煤氣站培訓(xùn)課件2

1、河北永洋特鋼集團煤氣站培訓(xùn)課件 第二章 煤氣化原理及影響因素第一節(jié) 工業(yè)煤氣的種類煤氣類別煤氣類別主要成份主要成份熱值（熱值（MJ/m3）備注備注焦?fàn)t煤氣H2：5060%CH4：2030%CO：69%1719是焦碳生產(chǎn)時的副產(chǎn)煤氣，是煤用干餾的方法生產(chǎn)的。高爐煤氣CO：2030%3.34.0是高爐煉鐵生產(chǎn)的副產(chǎn)煤氣轉(zhuǎn)爐煤氣CO：5070%79是轉(zhuǎn)爐吹氧煉鋼時的副產(chǎn)煤氣發(fā)生爐煤氣發(fā)生爐煤氣CO：2027%H2：1418%5.26.2是用煤的氣化方法產(chǎn)出的。水煤氣CO：3040%H2：3050%1011.8以水蒸汽為氣化劑，采用空氣和水蒸汽分階段吹入發(fā)生爐而得到，用于化工和城市煤氣半水煤氣CO+

2、H2：N2=1：3用于化肥合成氨生產(chǎn)一、焦?fàn)t煤氣也稱COG煤氣，是生產(chǎn)焦炭時的副產(chǎn)煤氣，主要成分H2含量5660，CH4含量2226，CO含量69，無色、有臭味，有毒，易燃易爆，熱值1500018000KJ/3，著火溫度550650，理論燃燒溫度2150，爆炸極限為4.7237.59。與空氣混合達到一定比例，遇明火或550高溫就會發(fā)生強烈的爆炸。 二、高爐煤氣也稱BFG煤氣，是高爐煉鐵生產(chǎn)的副產(chǎn)煤氣，主要成分CO含量2330，無色、無味，劇毒，易燃易爆，熱值33004200KJ/3，理論燃燒溫度1500。著火溫度700左右，爆炸極限為30.8489.49，與空氣混合到一定的比例，遇明火或700

3、左右的高溫就會爆炸。三、轉(zhuǎn)爐煤氣也稱LDG煤氣，是轉(zhuǎn)爐吹氧煉鋼時的副產(chǎn)煤氣，主要成分CO含量在55以上，無色、無味，劇毒，易燃易爆，熱值62808373KJ/3，著火溫度530，爆炸極限為18.2283.22，與空氣混合達到一定比例，遇明火或高溫就會發(fā)生爆炸。 第二節(jié) 發(fā)生爐煤氣種類一、煤炭氣化的歷史煤制氣的歷史，至今已有 200 多年。1、1792 年，美國人威廉默多克在自己的家里，將煤裝在鐵制的圓筒形的蒸餾釜內(nèi)，被裝在磚砌的直立火爐里進行干餾，所生成的煤氣用于照明，1802年制成了較大的煤氣發(fā)生器。2、1812 年，英國在倫敦建造了世界上第一個煉焦煤氣廠，當(dāng)時主要是用于照明。3、1839

4、年，俄國的皮肖夫(Bishff)，設(shè)計實施了空氣鼓風(fēng)固定床上行式液態(tài)排渣煤氣發(fā)生爐。4、1865 年，上海建立了我國第一座高溫干餾煤氣廠。5、1895 年，奧地利維也納的斯曲勒巧教授發(fā)明了采用兩個容器的煤氣發(fā)生爐用來制取水煤氣，這就是兩段爐的雛形。6、1939 年，德國研制的世界第一臺現(xiàn)代化的高壓氣化魯奇爐投入運行，目前已發(fā)展到了第四代了。7、1943 年，在奧地利建成世界上第一座兩段爐煤氣廠。8、1940 年以后，前蘇聯(lián)在總結(jié)以往煤氣發(fā)生爐結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計制造了一直沿用至今的型煤氣發(fā)生爐，目前國內(nèi)各煤氣爐生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的煤氣爐，基本上都是參照型爐的。 9、1945 年以后，美國研制的威爾曼

5、格魯沙單段式煤氣爐投入商業(yè)運作。10、1980 年，美國研制的德士古水煤氣氣化爐投入商業(yè)運作。二、常壓發(fā)生爐煤氣1、空氣煤氣 用作燃料氣2、混合煤氣 用作燃料氣及調(diào)峰補充氣3、水煤氣 燃料氣4、半水煤氣 合成原料氣 三、加壓發(fā)生爐煤氣1、魯奇加壓煤氣2、德士古加壓煤氣3、溫克勒加壓煤氣4、U-gas加壓煤氣5、西屋加壓煤氣第三節(jié) 冷熱煤氣發(fā)生站一、熱煤氣發(fā)生站1、原料：褐煤、煙煤、無煙煤、焦碳2、氣化劑：空氣、蒸汽3、氣化設(shè)備：常壓煤氣發(fā)生爐、3M13、W-G4、主要設(shè)備：備煤系統(tǒng)、空氣鼓風(fēng)機、凈化系統(tǒng)、煤氣管道5、工藝流程：煤氣發(fā)生爐旋風(fēng)除塵盤形閥煤氣總管原料煤空氣灰渣水蒸汽用戶6、熱煤氣具

6、有以下優(yōu)點：熱煤氣具有以下優(yōu)點：熱煤氣工藝流程短，附屬設(shè)備少，一次性投資熱煤氣工藝流程短，附屬設(shè)備少，一次性投資小。建造一定臺數(shù)的熱煤氣站的投資約為建造小。建造一定臺數(shù)的熱煤氣站的投資約為建造同樣臺數(shù)的冷煤氣站投資的一半。同樣臺數(shù)的冷煤氣站投資的一半。熱煤氣不但利用了煤氣的燃燒熱，也利用了煤熱煤氣不但利用了煤氣的燃燒熱，也利用了煤氣的顯熱和焦油霧的熱量。從而提高了熱效率。氣的顯熱和焦油霧的熱量。從而提高了熱效率。熱煤氣無廢水產(chǎn)生，環(huán)境污染小。熱煤氣無廢水產(chǎn)生，環(huán)境污染小。熱煤氣工藝不設(shè)加壓機和循環(huán)水泵，節(jié)省了動熱煤氣工藝不設(shè)加壓機和循環(huán)水泵，節(jié)省了動力消耗。力消耗。熱煤氣成本較低，能夠較快收回

7、投資。熱煤氣成本較低，能夠較快收回投資。7、熱煤氣工藝還具有以下的缺點：熱煤氣工藝還具有以下的缺點：輸送距離在一定的限制。一般使用距離為輸送距離在一定的限制。一般使用距離為50508080米，最遠不超過米，最遠不超過100100米。米。熱煤氣溫度較高，流速較小，所以管道粗大，熱煤氣溫度較高，流速較小，所以管道粗大，耗費鋼材和保溫材料較多，管道投資占全站投耗費鋼材和保溫材料較多，管道投資占全站投資比例較大。資比例較大。熱煤氣較臟，內(nèi)含焦油和粉塵，且溫度較高，熱煤氣較臟，內(nèi)含焦油和粉塵，且溫度較高，所以調(diào)節(jié)不便，計量困難。易堵塞管道、閥門所以調(diào)節(jié)不便，計量困難。易堵塞管道、閥門和燃燒器。和燃燒器。

8、管道需要定期清理，環(huán)境衛(wèi)生差，勞動強度大管道需要定期清理，環(huán)境衛(wèi)生差，勞動強度大 二、冷煤氣發(fā)生站1、原料：褐煤、煙煤、無煙煤、焦碳2、氣化劑：空氣、蒸汽3、氣化設(shè)備：常壓煤氣發(fā)生爐、加壓煤氣爐4、主要設(shè)備：備煤系統(tǒng)、空氣鼓風(fēng)機、凈化系統(tǒng)、煤氣加壓機、煤氣管道第四節(jié) 煤炭氣化原理一、煤氣化的概念：煤氣化是煤在高溫常壓（或壓力）條件下與氣化劑（一般為空氣或氧氣、蒸汽）作用生成煤氣的工藝過程。二、煤氣的生產(chǎn)原理是：煤在高溫下燃燒（11000C13000C），這個過程是氧化過程，氧化過程中由于氧氣不足以使煤完全燃燒，產(chǎn)生的二氧化碳被熾熱的碳還原成一氧化碳，同時與水蒸氣反應(yīng)，生成氫氣和甲烷。最終生成的

9、混合氣體就是煤氣。三、單段式煤氣爐煤氣化的過程 ： 混合發(fā)生爐煤氣的氣化過程是這樣的：煤氣發(fā)生爐由上部加煤裝置加入合格原料煤，由下部通入氣化劑。當(dāng)爐內(nèi)氣化正常時，爐內(nèi)料層可分為六個層帶，自下而上依次為灰層、氧化層、還原層、干餾層、干燥層、空層。這幾個層帶沒有明顯的界限，而是交錯重疊呈曲線形的。由于各反應(yīng)層帶的氣體組成不同，濃度不同，固相物質(zhì)的表面積不同，溫度高低不同，使各層帶的化學(xué)反應(yīng)也各不相同，反應(yīng)的生成物也有區(qū)別，各層帶在爐內(nèi)有各自特定的作用。 1、灰層：灰層中的灰分是煤氣化后的殘渣。氣化劑在灰層基本不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不產(chǎn)生生成物，只是與灰渣之間進行熱交換，氣化劑吸收灰渣的熱量而升溫預(yù)熱，

10、灰渣則被冷卻。但是灰層有著非常重要的作用。(1) 均布氣化劑。 （2） 預(yù)熱氣化劑。 （3）保護爐篦。 灰層厚度要適當(dāng)，一般要求爐中心處厚200mm，邊灰厚300600mm，灰層過厚，相對減少了其他料層的厚度，并使火層上移，容易引起冒火、結(jié)煉，使煤氣出口溫度升高，并使煤氣質(zhì)量下降，熱值低?；覍舆^低，不能有效利用熱能預(yù)熱氣化劑，不利于氧化層的反應(yīng)，有時會造成冷運行，影響煤氣質(zhì)量。同時，灰層過薄，使高溫的氧化層離風(fēng)帽、爐篦、爐裙近，易燒壞設(shè)備。 因此，控制灰層厚度是考核司爐工操作技能的一項指標(biāo)。 2、氧化層：氧化層又叫做火層，是煤與氣化劑中的氧氣燃燒的區(qū)域，是煤氣化的主要反應(yīng)層帶，是維持煤氣爐正常

11、氣化的動力帶，它為其他層帶進行化學(xué)反應(yīng)供給熱量。氧化層直接影響煤氣爐內(nèi)溫度的高低，煤氣質(zhì)量的優(yōu)劣。氧化層的主要反應(yīng)有： C + O2 = CO2 + Q 2C + O2 = 2CO + Q 2CO +O2 = 2CO2 + Q 實際操作中，要求氧化層的厚度要控制在150250mm之間，溫度在110013000C之間。經(jīng)探火測試探火釬呈櫻紅色為佳，一般情況下，氧化層厚度與溫度有很大關(guān)系，氧化層溫度高，厚度也適當(dāng)?shù)母?，氧化層溫度低，厚度也相?yīng)的低。氧化層的合理控制，能保證煤氣爐內(nèi)其他層帶的正常進行，得到理想的煤氣質(zhì)量與產(chǎn)量。 控制氧化層的溫度和厚度狀況，是衡量司爐工技術(shù)水平的重要指標(biāo)。 3、還原層

12、：還原層是煤氣化的可燃氣體的主要生成帶。從氧化層上升的熱氣流為還原層的吸熱反應(yīng)提供了熱源，使氣固反應(yīng)物發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生了新的生成物。還原層的溫度約為950 0C，探火時，探火釬呈黑色，膠鞋底觸之冒青煙。這一層帶的反應(yīng)較多，最重要的兩個反應(yīng)是; CO2 + C = 2CO 一 Q H2O + C = CO + H2 一 Q 這兩個反應(yīng)是可逆反應(yīng)，當(dāng)溫度在90010000C時，反應(yīng)向右進行，煤氣質(zhì)量向好的方向發(fā)展，當(dāng)溫度在6007000C時，反應(yīng)向左進行，煤氣質(zhì)量向不好的方向進行。由此可知，我們將氧化層的溫度控制在110013000C之間就是為了使還原層保持較高的溫度，便于還原層反應(yīng)的順利進行

13、。但是，溫度過高易造成結(jié)煉，爐況惡化，煤氣質(zhì)量反而下降。因此，氧化層的溫度和和厚度的合理控制對還原層以及煤氣質(zhì)量有著重要的影響。 4 干餾層：干餾層是原料煤發(fā)生初步分解，生成干餾煤氣的區(qū)域。從還原層上升熱氣流到達干餾層后，溫度下降到6507500C左右，熱氣流之間基本不再發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。但是，煤在此溫度下，發(fā)生了干餾反應(yīng)，煤經(jīng)熱解縮合后生成了甲烷、乙烯、氫氣、一氧化碳、煤焦油等，這些成分的熱值很高，它對于提高煤氣熱值有著重要的意義。 5、干燥層：干燥層是煤進行干燥的層帶，煤中有一定量的水份，煤進入發(fā)生爐后接觸到600 0C左右的熱煤氣，煤中的水份蒸發(fā)，水蒸氣隨煤氣流出，煤得到干燥有利于氣化的進行

14、。 6、空層：煤氣發(fā)生爐爐膛內(nèi)不裝煤的上部空間為空層?？諏拥淖饔檬前l(fā)生爐內(nèi)還原層生成的煤氣和干餾層生成的干餾煤氣混合均勻，并引導(dǎo)煤氣流出。空層的溫度一般為5000C，當(dāng)達到600800C時，空層會發(fā)生兩個反應(yīng)： 2CO = CO2 + C CH4 = C + 2H2 這兩個反應(yīng)會無償?shù)負p失煤氣中的可燃成份含量，降低煤氣質(zhì)量。這兩個反應(yīng)的多少取決于煤氣在空層中停留時間和煤氣溫度。所以，煤氣發(fā)生爐的設(shè)計要考慮空層要適當(dāng)?shù)鸵恍楹?，同時，限制煤氣出口溫度不超過6000C。目前，不少煤氣站在生產(chǎn)中推行的滿料層操作法原因即在于此。四、兩段式煤氣爐氣化過程兩段式煤氣爐的氣化過程與單段式煤氣爐的氣化過程類似

15、，所不同的是干餾段較高。其氣化過程如下：煤氣發(fā)生爐由上部加煤裝置加入合格原料煤，由下部通入氣化劑。當(dāng)爐內(nèi)氣化正常時，兩段煤氣發(fā)生爐中的煤的氣化分為干餾和氣化兩個過程，入爐煤塊（煙煤） 在干餾段慢慢下降，與氣化段上升的熱煤氣進行直接和間接地逆流交換，經(jīng)過干燥、預(yù)熱、干餾三個階段，使煤塊中的揮發(fā)份、水分等物隨溫度升高而逐步析出， 產(chǎn)生干餾煤氣并形成半焦， 半焦進入氣化段進行完全氣化。 氣化段產(chǎn)生的熱煤氣， 其中的 60%-70%由下部出口引出，稱為下煤氣，另外 30-40%經(jīng)干餾段與干餾煤氣 混合，從上部出口引出，稱為上煤氣。煤氣爐上段為干餾過程，干餾過程自上而下依次為預(yù)熱層、干燥層、干餾層，煤氣

16、爐下段為氣化層，自上而下依次為還原層、氧化層、灰層。這幾個層帶沒有明顯的界限，而是交錯重疊呈曲線形的。由于各反應(yīng)層帶的氣體組成不同，濃度不同，固相物質(zhì)的表面積不同，溫度高低不同，使各層帶的化學(xué)反應(yīng)也各不相同，反應(yīng)的生成物也有區(qū)別，各層帶在爐內(nèi)有各自特定的作用。 （一）、干餾過程 煤在干餾段發(fā)生的物理化學(xué)變化主要包括下面幾個方面： 1、干燥層（-150） ：煤中表面水吸附水蒸發(fā)。 2、預(yù)熱階段（150-300） ：150-300時，煤中放出少量結(jié)晶水、二氧化 碳和碳氫化合物。200-300時，煤中化合物開始分解，二氧化碳增多，并放 出少量焦油。3、干餾層（300-600）： 300-400時，煤

17、開始軟化，并分解出不飽和 烴、甲烷、氫氣等可燃氣體、焦油氣體；400-450時，大量分解出焦油氣； 500-600基本不產(chǎn)生焦油而形成半焦。 （二）、半焦氣化過程煤在氣化段與氣化劑（空氣、水蒸汽）發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成一氧化碳、 氫氣等可燃性氣體和二氧化碳，半焦氣化過程自上而下分為以下三個層帶：1、 還原層：還原層是煤氣化的可燃氣體的主要生成帶。從氧化層上升的熱氣流為還原層的吸熱反應(yīng)提供了熱源，使氣固反應(yīng)物發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生了新的生成物。還原層的溫度約為950 0C，探火時，探火釬呈黑色，膠鞋底觸之冒青煙。這一層帶的反應(yīng)較多，最重要的兩個反應(yīng)是; CO2 + C = 2CO 一 Q H2O

18、+ C = CO + H2 一 Q這兩個反應(yīng)是可逆反應(yīng)，當(dāng)溫度在90010000C時，反應(yīng)向右進行，煤氣質(zhì)量向好的方向發(fā)展，當(dāng)溫度在6007000C時，反應(yīng)向左進行，煤氣質(zhì)量向不好的方向進行。由此可知，我們將氧化層的溫度控制在110013000C之間就是為了使還原層保持較高的溫度，便于還原層反應(yīng)的順利進行。但是，溫度過高易造成結(jié)煉，爐況惡化，煤氣質(zhì)量反而下降。因此，氧化層的溫度和和厚度的合理控制對還原層以及煤氣質(zhì)量有著重要的影響。 2 氧化層：氧化層又叫做火層，是煤與氣化劑中的氧氣燃燒的區(qū)域，是煤氣化的主要反應(yīng)層帶，是維持煤氣爐正常氣化的動力帶，它為其他層帶進行化學(xué)反應(yīng)供給熱量。氧化層直接影響

19、煤氣爐內(nèi)溫度的高低，煤氣質(zhì)量的優(yōu)劣。氧化層的主要反應(yīng)有： C + O2 = CO2 + Q 2C + O2 = 2CO + Q 2CO +O2 = 2CO2 + Q實際操作中，要求氧化層的厚度要控制在150250mm之間，溫度在110012000C之間。經(jīng)探火測試探火釬呈櫻紅色為佳，一般情況下，氧化層厚度與溫度有很大關(guān)系，氧化層溫度高，厚度也適當(dāng)?shù)母?，氧化層溫度低，厚度也相?yīng)的低。氧化層的合理控制，能保證煤氣爐內(nèi)其他層帶的正常進行，得到理想的煤氣質(zhì)量與產(chǎn)量。 3、灰層：灰層中的灰分是煤氣化后的殘渣。氣化劑在灰層基本不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不產(chǎn)生生成物，只是與灰渣之間進行熱交換，氣化劑吸收灰渣的熱量而

20、升溫預(yù)熱，灰渣則被冷卻。但是灰層有著非常重要的作用。(1) 均布氣化劑。 （2） 預(yù)熱氣化劑。 （3）保護爐篦?；覍雍穸纫m當(dāng)，一般要求爐中心處厚200mm，邊灰厚300600mm，灰層過厚，相對減少了其他料層的厚度，并使火層上移，容易引起冒火、結(jié)煉，使煤氣出口溫度升高，并使煤氣質(zhì)量下降，熱值低?；覍舆^低，不能有效利用熱能預(yù)熱氣化劑，不利于氧化層的反應(yīng)，有時會造成冷運行，影響煤氣質(zhì)量。同時，灰層過薄，使高溫的氧化層離風(fēng)帽、爐篦、爐裙近，易燒壞設(shè)備。 五、兩段爐煤氣站工藝流程簡述 合格原料煤由皮帶機輸送至主廠房頂部煤倉，經(jīng)過加煤機構(gòu)送入爐內(nèi)，煤受到來自氣化段煤氣的加熱干餾，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榘虢惯M入下部

21、氣化段。從兩段式煤氣發(fā)生爐中生產(chǎn)出來的上段煤氣 （其溫度約80120，熱值約71007500kJ/Nm3，經(jīng)上出口，至電捕焦油器捕去焦油。下段煤氣（爐出口溫度約為500），熱值約為50165643kJ/Nm3， 經(jīng)下出口輸出，經(jīng)旋風(fēng)除塵器除去大部分粉塵,同時利用余熱換熱器把酚水蒸發(fā)，然后進入風(fēng)冷塔，溫度降至80120之間，與上段煤氣混合進入間冷器冷卻，至電捕輕油器除去輕油。至此煤氣中的焦油和灰塵含量均小于30mg/Nm3。經(jīng)過處理的冷凈煤氣混合到低壓煤氣總管，經(jīng)煤氣加壓機增壓后進入脫硫系統(tǒng)脫硫后進入煤氣高壓總管，輸送到車間。在整個工藝中，采用兩級捕焦，確保煤氣中焦油和粉塵含量之和低于60mg/

22、Nm3。 兩段式煤氣發(fā)生爐制氣屬于空氣鼓風(fēng)連續(xù)制氣方式：爐體水夾套和余熱鍋爐自產(chǎn)的低壓蒸汽和鼓風(fēng)空氣混合組成的飽和氣作為氣化劑，（飽和溫度一般控制在5263之間）。經(jīng)過干式止回閥從煤氣爐底部風(fēng)管經(jīng)過爐柵進入氣化爐內(nèi)，在氣化段內(nèi)與逆向加入的原料煤所形成的熱半焦發(fā)生氣化反應(yīng)生成熱煤氣。其中有近75%的熱煤氣經(jīng)過中心鋼管及環(huán)型爐墻內(nèi)的通道導(dǎo)出，形成底部煤氣；其余的熱煤氣直接對干餾段中的煙煤加熱、干燥、干餾，與干餾煤氣混合形成頂部煤氣。 1.頂部煤氣的產(chǎn)生入爐的煙煤被氣化段產(chǎn)生的熱煤氣加熱首先失去內(nèi)外水分（90150），繼而逐漸被干餾（150550）脫出揮發(fā)分，揮發(fā)分成份為焦油、烷烴類氣體、酚及H2、

23、CO2、CO、H2O混合物，其中，焦油、輕焦油隨頂煤氣進入后續(xù)凈化被脫除，而烷烴類及H2、CO2、CO類做為干餾煤氣和氣化段產(chǎn)生的部分發(fā)生爐煤氣混合成為頂煤氣。因為干餾氣具有較高熱值，因而，屬于混合氣的頂煤氣熱值一般可達到16501750大卡/Nm3，干餾產(chǎn)生的酚在凈化冷卻設(shè)備內(nèi)逐漸被煤氣中凝結(jié)的水溶解而形成酚水，酚類物屬雜酚，以對苯二甲酚居多，酚水的濃度一般不超過5%，屬有害有毒物質(zhì)，需處理。 2頂煤氣凈化冷卻處理過程頂煤氣凈化處理過程：上段煤氣經(jīng)煤氣出口進入電捕焦油器下部，其工作溫度為80120之間，脫除重質(zhì)焦油（一般熱值可達9000大卡/kg以上），其產(chǎn)量因煤種不同而不定，一般為原煤總量

24、的25%，是優(yōu)質(zhì)化工原料或燃料。經(jīng)初步脫焦油后的頂煤氣與下段煤氣混合后進入間冷器，在間冷器內(nèi)煤氣被冷卻至3545左右，產(chǎn)生含有輕油的酚水混合物。其中，輕油因比重輕于酚水而可被分層分離開。被間接冷卻后的頂煤氣再進入二級電捕焦油器，煤氣中的輕焦油霧滴及灰塵被極化，匯集到極管管壁，自流至輕油罐，輕焦油的組份相當(dāng)于重柴油。 3底煤氣的產(chǎn)生原料煤在干餾段被底部煤氣干餾后，形成半焦進入氣化段。半焦的揮發(fā)份一般為35%。半焦因脫去煤中的活性組份，氣化活性比煙煤有所降低，其氣化強度一般可達200280Kg.h，二段式氣化爐氣化火層的溫度一般為10001300之間。半焦與蒸汽或空氣混合氣發(fā)生以下反應(yīng)：C+O2=

25、CO2+408840千焦/千摩爾C+1/2O2=CO+123217千焦/千摩爾CO2+C=CO-162405千焦/千摩爾C+ H2O =CO+ H2-118821千焦/千摩爾C+ 2H2O =CO2+ 2H2-75237千焦/千摩爾底部煤氣為完全氣化煤氣，幾乎不含焦油。但含少量灰塵，其熱值一般為12001300大卡/Nm3。根據(jù)氣化原理，爐溫高火層厚，煤氣熱值也提高，反之亦然。 4底煤氣的凈化處理過程底煤氣凈化處理采用先被離心除塵，除塵后的溫度大約在450550；繼而進入余熱鍋爐被回收煤氣顯熱，煤氣溫度降至180220左右；再進入風(fēng)冷器被冷卻，溫度降至6580；與頂部煤氣混合進入間冷器，被循環(huán)

26、冷卻水間接冷卻至3545。進入二級電捕輕油器，再一次脫油、除塵到低壓總管的冷凈煤氣經(jīng)加壓機加壓,后經(jīng)過煤氣管道進入窯爐供用戶使用。 5 5、兩段爐主要工藝特點、兩段爐主要工藝特點（1） 采用兩段式煤氣發(fā)生爐生產(chǎn)煤氣，氣化效率高、熱效率高、生產(chǎn)運行成本較低、自動化程度高、勞動強度低、操作環(huán)境良好。煤氣雜質(zhì)含量少、發(fā)熱值高而且產(chǎn)氣量穩(wěn)定。（2） 下段煤氣出口設(shè)旋風(fēng)除塵器和余熱換熱器，使下段煤氣先經(jīng)除塵后再進余熱換熱器，煤氣溫度降到220左右，使煤氣顯熱得到了充分回收利用，同時又副產(chǎn)蒸汽作為氣化劑 。（3）采用風(fēng)冷間冷工藝，對煤氣進行降溫處理，避免了煤氣與水直接接觸產(chǎn)生的大量洗滌污水。第五節(jié) 煤的常

27、壓固定床氣化過程的影響因素一、在氣化過程中各氣體成分在各層次內(nèi)的分布 下圖可以顯示出從氣化劑進入爐內(nèi)后的變化過程 (1)氧氣：在灰渣層不起反應(yīng)，主要反應(yīng)是在氧化層與碳起反應(yīng)，在氧化層結(jié)束時，氧氣已經(jīng)趨近于0，正常氣化時在煤氣中只含0.2%左右氧氣。(2)二氧化碳：是在氧化層生成，在氧氣消耗逐漸下降時，二氧化碳就逐漸上升，在氧化層的上部至第一還原層時，由于二氧化碳與碳起還原反應(yīng)，所以二氧化碳就逐漸下降，當(dāng)?shù)竭_第二還原層時，二氧化碳下降緩慢，然后又有上升，這是因為一氧化碳與水蒸汽反應(yīng)生成二氧化碳所造成。 (3)一氧化碳：在氧化層后段及第一還原層是生成一氧化碳最多的區(qū)域，此時主要是二氧化碳與碳起還原

28、反應(yīng)生成一氧化碳，在第二還原層上部就有微微下降的趨勢，逐后在空層部分由于一氧化碳和水蒸汽反應(yīng)生成二氧化碳，而此時一氧化碳就有下降趨勢。(4)水蒸汽：主要是耗用在第一還原層和第二還原層，在空層中也有少量耗用。(5)氫氣：主要在第一還原層生成，在第二還原層以及空層中還有少量生成， 從上面各種氣體的消耗及生成的情況可以得到這樣一些規(guī)律，即：氧的耗用與二氧化碳的生成是一消一漲，只有氧的下降才會有二氧化碳的生成；二氧化碳與一氧化碳也是一消一漲；水蒸汽與氫也還是一消一漲的趨向。 二、原料煤對氣化的影響：1 煤質(zhì)的影響： 不同產(chǎn)地的煤，它的產(chǎn)氣率、熱穩(wěn)定性、機械強度、灰熔點、化學(xué)活性都不相同。煤的產(chǎn)氣率是指

29、一公斤煤氣化后所得到的煤氣的體積數(shù)，用Nm3/ kg 來表示。生產(chǎn)混合發(fā)生爐煤氣時，煤種不同，煤的產(chǎn)氣率也不同，無煙煤較高，煙煤次之，褐煤與泥煤較低，見表如陽泉煤的氣化率一般為3.5，大同煤的氣化率為3.2。氣化率高的煤所產(chǎn)出的煤氣產(chǎn)量和質(zhì)量都較高。熱穩(wěn)定性和機械強度差的煤進入煤氣爐后，遇到高溫很快裂解粉碎，影響煤層的透氣性和氣流的均布。灰熔點影響煤氣發(fā)生爐的操作溫度，灰熔點高的煤操作溫度可高些，使煤氣質(zhì)量、產(chǎn)量和熱值都得以提高，灰熔點低的煤易在爐內(nèi)結(jié)煉，形成大渣塊，使?fàn)t內(nèi)鼓風(fēng)不均，惡化氣化過程。 化學(xué)活性是指煤在加熱條件下與氣化劑作用的化學(xué)反應(yīng)能力?；瘜W(xué)活性高的煤反應(yīng)快且較完全，煤氣質(zhì)量好。

30、灰渣含碳量低。所以，人們要盡量選擇氣化率高、熱穩(wěn)定性好，機械強度高、灰熔點高、化學(xué)活性好的煤作為氣化用煤。2 原料煤中水份的影響 水份大的煤，易在煤倉、料管處造成堵塞，降低原料中可燃物的含量。因為水的蒸發(fā)量增加，一方面吸收熱量，降低干燥層、干餾層和還原層的溫度，使還原層和干餾層產(chǎn)生的可燃成份減少，降低煤氣質(zhì)量。另一方面使?fàn)t出煤氣中水蒸氣含量增加，熱值降低，所以，我們要求煤的含水量不超過10%。 3 原料煤粒度的影響 原料煤粒度過大，參加氣化反應(yīng)的面積小，不利于氣化的進行，粒度過小，爐內(nèi)料層間隙小，氣流分布不均勻，煤氣中粉塵增多。所以，我們要求煙煤原料煤粒度在1375mm之間，最佳范圍在2550

31、mm之間。4 原料煤粉煤率的影響 粉煤率高時，進入爐內(nèi)的原料煤易在料管附近堆積，料層間隙小，易造成結(jié)煉、冒火、偏爐等異?，F(xiàn)象，并使灰渣含碳量增加，煤氣中粉塵增多，甚至燒壞爐篦，所以，我們要求原料煤中粉煤率小于7%。 三、鼓風(fēng)量對氣化的影響：鼓風(fēng)量大時，鼓風(fēng)速度相應(yīng)增加，爐內(nèi)氧化層燃燒反應(yīng)多，產(chǎn)生的二氧化碳多，熱量多；還原層溫度也高，生成的一氧化碳也多?？商岣甙l(fā)生爐的生產(chǎn)能力和煤氣質(zhì)量。實際操作中，在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，鼓風(fēng)量大，氣化強度就大。氣化強度大的煤氣發(fā)生爐由于爐篦轉(zhuǎn)動快，雖然氧化層溫度高，也不易結(jié)煉。但是任何一臺煤氣發(fā)生爐都有一定的鼓風(fēng)量范圍，鼓風(fēng)量過大，易使?fàn)t溫偏高，造成結(jié)煉。發(fā)生爐內(nèi)氣流

32、速度過高，氣體與燃料接觸時間短，燃燒與還原反應(yīng)不能充分的進行，對氣化不利。同時造成灰渣含碳量上升。 （1）空氣消耗量：煤炭在常壓固定床煤氣發(fā)生爐內(nèi)氣化生產(chǎn)混合煤氣所需的空氣消耗量與煤中的含氧量多少有關(guān)，煤中含氧量低的煤，空氣消耗量大；煤中含氧量高的煤，空氣消耗量小，見下表。（2）根據(jù)空氣量換算煤氣量根據(jù)氣化過程的空氣消耗量（Nm3），乘以換算系數(shù)K 值，即可近似地換成煤氣量（Nm3），不同的煤種，其換算系數(shù)K 值也不同，見下表。 （3） 、提高氣化劑中氧氣的濃度對氣化指標(biāo)的影響 提高氣化劑中氧氣的濃度，即采用富氧空氣與蒸汽的混合物或采用氧氣與蒸汽的混合物作為氣化劑。這時，由于氣化劑中氧濃度的增

33、加，惰性成分的濃度相對下降。碳的氧化反應(yīng)加劇，爐溫隨之上升，使氣化反應(yīng)速度加快。如將氧氣濃度提高至50%，氣化速度和相應(yīng)的生產(chǎn)能力增長近2 倍，而且可使煤氣熱值大大提高。（4）預(yù)熱鼓風(fēng)對生成煤氣熱值的影響 通過提高預(yù)熱鼓風(fēng)溫度，可加快氣化反應(yīng)速度和提高蒸汽分解率，生成的煤氣熱值會明顯提高。 四、氣化溫度對氣化的影響：氣化溫度主要是指氧化層溫度，它對煤氣的質(zhì)量、氣化強度、氣化熱效率至關(guān)重要?；旌习l(fā)生爐煤氣中的有效成份（CO+H2）的含量取決于CO2還原反應(yīng)和水蒸氣分解反應(yīng)的進行，這兩個反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，因而爐溫的提高有利于CO和H平衡濃度的增加。因此，氣化溫度的適當(dāng)提高不僅能改善煤氣質(zhì)量，而且可

34、增加煤氣產(chǎn)量，它是控制煤氣生產(chǎn)最重要的因素。但是氣化溫度也不能提的過高，它受到多種因素的制約。原料煤的結(jié)渣性，煤的灰份含量、灰熔點、灰成份、操作壓力、停留時間等因素。溫度過高，易結(jié)煉，氣流分布不均，操作條件惡化，煤氣產(chǎn)量、質(zhì)量、熱值降低，灰渣含碳量增加，同時影響相鄰料層溫度，從而降低了熱效率。氣化溫度不能過高的另一個原因是由于氣化溫度的升高，勢必會增加發(fā)生爐向四周輻射造成的熱損失，同時隨著生成氣體出口溫度的升高，帶出的顯熱損失亦將顯著地增大。 五、飽和溫度對氣化的影響：氣化劑飽和溫度是氣化劑入爐溫度。它是在一定溫度下的空氣具有一定的飽和蒸氣量，因而，空氣中含水蒸氣量的多少，可用相應(yīng)的空氣飽和溫

35、度來表示。在一定溫度和壓力下，氣化劑的飽和溫度具有一定值。溫度愈同，水蒸汽含量愈大。飽和溫度是煤氣發(fā)生爐氣化的主要操作指標(biāo)之一。水蒸氣在煤氣發(fā)生爐內(nèi)的主要反應(yīng)有： C + H2O = CO + H2 C + 2H2O = CO2 + 2H2在煤氣發(fā)生爐內(nèi)配入水蒸氣后，水蒸氣在還原層中分解并于灼熱的碳發(fā)生上述反應(yīng)，使煤氣中增加了H2和CO的含量，提高了煤氣熱值，改善了氣化條件。 歸納起來有以下優(yōu)點：（1） 由于水蒸氣和空氣同時鼓入煤氣發(fā)生爐，降低了氣化劑中氮氣的相對含量。水蒸氣還原分解后增加了H2和CO的含量，相對減少了N2的含量，且H2的熱值較高，所以，提高了煤氣熱值和質(zhì)量。（2） 水蒸氣的分

36、解吸收熱量，減小了熱損失，降低了煤氣出口溫度。（3） 降低了氧化層的溫度，使氧化層的溫度由1600 0C降到1200 0C，避免了結(jié)煉，改善了氣化條件。（4） 水蒸氣起到了觸媒作用，加快爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)，穩(wěn)定了煤氣質(zhì)量。（5） 通過調(diào)節(jié)水蒸氣加入量以調(diào)節(jié)爐溫，保證爐內(nèi)的正常氣化。（6） 可以延長爐篦的使用壽命。 但是過多的鼓入水蒸氣，反而使煤氣爐內(nèi)的正常氣化遭到破壞，原因如下：（1） 降低煤氣爐內(nèi)氧化層的溫度，繼而降低還原層的溫度，使煤氣中CO2和水蒸氣的含量增加，CO和H2的含量下降，煤氣質(zhì)量下降。（2）發(fā)生爐煤氣由于鼓入水蒸氣過多，不但降低煤氣質(zhì)量，還會降低煤氣出口溫度，使加熱爐內(nèi)煤氣顯熱減小，同時使焦油凝結(jié)，堵塞管道。（3） 造成灰渣含碳量增加，提高煤氣生產(chǎn)成本。在