存在热量损失，Q2<Q1；由于存在传热温差，Tm2<Tm1。所以，ΔE2<ΔE1。

故效率：Ne=(ΔE2/ΔE1)×100%=(Q2/Q1)×[(1-T0/Tm2)/(1-T0/Tm1)]×100%=

Nt(1-T0/Tm2)/(1-T0/Tm1)

式中：Nt——热效率。

损失：ΔEs=ΔE1-ΔE2=Q1(1-T0/Tm1)-Q2(1-T0/Tm2)=Q2(T0/Tm2-T0/Tm1)+(Q1-Q2)(1-T0/Tm1)=Q2T0(1/Tm2-1/Tm1)+ΔQt(1-T0/Tm1)

式中等号右边第1项为由于温差而造成的内部损失，第2项为由于热损失ΔQt而造成的外部损失。

其中：Δh为基本顶回转量；h为采高，取3.9 m；hd为顶煤厚度，取9 m；γ为顶煤采出率，取0.85；MZ为直接顶厚度，取10 m；k为直接顶碎胀系数1.25～1.50，取1.30。代入数值计算得：Δh=7.15 m。

3 实际操作数据及物性数据

实际操作数据及物性数据如表1、表2和表3所示。

表1 粗煤气气体成分和压力

  

φ(H2)/%φ(CH4)/%φ(CO)/%φ(CO2)/%φ(O2)/%φ(Ar+N2)/%压力/MPa38．08．028．025．00．40．63．0

表2 粗煤气和湿蒸汽物性数据

  

项目吨氨干基粗煤气量V/kmol吨氨湿蒸汽量W/kg气体温度T/K干基粗煤气比热CP/(kJ·kmol-1·K-1)湿基蒸汽焓H/(kJ·kg-1)湿蒸汽熵S/(kJ·kg-1·K-1)水汽化热ΔH/(kJ·kg-1)气化炉出口(状态1)122．481381．6978338．1323474．2347．790低压锅炉入口(状态2)122．482415．7747133．8932787．2246．4511945．372低压锅炉出口(状态3)122．481027．4644933．5532770．0866．6142025．628

表3 水及蒸汽系统用量及物性数据

  

项目温度T/℃压力P/MPa吨氨流量W/kg焓H/(kJ·kg-1)熵S/(kJ·kg-1·K-1)高压喷射煤气水(状态4)1603．7930．00674．2341．944泵用机封水(状态5)1505．5138．50631．1801．845低压锅炉给水(状态6)1501．31038．50631．1801．845低压蒸汽(状态7)1610．4961．502754．6206．738含尘煤气水(状态8)1973．01422．78837．6722．306洗涤冷却器循环煤气水(状态9)1973．013892．69837．6722．306低压锅炉循环煤气水(状态10)1973．013246．15837．6722．306

4 洗涤冷却器的热力学计算(以吨氨计)

4.1 气化炉出口粗煤气经洗涤冷却器可利用的能源Q热源

气化炉出口干基粗煤气温度由510 ℃降至198 ℃所放出的热量Q干：

Q干=V1CP1T1-V2CP2T2

=122.48×38.132×783-122.48×

=1.702×106(kJ)

线性编辑技术在应用过程中，主要优点是操作更加简单，效果更加直观。就目前来说，线性编辑技术是一种较为成熟的技术，并且应用较为广泛，线性编辑技术在应用过程中可以对视频素材使用编放机、编录机等设备进行直接操作，并且还能和特技器、字幕机等设备进行配合，操作便捷。但是，线性编辑技术也存在较大缺点，例如，在操作过程中需要依据素材的时间顺序进行操作，节目制作流程较为复杂。线性编辑技术在应用过程中连接路线数量较多，并且容易出现故障，成本较高。

33.893×471

湿基蒸汽温度由510 ℃降至198 ℃所放出的热量Q湿：

Q湿=W1H1-W1H2

=1 381.69×3 474.234-1 381.69×

2 787.224

=0.949×106(KJ)

气化炉出口粗煤气经洗涤冷却器可利用的能源Q热源：

Q热源=Q干+Q湿

=1.702×106+0.949×106

=2.651×106(KJ)

本来，当绍兴的专家在说“会稽山仅限以……禹会诸侯、死葬会稽之所”的时候，几乎已经抓住了真实的历史，可惜他们撇开了历史地理沿革、变迁的观点，在最关键的地方他们的思路却忽然发生了拐点。笔者打一个比方以便简明地说清问题：

4.2 洗涤冷却器回收的热量Q回

高压喷射煤气水的温度由160 ℃升高至198 ℃、泵用机封水温度由150 ℃升高至198 ℃回收的热量Q水：

Q水=W4(H8-H4)+W5(H8-H5)

=930×(837.672-674.234)+138.5×

(837.672-631.180)

何牦在老厂上班时，户口还留在竹溪街。他从老沟林场回到竹溪街后，居委会把他安排在居委会办的印刷厂里做铸字工。每天将用坏了的铅字，放到一个土炉子里溶化，将铅水灌入一个个字模里冷却，再变成一个个铅字摆放在字架上。上次，他去南京，后又去北京，刚好是印刷厂面临倒闭，处在下岗状态没人管。后来印刷厂改制重组为印刷集团，全市的纳税大户，排版全用电脑，他这铸字工，就去守门卫做了传达，还负责报纸信件的收发。

=0.181×106(kJ)

气化炉出口粗煤气经洗涤冷却器后增加的水蒸气汽化热Q汽：

Q汽=(W2-W1)ΔH2

3.4 执行功能 执行功能主要指机体对事项及行动进行意识控制的相关心理过程，其在认知过程中属于较为复杂的方面，其主要涉及注意力、行为能力、计划、程序化思维、创意和决策、抽象概念的形成等能力。张宝和等[22]研究中对325例高龄失眠患者进行检查，发现失眠患者多存在视看空间、形象力、执行力等受损，且研究证实高龄离退休老年人睡眠质量较差，睡眠质量与认知损害存在相关性。Haimov等[23]研究中也发现老年失眠患者普遍存在记忆广度、执行功能、注意分配等下降的现象。

=(2 415.77-1 381.69)×1 945.372

=2.012×106(kJ)

用SPSS 22.0软件进行统计分析，两组骨保护素水平、临床疗效以表示，采用t检验；两组不良反应发生率以(n，%)表示，采用χ2检验。检验水准α=0.05。

故洗涤冷却器回收的热量Q回：

Q回=Q水+Q汽

=0.181×106+2.012×106

S——载热体的熵；

4.3 洗涤冷却器热回收率η

η

 

=82.72%

4.4 气化炉出口粗煤气可利用的能源E热源

环境温度为273+25=298(K)。

调查区橄榄玄武岩化学成分与蒙阴胜利Ⅰ号岩管化学成分进行对比发现，橄榄玄武岩与其他超基性岩相比，其SiO2平均含量42.27%，比胜利Ⅰ号平均含量33.19%[11]偏高；MgO，Cr2O3含量比胜利Ⅰ号岩管稍低，其他元素的含量基本与胜利Ⅰ号岩管一致。

气化炉出口干基粗煤气温度由510 ℃降至198 ℃所产生的损失E干：

E干=(H1-H2)-T0(S1-S2)

=(V1CP1T1-V2CP2T2)-

E=W[(H-H0)-T0(S-S0)]

=1.322×106(kJ)

 

=

 

=0.924×106(kJ)

湿基蒸汽温度由510 ℃降至198 ℃所产生的损失E湿：

E湿=W1(H1-T0S1)-W1(H2-T0S2)

我国的文章以定性研究为主，定量研究的方法比较单一，结果缺乏客观性和科学性。应借鉴美国药学教育研究所采用的方法，如t检验、卡方检验、李克特量表、方差分析、实证研究、长期调研及实验对比等。

=1 381.69×(3 474.234-298×7.790)-

1 381.69×(2 787.224-298×6.451)

=0.398×106(kJ)

故气化炉出口粗煤气可利用的能源E热源：

E热源=E干+E湿

=0.924×106+0.398×106

1.5 统计学分析 采取SHEsis在线软件对试验数据进行连锁不平衡以及HWE检验分析，对早产儿脑瘫组以及对照组之间ATG5基因中的5个多态性位点的单倍型频率、等位基因频率以及基因型频率进行比较分析。计量资料表示，组间比较采用单因素方差分析或重复测量的方差分析，组间两两比较采用LSD-t检验；计数资料(%)表示，χ2检验，P<0.05为差异有统计学意义。

4.5 洗涤冷却器回收的量E回

高压喷射煤气水的温度由160 ℃升高至198 ℃、泵用机封水温度由150 ℃升高至198 ℃回收的热量E水：

E水=W4[(H8-H4)-T0(S8-S4)]+

W5[(H8-H5)-T0(S8-S5)]

=930.00×[(837.672-674.234)-

298×(2.306-1.944)]+138.50×

[(837.672-631.180)-298×

(2.306-1.845)]

=0.061×106(kJ)

气化炉出口粗煤气经过洗涤冷却器后增加的水蒸气所产生的增量E汽：

E汽=(W2-W1)[(H2-H8)-T0(S2-S8)]

=(2 415.77-1 381.69)×[(2 787.224-

837.672)-298×(6.451-2.306)]

=0.739×106(kJ)

故洗涤冷却器回收的量E回：

E回=E水+E汽

=0.061×106+0.739×106

=0.800×106(kJ)

4.6 洗涤冷却器回收率y

y

 

=60.51%

4.7 洗涤冷却器的损失ΔE

ΔE=E热源-E回

=1.322×106-0.800×106

=0.522×106(kJ)

5 低压锅炉的热力学计算(以吨氨计)

5.1 洗涤冷却器出口粗煤气经过低压锅炉可利用的能源Q热源

洗涤冷却器出口干基粗煤气温度由198 ℃降至176 ℃所放出的热量Q干：

Q干=V2CP2T2-V3CP3T3

=122.48×33.893×471-122.48×

33.553×449

=0.110×106(kJ)

湿基蒸汽温度由198 ℃降至176 ℃所放出的热量Q湿：

Q湿=W3H2-W3H3

=1 027.46×2 787.224-1 027.46×

2 770.086

=0.018×106(kJ)

经过低压锅炉粗煤气中蒸汽冷凝产生的潜热Q冷：

Q冷=(W2-W3)ΔH3

=(2 415.77-1 027.46)×2 025.628

=2.812×106(kJ)

故洗涤冷却器出口粗煤气经过低压锅炉可利用的能源Q热源：

Q热源=Q干+Q湿+Q冷

=0.110×106+0.018×106+

2.812×106

=2.940×106(kJ)

5.2 低压锅炉回收的热量Q回

低压锅炉产生蒸汽所吸收的热量Q汽：

Q汽=W7(H7-H6)

=961.50×(2 754.620-631.180)

=2.042×106(kJ)

故低压锅炉回收的热量Q回：

Q回=Q汽=2.042×106(kJ)

5.3 低压锅炉热回收率η

η

 

=69.46%

5.4 洗涤冷却器出口粗煤气可利用的能源E热源

环境温度为273+25=298(K)。

洗涤冷却器出口干基粗煤气温度由198 ℃降至176 ℃所产生的损失E干：

E干=(H2-H3)-T0(S2-S3)

=(V2CP2T2-V3CP3T3)-

 

=

 

=

 

=0.046×106(kJ)

湿基蒸汽温度由198 ℃降至176 ℃所产生的损失E湿：

E湿=W3(H2-T0S2)-W3(H3-T0S3)

=1 027.46×(2 787.224-298×6.451)-

1 027.46×(2 770.086-298×6.614)

=0.068×106(kJ)

经过低压锅炉粗煤气中蒸汽冷凝产生的损失E冷：

E冷=(W2-W3)(H3-T0S3)

=(2 415.77-1 027.46)×(2 770.086-

298×6.614)

=1.109×106(kJ)

故洗涤冷却器出口粗煤气经过低压锅炉可利用的能源E热源：

E热源=E干+E湿+E冷

=0.046×106+0.068×106+1.109×106

=1.223×106(kJ)

5.5 低压锅炉回收的量E回

低压锅炉产生蒸汽所吸收的能源E汽：

E汽=W7[(H7-H6)-T0(S7-S6)]

=961.50×[(2 754.620-631.180)-

298×(6.738-1.845)]

=0.640×106(kJ)

故低压锅炉回收的量E回：

E回=E汽=0.640×106(kJ)

5.6 低压锅炉回收率y

y

 

=52.33%

5.7 低压锅炉的损失ΔE

ΔE=E热源-E回

=1.223×106-0.640×106

=0.583×106(kJ)

6 热力学分析结果汇总

为了便于对比，将鲁奇炉热回收装置热力学分析结果汇总列于表4。

表4 鲁奇炉热回收装置热力学分析结果汇总

  

项目洗涤冷却器低压锅炉进热回收装置粗煤气温度/K783471出热回收装置粗煤气温度/K471449进热回收装置冷流体温度/K433423出热回收装置冷流体温度/K471434热回收率/%82．7269．46效率/%60．5152．33吨氨损失/kJ0．522×1060．583×106

由表4可看出：洗涤冷却器的热效率较高为82.72%，但由于传热温差太大，效率只有60.51%，吨氨损失高达0.522×106 kJ，高品位的热能没有得到充分利用；低压锅炉的热效率较高为69.46%，但由于回收的低压蒸汽品位太低，效率只有52.33%，吨氨损失高达0.583×106 kJ。把洗涤冷却器和低压锅炉作为一套热回收装置来看，可以明显发现，进热回收装置粗煤气温度高达783 K，只回收副产品位很低的434 K低压蒸汽，高品位的热能被白白浪费，没有得到充分利用。如果把洗涤冷却器改为副产3.82 MPa过热蒸汽并直接用作鲁奇炉的气化剂，既可降低传热温差，又副产了高品位蒸汽，效率及可用性就会大有改观。

提高换热设备的效率、减少损失的主要途径：①提高热效率、降低热损失，如提高冷热两侧表面的传热系数、减小污垢层热阻、适当提高板间流道内介质的平均流速等；②回收高品位的热能，提高回收热能的可用性；③减小传热温差，但减小传热温差不仅以增大传热面积为代价，还会增大流体流动阻力，即增大输送流体的能耗，故传热温差不能仅考虑提高效率，还须通过技术经济分析予以确定。

参考文献

[1] 万保健.碎煤加压气化技术[J].河北化工，2012(4)：3- 4.

[2] 崔宗照.合成氨反应热回收装置的热力学分析[J].中氮肥，1991(4)：17- 22.