流化床氣化爐課件

第四章氣化爐

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》第四章氣化爐1第四章氣化爐第三節(jié)流化床氣化爐第四節(jié)氣流床氣化爐第五節(jié)熔融床氣化爐第六節(jié)工業(yè)上常用爐型的比較第一節(jié)氣化爐概述第二節(jié)移動床氣化爐

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》第四章氣化爐第三節(jié)流化床氣化爐第四節(jié)氣流床氣化爐第六節(jié)掌握氣化用煤的種類、氣化爐的種類及結(jié)構(gòu)、工藝流程、工藝參數(shù)等熟悉熔融床氣化爐結(jié)構(gòu)、氣化工藝流程及工藝參數(shù)了解我國工業(yè)上常用的氣化爐及各種氣化爐的比較知識目標

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》掌握氣化用煤的種類、氣化爐的種類及結(jié)構(gòu)、工藝流程、工藝參數(shù)等能掌握我國氣化用煤的特性、常用的氣化爐形式、用途等會判斷實際用煤作為氣化原料的優(yōu)劣、會流利的講述常用氣化爐的工藝流程會解釋一些實際操作過程常出現(xiàn)的問題及會分析影響操作的因素能力目標

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》能掌握我國氣化用煤的特性、常用的氣化爐形式、用途等會判斷實際世界煤炭氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢①增大氣化爐規(guī)模，提高單爐制氣能力。②提高氣化爐的操作壓力，降低壓縮動力消耗，減少設(shè)備尺寸，降低氧耗，提高碳的轉(zhuǎn)化率。③氣流床和流化床技術(shù)日益發(fā)展，擴大了氣化煤種的范圍。④提高氣化過程的環(huán)保技術(shù)，盡量減少環(huán)境污染。⑤將煤炭氣化過程和發(fā)電聯(lián)合起來的生產(chǎn)技術(shù)越來越受到各國的重視并巳建成不同規(guī)模的生產(chǎn)廠以K—T爐為例，20世紀50年代是雙嘴爐，20世紀70年代采用了雙嘴和四頭八嘴，以及后來設(shè)計的六個頭的氣化爐等，使得單爐產(chǎn)氣能力大幅度提高。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》世界煤炭氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢①增大氣化爐規(guī)模，提高單爐制氣能力4-1氣化爐概述氣化的幾個重要過程煤炭氣化過程的主要評價指標氣化爐分類基本概念氣固相反應(yīng)

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》4-1氣化爐概述煤炭氣化過程的主要評價指標氣化爐分類基本概一、基本概念1、氣化爐：進行煤炭氣化的設(shè)備叫氣化爐。2、氣化爐分類按照燃料在氣化爐內(nèi)的運動狀況移動床(又叫固定床)沸騰床(又叫流化床)氣流床熔融床生產(chǎn)操作壓力常壓氣化爐加壓氣化爐排渣方式固態(tài)排渣氣化爐液態(tài)排渣氣化爐

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》一、基本概念1、氣化爐：進行煤炭氣化的一、基本概念空氣煤氣

混合煤氣水煤氣

半水煤氣

以空氣作為氣化劑生產(chǎn)的煤氣以空氣(富氧空氣或純氧)和水蒸氣的混合物作為氣化劑，生產(chǎn)的煤氣將空氣(富氧空氣或純氧)和水蒸氣分別交替送入氣化爐內(nèi)間歇進行生產(chǎn)的煤氣氣體成分經(jīng)過適當調(diào)整(主要是調(diào)整含氮氣的量)后，生產(chǎn)的符合合成氨原料氣的要求的煤氣4、煤氣的種類

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》一、基本概念空氣煤氣混合煤氣水煤氣半水煤氣以空氣作為一、基本概念氣化爐的組成加煤系統(tǒng)氣化反應(yīng)部分排灰系統(tǒng)要考慮煤入爐后的分布和加煤時的密封問題。①是煤炭氣化的主要反應(yīng)場所，首要考慮的問題是如何在低消耗的情況下，使煤最大限度地轉(zhuǎn)化為符合用戶要求的優(yōu)質(zhì)煤氣。②由于煤炭氣化過程是在非常高的溫度下進行的，為了保護爐體而加設(shè)內(nèi)璧襯里或加設(shè)水套也是非常必要的。水套一方面可以起到保護爐體(也包括爐內(nèi)的布煤器或攪拌裝置)的作用，同時可以吸收氣化區(qū)的熱量而生產(chǎn)蒸汽，該部分蒸汽可以作為氣化時需用的蒸汽而進入氣化爐內(nèi)。①作用:保證了爐內(nèi)料層高度的穩(wěn)定，同時也保證了氣化過程連續(xù)穩(wěn)定地進行.②問題：對移動床而言，由于爐箅(氣化劑的分布裝置)和排灰系統(tǒng)結(jié)合在一起，氣化劑的均勻分布和排灰操作是生產(chǎn)上較為重要的兩個問題。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》一、基本概念氣化爐的組成加煤系統(tǒng)氣化反應(yīng)部分排灰系統(tǒng)要二、氣固相反應(yīng)氣固相反應(yīng)

在氣化爐內(nèi)，物質(zhì)基本上以兩種相態(tài)存在，一是氣相即空氣、氧氣、水蒸氣(稱為氣化劑)和氣化時形成的煤氣，另外是固相即燃料和燃料氣化后形成的固體如灰渣等。工業(yè)上把這種反應(yīng)稱氣固相反應(yīng)。氣化爐類型氣化劑以較小的速度通過床層時．氣體經(jīng)過固體顆粒堆積時所形成的空隙，床內(nèi)固體顆粒靜止不動，這時的床層一般稱固定床。對氣化爐而言，由于氣化過程是連續(xù)進行的，燃料連續(xù)從氣化爐的上部加人、形成的灰擅從底部連續(xù)的排出，所以燃料是以緩慢的速度向下移動，故稱為移動床較為合理。當氣流速度繼續(xù)增大，顆粒之間的空隙開始增大，床層膨脹，高度增加，床層上部的顆粒被氣流托起，流體流速增加到一定限度時，顆粒被全部托起，顆粒運動劇烈，但仍然逗留在床層內(nèi)而不被流體帶出，床層的這種狀態(tài)叫固體流態(tài)化，即固體顆粒具有了流體的特性，這時的床層稱流化床。在流化床階段，如果流速進一步增大，將會有部分粒度較小的顆粒被帶出流化床，這時的床層相當于一個氣流輸送設(shè)備，因而被稱為氣流床。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》二、氣固相反應(yīng)氣固相反應(yīng)在氣化爐內(nèi)，物質(zhì)基本上以兩種相態(tài)存二、氣固相反應(yīng)三種床層中的壓降和傳熱固定床的壓力降主要是由于流體和固體顆粒之間的摩擦，以及流體流過床層時，流道的突然增大和收縮而引起的，隨流速的增大而成比例地增大，經(jīng)過一個極大值后．床層進入流態(tài)化階段。流化床：在流態(tài)化階段，床層的壓降保持不變，基本等于床層的重量，把這個極大值稱臨界流化速度。氣流床：進入氣流床時，由于大量顆粒被帶出床外，床層壓降急劇下降。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》二、氣固相反應(yīng)三種床層中的壓降和傳熱固定床的壓力降主要是由二、氣固相反應(yīng)均相反應(yīng)與非均相反應(yīng)均相反應(yīng)：氣相中的反應(yīng)。如CO與H2O的反應(yīng)等。非均相反應(yīng)：氣固相的反應(yīng)。如碳的燃燒反應(yīng)、水蒸氣與熾熱的碳之間的反應(yīng)等?？刂撇襟E①氣化劑向燃料顆粒表面的外擴散過程；②氣化劑被燃料顆粒的表面吸附；③吸附的氣化劑和燃料顆粒表面上的碳進行表面化學反應(yīng)；④生成的產(chǎn)物分子從顆粒表面脫附下來；⑤產(chǎn)物分子從顆粒的表面通過氣膜擴散到氣流主體。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》二、氣固相反應(yīng)均相反應(yīng)與非均相反應(yīng)均相反應(yīng)：氣相中的反應(yīng)。如二、氣固相反應(yīng)化學平衡定義：正逆反應(yīng)速度相等時，化學反應(yīng)就達到動態(tài)平衡。例如對如下吸熱反應(yīng)C+O2→CO2

平衡常數(shù)kp如下：Kp=(Pco*PH2)/PH2O

影響因素：1、T--吸熱反應(yīng)，提高溫度有利于化學反應(yīng)向生成產(chǎn)物的方向進行；對于放熱反應(yīng)，則降低溫度有利于向生成產(chǎn)物的方向進行。影響因素：2、P--對反應(yīng)后體積增加(即分子數(shù)增加)的反應(yīng)，隨著壓力的增加，產(chǎn)物的平衡含量是減少的；反之，對于體積減少的反應(yīng)加壓有利于產(chǎn)物的生成。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》二、氣固相反應(yīng)化學平衡定義：正逆反應(yīng)速度相等時，化學反應(yīng)就達三、氣化的幾個重要過程煤的干燥煤的熱解煤的反應(yīng)

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》三、氣化的幾個重要過程煤的干燥煤的熱解煤的反應(yīng)三、氣化的幾個重要過程煤的干燥煤的干燥過程，實質(zhì)上是水分從微孔中蒸發(fā)的過程。煤的干燥過程：理論上應(yīng)在接近水的沸點下進行，但實際生產(chǎn)中，和具體的氣化工藝過程及其操作條件又有很大的關(guān)系一般地，增加氣體流速，提高氣體溫度都可以增加干燥速度。煤中水分含量低、干燥溫度高、氣流速度大，則干燥時間短；反之，煤的干燥時間就長。從能量消耗的角度來看，以機械形式和煤結(jié)合的外在水分，在蒸發(fā)時需要消耗的能量相對較少；而以吸附方式存在于煤微孔內(nèi)的內(nèi)在水分，蒸發(fā)時消耗的能量相對較多。煤干燥過程的主要產(chǎn)物是水蒸氣．以及被煤吸附的少量的一氧化碳和二氧化碳等。例如，對于移動床氣化而言，由于煤不斷向高溫區(qū)緩慢移動，且水分蒸發(fā)需要一定的時間，因此水分全部蒸發(fā)的溫度稍大于l00℃，當氣化煤中水分含量較大時，干燥期間，煤料溫度在一定時間內(nèi)處于不變的100℃左右。而在其他的一些氣化工藝過程當中，例如，氣流床化時，由于粉煤是直接被噴入高溫區(qū)內(nèi)，幾乎是在2000°C左右的高溫條件下被瞬間干燥。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》三、氣化的幾個重要過程煤的干燥煤的干燥過程，實質(zhì)上是水分從微三、氣化的幾個重要過程煤的干餾就移動床來說，基本接近于低溫干餾（500-600℃)。從還原層上來的氣體基本不含氧氣，而且溫度較高，可以視為隔絕空氣加熱即干餾。而對于沸騰床和氣流床氣化工藝，由于不存在移動床的分層問題，因而情況稍微復(fù)雜，尤其對于氣流床來講．煤的幾個主要變化過程幾乎是瞬間同時進行。無煙煤中的氫和氧元素含量較低，加熱分解僅放出少量的揮發(fā)分；煙煤加熱時經(jīng)歷軟化為類原生質(zhì)的過程。在煤顆粒中心達到軟化溫度以前，開始分解出揮發(fā)物，同時其本身發(fā)生膨脹。煤的加熱分解除了和煤的品位有關(guān)系，還與煤的顆粒粒徑、加熱速度、分解溫度、壓力和周圍氣體介質(zhì)有關(guān)系。煤顆粒粒徑小于50μm時，熱解過程將為揮發(fā)形成的化學反應(yīng)控制，熱解與顆粒大小基本沒有關(guān)系。當顆粒粒徑大于100μm后，熱解速度取決于揮發(fā)分從固定碳中的擴散逸出速度。壓力對熱解有重要影響，隨壓力的升高，液體碳氫化合物相對減少，而氣體碳氫化合物相對增加。一般來說，在200℃以前，并不發(fā)生熱解作用，只是放出吸附的氣體．如水等。在大于200℃后，才開始發(fā)生煤的熱分解，放出大量的水蒸氣和二氧化碳，同時，有少量的硫生成二氧化硫等氣體。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》三、氣化的幾個重要過程煤的干餾就移動床來說，基本接近于低溫干三、氣化的幾個重要過程煤的干餾煤的熱解結(jié)果生成三類分子：小分子(氣體)、中等分子(焦油)、大分子(半焦)。就單純熱解作用的氣態(tài)而言．煤氣熱值隨煤中揮發(fā)分的增加而增加；隨煤的變質(zhì)程度的加深氫氣含量增加而烴類和二氧化碳含量減少。煤中的氧含量增加時，煤氣中二氧化碳和水含量增加。煤氣的平均分子量則隨熱解的溫度升高而下降．即隨溫度的升高大分子變小，煤氣數(shù)量增加。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》三、氣化的幾個重要過程煤的干餾煤的熱解結(jié)果生成三類分子：小分三、氣化的幾個重要過程煤的反應(yīng)煤炭氣化過程的兩類主要反應(yīng)：燃燒反應(yīng)和還原反應(yīng)

煤的燃燒反應(yīng)，通過燃燒一部分燃料來維持氣化工藝過程中的熱量平衡。不論采用哪一種具體的氣化工藝，產(chǎn)生的熱量基本上都消耗在如下幾個方面：灰渣帶出的熱量、水蒸氣和碳的還原反應(yīng)需要的熱量、煤氣帶走的熱量以及傳給水夾套和周圍環(huán)境的熱量。煤的燃燒是指在空氣、富氧空氣或氧氣中，當煤的溫度達到者火點時劇烈氧化，放出大量熱量的過程，完全燃燒時生成二氧化碳，而不完全燃燒時則生成一氧化碳。還原反應(yīng)，包括碳和二氧化碳的反應(yīng)，以及水蒸氣和碳之間的反應(yīng)是制氣的主要反應(yīng)，主要生成一氧化碳和氫氣。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》三、氣化的幾個重要過程煤的反應(yīng)煤炭氣化過程的兩類主要反應(yīng)：燃四、煤炭氣化過程的主要評價指標

主要評價指標氣化強度

蒸汽消耗量、蒸汽分解率氣化效率熱效率

單爐生產(chǎn)能力

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》四、煤炭氣化過程的主要評價指標主要評價指標氣化強度蒸汽對于煙煤炭氣化時，可以適當采用較高的氣化強度，因其在干餾段揮發(fā)物較多，所以形成的半焦化學反應(yīng)性較好，同時進人氣化段的固體物料也較少。而在氣化無煙煤時，因其結(jié)構(gòu)致密，揮發(fā)分少，氣化強度就不能太大。對于較高灰熔點的煤炭氣化時，可以適當提高氣化溫度，相應(yīng)也提高了氣化強度。四、煤炭氣化過程的主要評價指標氣化強度所謂氣化強度，即單位時間、單位氣化爐截面積上處理的原料煤質(zhì)量或產(chǎn)生的煤氣量。氣化強度的兩種表示方法如下：氣化強度越大，爐子的生產(chǎn)能力越大。氣化強度與煤的性質(zhì)、氣化劑供給量、氣化爐爐型結(jié)構(gòu)及氣化操作條件有關(guān)。實際的氣化生產(chǎn)過程中，要結(jié)合氣化的煤種和氣化爐確定合理的氣化強度。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》對于煙煤炭氣化時，可以適當采用較高的氣化強度，因其在干餾段揮四、煤炭氣化過程的主要評價指標單爐生產(chǎn)能力氣化爐單臺生產(chǎn)能力是指單位時間內(nèi)，一臺爐子能生產(chǎn)的煤氣量。它主要與爐子的直徑大小、氣化強度和原料煤的產(chǎn)氣率有關(guān)計算公式如下：

式中V——單爐生產(chǎn)能力，m3／h；D——氣化爐內(nèi)徑，m；Vg——煤氣產(chǎn)率,m3／kg(煤)：q1——氣化強度，kg／(m2．h)。煤氣產(chǎn)率是指每千克燃料(煤或焦炭)在氣化后轉(zhuǎn)化為煤氣的體積煤氣單耗，定義為每生產(chǎn)單位體積的煤氣需要消耗的燃料質(zhì)量，以kg／m3計。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》四、煤炭氣化過程的主要評價指標單爐生產(chǎn)能力氣化爐單臺生產(chǎn)能力四、煤炭氣化過程的主要評價指標氣化效率煤炭氣化過程實質(zhì)是燃料形態(tài)的轉(zhuǎn)變過程，即從固態(tài)的煤通過一定的工藝方法轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的煤氣。這一轉(zhuǎn)化過程伴隨著能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，通常是首先燃燒部分煤提供熱量(化學能轉(zhuǎn)化為熱能)，然后在高溫條件下，氣化劑和熾熱的煤進行氣化反應(yīng)，消耗了燃燒過程提供的能量，生成可燃性的一氧化碳、氫氣或甲烷等(這實際上是能量的一個轉(zhuǎn)移過程)。計算公式如下：

式中η——氣化效率，％；Q`——lkg煤所制得煤氣的熱值，kJ/kg；Q——1kg煤所提供的熱值．kJ/kg；所謂的氣化效率是指所制得的煤氣熱值和所使用的燃料熱值之比．

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》四、煤炭氣化過程的主要評價指標氣化效率煤炭氣化過程實質(zhì)是燃四、煤炭氣化過程的主要評價指標熱效率

熱效率是評價整個煤炭氣化過程常用的經(jīng)濟技術(shù)指標。氣化效率偏重于評價能量的轉(zhuǎn)移程度，即煤中的能量有多少轉(zhuǎn)移到煤氣中；而熱效率則側(cè)重于反映能量的利用程度。進入氣化爐的熱量有燃料帶入熱、水蒸氣和空氣等的顯熱。熱效率計算公式如下：

式中L一熱效率，％；Q煤氣——煤氣的熱值，MJ；∑Q入——進入氣化爐的總熱量，MJ：∑Q熱損失——氣化過程的各項熱損失之和．MJ。氣化過程的熱損失主要有通過爐壁散失到大氣中的熱量、高溫煤氣的熱損失、灰渣熱損失、煤氣泄露熱損失等。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》四、煤炭氣化過程的主要評價指標熱效率熱效率是評價整個煤炭四、煤炭氣化過程的主要評價指標水蒸汽消耗量與蒸汽分解率水蒸汽消耗量和水蒸汽分解率是煤炭氣化過程經(jīng)濟性的重要指標．它關(guān)系到氣化爐是否能正常運行，是否能夠?qū)⒚鹤畲笙薅鹊剞D(zhuǎn)化為煤氣。蒸汽分解率是指被分解掉的蒸汽與入爐水蒸汽總量之比。蒸汽分解率高，得到的煤氣質(zhì)量好，粗煤氣中水蒸汽含量低；反之，煤氣質(zhì)量差，粗煤氣中水蒸汽含量高。一般地，水蒸汽的消耗量是指氣化1kg煤所消耗蒸汽的量．水蒸汽消耗量的差異主要由于原料煤的理化性質(zhì)不同而引起的。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》四、煤炭氣化過程的主要評價指標水蒸汽消耗量與水蒸汽消耗量和水五、氣化爐分類氣化爐分類移動床流化床氣流床熔融床氣化劑及燃料基本過程與爐溫分布料內(nèi)爐層特點過程優(yōu)缺點沸騰床氣化爐與氣流床氣化爐的比較過程要求過程特點優(yōu)缺點

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》五、氣化爐分類氣化爐分類移動床流化床氣流床熔融床氣化基本過程1、移動床氣化爐燃料：主要有褐煤、長焰煤、煙煤、無煙煤、焦炭等。氣化劑：有空氣、空氣一水蒸氣、氧氣一水蒸氣等?；具^程：燃料由移動床上部的加煤裝置加入，底部通入氣化劑，燃料與氣化劑逆向流動，反應(yīng)后的灰渣由底部排出。爐內(nèi)溫度分布：

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》1、移動床氣化爐燃料：主要有褐煤、長焰煤、煙煤、無煙煤、焦炭1、移動床氣化爐爐內(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、干燥層、干餾層、還原層、氧化層、灰渣層。氣化劑不同，發(fā)生的化學反應(yīng)不同。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》1、移動床氣化爐爐內(nèi)料層：當爐料裝好進行氣化時，以空氣1、移動床氣化爐灰渣層作用控制有無反應(yīng)煤灰堆積在爐底的氣體分布板上具有以下三個方面的作用： ①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。②煤灰的溫度比剛?cè)藸t的氣化劑溫度高，可使氣化劑預(yù)熱。③灰層上面的氧化層溫度很高，有了灰層的保護，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。根據(jù)煤灰分音量的多少和爐子的氣化能力制定合適的清灰操作?；以鼘右话憧刂圃?00～400mm較為合適，視具體情況而定。如果人工清灰，要多次少清，即清灰的次數(shù)要多而每次清灰的數(shù)量要少，自動連續(xù)出灰效果要比人工清灰好·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(yīng)的正常進行，增加爐內(nèi)的阻力；清灰太多，灰渣層變薄，造成爐層波動，影響煤氣質(zhì)量和氣化灰渣層溫度較低，灰中的殘?zhí)驾^少，所以灰渣層中基本不發(fā)生化學反應(yīng)。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》1、移動床氣化爐灰渣層作用控制有無反應(yīng)煤灰堆積在爐底的氣體分1、移動床氣化爐氧化層作用控制有無反應(yīng)也稱燃燒層或火層，是煤炭氣化的重要反應(yīng)區(qū)域，從灰渣中升上來的預(yù)熱氣化劑與煤接觸發(fā)生燃燒反應(yīng)．產(chǎn)生的熱量是維持氣化爐正常操作的必要條件?？紤]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)的情況下，氧化層溫度越高越好，溫度低于灰分熔點的80～120℃為宜，約1200℃左右。氧化層厚度控制在150～300mm左右，要根據(jù)氣化強度、燃料塊度和反應(yīng)性能來具體確定。氧化層溫度低可以適當降低鼓風溫度，也可以適當增大風量來實現(xiàn)。氧化層帶溫度高，氣化劑濃度最大．發(fā)生的化學反應(yīng)劇烈·，主要的反應(yīng)為：C+02→C022C+02→2C02C0+02→C02上面三個反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，因而氧化層的溫度是最高的。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》1、移動床氣化爐氧化層作用控制有無反應(yīng)也稱燃燒層或火層，是煤1、移動床氣化爐還原層作用控制有無反應(yīng)還原層厚度一般控制在300～500mm左右。如果煤層太?。€原反應(yīng)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。氣化層厚度與煤氣出口溫度有直接的關(guān)系，氣化層薄出口溫度高；氣化層厚，出口溫度低。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600℃左右。還原反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，其熱量來源于氧化層的燃燒反應(yīng)所放出的熱在氧化層的上面是還原層，赤熱的炭具有很強的奪取水蒸氣和二氧化碳中的氧而與之化臺的能力，水(當氣化劑中用蒸汽時)或二氧化碳發(fā)生還原反應(yīng)而生成相應(yīng)的氧氣和一氧化碳，還原層也因此而得名。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》1、移動床氣化爐還原層作用控制有無反應(yīng)還原層厚度一般控制在31、移動床氣化爐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，煤中的揮發(fā)分發(fā)生裂解．產(chǎn)生甲烷、烯烴和焦油等物質(zhì)，它們受熱成為氣態(tài)而進入干燥層。干餾區(qū)生成的煤氣中因為含有較多的甲烷因而煤氣的熱值高，可以提高煤氣的熱值,但也產(chǎn)生硫化氫和焦油等雜質(zhì)。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》1、移動床氣化爐干餾層原因及分解作用煤氣性質(zhì)干餾層位于還原層1、移動床氣化爐干燥層作用過程控制干燥層位于干餾層的上面，上升的熱煤氣與剛?cè)藸t的燃料在這一層相遇并進行換熱，燃料中的水分受熱蒸發(fā)。一般地，利用劣質(zhì)煤時．因其水分舍量較大，該層高度較大，如果煤中水分含量較少，干燥段的高度就小。脫水過程有三個階段

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》1、移動床氣化爐干燥層作用過程控制干燥層位于干餾層的上面，上過程

第一階段(圖4—5中I)，煤中的水分分外在水分和內(nèi)在水分。干燥層的上部，上升的熱煤氣使煤受熱，首先使煤表面的潤濕水分即外在水分汽化，這時煤微孔內(nèi)的吸附水即內(nèi)在水分同時被加熱。隨燃料下移溫度繼續(xù)升高。第二階段(圖4—5中II)，煤移動到干燥層的中部，煤表面的外在水分已基本蒸發(fā)干凈，微孔中的內(nèi)在水分保持較長時間，溫度變化不大，繼續(xù)汽化，直至水分全部蒸發(fā)干凈，溫度才繼續(xù)上升，燃料被徹底干燥。第三階段(圖4—5中Ⅲ)，燃料移動到干燥層的下部時，水分已全部汽化，此時不需要大量的汽化熱，上升的熱氣流主要是來預(yù)熱煤料，同時煤中吸附的一些氣體如二氧化碳等逸出。在干燥段的升溫曲線如圖4-5所示1、移動床氣化爐。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》過程第一階段(圖4—5中I)，煤中的水分分外在水分和內(nèi)在水1、移動床氣化爐空層作用控制注意事項控制空層高度一是要求在爐體橫截面積上要下煤均勻下煤量不能忽大忽??；二是按時清灰。必須指出-上述各層的劃分及高度，隨燃料的性質(zhì)和氣化條件而異，且各層間投有明顯的界限，往往是相互交錯的?？諏蛹慈剂蠈拥纳喜?，爐體內(nèi)的自由區(qū)，其主要作用是匯集煤氣，并使爐內(nèi)生成的還原層氣體和干餾段生成的氣體混合均勻。由于空層的自由截面積增大，使得煤氣的速度大大降低，氣體夾帶的顆粒返回床層，減小粉塵的帶出量。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》1、移動床氣化爐空層作用控制注意事項控制空層高度一是要求在爐1、移動床氣化爐移動床分類：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。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》1、移動床氣化爐移動床分類：2、流化床氣化爐（沸騰床）沸騰床氣化爐簡述過程特點過程分析優(yōu)缺點沸騰床氣化爐是用流態(tài)化技術(shù)來生產(chǎn)煤氣的一種氣化裝置，也稱流化床氣化爐優(yōu)點:沸騰床具有流體那樣的流動特性，因而向氣化爐加料或由氣化爐出灰都比較方便。整個床內(nèi)的溫度均勻，容易調(diào)節(jié)。缺點：但采用這種氣化途徑，對原料煤的性質(zhì)很敏感，煤的黏結(jié)性、熱穩(wěn)定性、水分、灰熔點變化時，易使操作不正常。氣化劑通過粉煤層，使燃料處于懸浮狀態(tài)，固體顆粒的運動如沸騰的液體一樣。氣化用煤的粒度一般較小，比表面積大，氣固相運動劇烈．整個床層溫度和組成一致，所產(chǎn)生的煤氣和灰渣都在爐溫下排出，因而，導出的煤氣中基本不含焦油類物質(zhì)。采用氣化反應(yīng)性高的燃料(如褐煤)，粒度在3～5mm左右，由于粒度小，再加上沸騰床較強的傳熱能力，因而煤料入爐的瞬間即被加熱到爐內(nèi)溫度，幾乎同時進行著水分的蒸發(fā)、揮發(fā)分的分解、焦油的裂化、碳的燃燒與氣化過程。有的煤粒來不及熱解并與氣化劑反應(yīng)就已經(jīng)開始熔融，熔融的煤粒黏性強，可以與其他粒子接觸形成更大粒子，有可能出現(xiàn)結(jié)焦而破壞床層的正常流化，因而沸騰床內(nèi)溫度不能太高。由于加入氣化爐的燃料粒徑分布比較分散，而且隨氣化反應(yīng)的進行，燃料顆粒直徑不斷減小，則其對應(yīng)的自由沉降速度相應(yīng)減小。當其對應(yīng)的自由沉降速度減小到小于操作的氣流速度時，燃料顆粒即被帶出。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》2、流化床氣化爐（沸騰床）沸騰床氣化爐簡述過程特點過程分析優(yōu)3、氣流床氣化爐氣流床氣化爐與流化床的比較氣化過程要求微小的粉煤在火焰中經(jīng)部分氧化提供熱量，然后進行氣化反應(yīng)，粉煤與氣化劑均勻混合，通過特殊的噴嘴的進入氣化爐后瞬間著火，直接發(fā)生反應(yīng)，溫度高達2000°C。所產(chǎn)生的爐渣和煤氣一起在接近爐溫下排出，由于溫度高，煤氣中不含焦油等物質(zhì)，剩余的煤渣以液態(tài)的形式從爐底排出粉煤和氣化劑之間進行并流氣化，反應(yīng)物之間的接觸時間短。為了提高反應(yīng)速度，一般采用純氧一水蒸氣為氣化劑，并且將煤粉磨得很細，以增加反應(yīng)的表面積，一般要求70%的煤粉通過200目篩。也可以將粉煤制成水煤漿進料，缺點是水的蒸發(fā)會消耗大量的熱，故需要消耗較多的氧氣來平衡。。所謂氣流床，就是氣化劑將煤粉夾帶進人氣化爐，進行并流氣化。。沸騰床氣化爐，可以利用小顆粒燃料，氣化強度較固定床大，但氣化爐內(nèi)的反應(yīng)溫度不能太高，一般用來氣化反應(yīng)性高的煤種。而氣流床氣化卻是采用更小顆粒的粉煤。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》3、氣流床氣化爐氣流床氣化爐與流化床的比較氣化過程要求微小的4、熔融床氣化爐熔融床氣化爐特點氣化過程優(yōu)缺點燃料和氣化劑并流進入爐內(nèi)，煤在熔融的灰渣、金屬或鹽浴中直接接觸氣化劑而氣化，生成的煤氣由爐頂導出，灰渣則以液態(tài)和熔融物一起溢流出氣化爐。優(yōu)點：爐內(nèi)溫度很高，燃料一進入床內(nèi)便迅速被加熱氣化．因而沒有焦油類的物質(zhì)生成。熔融床不同于移動床、沸騰床和氣流床，對煤的粒度沒有過分限制，大部分熔融床氣化爐使用磨得很粗的煤，也包括粉煤。熔融床也可以使用強黏結(jié)性煤、高灰煤和高硫煤。缺點：是熱損失大，熔融物對環(huán)境污染嚴重，高溫熔鹽會對爐體造成嚴重腐蝕。熔融床氣化爐是一種氣一固液三相反應(yīng)的氣化爐

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》4、熔融床氣化爐熔融床氣化爐特點氣化過程優(yōu)缺點燃料和氣化劑并4-2移動床氣化工藝常壓發(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(shè)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)

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》4-2移動床氣化工藝常壓發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)工藝加壓氣化生產(chǎn)工藝一、常壓發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)工藝特點是：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(yīng)時間的延長，燃料逐漸下移，經(jīng)過前述的干燥、干餾、還原和氧化等各個階段，最后以灰渣的形式不斷排出，而后補加新的燃料；操作方法有間歇法和連續(xù)氣化法；氣化劑一般為空氣或富氧空氣，用來和碳反應(yīng)提供熱量，水蒸氣則利用該熱量和碳反應(yīng)，自身分解為氫氣、一氧化碳、二氧化碳和甲烷等氣體。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》一、常壓發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)工藝特點是：(一)發(fā)生爐煤氣種類發(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：空氣煤氣混合煤氣水煤氣半水煤氣等。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》(一)發(fā)生爐煤氣種類發(fā)生爐煤氣根據(jù)使用氣化劑和煤氣的（二）制氣原理--空氣煤氣空氣煤氣的制氣原理氣化劑：以空氣作為氣化燃料化學反應(yīng)：C+O2→CO2-394.1KJ/mol(4-1)C+CO2

→2CO+173.3KJ/mol(4-2)缺點：爐內(nèi)熱量積聚，料層和煤氣溫度升得較高；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；氣化效率低等問題空氣煤氣成分：一氧化碳是空氣煤氣的主要可燃成分。影響煤氣成分的因素：溫度、反應(yīng)速度

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》（二）制氣原理--空氣煤氣空氣煤氣的制氣原理氣化劑：以空氣（二）制氣原理–混合煤氣混合煤氣的制氣原理氣化劑：空氣中混合一定量的水蒸氣作為氣化劑化學反應(yīng)：氣化爐內(nèi)熱源主要依靠反應(yīng)式(4-3)提供；反應(yīng)式(4—6)也是混合煤氣制氣的主要反應(yīng)，而且是主要的吸熱反應(yīng)。實際煤氣與理想煤氣的區(qū)別實際煤氣：在理想情況下．氣化過程達到熱平衡時所得到的煤氣。特點：其中的氫氣和甲烷的熱值較高，因而和空氣煤氣相比較，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。區(qū)別：①煤氣中的一氧化碳和氫氣的含量比理想情況的數(shù)值要低。②實際煤氣組分比理想煤氣得多。③實際煤氣的熱值較理想煤氣的熱值高一些，主要由于干餾段生成的甲烷等化合物熱值高。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》（二）制氣原理–混合煤氣混合煤氣的制氣原理氣化劑：空氣中混（二）制氣原理–水煤氣水煤氣的制氣原理氣化劑：以水蒸氣作為氣化劑化學反應(yīng)：C+H20→CO+H2+135.0kJ／mol(4-6)C+2H2O→C02+2H2+96.6kJ／mol(4—7)CO+H20→H2+C02—38.4kJ／mol(4—8)C+2H2→CH4-84.3kj／mol(4—10)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)渣及熱效率低的缺點，并能獲得熱值較高的水煤氣。如合成氨企業(yè)影響煤氣成分的因素：1、溫度：(4-6)及式(4—7)均為吸熱反應(yīng)，提高溫度對反應(yīng)有利，可增加生成氣體中一氧化碳和氫的含量，當溫度高于900~C時，平衡產(chǎn)物氣中二者均接近50％，而對于放熱反應(yīng)式(4—8)和式(4-lO)而言，在900℃的高溫下，生成二氧化碳和甲烷的量卻幾乎為零。2、反應(yīng)速度：碳與水蒸氣的反應(yīng)速度基本由溫度和燃料的活性決定，一般地，溫度越高，燃料的化學活性好，則越有利于水蒸氣的分解反應(yīng)，因此，生產(chǎn)上采用高溫操作對碳的氣化十分有利。為了提供熱量以維持爐內(nèi)一定的溫度，生產(chǎn)上采用的方法有外熱法和內(nèi)熱法。外熱法熱量消耗大，不常采用。內(nèi)熱法用得較普遍，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，然后送人水蒸氣進行氣化反應(yīng)制取煤氣，隨氣化的進行，床層溫度逐漸下降，到一定程度后，停止送人水蒸氣。然后再通入空氣進行燃燒反應(yīng)。在第二次送人空氣之前，由于爐內(nèi)殘存部分煤氣，為防止爆炸，一般用水蒸氣對氣化爐進行吹掃后方可通入空氣。這種方法工業(yè)上稱間歇制氣。典型制取方法：煤的燃燒和水蒸氣的分解分開交替進行，可制得(H2+CO)與(N2)之比在15.8～23.1左右的水煤氣。在合成氨工業(yè)上需配入適量的氮氣，使得(H2+CO)和(N2)之比約為3.2左右，稱為半水煤氣。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》（二）制氣原理–水煤氣水煤氣的制氣原理氣化劑：以水蒸氣作為（三）煤氣發(fā)生爐目前，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、u·G·I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(shè)置攪拌破黏裝置；為使氣化劑在爐內(nèi)分布均勻，采用不同的爐算?？傮w來看，各種類型的移動床爐型結(jié)構(gòu)區(qū)別不大，為滿足不同用戶的需要。一般有爐徑1000mm、1500mm、2000mm，3000mm等規(guī)格，承煤氣爐一般有爐徑1600mm、1980mm、2260mm、2740mm、3000mm等。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》（三）煤氣發(fā)生爐目前，國內(nèi)普遍使用的有3M-13型(即3A-3M-21型移動床混合煤氣發(fā)生爐3M-2l型氣化爐的主體結(jié)構(gòu)由四部分組成爐上部有加煤機構(gòu)下部有除灰機構(gòu)中部為爐身氣化劑的入爐裝置加煤機構(gòu)的作用是將料倉中一定粒度的煤經(jīng)相應(yīng)部件傳進，能基本保持煤的粒度不變，安全定量地送入氣化爐內(nèi)。加煤機構(gòu)必須具有好的密封性，適當?shù)膫魉途嚯x，不擠壓煤料而引起顆粒的破碎。3M一21型的加煤機構(gòu)主要是由一個滾筒、兩個鐘罩和傳動裝置組成。滾筒用來實現(xiàn)煤的定量加入，上鐘罩接受滾筒落入的煤。上下鐘罩是交替開閉，當上鐘罩打開時，下鐘罩與爐體斷開從而使煤料入爐。分布錐保證煤料在整個爐膛截面上均勻分布，不能出現(xiàn)離析現(xiàn)象，即大顆粒煤在四周，而小顆粒煤在中間，可能出現(xiàn)中間高而四周低的不良狀況。上設(shè)探火孔、水夾套、耐火襯里等主要部分。。探火孔的主要作用是在煤料的扒平、捅渣時通過它來進行，也通過探火孔用釬子測爐內(nèi)氣化層的溫度、厚度等。探火孔由孔塞、孔座及噴氣環(huán)等主要部分構(gòu)成。對探火孔的要求是密封性要好，不能使煤氣外泄。噴氣環(huán)的作用是在打開探火孔時，為避免煤氣外泄著火，從噴氣環(huán)噴出的低壓水蒸氣斜向進入爐內(nèi)空間上部，在探火孔處形成一層隔離水蒸氣氣幕，防止煤氣外泄和空氣進入爐內(nèi)。通入的蒸汽表壓大于等于0.4MPa，蒸汽量不能太大以防將空氣帶人氣化爐內(nèi)引起爆炸。水夾套是爐體的重要組成部分，由于強放熱反應(yīng)使得氧化段溫度很高，一般在1000℃以上。加設(shè)水夾套的作用一是回收熱量，產(chǎn)生一定壓力的水蒸氣供氣化或探火孔汽封使用；另一方面．可以防止氣化爐局部過熱而損壞。夾套水必須用軟化水，特殊情況可暫時用自來水代替．但時間不宜太長以防在夾套壁上形成水垢．影響傳熱。碎渣圈位于爐體底部，上面與水套固定，下部有6把灰刀，內(nèi)壁呈渡紋型。當爐箅和灰盤轉(zhuǎn)動時，碎渣圈不動，可使大塊灰渣受到擠壓和剪切而碎裂，并下移。當灰渣移到小灰刀處，即被灰刀刮到灰盤。碎渣圈的另一作用是和灰盤外套構(gòu)成水封裝置，做爐底密封用。爐頂耐火襯里和水夾套上部耐火襯里的主要作用是保護爐身鋼制外殼，防止因高溫變形燒壞。耐火襯里也可以防止熱量散失太大，爐體外部溫度太高，操作條件惡化。耐火襯里的缺點是容易掛渣，為防止掛渣，可以采用全水套爐身結(jié)構(gòu)除灰結(jié)構(gòu)的主要部件有爐算、灰盤、排灰刀和風箱等。爐箅的主要作用作用是支撐爐內(nèi)總料層的重量，使氣化劑在爐內(nèi)均勻分布，與碎渣圈一起對灰渣進行破碎、移動和下落。它由四或五層爐箅和爐箅座重疊后用一長桿螺栓固定成一整體，然后固定在灰盤上。每兩層爐算之間及最后一層爐箅和爐箅座之間開有布氣孔，每層的布氣量通過實驗來確定。安裝時爐箅整體的中心線和爐體的中心線偏移150mm左右的距離，可以避免灰渣卡死。具體結(jié)構(gòu)如圖4—12所示?；冶P是一敞口的盤狀物，起儲灰、出灰和水封的作用。灰盤內(nèi)壁一般焊有斜鋼筋，便于灰渣上移至灰槽?；冶P固定在大齒輪上，大齒輪裝在鋼球上，由電動機通過蝸輪、蝸桿帶動大齒輪轉(zhuǎn)動。以灰盤轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)出灰量和料層高度，灰盤轉(zhuǎn)速在0.177；1.77r/h。具體轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)煤的灰分產(chǎn)率、氣化強度、操作條件等實際情況來確定。3M-21型氣化爐不帶攪拌破黏裝置，可以用來氣化無煙煤、焦炭等無黏結(jié)性煤種。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》3M-21型移動床混合煤氣發(fā)生爐3M-2l型氣化爐的主體結(jié)構(gòu)3M-13型移動床混合煤氣發(fā)生爐3M-13(3A-13)型煤氣發(fā)生爐裝有破黏裝置，既能氣化弱黏結(jié)性的煤如長焰煤、氣煤等，又能氣化無煙煤、焦炭等不黏結(jié)性燃料，生產(chǎn)的煤氣可以用來作為燃料氣。3M-13型煤氣發(fā)生爐的結(jié)構(gòu)如圖4-13所示．爐頂蓋上設(shè)有8個探火孔，用于探測爐內(nèi)溫度和檢查氣化層的分布情況，也可以實施搗爐操作。水夾套可以產(chǎn)生約0.07MPa的壓力。3M-13型和3M-21型的結(jié)構(gòu)及操作指標基本相同，不同的是加煤機構(gòu)和破黏裝置。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》3M-13型移動床混合煤氣發(fā)生爐3M-13(3A-13)型煤.U·G·I型水煤氣發(fā)生爐1-支柱；2-爐底三通圓門；3-爐底三通；4-長灰瓶；5-短灰瓶；6-灰斗圓門；7-灰槽；8-灰犁；9-圓門；10-夾層鍋爐放水管；11-破碎板；12-小推灰器；13-大推灰器；14-寶塔型爐條；15-夾層鍋爐入口；16-保溫層；17-夾層鍋爐；18-R型連接板；19-夾層鍋爐安全閥；20-耐火磚；21-爐口保護圈；22-探火裝置；23-爐口座；24-爐蓋；25-爐蓋安全連鎖裝置；26-爐蓋軌道；27-氣出口；28-夾層鍋爐出氣管；29一夾層鍋爐野液位警報器；30-夾層鍋爐進水管；31-試火管及試火考克；32一內(nèi)灰盤．33-外灰盤；34-角鋼擋灰圈；35-我蝸桿箱大方門；36-蝸桿箱小方門；37一蝸桿；38-蝸輪；39-蝸桿箱灰瓶；40-爐底殼；41-熱電偶接管；42-內(nèi)刮灰板；43-外刮灰板

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》.U·G·I型水煤氣發(fā)生爐1-支柱；2-爐底三通圓門；3-爐.U·G·I型水煤氣發(fā)生爐水煤氣發(fā)生爐和混合煤氣發(fā)生爐的構(gòu)造基本相同，一般用于制造水煤氣或作為合成氨原料氣的加氮半水煤氣，代表性的爐型當推U·G·I型水煤氣發(fā)生爐。水煤氣生產(chǎn)原料用焦炭或無煙煤，燃料從爐頂加入，氣化劑從爐底加入，灰渣主要從爐子的兩側(cè)進入灰瓶，少量細灰由爐箅縫隙漏下進入爐底中心的灰瓶內(nèi)。其結(jié)構(gòu)如圖4-16所示。發(fā)生爐爐殼采用鋼板焊制，上部襯有耐火磚和保溫硅磚，使爐殼鋼板免受高溫的損害。下部外設(shè)水夾套鍋爐，用來對氧化層降溫，防止熔渣粘壁并副產(chǎn)水蒸氣。探火孔設(shè)在水套兩側(cè)，用于測量火層溫度。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》.U·G·I型水煤氣發(fā)生爐水煤氣發(fā)生爐和混合煤氣發(fā)生爐的構(gòu)造.U·G·I型水煤氣發(fā)生爐制造水煤氣的關(guān)鍵是水蒸氣的分解，由于水蒸氣的分解是吸熱反應(yīng)，一般采用的方法是燃燒部分燃料來提供。間歇法制造水煤氣，主要是由吹空氣(蓄熱)、吹水蒸氣(制氣)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，共同構(gòu)成一個工作循環(huán)，如圖4-17所示。

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1進人發(fā)生爐，燃燒后的吹風氣由閥門4、5后經(jīng)過煙囪排出，或去余熱回收系統(tǒng)。第二階段為水蒸氣吹凈階段：閥門1關(guān)閉，閥門2打開，水蒸氣由發(fā)生爐下部進入，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，例如制取臺成氨原料氣．該階段也可取消。第三階段為一次上吹制氣階段：水蒸氣仍由閥門2進入發(fā)生爐底部，在爐內(nèi)進行氣化反應(yīng)，此時，爐內(nèi)下部溫度降低而上部溫度較高，制得的水煤氣經(jīng)閥門4、6(閥門5關(guān)閉)后，進入水煤氣的凈化和冷卻系統(tǒng)，然后進入氣體儲罐。第四階段為下吹制氣階段：關(guān)閉閥門2、4，打開闊門3、7，水蒸氣由閥門3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)過閥門7后由閥門6去凈化冷卻系統(tǒng)。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段：閥門位置與氣流路線同第三階段。主要作用是將爐底部的煤氣吹凈，為吹入空氣做準備。

第六階段為空氣吹凈階段：切斷閥門7，停止向爐內(nèi)通入水蒸氣。打開閥門1，通入空氣將殘存在爐內(nèi)和管道中的水煤氣吹入煤氣凈制系統(tǒng)。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》.U·G·I型水煤氣發(fā)生爐制造水煤氣的關(guān)鍵是水蒸氣的分解，由.U·G·I型水煤氣發(fā)生爐注意事項：1、水煤氣中的(CO+H2)和N2之比不符合合成氨原料氣的要求2、為避免發(fā)生爆炸，開啟時應(yīng)先開蒸汽閥，然后開空氣閥；關(guān)閉時，應(yīng)先關(guān)閉加氮空氣閥，然后再關(guān)閉蒸汽。3、對每一個工作循環(huán)，都希望料層溫度穩(wěn)定。一般而言，循環(huán)時間長，氣化層的溫度、煤氣的產(chǎn)量和成分波動大；相反，則波動?。y門的開啟次數(shù)頻繁。4、在實際生產(chǎn)過程中，應(yīng)根據(jù)具體使用的氣化原料和閥門的控制條件來確定。一般來說，氣化活性差的原料需較長的循環(huán)時間；相反，氣化活性高的原料，時間可適當縮短，因為活性高的原料氣化時，反應(yīng)速度大，料層溫度降低快，適當縮短時間對氣化是有利的。工作循環(huán)的時間一般在6-10min之間。采用自動控制時，每一個工作循環(huán)可以縮短3-4min。通常是在上述生產(chǎn)水煤氣的基礎(chǔ)上，在一次上吹制氣階段鼓入水蒸氣的同時，并適量鼓入空氣(稱加N2空氣)，這樣制得的煤氣中氮氣含量增加，符合合成氨原料氣中

φ(CO+H2)和φ(N2)之比約3.2的要求，但需注意的是，在配入加氮空氣時，其送入時間應(yīng)滯后于水蒸氣，并在水蒸氣停送之前切斷。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》.U·G·I型水煤氣發(fā)生爐注意事項：1、水煤氣中的(CO+HU·G·I型水煤氣發(fā)生爐間歇法制造半水煤氣時，在維持煤氣爐溫度、料層高度和氣體成分的前提下，采用高爐溫、高風量、高炭層、短循環(huán)(稱三高一短)的操作方法，有利于氣化效率和氣化強度的提高。高爐溫：在燃料灰熔點允許的情況下，提高爐溫，炭層中積蓄的熱量多．炭層溫度高，對蒸汽的分解反應(yīng)有利，可以提高蒸汽的分解率，相應(yīng)半水煤氣的產(chǎn)量和質(zhì)量提高。高風速：在保證炭層不被吹翻的條件下，提高煤氣爐的鼓風速度，碳與氧氣的反應(yīng)速度加快，吹風時間縮短；同時高風速還使二氧化碳在爐內(nèi)的停留時間縮短，二氧化碳還原為一氧化碳的量相應(yīng)減少，提高了吹風效率。但風速也不能太高，否則，燃料隨煤氣的帶出損失增加，嚴重時有可能在料層中出現(xiàn)風洞。高炭層：炭層高度的穩(wěn)定是穩(wěn)定煤炭氣化操作過程的一個十分重要的因素，加煤、出灰速度的變化會引起炭層高度的渡動，進而影響爐內(nèi)工況，煤氣組成發(fā)生變化。在穩(wěn)定炭層高度的前提下，適當增加炭層高度，有利于煤氣爐內(nèi)燃料各層高度的相對穩(wěn)定，燃料層儲存的熱量多，爐面和爐底的溫度不會太高，相應(yīng)出爐煤氣的顯熱損失減??；高炭層也有利于維持較高的氣化層，增加水蒸氣和炭層的接觸時間提高氣體的分解率和出爐煤氣的產(chǎn)量與質(zhì)量；采用高炭層也是采用高風速的有利條件。但炭層太高，會增加氣化爐的阻力，氣化劑通過炭層的能量損耗增大，相應(yīng)的動力消耗增加，因而要綜合考慮高炭層帶來的利弊。短循環(huán)：循環(huán)時間的長短，主要取決于燃料的化學活性，總的來講，燃料活性好，循環(huán)時間短；燃料活性差，則循環(huán)時間長。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》U·G·I型水煤氣發(fā)生爐間歇法制造半水煤氣時，在維持煤氣爐溫(四)典型工藝流程1、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)、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三種形式。(1)熱煤氣流程無冷卻裝置，從氣化爐出來的熱煤氣直接作為燃料氣。熱煤氣流程簡單，從氣化爐出來的熱煤氣經(jīng)過旋風除塵后即送給用戶，距離短，熱損失較小，可以使能量充分利用。(2)無焦油回收的冷煤氣流程設(shè)有冷卻裝置，煤氣冷卻到常溫，送去做燃料氣。適用于以無煙煤和焦炭為原料的煤氣站，因其氣化時產(chǎn)生焦油量少，可不設(shè)專門的焦油回收裝置。(3)有焦油回收的冷煤氣流程除有冷卻裝置外，還有回收焦油的凈化裝置。這種裝置適用于以煙煤、褐煤等煤種作氣化原料，因為氣化時產(chǎn)生的焦油量較大，因而需要專門的除焦油裝置即電捕焦油器。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》(四)典型工藝流程1、常見工藝流程無焦油回收系統(tǒng)的冷煤氣流程

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》無焦油回收系統(tǒng)的冷煤氣流程有焦油回收系統(tǒng)的冷煤氣流程

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》有焦油回收系統(tǒng)的冷煤氣流程兩段式冷煤氣工藝流程

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》兩段式冷煤氣工藝流程(五)主要設(shè)備簡介雙豎管洗滌塔電捕焦油器雙豎管是兩個相連的鋼制直立圓筒形裝置。兩個豎管頂部都有水噴頭，煤氣進口設(shè)在第一豎管的上部，煤氣出口設(shè)在第二豎管的上部。高溫煤氣進入第一豎管后，與頂部噴頭噴淋的霧狀水一起由上向下并流流動，煤氣得以冷卻，煤氣中的雜質(zhì)和焦油初步脫除。然后煤氣由底座進入第二豎管自下而上流動，與第二豎管頂部噴淋而下的霧狀水逆流接觸，煤氣進一步冷卻除塵，從豎管頂部的煤氣出口導出煤氣在雙豎管冷卻后的溫度為85～95℃，冷卻水溫度從30℃左右升到40～45℃，除塵效率約為70％左右，除焦油效率約為20％左右。雙豎管以及下面提到的洗滌塔均屬于煤氣冷卻和凈化設(shè)備。冷卻介質(zhì)是水，采用煤和煤氣并流或逆流的方法，直接接觸，使高溫煤氣冷卻，煤氣中的粉塵、焦油和硫化氫等雜質(zhì)也被洗滌下來，同時，部分冷卻水吸收熱變成水蒸氣進入煤氣。洗滌塔是煤氣發(fā)生爐的重要輔助設(shè)備，它的作用是用冷卻水對煤氣進行有效的洗滌，使煤氣得到最終冷卻、除塵和干燥。水從塔頂油噴頭噴淋而下，在填料層表面形成一層薄膜，從塔底引入的煤氣由上而下在填料上與薄膜水進行熱交換,煤氣被充分冷卻，并使部分灰塵和焦油分離沉降。為避免帶出水分，在塔內(nèi)噴頭上部加一段捕滴層。塔內(nèi)含粉塵和焦油的廢水從塔底排出，煤氣經(jīng)過捕滴層從塔頂引起出。經(jīng)洗滌塔煤氣被最終冷卻到35°C左右，煤氣中的含水量也大大下降。這是由于煤氣被冷卻后，煤氣中的水蒸氣大部分被冷凝下來，起到了干燥煤氣的作用。由于煤氣冷卻，水蒸氣冷凝，使得煤氣的實際體積大大減小相應(yīng)的煤氣管道直徑和后續(xù)處理系統(tǒng)的體積減少。靜電除粉塵和焦油效率較高，內(nèi)部為直立式管束狀結(jié)構(gòu)，每個圓管中央懸掛一根放電極，管壁作為沉降極，下端設(shè)有儲油槽。在每個放電極和接地的沉降極之問，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粉塵和焦油霧滴帶上負電，而向圓管壁(相當于正極)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)兩極放電后由電捕焦油器導出。管式電捕焦油器外加直流電壓約為50～60kV，工作電流約200～300mA，煤氣在沉降管內(nèi)的流速約15m／s，除塵、除焦油效率可達99%左右。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》(五)主要設(shè)備簡介雙豎管洗滌塔電捕焦油器雙豎管是兩個相連的

(六)工藝參數(shù)的控制–混合發(fā)生爐煤氣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?/p>

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》(六)工藝參數(shù)的控制–混合發(fā)生爐煤氣氣化溫度和飽和溫度料(1)氣化溫度和飽和溫度氣化溫度定義影響效果溫度控制調(diào)節(jié)方法飽和溫度的控制氣化溫度一般指煤氣發(fā)生爐內(nèi)氧化層的溫度。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度。所謂的氣化強度是指單位時間、單位爐截面積上所氣化的燃料量。煤氣發(fā)生爐的溫度一般控制在1000～1200℃左右。通常，生產(chǎn)城市煤氣時，氣化層的溫度在950～1050℃左右最佳；生產(chǎn)合成原料氣時，可以提高到1150℃左右。溫度太高，將帶來一系列不良后果，不僅增加了氣化爐向四周輻射的熱損失，也增大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，料層中可能出現(xiàn)氣溝、火層傾斜、燒穿等異常現(xiàn)象。另一方面，燒結(jié)的煤渣將燃料包住，影響反應(yīng)，使灰渣中的殘?zhí)苛吭龃蟆囟忍?，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?，煤氣的質(zhì)量變差。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)整確定。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化劑飽和溫度。這是因為影響爐內(nèi)反應(yīng)的因素較為復(fù)雜，氣化原料煤粒度的變化、氣化原料煤的水分含量、氣化原料煤的灰分以及灰熔點等都會引起爐內(nèi)正常工況的波動原料煤的粒度越小，在氣化過程中移至火層中的熱焦粒也越小，因而反應(yīng)的表面積大，氣化反應(yīng)劇烈，反應(yīng)熱強度較大。操作條件稍有波動，易引起結(jié)渣；又因粒子間縫隙小，一旦灰渣形成，極易黏結(jié)周圍的熱焦，結(jié)成渣塊。這時為防止結(jié)渣，宜適當提高飽和溫度。當原料煤粒度較大，不宜結(jié)渣時，用較低的飽和溫度。氣化原料煤水分較大，各層溫度相應(yīng)降低，蒸汽分解率降低，最后導致煤氣成分變差。因此，使用含水量較高的煤作原料時，為提高爐內(nèi)溫度，宜適當降低氣化劑入爐的飽和溫度調(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。氣化劑的飽和溫度提高，則進人爐內(nèi)的氣化劑中水蒸氣盼音量增大、空氣的吉量減少；氣化劑的飽和溫度降低，則其中水蒸氣的含量下降、空氣的含量增大。因而，當爐溫偏高時，提高氣化劑的飽和溫度，增加水蒸氣的含量，空氣中的氧氣不足，則主要進行生成CO的反應(yīng)，放熱較少氣化溫度下降；相反當爐溫偏低時，適當降低氣化劑的入爐飽和溫度，氧氣充足，主要進行的是生成CO2的反應(yīng)，熱效應(yīng)大，氣化溫度上升。氣化灰含量高的煤種時較易形成灰渣(尚與灰造性質(zhì)有關(guān))，此時，應(yīng)適當提高氣化劑的飽和溫度，增加水蒸氣的含量，控制火層溫度低一些，以防止形成成渣的條件。氣化含灰量低的煤種時，可以適當降低氣化劑的飽和溫度，也不致造成結(jié)渣。氣化原料煤的灰熔點主要是軟化溫度T2，是煤炭氣化的重要指標。當用來氣化的煤灰熔點較低時，應(yīng)適當提高氣化劑的飽和溫度，但必須注意．不能提高太多，否則爐內(nèi)溫度太低，又對氣化不利。反之，當氣化原料煤灰熔點較高時，應(yīng)降低氣化劑的飽和溫度。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》(1)氣化溫度和飽和溫度氣化定義影響效果溫度控制調(diào)節(jié)方法飽和(2）料層高度料層高度：氣化爐內(nèi)，灰渣層、氧化層、還原層、干餾層和干燥層的總高度即為料層高度。料層高度的大小，與煤氣發(fā)生爐的結(jié)構(gòu)型式、原料的粒度、原料中的水分含量、氣化強度等因素都有關(guān)系。入爐煤的粒度大，水分含量高，要求氣化強度適中時．料層高度可以適當高一些；反之，則低一些?；覍痈叨冗^低，氣化劑的預(yù)熱效果不好，又因氧化層接近爐箅，可能使爐箅燒壞，控制的方法是用排灰速度來調(diào)節(jié)?；覍犹?，氣體的阻力又增大，一般控制在100mm左右。氧化層高度一般較小，是由于氧化反應(yīng)極快。還原層高度決定于還原反應(yīng)的速度，而該速度與氧化層上升氣體的溫度、組成有關(guān)，與還原層的自身溫度、燃料的反應(yīng)性、燃料的塊度等因素都有一定的關(guān)系。為使反應(yīng)完全，氣化層要保持一定的高度，適當提高氣化溫度。如果原料粒度較大，且熱穩(wěn)定性又好，一般也要保持較高的氣化層高度，以利于氣化反應(yīng)的充分進行。對于氣化一些揮發(fā)分高的煤種，如年輕煙煤或褐煤，于餾層的高度就變得甚為重要。因為煤中的揮發(fā)分大部分是在干餾層中逸出，并產(chǎn)生于餾煤氣。干餾層太低，煤中部分揮發(fā)分來不及選出而被帶到還原層，這會影響還原反應(yīng)的正常進行。對于干燥層而言，主要是燃料中水分含量對它的影響。煤中的水分在進人干餾層之前必須除去，否則會影響于餾的正常進行。一般氣化水分含量大的煤，干燥層高度易大一點，水分含量少的年老煙煤炭氣化時，干燥層高度可適當降低。料層高度定義影響因素控制灰層氧化層干餾層干燥層

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》(2）料層高度料層高度：氣化爐內(nèi)，灰渣層、氧化層、還原層、(3)氣化劑的消耗量氣化劑的消耗量關(guān)系作用控制影響因素水蒸氣的消耗量、水蒸氣分解率、水蒸氣分解量、氣體熱值和氣體組成之間的關(guān)系如圖4-27所示。通過控制加入的水蒸氣量來實現(xiàn)在氣化爐的生產(chǎn)操作過程中防止爐內(nèi)結(jié)渣。但過分增加蒸汽用量，煤氣的質(zhì)量有所下降。由于不同煤種的組成不同，活性差別較大，在氣化時，所需的水蒸氣用量也不同。一般地，氣化lkg無煙煤約需水蒸氣O.32～0.50kg，氣化lkg褐煤約需水蒸氣0.12～0.22kg，氣化lkg煙煤約需水蒸氣0.20～0.30kg。煤氣組成受氣化劑消耗量的影也非常大。隨著蒸汽消耗量的增大，氣化爐內(nèi)CO十H2OC02+H2的反應(yīng)增強，使得煤氣中的一氧化碳含量減少，氫氣和二氧化碳的含量增加。水蒸氣的分解率除了和氣化溫度有關(guān)外，還與其消耗量有關(guān)。從圖4-27可以看出，隨著水蒸氣消耗量的增加，水蒸氣的分解量是增加的，如曲線1所示，然而，水蒸氣的分解率卻是下降的，如曲線3所示。蒸汽分解率的顯著降低，將會使后續(xù)冷卻工段的負荷增加，而且對水蒸氣來講也是一種浪費。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》(3)氣化劑的消耗量氣化劑的消耗量關(guān)系作用控制影響因素水蒸氣(4)灰中殘?zhí)苛炕抑袣執(zhí)苛慷x控制影響因素在氣化過程中，會有一部分可燃物被煤氣帶出爐外或隨爐渣排出爐外?；抑袣?zhí)苛康拇笮『驮系姆N類與性質(zhì)、氣化強度、操作條件及氣化爐的結(jié)構(gòu)有關(guān)。在各類煤種中，一般熱穩(wěn)定性差的褐煤和無煙煤，帶出損失較大；燃料顆粒越細或細碎的部分越多，氣流的速度越大，則灰渣殘?zhí)苛吭酱蟆?/p>

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》(4)灰中殘?zhí)苛炕抑袣執(zhí)苛慷x控制影響因素在氣化過程中，會有(六)工藝參數(shù)的控制–水煤氣發(fā)生爐間歇式水煤氣的生產(chǎn)和混合煤氣的生產(chǎn)不同。（1）以水蒸氣為氣化劑時，在氣化區(qū)進行碳和水蒸氣的反應(yīng)，不在區(qū)分氧化層和還原層。燃料底部為灰渣區(qū)用來預(yù)熱從底部進人的氣化劑，又可以保護爐箅不致過熱而變形，這一點和混合煤氣發(fā)生爐相同。（2）但由于氧化和還原反應(yīng)分開進行，因此燃料層溫度將隨空氣的加入而逐漸升高，而隨水蒸氣的加入又逐漸下降，呈周期性變化，生成煤氣的組成也成周期性變化。這就是間歇式制氣的特點。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》(六)工藝參數(shù)的控制–水煤氣發(fā)生爐間歇式水煤氣的生產(chǎn)和混合

(六)工藝參數(shù)的控制–水煤氣發(fā)生爐吹空氣過程制氣效率

氣流速度循環(huán)時間水蒸氣用量料層高度

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》(六)工藝參數(shù)的控制–水煤氣發(fā)生爐吹空氣過程制氣效率氣吹風過程的熱效率用料層蓄積的熱量與該過程所消耗的熱量之比來表示，即：Hc——原料的熱值，k1／kg；GA——吹風氣過程中的原料消耗量，kg。。（1）吹空氣過程的操作條件吹空氣過程原因吹風熱效率控制隨著吹風氣中CO2含量的下降、燃料層溫度的上升，吹風效率下降。如吹風氣中C02含量為1.3％、溫度在800°C時效率為53％；吹風氣中CO2含量為5％、溫度在1200℃時效率為18%；當沒有CO2溫度上升到1700℃時，效率降到零，這時吹出氣中CO的含量達到最大，反應(yīng)放出的熱量全部用于吹風氣的加熱，不能再為制氣過程提供熱量了。煤氣爐生產(chǎn)的吹風階段，當空氣開始通入時，燃燒徹底，CO2的含最高，CO的含量低；隨著爐層溫度的提高，C02的含量逐漸減少，而CO的含量在增加。生產(chǎn)中，可以選擇較高的空氣鼓風速度，縮短吹風時間，或者在吹風階段加入二次空氣的量由小到大的變化，都可以降低CO的生成量，提高C02生成量，從而提高吹風過程的熱效應(yīng)。由于碳完全燃燒生成CO2時的熱效應(yīng)最大，因而在吹風階段，應(yīng)該按完全燃燒來進行。然而，燃料層溫度的升高將使CO2還原成CO的生成量加大。吹風過程的目的是燃燒部分燃料給制氣過程提供足夠的熱量.

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》吹風過程的熱效率用料層蓄積的熱量與該過程所消耗的熱量之比來表（2）制氣階段的效率制氣階段的效率公式與料層溫度關(guān)系總效率制氣效率用下式表示，即：當燃料層的溫度從850℃開始下降時制氣效率急劇下降，燃料層溫度太低制氣過程將不能進行；溫度在850～1200℃之間，效率比較高；溫度升至1200℃以上時，效率不僅沒有上升反而有所下降。燃料層溫度對吹風和制氣兩個過程的影響是不同的，因此，燃料層的溫度一般控制在1000～1200℃之間。太高或太低都不臺適。兩個過程的總效率為所得水煤氣的熱值與兩個過程所消耗燃料的總熱量之比，即：制氣總效率在800～850℃時最高，但氣化強度太低，綜合考慮各種因素，一般在1000～1200℃之間比較適宜。實際生產(chǎn)中，以提高制氣效率為主，兼顧總效率。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》（2）制氣階段的效率制氣階段的效率公式與料層溫度關(guān)系總效率（3）氣流速度吹空氣過程的氣流速度應(yīng)盡量大，這樣，有利于碳的燃燒反應(yīng)，可以縮短吹風時問。其好處一方面可以相應(yīng)增加制氣階段的時間，另一方面也減少了生成的二氧化碳與灼熱炭層的接觸時間，從而減少了一氧化碳的生成量。發(fā)生爐的氣化強度一般在500～600kg／（m2·h)，所用的吹空氣速度為0.5～l.0m／s，水蒸氣的速度為0.05～0.15m／s之間。但風速過大，將導致吹出物的增加，燃料損失加大，嚴重時，甚至出現(xiàn)風洞或吹翻，造成氣化條件惡化。為了提高水煤氣過程的生產(chǎn)能力，在生產(chǎn)條件不致惡化的前提下，常采用高的吹空氣速度1.5～1.6m／s，這樣，燃燒層溫度迅速升高，二氧化碳來不及還原，吹風氣中一氧化碳體積分數(shù)僅為3％～6％，與此相應(yīng)可采用高的水蒸氣流速0．25m／s左右。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》（3）氣流速度吹空氣過程的氣流速度應(yīng)盡量大，這樣，有利于碳的（4）水蒸氣用量水蒸氣用量是提高煤氣產(chǎn)量，調(diào)節(jié)氣體成分的重要指標。該量取決于水蒸氣流速和延續(xù)時間。蒸汽一次上吹時，爐溫高，所產(chǎn)的煤氣質(zhì)量好，產(chǎn)量大。由于強烈氣化使爐溫迅速下降，氣化區(qū)上移，出口煤氣溫度上升，熱損失加大。上吹時間不宜太長，相應(yīng)水蒸氣用量不宜太大。蒸汽改下吹時，氣化區(qū)下移到正常位置，由于床層溫度總體下降，在蒸汽溫度較高的情況下，下吹時間較上吹時間延長，相應(yīng)蒸汽用量加大。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》（4）水蒸氣用量水蒸氣用量是提高煤氣產(chǎn)量，調(diào)節(jié)氣體成分的重要（5）料層高度料層高度對制氣和吹風過程的影響相反。制氣階段，料層高，蒸汽在爐內(nèi)的停留時間長，爐溫穩(wěn)定，有利于氣化反應(yīng)，蒸汽分解率提高；對吹風過程，料層高時，延長了二氧化碳和煤層的接觸時間，易還原成一氧化碳，熱損失增大。另一方面，高料層的阻力大，氣體輸送的動力消耗相應(yīng)增大。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》（5）料層高度料層高度對制氣和吹風過程的影響相反。（6）循環(huán)時間循環(huán)時問是指每工作循環(huán)所需的時間。問歇制氣的一個工作循環(huán)時間一般為2.5～3min。通常，循環(huán)時間一般不作隨意調(diào)整，在操作中可以通過改變各階段的時間分配來調(diào)整爐內(nèi)的上況。一般地，吹風階段的時間以能提供制氣所必需的熱量為限，其長短主要由燃料的灰熔點和空氣流速而定，上下吹時間的分配主要考慮氣化區(qū)要維持穩(wěn)定、煤氣質(zhì)量好和熱能的合理利用為原則；二次上吹和空氣吹凈時間的長短，應(yīng)保證煤氣發(fā)生爐上下部空間的煤氣被排凈，在下一個工作循環(huán)時，不致引起爆炸。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》（6）循環(huán)時間循環(huán)時問是指每工作循環(huán)所需的時間。(七)物料、熱量衡算衡算原理

衡算目的

物料衡算

熱量衡算

煤氣發(fā)生爐以煤為原料，以空氣(富氧空氣或純氧)和水蒸氣為氣化劑，使二者相互作用，根據(jù)質(zhì)量守恒和能量守恒定律，進入發(fā)生爐的總質(zhì)量或總能量，與排出氣化爐的總質(zhì)量或總能量是相等的。這是對發(fā)生爐進行物料、熱量衡算的基本依據(jù)。是根據(jù)一些已知的數(shù)據(jù)，計算出一些發(fā)生爐生產(chǎn)操作的重要指標，如煤氣組成、熱值、氣化效率、氣化強度等，用以考核和改善氣化過程的操作水平及經(jīng)濟效益，是判斷和改善生產(chǎn)操作的依據(jù)．物料衡算是對化工過程進出某一體系的所有物料進行的平衡計算，衡算的結(jié)果是進行能量衡算、對化工過程進行評價和優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)。進行物料衡算的方法是找出各種物料的平衡關(guān)聯(lián)，列出物料平衡方程．然后進行計算。常見的關(guān)聯(lián)方式有下面幾種：總質(zhì)量平衡關(guān)聯(lián)、元素平衡關(guān)聯(lián)物料衡算是熱量衡算的基礎(chǔ)，二者關(guān)系密切。熱量衡算的依據(jù)是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，常用的平衡關(guān)聯(lián)式有下面兩種。①熱量平衡關(guān)聯(lián)式。進人體系的各焓流量之和等于排出體系的各熱流之和再加上體系內(nèi)累積的熱流。②焓方程式。某物流的焓流量等于該物流的流量與該物流各組分的摩爾焓及摩爾分數(shù)之積。

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》(七)物料、熱量衡算衡算原理衡算目的物料衡算熱量衡算二、加壓氣化生產(chǎn)工藝加壓氣化的由來：常溫固定床氣化爐生產(chǎn)的煤氣熱值較低，煤氣中一氧化碳的含量較高，氣化強度和生產(chǎn)能力有限。后來人們進行了加壓氣化技術(shù)的研究，并在1939年由德國的魯奇公司設(shè)計的第一代工業(yè)生產(chǎn)裝置建成投產(chǎn)，后來又不斷地對氣化爐的結(jié)構(gòu)、氣化壓力、氣化的煤種進行研究，相繼推出了第二代、第三代、第四代爐型。由開始僅以褐煤為原料，爐徑D=2600mm，采用灰斗放置于爐底側(cè)面和平型爐算．發(fā)展到能使用氣化弱黏結(jié)性煙煤，加設(shè)了攪拌裝置和轉(zhuǎn)動布煤器，爐箅改成塔節(jié)型，灰箱設(shè)在爐底正中的位置，爐子的直徑也在不斷加大，單爐的生產(chǎn)能力可以高達75000～100000m3/h，

1/3/2023《煤炭氣化工藝學》二、加壓氣化生產(chǎn)工藝加壓氣化的由來：二、加壓氣化生產(chǎn)工藝中國加壓氣化的歷史：中國20世紀60年代就引進了捷克制造的早期魯奇爐．在云南建成投產(chǎn)，用褐煤加壓氣化制造合成氨。1987年建成投產(chǎn)的天脊煤化工集團公司(原山西化肥廠)從德國引進的4臺直徑3800mm的Ⅳ型魯奇爐．用貧瘦煤代替褐煤來生產(chǎn)合成