第四章 固定床氣化工藝

1、 第一節(jié)移動床氣化的一般知識第一節(jié)移動床氣化的一般知識 第二節(jié)移動床氣化工藝第二節(jié)移動床氣化工藝 最早，最簡易，安全可靠，最成熟最早，最簡易，安全可靠，最成熟 應用：燃料氣合成氣應用：燃料氣合成氣 “落后的技術？落后的技術？”： 效率規(guī)模用煤環(huán)境效率規(guī)模用煤環(huán)境原料：主要有褐煤、長焰煤、煙煤、無煙煤、焦炭原料：主要有褐煤、長焰煤、煙煤、無煙煤、焦炭氣化劑：有空氣、空氣水蒸氣、氧氣水蒸氣等氣化劑：有空氣、空氣水蒸氣、氧氣水蒸氣等l基本過程：燃料間歇加入，底部通入氣化劑，燃基本過程：燃料間歇加入，底部通入氣化劑，燃料與氣化劑逆向流動，灰渣由底部排出。料與氣化劑逆向流動，灰渣由底部排出。l爐內(nèi)溫度分

2、布爐內(nèi)溫度分布： 爐內(nèi)料層：當爐料裝好進行氣化時，以空氣作為氣化劑，或以空氣(氧氣、富氧空氣)與水蒸氣作為氣化劑時，爐內(nèi)料層可分為六個層帶，自上而下分別為：空層、空層、干燥層、干餾層、還干燥層、干餾層、還原層、氧化層、灰渣原層、氧化層、灰渣層。層。氣化劑不同，發(fā)生的化學反應不同。灰渣層作用控制有無反應三個方面的作用：三個方面的作用： 由于灰渣結(jié)構(gòu)疏松并含有許多孔隙，對氣化由于灰渣結(jié)構(gòu)疏松并含有許多孔隙，對氣化劑在爐內(nèi)的均勻分布有一定的好處。劑在爐內(nèi)的均勻分布有一定的好處。 煤灰的溫度比剛?cè)霠t的氣化劑溫度高，可使煤灰的溫度比剛?cè)霠t的氣化劑溫度高，可使氣化劑預熱。氣化劑預熱。 灰層上面的氧化層溫度

3、很高，有了灰層的?；覍由厦娴难趸瘜訙囟群芨撸辛嘶覍拥谋Ｗo，避免了和氣體分布板的直接接觸，故能起護，避免了和氣體分布板的直接接觸，故能起到保護分布板的作用。到保護分布板的作用。根據(jù)煤灰分含量的多少和爐子的氣化能力制根據(jù)煤灰分含量的多少和爐子的氣化能力制定合適的清灰操作。定合適的清灰操作?；以鼘右话憧刂圃诨以鼘右话憧刂圃?00400mm較為合適，較為合適，視具體情況而定。視具體情況而定。清灰太少，灰渣層加厚，氧化層和還原層相清灰太少，灰渣層加厚，氧化層和還原層相對減少，將影響氣化反應的正常進行，增加對減少，將影響氣化反應的正常進行，增加爐內(nèi)的阻力；清灰太多，灰渣層變薄，造成爐內(nèi)的阻力；清灰太多，

4、灰渣層變薄，造成爐層波動，影響煤氣質(zhì)量和氣化爐層波動，影響煤氣質(zhì)量和氣化 灰渣層溫度較低，灰渣層溫度較低，灰中的殘?zhí)驾^少，灰中的殘?zhí)驾^少，所以灰渣層中基本所以灰渣層中基本不發(fā)生化學反應。不發(fā)生化學反應。氧化層作用控制有無反應也稱燃燒層或火也稱燃燒層或火層，是煤炭氣化層，是煤炭氣化的重要反應區(qū)域，的重要反應區(qū)域，從灰渣中升上來從灰渣中升上來的預熱氣化劑與的預熱氣化劑與煤接觸發(fā)生燃燒煤接觸發(fā)生燃燒反應產(chǎn)生的熱反應產(chǎn)生的熱量是維持氣化爐量是維持氣化爐正常操作的必要正常操作的必要條件。條件。考慮到灰分的熔點，氧化層的溫度太高考慮到灰分的熔點，氧化層的溫度太高有燒結(jié)的危險，所以一般在不燒結(jié)的情有燒結(jié)的危

5、險，所以一般在不燒結(jié)的情況下，氧化層溫度越高越好，溫度低于況下，氧化層溫度越高越好，溫度低于灰分熔點的灰分熔點的80120為宜，約為宜，約1200左右。氧化層厚度控制在左右。氧化層厚度控制在150300mm左右，要根據(jù)氣化強度、燃料塊度和反左右，要根據(jù)氣化強度、燃料塊度和反應性能來具體確定。應性能來具體確定。 氧化層帶溫度高，氣化劑濃度氧化層帶溫度高，氣化劑濃度最大，發(fā)生的化學反應劇烈最大，發(fā)生的化學反應劇烈，主要的反應為：主要的反應為： C+O2 CO2 2C+O2 2CO 2CO+O2 CO2上面三個反應都是放熱反應，因上面三個反應都是放熱反應，因而氧化層的溫度是最高的。而氧化層的溫度是最

6、高的。還原層作用控制有無反應還原層厚度一般控制在還原層厚度一般控制在300500mm左右。如果煤層太薄，左右。如果煤層太薄，還原反應進行不完全，煤氣質(zhì)量降低；煤層太厚，對氣化過還原反應進行不完全，煤氣質(zhì)量降低；煤層太厚，對氣化過程也有不良影響，尤其是在氣化黏結(jié)性強的煙煤時，容易造程也有不良影響，尤其是在氣化黏結(jié)性強的煙煤時，容易造成氣流分布不均，局部過熱，甚至燒結(jié)和穿孔。成氣流分布不均，局部過熱，甚至燒結(jié)和穿孔。習慣上，把氧化層和還原層統(tǒng)稱為氣化層。氣化層厚度與煤習慣上，把氧化層和還原層統(tǒng)稱為氣化層。氣化層厚度與煤氣出口溫度有直接的關系，氣化層薄出口溫度高；氣化層厚，氣出口溫度有直接的關系，氣

7、化層薄出口溫度高；氣化層厚，出口溫度低。出口溫度低。因此，在實際操作中，以煤氣出口溫度控制氣因此，在實際操作中，以煤氣出口溫度控制氣化層厚度，一般煤氣出口溫度控制在化層厚度，一般煤氣出口溫度控制在600左左右。右。還原反應是吸熱反應，其熱還原反應是吸熱反應，其熱量來源于氧化層的燃燒量來源于氧化層的燃燒反應所放出的熱反應所放出的熱 在氧化層的上面是還原層，在氧化層的上面是還原層，赤熱的炭具有很強的奪取水赤熱的炭具有很強的奪取水蒸氣和二氧化碳中的氧而與蒸氣和二氧化碳中的氧而與之化合的能力，水之化合的能力，水(當氣化劑當氣化劑中用蒸汽時中用蒸汽時)或二氧化碳發(fā)生或二氧化碳發(fā)生還原反應而生成相應的氧氣

8、還原反應而生成相應的氧氣和一氧化碳，還原層也因此和一氧化碳，還原層也因此而得名。而得名。OHCHHCOCHCOHCOOHCHHCOCHHCCOHOHCCOHOHCCOCOC242242224242222222242232222干餾層原因及分解作用煤氣性質(zhì)干餾層位于還原層的上部，氣體干餾層位于還原層的上部，氣體在還原層釋放大量的熱量，進入在還原層釋放大量的熱量，進入干餾層時溫度已經(jīng)不太高了，氣干餾層時溫度已經(jīng)不太高了，氣化劑中的氧氣已基本耗盡，煤在化劑中的氧氣已基本耗盡，煤在這個過程歷經(jīng)低溫干餾，煤中的這個過程歷經(jīng)低溫干餾，煤中的揮發(fā)分發(fā)生裂解，產(chǎn)生甲烷、烯揮發(fā)分發(fā)生裂解，產(chǎn)生甲烷、烯烴和焦油等

9、物質(zhì)，它們受熱成為烴和焦油等物質(zhì)，它們受熱成為氣態(tài)而進入干燥層。氣態(tài)而進入干燥層。干餾區(qū)生成的煤氣中因干餾區(qū)生成的煤氣中因為含有較多的甲烷因而為含有較多的甲烷因而煤氣的熱值高，可以提煤氣的熱值高，可以提高煤氣的熱值高煤氣的熱值,但也產(chǎn)生但也產(chǎn)生硫化氫和焦油等雜質(zhì)。硫化氫和焦油等雜質(zhì)。干燥層作用過程控制干燥層位于干餾干燥層位于干餾層的上面，上升層的上面，上升的熱煤氣與剛?cè)氲臒崦簹馀c剛?cè)霠t的燃料在這一爐的燃料在這一層相遇并進行換層相遇并進行換熱，燃料中的水熱，燃料中的水分受熱蒸發(fā)。分受熱蒸發(fā)。一般地，利用劣質(zhì)煤一般地，利用劣質(zhì)煤時因其水分舍量較時因其水分舍量較大，該層高度較大，大，該層高度較大，如

10、果煤中水分含量較如果煤中水分含量較少，干燥段的高度就少，干燥段的高度就小。小?？諏幼饔每刂谱⒁馐马椏刂瓶諏痈叨瓤刂瓶諏痈叨纫皇且笤跔t一是要求在爐體橫截面積上體橫截面積上要下煤均勻下要下煤均勻下煤量不能忽大煤量不能忽大忽??；二是按忽??；二是按時清灰。時清灰。必須指出必須指出-上述各上述各層的劃分及高度，層的劃分及高度，隨燃料的性質(zhì)和隨燃料的性質(zhì)和氣化條件而異，氣化條件而異，且各層間沒有明且各層間沒有明顯的界限，往往顯的界限，往往是相互交錯的。是相互交錯的。空層即燃料層的上部，爐體內(nèi)的自由區(qū)，其主要作用是匯集煤氣。由于空層的自由截面積由于空層的自由截面積增大，使得煤氣的速度大增大，使得煤氣的速度

11、大大降低，氣體夾帶的顆粒大降低，氣體夾帶的顆粒返回床層，減小粉塵的帶返回床層，減小粉塵的帶出量。出量。移動床分類：移動床按氣化壓力來分類，可以分為常壓移動床和加壓移動床；按排渣性質(zhì)可以分為固態(tài)排渣移動床和液態(tài)排渣移動床；按氣化劑性質(zhì)分為空氣煤氣、水煤氣、混合煤氣、富氧蒸汽移動床等。常壓發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)工藝加壓氣化生產(chǎn)工藝發(fā)生爐煤氣種類制氣原理煤氣發(fā)生爐典型工藝流程、設備、工藝參數(shù)物料、熱量衡算加壓生產(chǎn)特點加壓氣化爐物料、熱量衡算工藝流程與工藝參數(shù)特點是：整個氣化過程是在常壓下進行的；在氣化爐內(nèi)，煤是分階段裝入的，隨著反應時間的延長，燃料逐漸下移，經(jīng)過干燥、干餾、還原和氧化等各個階段，最后以灰渣的

12、形式不斷排出，而后補加新的燃料；操作方法有間歇法和連續(xù)氣化法；氣化劑中的空氣或富氧空氣，用來和碳反應提供熱量，水蒸氣則利用該熱量和碳反應，自身分解為氫氣、一氧化碳、二氧化碳和甲烷等氣體。 發(fā)生爐煤氣根據(jù)使用氣化劑和煤氣的熱值不同，一般可以分為：1. 空氣煤氣空氣煤氣2. 混合煤氣混合煤氣3. 水煤氣水煤氣4. 半水煤氣半水煤氣等?？諝饷簹獾闹茪庠須饣瘎阂钥諝庾鳛闅饣瘎饣瘎阂钥諝庾鳛闅饣瘎┗瘜W反應：化學反應： C+O2CO2 -394.1KJ/mol C+CO2 2CO +173.3KJ/mol 缺點：爐內(nèi)熱量積聚，料層和煤氣溫度升得缺點：爐內(nèi)熱量積聚，料層和煤氣溫度升得較高較高 ；存在

13、易結(jié)渣；適宜采用液態(tài)排渣的氣；存在易結(jié)渣；適宜采用液態(tài)排渣的氣化爐；煤氣熱值低；出口溫度高；氣化效率化爐；煤氣熱值低；出口溫度高；氣化效率低等問題低等問題 空氣煤氣成分：一氧化碳為主要可燃成分?？諝饷簹獬煞郑阂谎趸紴橹饕扇汲煞帧Ｓ绊懨簹獬煞值囊蛩赜绊懨簹獬煞值囊蛩?：溫度、反應速度：溫度、反應速度混合混合煤氣煤氣的制的制氣原氣原理理氣化劑：空氣中混合一定量的水蒸氣氣化劑：空氣中混合一定量的水蒸氣化學反應：化學反應：特點：和空氣煤氣相比較，熱值大大提高。特點：和空氣煤氣相比較，熱值大大提高。又因為水蒸氣的分解需要吸收熱量，這就可又因為水蒸氣的分解需要吸收熱量，這就可以降低氣化層的溫度，使灰渣

14、維持在不熔融以降低氣化層的溫度，使灰渣維持在不熔融的狀態(tài)，因此可以采用固態(tài)排渣氣化爐。的狀態(tài)，因此可以采用固態(tài)排渣氣化爐。水煤氣的制氣原理氣化劑：以水蒸氣作為氣化劑氣化劑：以水蒸氣作為氣化劑 化學反應：化學反應：C+H2OCO+H2 +135.0 kJmol C+2H2O CO2+2H2 +96.6kJmol CO+H2O H2+CO2 38.4kJmol C+2H2 CH4 -84.3kjmol 特點：它廣泛用于合成原料氣，這種煤氣生特點：它廣泛用于合成原料氣，這種煤氣生產(chǎn)工藝避免了普通方法制取混合煤氣時易結(jié)產(chǎn)工藝避免了普通方法制取混合煤氣時易結(jié)渣及熱效率低的缺點，并能獲得熱值較高的渣及熱效

15、率低的缺點，并能獲得熱值較高的水煤氣。如合成氨企業(yè)水煤氣。如合成氨企業(yè) 影響煤氣成分的因素：影響煤氣成分的因素：1、溫度：水煤氣反應均為吸熱反應，提高溫度、溫度：水煤氣反應均為吸熱反應，提高溫度可增加生成氣體中一氧化碳和氫的含量；在可增加生成氣體中一氧化碳和氫的含量；在900的高溫下，生成二氧化碳和甲烷的量卻幾的高溫下，生成二氧化碳和甲烷的量卻幾乎為零。乎為零。2、燃料的活性、燃料的活性l為了提供熱量在氣化之前，先通入空氣燃為了提供熱量在氣化之前，先通入空氣燃燒部分煤，產(chǎn)生氣化所需要的足夠的熱量，燒部分煤，產(chǎn)生氣化所需要的足夠的熱量，然后送入水蒸氣進行氣化反應制取煤氣，然后送入水蒸氣進行氣化反

16、應制取煤氣，隨氣化的進行，床層溫度逐漸下降，到一隨氣化的進行，床層溫度逐漸下降，到一定程度后，停止送入水蒸氣。然后再通入定程度后，停止送入水蒸氣。然后再通入空氣進行燃燒反應。這種方法工業(yè)上稱間空氣進行燃燒反應。這種方法工業(yè)上稱間歇制氣。歇制氣。目前，國內(nèi)普遍使用的有3M-13型(即3A-13型)、3M-21型(即3A-21型)、W-G、UGI及兩段式氣化爐。這些氣化爐的共同特點是都有加煤裝置、爐體、除灰裝置和水夾套等。為擴大氣化用煤，有的爐內(nèi)設置攪拌破黏裝置；為使氣化劑在爐內(nèi)分布均勻，采用不同的爐蓖。發(fā)生爐一般有爐徑1000mm、1500mm、2000mm，3000mm等規(guī)格，水煤氣爐一般有爐

17、徑 1600mm、1980mm、2260mm、2740mm、3000mm等。氣化爐的基本概念氣化爐的基本概念氣化爐的組成氣化爐的組成加煤加煤系統(tǒng)系統(tǒng) 氣化反氣化反應部分應部分 排灰系統(tǒng)排灰系統(tǒng) 考慮：入爐考慮：入爐煤的分布和煤的分布和加煤時的密加煤時的密封問題。封問題。 是煤炭氣化的主要反應場所是煤炭氣化的主要反應場所高溫，加設內(nèi)璧襯里或加設水夾套。高溫，加設內(nèi)璧襯里或加設水夾套。水夾套：保護爐體免受高溫，生產(chǎn)蒸汽。水夾套：保護爐體免受高溫，生產(chǎn)蒸汽?？紤]：氣體的均勻考慮：氣體的均勻分布和排灰時的密分布和排灰時的密封問題封問題加煤機構(gòu)：一個滾筒、兩個加煤機構(gòu)：一個滾筒、兩個鐘罩和公布錐及傳動裝

18、置組成鐘罩和公布錐及傳動裝置組成滾筒定量加入滾筒定量加入上下鐘罩交替開閉上下鐘罩交替開閉分布錐保證煤料均勻分布分布錐保證煤料均勻分布探火孔作用：煤料扒平、捅探火孔作用：煤料扒平、捅渣、用釬子測氣化層的溫度、渣、用釬子測氣化層的溫度、厚度等。厚度等。探火孔由孔塞、孔座及噴氣探火孔由孔塞、孔座及噴氣環(huán)等構(gòu)成。環(huán)等構(gòu)成。要求：密封性好要求：密封性好噴氣環(huán)的作用：從噴氣環(huán)噴噴氣環(huán)的作用：從噴氣環(huán)噴出的水蒸氣斜向進入爐內(nèi)空出的水蒸氣斜向進入爐內(nèi)空間上部，在探火孔處形成一間上部，在探火孔處形成一層隔離水蒸氣氣幕，防止煤層隔離水蒸氣氣幕，防止煤氣外泄和空氣進入爐內(nèi)。氣外泄和空氣進入爐內(nèi)。耐火襯里耐火襯里水夾

19、套水夾套爐箅爐箅作用：支撐爐內(nèi)總料層，使作用：支撐爐內(nèi)總料層，使氣化劑均勻分布，與碎渣圈氣化劑均勻分布，與碎渣圈一起對灰渣進行破碎、移動一起對灰渣進行破碎、移動和下落和下落它由四或五層爐箅和爐箅座它由四或五層爐箅和爐箅座重疊后用一長桿螺栓固定成重疊后用一長桿螺栓固定成一整體，然后固定在灰盤上。一整體，然后固定在灰盤上。每兩層爐算之間及最后一層每兩層爐算之間及最后一層爐箅和爐箅座之間開有布氣爐箅和爐箅座之間開有布氣孔。孔。安裝時爐箅整體的中心線和安裝時爐箅整體的中心線和爐體的中心線偏移少許，可爐體的中心線偏移少許，可以避免灰渣卡死。以避免灰渣卡死?；冶P是一敞口的盤狀灰盤是一敞口的盤狀物，起儲灰、

20、出灰和物，起儲灰、出灰和水封的作用。水封的作用。內(nèi)壁斜鋼筋內(nèi)壁斜鋼筋灰盤固定在大齒輪上，灰盤固定在大齒輪上，大齒輪裝在鋼球上，大齒輪裝在鋼球上，由電動機通過蝸輪、由電動機通過蝸輪、蝸桿帶動大齒輪轉(zhuǎn)動。蝸桿帶動大齒輪轉(zhuǎn)動。以灰盤轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)出以灰盤轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)出灰量和料層高度?；伊亢土蠈痈叨取o破黏裝置：無煙煤、無破黏裝置：無煙煤、焦炭等焦炭等碎渣圈：上面與水套固定，碎渣圈：上面與水套固定，下部有下部有6把灰刀。當爐箅和把灰刀。當爐箅和灰盤轉(zhuǎn)動時，碎渣圈不動，灰盤轉(zhuǎn)動時，碎渣圈不動，大塊灰渣受到擠壓和剪切而大塊灰渣受到擠壓和剪切而碎裂，并下移。當灰渣移到碎裂，并下移。當灰渣移到小灰刀處，即被灰刀刮到

21、灰小灰刀處，即被灰刀刮到灰盤。盤。碎渣圈的另一作用是和灰碎渣圈的另一作用是和灰盤外套構(gòu)成水封裝置，做爐盤外套構(gòu)成水封裝置，做爐底密封用。底密封用。爐頂耐火襯里和水夾套上爐頂耐火襯里和水夾套上部耐火襯里的主要作用是保部耐火襯里的主要作用是保護爐身鋼制外殼，防止因高護爐身鋼制外殼，防止因高溫變形燒壞。溫變形燒壞。耐火襯里的缺點是容易掛耐火襯里的缺點是容易掛渣，為防止掛渣，可以采用渣，為防止掛渣，可以采用全水套爐身結(jié)構(gòu)全水套爐身結(jié)構(gòu) 3M-13型和型和3M-21型的結(jié)構(gòu)及型的結(jié)構(gòu)及操作指標基本操作指標基本相同，不同的相同，不同的是加煤機構(gòu)和是加煤機構(gòu)和破黏裝置。破黏裝置。優(yōu)點：優(yōu)點：1、料管多點加料

22、，、料管多點加料，布料比較均勻布料比較均勻;2、采用、采用空氣鼓入水夾套增濕的空氣鼓入水夾套增濕的辦法，直接充分利用水辦法，直接充分利用水夾套中的蒸汽夾套中的蒸汽;3采用干采用干法排渣，沒有水封高度法排渣，沒有水封高度的限制，可提高鼓風壓的限制，可提高鼓風壓力和風速等。力和風速等。缺點：爐體高大，所以缺點：爐體高大，所以生產(chǎn)廠房的建設投資相生產(chǎn)廠房的建設投資相對較高，操作環(huán)境較差。對較高，操作環(huán)境較差。制造水煤氣的關鍵是水蒸氣的分解，由于水蒸制造水煤氣的關鍵是水蒸氣的分解，由于水蒸氣的分解是吸熱反應，一般采用的方法是燃燒部氣的分解是吸熱反應，一般采用的方法是燃燒部分燃料來提供。分燃料來提供。間

23、歇法制造水煤氣，主要是由吹空氣間歇法制造水煤氣，主要是由吹空氣(蓄熱蓄熱)、吹、吹水蒸氣水蒸氣(制氣制氣)兩個過程組成的。兩個過程組成的。在實際生產(chǎn)過程中，還包含一些輔助過程，共在實際生產(chǎn)過程中，還包含一些輔助過程，共同構(gòu)成一個工作循環(huán)。同構(gòu)成一個工作循環(huán)。 第一階段為吹風階段：吹入空氣，第一階段為吹風階段：吹入空氣，提高燃料層的溫度，空氣由閥門提高燃料層的溫度，空氣由閥門1進進入發(fā)生爐，燃燒后的吹風氣由閥門入發(fā)生爐，燃燒后的吹風氣由閥門4、5后經(jīng)過煙囪排出，或去余熱回收系后經(jīng)過煙囪排出，或去余熱回收系統(tǒng)。統(tǒng)。第二階段為水蒸氣吹凈階段：閥門第二階段為水蒸氣吹凈階段：閥門1關閉，閥門關閉，閥門2

24、打開，水蒸氣由發(fā)生爐打開，水蒸氣由發(fā)生爐下部進入，將殘余吹風氣經(jīng)閥門下部進入，將殘余吹風氣經(jīng)閥門4、5排至煙囪，以免吹風氣混入水煤氣排至煙囪，以免吹風氣混入水煤氣系統(tǒng)，此階段時間很短。如不需要系統(tǒng)，此階段時間很短。如不需要得到純水煤氣時，例如制取合成氨得到純水煤氣時，例如制取合成氨原料氣該階段也可取消。原料氣該階段也可取消。第三階段為一次上吹制氣階段：水第三階段為一次上吹制氣階段：水蒸氣仍由閥門蒸氣仍由閥門2進入發(fā)生爐底部，進入發(fā)生爐底部，在爐內(nèi)進行氣化反應，此時，爐內(nèi)在爐內(nèi)進行氣化反應，此時，爐內(nèi)下部溫度降低而上部溫度較高，制下部溫度降低而上部溫度較高，制得的水煤氣經(jīng)閥門得的水煤氣經(jīng)閥門4、

25、6(閥門閥門5關閉關閉)后，進入水煤氣的凈化和冷卻系統(tǒng)，后，進入水煤氣的凈化和冷卻系統(tǒng)，然后進入氣體儲罐。然后進入氣體儲罐。第四階段為下吹制氣階段：關閉閥第四階段為下吹制氣階段：關閉閥門門2、4，打開閥門，打開閥門3、7，水蒸氣由，水蒸氣由閥門閥門3進入氣化爐后，由上而下經(jīng)進入氣化爐后，由上而下經(jīng)過煤層進行制氣，制得的水煤氣經(jīng)過煤層進行制氣，制得的水煤氣經(jīng)過閥門過閥門7后由閥門后由閥門6去凈化冷卻系統(tǒng)。去凈化冷卻系統(tǒng)。該階段使燃料層溫度趨于平衡。該階段使燃料層溫度趨于平衡。第五階段為二次上吹制氣階第五階段為二次上吹制氣階段：閥門位置與氣流路線同段：閥門位置與氣流路線同第三階段。主要作用是將爐第

26、三階段。主要作用是將爐底部的煤氣吹凈，為吹入空底部的煤氣吹凈，為吹入空氣做準備。氣做準備。 第六階段為空氣吹凈階段：第六階段為空氣吹凈階段：切斷閥門切斷閥門7，停止向爐內(nèi)通入，停止向爐內(nèi)通入水蒸氣。打開閥門水蒸氣。打開閥門1，通入空，通入空氣將殘存在爐內(nèi)和管道中的氣將殘存在爐內(nèi)和管道中的水煤氣吹入煤氣凈制系統(tǒng)。水煤氣吹入煤氣凈制系統(tǒng)。水煤氣發(fā)生爐和水煤氣發(fā)生爐和混合煤氣發(fā)生爐混合煤氣發(fā)生爐的構(gòu)造基本相同，的構(gòu)造基本相同，一般用于制造水一般用于制造水煤氣或作為合成煤氣或作為合成氨原料氣的加氮氨原料氣的加氮半水煤氣，代表半水煤氣，代表性的爐型當推性的爐型當推UGI型水煤氣發(fā)型水煤氣發(fā)生爐。生爐。水

27、煤氣生產(chǎn)原料水煤氣生產(chǎn)原料用焦炭或無煙煤，用焦炭或無煙煤，燃料從爐頂加入，燃料從爐頂加入，氣化劑從爐底加氣化劑從爐底加入，灰渣主要從入，灰渣主要從爐子的兩側(cè)進入爐子的兩側(cè)進入灰瓶，少量細灰灰瓶，少量細灰由爐箅縫隙漏下由爐箅縫隙漏下進入爐底中心的進入爐底中心的灰瓶內(nèi)?；移績?nèi)。 1、發(fā)生爐常見工藝流程、發(fā)生爐常見工藝流程 煤氣發(fā)生站的工藝流程按氣化原料性質(zhì)、煤氣發(fā)生站的工藝流程按氣化原料性質(zhì)、燃料氣的用途、投資費用等因素來綜合考燃料氣的用途、投資費用等因素來綜合考慮。目前，比較常見的工藝流程分為下述慮。目前，比較常見的工藝流程分為下述三種形式。三種形式。 1）熱煤氣站流程）熱煤氣站流程該類煤氣站一

28、般以煙煤為原料，生產(chǎn)出的煤氣該類煤氣站一般以煙煤為原料，生產(chǎn)出的煤氣經(jīng)干式旋風除塵器和沉灰斗除塵后即送給用戶。經(jīng)干式旋風除塵器和沉灰斗除塵后即送給用戶。特點特點:可以充分利用煤氣的顯熱熱效率高可以充分利用煤氣的顯熱熱效率高;系統(tǒng)簡單，系統(tǒng)簡單，沒有含酚及焦油的污水排出，節(jié)省投資和生產(chǎn)費用沒有含酚及焦油的污水排出，節(jié)省投資和生產(chǎn)費用;煤煤氣出口壓力低，輸送距離受到限，一般小于氣出口壓力低，輸送距離受到限，一般小于60米米;為防為防止煤氣冷卻和焦油蒸汽的冷凝，煤氣出制輸送系統(tǒng)的各止煤氣冷卻和焦油蒸汽的冷凝，煤氣出制輸送系統(tǒng)的各個設備均需保溫，因而管道相對笨重造價高個設備均需保溫，因而管道相對笨重造

29、價高; 2)無焦油的冷煤氣站無焦油的冷煤氣站 該類煤氣站一般以焦炭、無煙煤為原料，也該類煤氣站一般以焦炭、無煙煤為原料，也可用揮發(fā)分含量較少的貧煤。氣化時不產(chǎn)生或可用揮發(fā)分含量較少的貧煤。氣化時不產(chǎn)生或極少產(chǎn)生焦油，因此不需要設置焦油回收設備。極少產(chǎn)生焦油，因此不需要設置焦油回收設備。煤氣經(jīng)冷卻、洗滌凈化系統(tǒng)的處理，溫度由煤氣經(jīng)冷卻、洗滌凈化系統(tǒng)的處理，溫度由450550左右降低至左右降低至35，再經(jīng)加壓后送往脫硫，再經(jīng)加壓后送往脫硫工段及用戶。工段及用戶。 特點特點:生產(chǎn)系統(tǒng)簡單，操作方便，節(jié)省投生產(chǎn)系統(tǒng)簡單，操作方便，節(jié)省投資資;煤氣經(jīng)冷卻、除塵及加壓后可以遠距離輸煤氣經(jīng)冷卻、除塵及加壓后

30、可以遠距離輸送送;排出的洗滌水中酚類含量低，處理簡單排出的洗滌水中酚類含量低，處理簡單;煤氣熱值煤氣熱值(標況標況)相對較低相對較低 3)回收焦油的冷煤氣發(fā)生站回收焦油的冷煤氣發(fā)生站 該類煤氣站以煙煤為原料，在生產(chǎn)過程中要該類煤氣站以煙煤為原料，在生產(chǎn)過程中要產(chǎn)生一定數(shù)量的焦油及含酚污水，因此生產(chǎn)系產(chǎn)生一定數(shù)量的焦油及含酚污水，因此生產(chǎn)系統(tǒng)較為復雜。統(tǒng)較為復雜。 特點特點:生產(chǎn)系統(tǒng)較復雜，尤其是焦油回收及其生產(chǎn)系統(tǒng)較復雜，尤其是焦油回收及其循環(huán)水的處理部分投資大、生產(chǎn)費用高循環(huán)水的處理部分投資大、生產(chǎn)費用高;豎管豎管及洗滌塔排出的含酚污水必須進行處理，以便及洗滌塔排出的含酚污水必須進行處理，以

31、便循環(huán)使用循環(huán)使用;煤氣經(jīng)冷卻、凈化，加壓輸送的距煤氣經(jīng)冷卻、凈化，加壓輸送的距離不受限制。離不受限制。 2、水煤氣爐工藝流程、水煤氣爐工藝流程雙豎管雙豎管洗滌塔洗滌塔電捕焦油器電捕焦油器雙豎管屬于煤氣冷卻和凈雙豎管屬于煤氣冷卻和凈化設備。冷卻介質(zhì)是水，化設備。冷卻介質(zhì)是水，采用煤和煤氣并流或逆流采用煤和煤氣并流或逆流的方法，直接接觸，使高的方法，直接接觸，使高溫煤氣冷卻，煤氣中的粉溫煤氣冷卻，煤氣中的粉塵、焦油和硫化氫等雜質(zhì)塵、焦油和硫化氫等雜質(zhì)也被洗滌下來，同時，部也被洗滌下來，同時，部分冷卻水吸收熱變成水蒸分冷卻水吸收熱變成水蒸氣進入煤氣。氣進入煤氣。 洗滌塔是煤氣發(fā)生爐的重洗滌塔是煤氣

32、發(fā)生爐的重要輔助設備，它的作用是用要輔助設備，它的作用是用冷卻水對煤氣進行有效的洗冷卻水對煤氣進行有效的洗滌，使煤氣得到最終冷卻、滌，使煤氣得到最終冷卻、除塵和干燥。除塵和干燥。水從塔頂油噴頭噴淋而下，水從塔頂油噴頭噴淋而下，在填料層表面形成一層薄膜，在填料層表面形成一層薄膜，從塔底引入的煤氣由上而下從塔底引入的煤氣由上而下在填料上與薄膜水進行熱交在填料上與薄膜水進行熱交換換,煤氣被充分冷卻，并使部煤氣被充分冷卻，并使部分灰塵和焦油分離沉降。為分灰塵和焦油分離沉降。為避免帶出水分，在塔內(nèi)噴頭避免帶出水分，在塔內(nèi)噴頭上部加一段捕滴層。上部加一段捕滴層。內(nèi)部為直立式管束狀結(jié)構(gòu)，每個圓管中內(nèi)部為直立

33、式管束狀結(jié)構(gòu)，每個圓管中央懸掛一根放電極，管壁作為沉降極，下央懸掛一根放電極，管壁作為沉降極，下端設有儲油槽。在每個放電極和接地的沉端設有儲油槽。在每個放電極和接地的沉降極之間，建立一個高壓強電場。當煤氣降極之間，建立一個高壓強電場。當煤氣通過強電場時，由于電離使煤氣中大部分通過強電場時，由于電離使煤氣中大部分粉塵和焦油霧滴帶上負電，而向圓管壁粉塵和焦油霧滴帶上負電，而向圓管壁(相相當于正極當于正極)移動，碰撞后放電而黏附在上面，移動，碰撞后放電而黏附在上面，逐漸積聚沉淀而向下流動，煤氣經(jīng)兩極放逐漸積聚沉淀而向下流動，煤氣經(jīng)兩極放電后由電捕焦油器導出。電后由電捕焦油器導出。管式電捕焦油器外加直

34、流電壓約為管式電捕焦油器外加直流電壓約為5060kV，煤氣在沉降管內(nèi)的流速約，煤氣在沉降管內(nèi)的流速約1 5ms，除塵、除焦油效率可達除塵、除焦油效率可達99%左右。左右。 氣化溫度和飽和溫度料層高度氣化劑的消耗量灰中殘?zhí)苛繗饣瘹饣瘻囟葴囟榷x定義影響效果影響效果溫度控制溫度控制調(diào)節(jié)方法調(diào)節(jié)方法飽和溫度的控制飽和溫度的控制氣化溫度一般指煤氣發(fā)生爐內(nèi)氧化氣化溫度一般指煤氣發(fā)生爐內(nèi)氧化層的溫度。層的溫度。氣化溫度的太小直接影響煤氣成氣化溫度的太小直接影響煤氣成分、煤氣熱值氣化效率和氣化強分、煤氣熱值氣化效率和氣化強度。度。煤氣發(fā)生爐的溫度一般控制在煤氣發(fā)生爐的溫度一般控制在10001200左右。左右

35、。調(diào)節(jié)氣化溫度的常用方法是通過調(diào)節(jié)氣化溫度的常用方法是通過調(diào)節(jié)氣化劑的飽和溫度來實現(xiàn)的。調(diào)節(jié)氣化劑的飽和溫度來實現(xiàn)的。氣化劑的飽和溫度提高，則進入氣化劑的飽和溫度提高，則進入爐內(nèi)的氣化劑中水蒸氣量增大、爐內(nèi)的氣化劑中水蒸氣量增大、空氣量減少；相反亦然?？諝饬繙p少；相反亦然。因而，當爐溫偏高時，提高氣化因而，當爐溫偏高時，提高氣化劑的飽和溫度；相反當爐溫偏低劑的飽和溫度；相反當爐溫偏低時，適當降低氣化劑的入爐飽和時，適當降低氣化劑的入爐飽和溫度。溫度。氣化劑的飽和溫度控制多少合適，氣化劑的飽和溫度控制多少合適，宜在煤氣發(fā)生爐實際操作中調(diào)整宜在煤氣發(fā)生爐實際操作中調(diào)整確定。經(jīng)過一段時間的實際運行確

36、定。經(jīng)過一段時間的實際運行操作，就可以具體確定最佳的氣操作，就可以具體確定最佳的氣化劑飽和溫度?；瘎╋柡蜏囟取囟忍?，增加了氣化爐熱損失，也增大溫度太高，增加了氣化爐熱損失，也增大了出口煤氣的顯熱損失。同時，當超過煤灰了出口煤氣的顯熱損失。同時，當超過煤灰熔點時，灰渣燒結(jié)，影響均勻布氣，料層中熔點時，灰渣燒結(jié)，影響均勻布氣，料層中可能出現(xiàn)氣溝、火層傾斜、燒穿等異常現(xiàn)象?？赡艹霈F(xiàn)氣溝、火層傾斜、燒穿等異?，F(xiàn)象。溫度太低，氣化速度減慢，氣化強度降低，溫度太低，氣化速度減慢，氣化強度降低，蒸汽分解率降低，灰中的殘?zhí)苛拷档?，煤氣蒸汽分解率降低，灰中的殘?zhí)苛拷档?，煤氣的質(zhì)量變差的質(zhì)量變差。常壓固定床氣

37、化爐生產(chǎn)的煤氣熱值較低，常壓固定床氣化爐生產(chǎn)的煤氣熱值較低，氣化強度和生產(chǎn)能力有限。氣化強度和生產(chǎn)能力有限。隨后進行了加壓氣化技術的研究，隨后進行了加壓氣化技術的研究，1939年年由德國的魯奇公司設計的第一代工業(yè)裝置由德國的魯奇公司設計的第一代工業(yè)裝置Mark建成投產(chǎn)，后來又不斷地對氣化建成投產(chǎn)，后來又不斷地對氣化爐的結(jié)構(gòu)、壓力、煤種進行研究，相繼推爐的結(jié)構(gòu)、壓力、煤種進行研究，相繼推出了出了Mark、 Mark 、Mark、 Mark爐型。爐型。中國加壓氣化的歷史：中國加壓氣化的歷史：中國中國20世紀世紀60年代就引進了捷克制造的早年代就引進了捷克制造的早期魯奇爐，在云南建成投產(chǎn)，用褐煤加壓

38、期魯奇爐，在云南建成投產(chǎn)，用褐煤加壓氣化制造合成氨。氣化制造合成氨。1978年天脊煤化工集團公司年天脊煤化工集團公司(原山西化原山西化肥廠肥廠)德國德國4臺直徑臺直徑3800mm的的型魯型魯奇爐，用貧瘦煤代替褐煤來生產(chǎn)合成氨。奇爐，用貧瘦煤代替褐煤來生產(chǎn)合成氨。1987哈爾濱依蘭東德哈爾濱依蘭東德PKM城市煤氣城市煤氣和甲醇和甲醇1994河南義馬河南義馬型城市煤氣和甲醇型城市煤氣和甲醇 （一）壓力對固定床加壓氣化指標有影響（一）壓力對固定床加壓氣化指標有影響 (1)壓力對煤氣組成的影響壓力對煤氣組成的影響 加壓條件下的氣化加壓條件下的氣化反應有利于生成甲烷，反應有利于生成甲烷，不利于二氧化碳的

39、還不利于二氧化碳的還原和水蒸氣的分解，原和水蒸氣的分解，導致煤氣中導致煤氣中CO2和和H2O含量偏高，而含量偏高，而CO和和H2含量偏低。含量偏低。 （一）壓力對固定床加壓氣化指標有影響（一）壓力對固定床加壓氣化指標有影響 (2)壓力對氧氣耗量的影響壓力對氧氣耗量的影響 在加壓氣化中，生成甲烷的反在加壓氣化中，生成甲烷的反應均為放熱反應，成了氣化爐應均為放熱反應，成了氣化爐內(nèi)除碳燃燒反應外的第二熱源，內(nèi)除碳燃燒反應外的第二熱源，從而大大減輕了燃燒反應中碳從而大大減輕了燃燒反應中碳和氧的消耗。隨著氣化壓力的和氧的消耗。隨著氣化壓力的提高，生成甲烷的反應進行得提高，生成甲烷的反應進行得更充分，氧氣

40、的消耗量亦隨之更充分，氧氣的消耗量亦隨之下降。如生產(chǎn)煤氣的熱值一定下降。如生產(chǎn)煤氣的熱值一定時，在時，在1.96MPa下消耗的氧氣下消耗的氧氣僅為常壓氣化的僅為常壓氣化的1/2一一2/3。 （一）壓力對固定床加壓氣化指標有影響（一）壓力對固定床加壓氣化指標有影響 (3)壓力對蒸汽耗量的影響壓力對蒸汽耗量的影響 氣化壓力升高，水蒸氣耗量亦增大。？氣化壓力升高，水蒸氣耗量亦增大。？A甲烷量增加，氣化系統(tǒng)需要的水蒸氣絕對量增加甲烷量增加，氣化系統(tǒng)需要的水蒸氣絕對量增加B加壓不利于水蒸氣分解反應，使水蒸氣分解率下降加壓不利于水蒸氣分解反應，使水蒸氣分解率下降在實際操作中，還需用蒸汽量來控制爐溫，以保證

41、在實際操作中，還需用蒸汽量來控制爐溫，以保證固態(tài)排渣的順利進行，故總的蒸汽耗量加壓時約比常固態(tài)排渣的順利進行，故總的蒸汽耗量加壓時約比常壓高壓高2.53倍。水蒸氣分解率在常壓下約為倍。水蒸氣分解率在常壓下約為65%，在，在1.96MPa壓力下，降為壓力下，降為36%，這是固態(tài)排渣加壓氣化，這是固態(tài)排渣加壓氣化的一大缺陷。的一大缺陷。 （一）壓力對固定床加壓氣化指標有影響（一）壓力對固定床加壓氣化指標有影響(4)壓力對氣化爐生產(chǎn)能力的影響壓力對氣化爐生產(chǎn)能力的影響 氣化爐的生產(chǎn)能力以標準狀態(tài)下體積流量表示時，氣化爐的生產(chǎn)能力以標準狀態(tài)下體積流量表示時，加壓氣化是常壓氣化的加壓氣化是常壓氣化的3.

42、353.75 倍。倍。 在壓力下氣體密度增大，使氣化反應的速度加快在壓力下氣體密度增大，使氣化反應的速度加快 加壓氣化爐內(nèi)的氣流速度低于常壓氣化爐，如壓力為加壓氣化爐內(nèi)的氣流速度低于常壓氣化爐，如壓力為2.45MPa時，其氣固接觸時間為常壓時，其氣固接觸時間為常壓時的時的5.0-5.75倍。倍。而加壓氣化爐的料層又比常壓氣化爐厚，故氣固反應而加壓氣化爐的料層又比常壓氣化爐厚，故氣固反應的實際接觸時間還要長些，因而使氣化反應進行得較的實際接觸時間還要長些，因而使氣化反應進行得較充分，反應比較接近平衡狀態(tài)，碳的轉(zhuǎn)化率較高。充分，反應比較接近平衡狀態(tài)，碳的轉(zhuǎn)化率較高。p （一）壓力對固定床加壓氣化指

43、標有影響（一）壓力對固定床加壓氣化指標有影響 (5)壓力對煤氣產(chǎn)率的影響壓力對煤氣產(chǎn)率的影響 氣化壓力的提高，使生成甲烷的量增加，氣體的氣化壓力的提高，使生成甲烷的量增加，氣體的總體積減小，與常壓氣化相比，加壓氣化的煤氣產(chǎn)率總體積減小，與常壓氣化相比，加壓氣化的煤氣產(chǎn)率較低。較低。隨著氣化壓力的提高，煤氣產(chǎn)率呈現(xiàn)下降趨勢。隨著氣化壓力的提高，煤氣產(chǎn)率呈現(xiàn)下降趨勢。 （二）（二）固定床加壓氣化的基本原理固定床加壓氣化的基本原理 溫度分布特征：反映了溫度分布特征：反映了氣化特征。氣化特征?；以鼘?。位于料層灰渣層。位于料層的最底部，原料中的的最底部，原料中的碳已基本耗盡，起碳已基本耗盡，起保護爐算和

44、預熱氣化保護爐算和預熱氣化劑作用。劑作用。第一反應層。第一第一反應層。第一反應層亦即氧化層，反應層亦即氧化層，主要進行碳的氧化主要進行碳的氧化反應，是料層中溫度反應，是料層中溫度最高的區(qū)域，并提供最高的區(qū)域，并提供氣化爐內(nèi)其它反應所氣化爐內(nèi)其它反應所需的熱量。需的熱量。 第二反應層。即氣化第二反應層。即氣化層。該層開始的主要標層。該層開始的主要標志是氧氣已全部耗盡，志是氧氣已全部耗盡，水蒸氣大量分解，水蒸氣大量分解，CO2被還原，使氣體中被還原，使氣體中CO和和H2的含量不斷增加。的含量不斷增加。CO2和和H2O(g)含量逐漸含量逐漸減少。同時也進行著減少。同時也進行著C+H2O(g) CH4

45、CO2的反應。的反應。 甲烷層。甲烷層是生成甲烷層。甲烷層是生成甲烷的主要反應層，也是甲烷的主要反應層，也是加壓氣化與常壓氣化的區(qū)加壓氣化與常壓氣化的區(qū)別所在。該層進行的甲烷別所在。該層進行的甲烷生成反應是碳與氫、一氧生成反應是碳與氫、一氧化碳與氫之間的反應，反化碳與氫之間的反應，反應速度比第一反應層和第應速度比第一反應層和第二反應層中的氣化反應速二反應層中的氣化反應速度要慢得多，因此，為生度要慢得多，因此，為生成盡可能多的甲烷，一般成盡可能多的甲烷，一般要求甲烷層厚度較大。要求甲烷層厚度較大。 干餾層。干燥煤脫除干餾層。干燥煤脫除揮發(fā)分，生成熱解水和多揮發(fā)分，生成熱解水和多種干餾產(chǎn)物。在加壓

46、氣化種干餾產(chǎn)物。在加壓氣化爐內(nèi)，由于溫度較低并有爐內(nèi)，由于溫度較低并有大量氫氣存在，因此產(chǎn)生大量氫氣存在，因此產(chǎn)生的焦油和以脂肪烴為主的的焦油和以脂肪烴為主的輕質(zhì)油很少裂解，并以蒸輕質(zhì)油很少裂解，并以蒸氣狀態(tài)存在于粗煤氣中。氣狀態(tài)存在于粗煤氣中。同時，在該層還存在著同時，在該層還存在著CO的變換反應，決定了的變換反應，決定了出爐煤氣的組成。出爐煤氣的組成。干燥層。入爐原料失去干燥層。入爐原料失去水分并逐漸升溫。與常壓水分并逐漸升溫。與常壓氣化相比，加壓氣化過程氣化相比，加壓氣化過程中甲烷生成反應增多。一中甲烷生成反應增多。一方面是由于較厚干餾層揮方面是由于較厚干餾層揮發(fā)分熱解產(chǎn)生甲烷，另一發(fā)分

47、熱解產(chǎn)生甲烷，另一方面是由于甲烷層中碳的方面是由于甲烷層中碳的加氫生成甲烷，而且主要加氫生成甲烷，而且主要以后者為主。以后者為主。 （三）魯奇（三）魯奇加壓氣化的加壓氣化的發(fā)展過程發(fā)展過程第一階段第一階段(19301954年年)。1930年在德國建立第一套加年在德國建立第一套加壓氣化試驗裝置，壓氣化試驗裝置，1936年設年設計了第一代工業(yè)化魯奇爐，計了第一代工業(yè)化魯奇爐，試驗成功后于試驗成功后于1939年正式投年正式投入生產(chǎn)，只能氣化非粘結(jié)性入生產(chǎn)，只能氣化非粘結(jié)性煤，且氣化強度低，爐徑煤，且氣化強度低，爐徑2.6m，單臺生產(chǎn)能力只有，單臺生產(chǎn)能力只有50008000m3/h。設有內(nèi)襯，邊置灰

48、斗，氣化設有內(nèi)襯，邊置灰斗，氣化劑內(nèi)爐箅主軸進入（限制放劑內(nèi)爐箅主軸進入（限制放大），平爐箅。大），平爐箅。 （三）魯奇（三）魯奇加壓氣化的加壓氣化的發(fā)展過程發(fā)展過程第二階段第二階段(19541969年年)。為。為了能氣化弱粘結(jié)性煙煤，提高了能氣化弱粘結(jié)性煙煤，提高氣化強度，魯爾公司和魯奇公氣化強度，魯爾公司和魯奇公司合作建立了新試驗裝置，根司合作建立了新試驗裝置，根據(jù)試驗結(jié)果設計了第二代魯奇據(jù)試驗結(jié)果設計了第二代魯奇爐爐Mark-和和Mark。爐直徑。爐直徑分別為分別為2.6和和3.7m，最大產(chǎn)氣，最大產(chǎn)氣能力為能力為14000和和45000m3/h。該爐型在爐內(nèi)增加了破粘裝置，該爐型在爐內(nèi)

49、增加了破粘裝置，從而可以氣化弱粘結(jié)性煤，水從而可以氣化弱粘結(jié)性煤，水夾套，中心排灰，氣化劑側(cè)向夾套，中心排灰，氣化劑側(cè)向進入，塔形爐箅。進入，塔形爐箅。 （三）魯奇（三）魯奇加壓氣化的加壓氣化的發(fā)展過程發(fā)展過程第三階段第三階段(19691980年年)。為。為進一步提高生產(chǎn)能力，擴大煤進一步提高生產(chǎn)能力，擴大煤種范圍，開發(fā)了第三代魯奇爐種范圍，開發(fā)了第三代魯奇爐MARK。其內(nèi)徑增大到。其內(nèi)徑增大到3.8m，采用雙層夾套外殼，爐，采用雙層夾套外殼，爐內(nèi)裝有攪拌器和煤分布器，轉(zhuǎn)內(nèi)裝有攪拌器和煤分布器，轉(zhuǎn)動爐算采用寶塔形結(jié)構(gòu)，多層動爐算采用寶塔形結(jié)構(gòu)，多層布氣，單爐產(chǎn)氣量提高到布氣，單爐產(chǎn)氣量提高到3

50、500055000m3/h，實際可達，實際可達65000m3/ h。同時第三代爐的。同時第三代爐的結(jié)構(gòu)材料、制造方法、操作控結(jié)構(gòu)材料、制造方法、操作控制等均采用了現(xiàn)代技術，自動制等均采用了現(xiàn)代技術，自動化程度較高。化程度較高。 1974年，魯奇公司與南非薩索年，魯奇公司與南非薩索爾合作開發(fā)出直徑爾合作開發(fā)出直徑5m的第四代的第四代Mark-V加壓氣化爐，內(nèi)徑最大加壓氣化爐，內(nèi)徑最大5m，產(chǎn)氣量可達，產(chǎn)氣量可達100000m3/ h,耗煤量為耗煤量為1100t/d，但尚未推廣。，但尚未推廣。魯爾魯爾100 （四）魯奇（四）魯奇加壓氣化加壓氣化爐爐Mark-IV煤鎖：容積為煤鎖：容積為12m3 的

51、壓力容器，的壓力容器，它通過上下閥定期定量地將煤加它通過上下閥定期定量地將煤加入到氣化爐內(nèi)。根據(jù)負荷和煤質(zhì)入到氣化爐內(nèi)。根據(jù)負荷和煤質(zhì)的情況，每小時加煤的情況，每小時加煤35 次。次。加煤過程：加煤過程：a. 在大氣壓下向煤鎖加煤在大氣壓下向煤鎖加煤b. 用煤氣充壓用煤氣充壓c.向爐內(nèi)加煤向爐內(nèi)加煤d.煤鎖卸壓，煤氣送入煤鎖氣柜，煤鎖卸壓，煤氣送入煤鎖氣柜，殘余的煤氣由煤鎖噴射器抽出，殘余的煤氣由煤鎖噴射器抽出，經(jīng)過除塵后排入大氣。經(jīng)過除塵后排入大氣。灰鎖：灰鎖：6 m3 的壓力容器，和煤鎖一的壓力容器，和煤鎖一樣，采用液壓操作系統(tǒng)，以驅(qū)動底樣，采用液壓操作系統(tǒng)，以驅(qū)動底部和頂部錐形閥和充、卸

52、壓閥?？刹亢晚敳垮F形閥和充、卸壓閥?？梢宰詣印胱詣雍褪謩硬僮?。該循以自動、半自動和手動操作。該循環(huán)如下：環(huán)如下：a.連續(xù)轉(zhuǎn)動的爐篦將灰排出氣化爐，連續(xù)轉(zhuǎn)動的爐篦將灰排出氣化爐，通過頂部錐形閥進入灰鎖。底部錐通過頂部錐形閥進入灰鎖。底部錐形閥關閉，壓力同氣化爐形閥關閉，壓力同氣化爐b.停止爐篦轉(zhuǎn)動，灰鎖頂部錐形閥停止爐篦轉(zhuǎn)動，灰鎖頂部錐形閥關閉，再重新啟動爐篦。關閉，再重新啟動爐篦。c.灰鎖降壓到大氣壓后，打開底部灰鎖降壓到大氣壓后，打開底部錐形閥，灰從灰鎖進入灰斗錐形閥，灰從灰鎖進入灰斗d.關閉底部錐形閥，用過熱蒸汽對關閉底部錐形閥，用過熱蒸汽對灰鎖充壓，新循環(huán)開始?；益i充壓，新循環(huán)開始。

53、（四）魯奇（四）魯奇加壓氣化加壓氣化爐爐Mark-IV爐體：由雙層鋼板制成，外壁按爐體：由雙層鋼板制成，外壁按3.6MPa 的壓力設計，內(nèi)壁設計的壓力設計，內(nèi)壁設計外壓外壓0.25MPa 。水夾套：軟化水的壓力水夾套：軟化水的壓力3MPa，蒸，蒸汽除滴后作氣化劑。汽除滴后作氣化劑。夾套內(nèi)的給水由夾套水循環(huán)泵進夾套內(nèi)的給水由夾套水循環(huán)泵進行強制循環(huán)。同時夾套給水流過行強制循環(huán)。同時夾套給水流過煤分布器和攪拌器內(nèi)的通道，以煤分布器和攪拌器內(nèi)的通道，以防止這些部件超溫損壞。防止這些部件超溫損壞。 （四）魯奇（四）魯奇加壓氣化加壓氣化爐爐Mark-IV布煤器和攪拌器布煤器和攪拌器 ：布煤器和攪拌：布煤

54、器和攪拌器安裝在同一轉(zhuǎn)軸上。器安裝在同一轉(zhuǎn)軸上。從煤箱降下的煤通過轉(zhuǎn)動布煤器從煤箱降下的煤通過轉(zhuǎn)動布煤器上的兩個扇型孔，均勻下落在爐上的兩個扇型孔，均勻下落在爐內(nèi)。內(nèi)。攪拌器是一個殼體結(jié)構(gòu)，由錐體攪拌器是一個殼體結(jié)構(gòu)，由錐體和雙槳葉組成，殼體內(nèi)通軟化水和雙槳葉組成，殼體內(nèi)通軟化水循環(huán)冷卻。循環(huán)冷卻。 （四）魯奇（四）魯奇加壓氣化加壓氣化爐爐Mark-IV爐篦：分四層，相互疊合固定在爐篦：分四層，相互疊合固定在底座上，頂蓋呈錐體。底座上，頂蓋呈錐體。爐篦各層上開有氣孔，氣化劑由爐篦各層上開有氣孔，氣化劑由此進入煤層中均勻分布。此進入煤層中均勻分布。爐篦的轉(zhuǎn)動多采用液壓傳動裝置，爐篦的轉(zhuǎn)動多采用液

55、壓傳動裝置，也有用電動機傳動機構(gòu)來驅(qū)動。也有用電動機傳動機構(gòu)來驅(qū)動。由于氣化爐爐徑較大，為使爐篦由于氣化爐爐徑較大，為使爐篦受力均勻，采用兩臺液壓馬達對受力均勻，采用兩臺液壓馬達對稱布置。稱布置。魯奇加壓氣化工藝的技術特點:氣化爐壓力氣化爐壓力2.54.0MPa，操作溫度一，操作溫度一般為般為10001250，固態(tài)排渣，固態(tài)排渣;氣化爐結(jié)構(gòu)復雜，爐內(nèi)設有攪拌裝置、氣化爐結(jié)構(gòu)復雜，爐內(nèi)設有攪拌裝置、煤分布器和爐算等轉(zhuǎn)動設備，設備的損壞煤分布器和爐算等轉(zhuǎn)動設備，設備的損壞與檢修較為頻繁，運行開工率較低與檢修較為頻繁，運行開工率較低7580%，需要設備用爐，需要設備用爐; 煤氣中含焦油、酚等，污水處

56、理和煤氣煤氣中含焦油、酚等，污水處理和煤氣凈化、副產(chǎn)品的回收工藝復雜、流程長、凈化、副產(chǎn)品的回收工藝復雜、流程長、投資大投資大; 蒸汽消耗量大，分解率低，需配套規(guī)模較大的蒸汽消耗量大，分解率低，需配套規(guī)模較大的中壓以上蒸汽鍋爐中壓以上蒸汽鍋爐; 入爐煤為塊入爐煤為塊(碎碎)煤煤550mm，原料來源受一，原料來源受一定限制，價格比粉煤高定限制，價格比粉煤高; 煤氣中約含煤氣中約含7-12%的甲烷和不飽和烴，這種煤的甲烷和不飽和烴，這種煤氣適宜作城市煤氣或多聯(lián)產(chǎn)，直接用于化工合氣適宜作城市煤氣或多聯(lián)產(chǎn)，直接用于化工合成則需要增加甲烷催化轉(zhuǎn)化單元，投資增加成則需要增加甲烷催化轉(zhuǎn)化單元，投資增加; 單

57、臺爐生產(chǎn)能力相對氣流床要小，目前普遍單臺爐生產(chǎn)能力相對氣流床要小，目前普遍使用的使用的Mark-IV型氣化爐運行壓力型氣化爐運行壓力2.95MPa ,煤煤炭氣化能力為炭氣化能力為450950t/d。 （五）（五）魯奇爐對氣化的煤質(zhì)有哪些要求魯奇爐對氣化的煤質(zhì)有哪些要求? 水分。水分。通常要求入爐褐煤水分含量控制在通常要求入爐褐煤水分含量控制在20%以內(nèi)。以內(nèi)。魯奇爐入爐煤的水分可以較高，但有些褐煤水分過高魯奇爐入爐煤的水分可以較高，但有些褐煤水分過高時，會促使褐煤塊受熱碎裂、造成氧耗增加、增加凈時，會促使褐煤塊受熱碎裂、造成氧耗增加、增加凈化系統(tǒng)的負荷和污水處理的投資和操作費用、給原料化系統(tǒng)的

58、負荷和污水處理的投資和操作費用、給原料預處理造成困難。預處理造成困難。根據(jù)經(jīng)驗，當煤水分高于根據(jù)經(jīng)驗，當煤水分高于20%時，每增加時，每增加1%氧耗將氧耗將增加增加1.5%。當水分由。當水分由20%上升到上升到30%時，氣化爐的時，氣化爐的生產(chǎn)能力下降生產(chǎn)能力下降10%左右。左右。 （五）（五）魯奇爐對氣化的煤質(zhì)有哪些要求魯奇爐對氣化的煤質(zhì)有哪些要求?灰分。魯奇爐原則上對煤的灰分無嚴格要求。但煤灰分。魯奇爐原則上對煤的灰分無嚴格要求。但煤中灰分含量增加，將導致消耗定額增加，氣化強度低，中灰分含量增加，將導致消耗定額增加，氣化強度低，煤氣產(chǎn)率降低，灰渣含碳量增加，煤氣熱值降低。因煤氣產(chǎn)率降低，灰

59、渣含碳量增加，煤氣熱值降低。因此，灰分過高影響效益，控制煤的灰分含量小于此，灰分過高影響效益，控制煤的灰分含量小于20%時較為經(jīng)濟。時較為經(jīng)濟。煤的粒度。褐煤煤的粒度。褐煤640mm、煙煤、煙煤525mm、焦炭、焦炭和無煙煤和無煙煤520mm，要求最大粒徑與最小粒徑比為，要求最大粒徑與最小粒徑比為58; 小于小于2mm的粉煤量控制在的粉煤量控制在1.5%以內(nèi)，小于以內(nèi)，小于6mm的細粒煤量控制在的細粒煤量控制在5%以內(nèi)。以內(nèi)。 （五）（五）魯奇爐對氣化的煤質(zhì)有哪些要求魯奇爐對氣化的煤質(zhì)有哪些要求? 粘結(jié)性。魯奇爐能氣化坩堝膨脹序數(shù)粘結(jié)性。魯奇爐能氣化坩堝膨脹序數(shù)(CSN)7以下以下的強粘結(jié)性煤

60、。但與褐煤相比，消耗指標增加的強粘結(jié)性煤。但與褐煤相比，消耗指標增加10%15%，氣化爐的處理能力降低，氣化爐的處理能力降低1520% ，氣化效率，氣化效率下降下降5%左右。左右。 灰熔融性溫度與結(jié)渣性灰熔融性溫度與結(jié)渣性這是影響汽氧比和氣化強度的關鍵，通常要求這是影響汽氧比和氣化強度的關鍵，通常要求ST1200，最好高于，最好高于1400。結(jié)渣性也影響操作溫度，。結(jié)渣性也影響操作溫度，結(jié)渣性強的煤操作溫度不宜過高。結(jié)渣性強的煤操作溫度不宜過高。 反應活性原料煤活性越高越好。反應活性原料煤活性越高越好。氣化氣化壓力壓力 氣化層氣化層的溫度的溫度 根據(jù)煤氣產(chǎn)品的用途選擇煤氣壓力。作為生根據(jù)煤氣產(chǎn)