PKM加壓氣化培訓(xùn)手冊(cè)

PKM加壓氣化培訓(xùn)

手冊(cè)

中煤龍化化工公司人力資源部編制

二0一二年八月

企業(yè)文化

圣火精神：

工作上求實(shí)業(yè)務(wù)上求精

標(biāo)準(zhǔn)上求高管理上求嚴(yán)

講科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)講團(tuán)隊(duì)協(xié)作

講拼搏奉獻(xiàn)講發(fā)展創(chuàng)新

參加《PKM加壓氣化培訓(xùn)手冊(cè)》叢書(shū)審核領(lǐng)導(dǎo):

高鵬飛

參加手冊(cè)起草人員：

施寶春、郎曉東

引言:

煤炭是我國(guó)的主要能源，也是重要的化工原料。我國(guó)煤炭產(chǎn)

量近七億噸，約占總能耗的70%。煤炭是一種固態(tài)物質(zhì)，儲(chǔ)運(yùn)和

使用既不方便，燃燒和反應(yīng)也難完全，而且又污染了環(huán)境，加強(qiáng)

煤炭轉(zhuǎn)化為煤氣或合成原料氣等潔凈的二次能源，減少或改變煤

直接燃燒的狀況，不僅可以大大提高其利用效率和燃燒效能，而

且可以根本改善環(huán)境條件，減少了乃至消滅污染。

《PKM加壓氣化培訓(xùn)手冊(cè)》叢書(shū)總結(jié)二十年P(guān)KM加壓氣化爐

:帶格式的：，.

運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并與其他氣化方法對(duì)比，，簡(jiǎn)單介紹了工藝原理、工藝

流程，設(shè)備構(gòu)造并列舉大量案例分析、實(shí)訓(xùn)題目等，其中案例分

析著重列舉了二十年所發(fā)生的各類(lèi)生產(chǎn)運(yùn)行中的事故，對(duì)發(fā)生的

原因、吸取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和事后的防范措施做了較詳實(shí)的介紹，對(duì)

:帶格式的：突出顯示

從事煤化工的同行來(lái)說(shuō)是1本難律的經(jīng)驗(yàn)之書(shū)、借鑒之書(shū)。

編著此書(shū)，我們是初次嘗試，限于水平，錯(cuò)誤與不當(dāng)之處，

在所難免，懇請(qǐng)讀者指正。批注⑴：請(qǐng)更換措辭方式

1、注意調(diào)整引言部分措辭方法、語(yǔ)言結(jié)構(gòu)與邏輯順序,敘述中

心要一致。

2、本書(shū)正文部分文字內(nèi)容較多，應(yīng)適當(dāng)添加圖片或流程圖，如

圖片選材有困難，請(qǐng)?jiān)趫D片添加處添加如下形狀，并標(biāo)明添加內(nèi)

容。

帶格式的：字體：：號(hào)

加壓氣化圖帶格式的：居中

帶格式的：兩端對(duì)齊

3、更改添加部分只供編者做形式參考，具體內(nèi)容請(qǐng)編者根據(jù)全

書(shū)內(nèi)容，自行編輯。

目錄

第一童煤炭加壓氣化理論基礎(chǔ).......................86

一、煤炭加壓氣化簡(jiǎn)介......................................................97

二、魯奇碎煤加壓氣化的發(fā)展..............................................12W

三、加壓氣化反應(yīng)的物理化學(xué)基礎(chǔ).........................................1513

四、加壓氣化過(guò)程及反應(yīng)................................................1917

五、煤的性質(zhì)對(duì)加壓氣化的影響............................................2119

六、生產(chǎn)操作條件的影響..................................................3028

案例分析................................................................3633

分享與討論（作業(yè)）：.....................................................3835

相關(guān)鏈接................................................................3936

本章小結(jié)：..............................................................4037

第二章PKM加壓氣化............................4138

-V造氣分廠PKM加壓氣化裝置............................................4239

二、PKM加壓氣化......................................................4239

三、PKM加壓氣化參數(shù)控制................................................5148

案例分析................................................................5552

分享與討論（作業(yè)）：.....................................................5653

相關(guān)鏈接................................................................5855

本章小結(jié)：..............................................................5855

第三章PKM加壓氣化爐的構(gòu)造及附屬設(shè)備.........5956

一、煤鎖................................................................6057

二、氣化爐..............................................................6259

三、排灰系統(tǒng)............................................................6562

四、廢熱鍋爐0060.................................................................................................................6562

五、噴淋洗滌器0050.............................................................................................................6562

六、灰蒸汽噴淋冷卻器0160................................................................................................6562

七、酚水罐0240.....................................................................................................................6562

八、西水收集槽0230.............................................................................................................6562

九、閃蒸槽0220.....................................................................................................................6562

十、冷凝液收集槽0260........................................................................................................6562

案例分析................................................................6562

分享與討論（作業(yè)）：.....................................................6663

相關(guān)鏈接................................................................竺3

本章小結(jié)：..............................................................6966

第四章PKM加壓氣化爐的操作管理...............7067

一、PKM加壓氣化爐開(kāi)車(chē)與點(diǎn)火............................................Z168

二、日常運(yùn)行............................................................Z168

三、氣化爐停車(chē)及特殊操作................................................7168

四、現(xiàn)場(chǎng)管理............................................................7168

五、安全生產(chǎn)管理........................................................7168

案例分析................................................................Z471

分享與討論（作業(yè)）：.....................................................7572

相關(guān)鏈接................................................................7774

本章小結(jié)：..............................................................7875

題庫(kù)....................................................................7976

第一章煤炭加壓氣化理論基礎(chǔ)

本章簡(jiǎn)介：1、煤炭加壓氣化簡(jiǎn)介

2、加壓氣化的發(fā)展

3、加壓氣化反應(yīng)的物理化學(xué)基礎(chǔ)

4、加壓氣化的反應(yīng)

5、煤的性質(zhì)對(duì)加壓氣化的影響

6、生產(chǎn)操作條件的影響

第一章煤炭加壓氣化理論基礎(chǔ)

一、煤炭加壓氣化簡(jiǎn)介

1、煤的氣化的定義

氣化過(guò)程是煤炭的一個(gè)熱化學(xué)加工過(guò)程。它是以煤或煤焦為原

料，以氧氣(空氣、富氧或工業(yè)純氧)、水蒸氣或氫氣等作氣化劑(或

稱氣化介質(zhì))，在高溫條件下通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將煤或煤焦中的可燃部分

轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的工藝過(guò)程。氣化時(shí)所得的可燃?xì)怏w稱為煤氣，進(jìn)

行氣化的設(shè)備稱為煤氣發(fā)生爐。

2、煤的各種氣化方法

(1)根據(jù)氣化壓力的不同：煤的氣化方法一般分為常壓氣化和

加壓氣化。常壓氣化的煤氣發(fā)熱值較低，在采用間歇法生產(chǎn)水煤氣時(shí),

發(fā)熱值也僅有2500千卡/標(biāo)米3左右，要進(jìn)一步使發(fā)熱值提高是十分

困難和不經(jīng)濟(jì)的。因此，這種氣化方法達(dá)不到城市煤氣的質(zhì)量要求，

僅作為一些工廠內(nèi)的氣體燃料和生產(chǎn)合成氨的原料氣。為了解決上述

問(wèn)題，加壓氣化法就因運(yùn)而生。

(2)根據(jù)氣化原料的粒度及其運(yùn)動(dòng)方式：煤的氣化方法可分為

移動(dòng)床、流化床和氣流床法。

在這些氣化方法中，按照加熱方式，又可分為外熱式、內(nèi)熱式、

自熱式和熱載體式等；按照排渣的方式，又可分為固態(tài)排渣和液態(tài)排

渣；按照氣-固接觸方式，又可分為變流操作和并流操作。

3、魯奇式加壓氣化法及其特點(diǎn)

魯奇加壓氣化法是一個(gè)自熱式、逆流移動(dòng)床生產(chǎn)工藝，采用氧氣

-水蒸氣或空氣-水蒸氣為氣化劑，在2.0?3.0MPa的壓力和900?

1100℃的溫度條件下對(duì)煤炭進(jìn)行氣化，制得的煤氣經(jīng)脫除二氧化碳后

的發(fā)熱值在4000千卡/標(biāo)米3左右。

魯奇爐的生產(chǎn)方式主要有固態(tài)排渣和液態(tài)排渣兩種。

魯奇式加壓氣化法與其它氣化法比較，有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）原料方面

①可以采用灰熔點(diǎn)較低的煤；

②可以采用粒度較小（一般在5?25亳米）的煤，對(duì)煤的機(jī)械強(qiáng)

度和熱穩(wěn)定性的要求較低；

③可采用一些水分較高（例如20?30%）和灰分較高（例如30%）

的劣質(zhì)煤，并生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的城市煤氣，這在其它一些氣化方法中是難

以是實(shí)現(xiàn)的；

④近年來(lái)，經(jīng)過(guò)改進(jìn)的魯奇爐，已能氣化一般粘結(jié)性和稍強(qiáng)粘結(jié)

性的煤，這就大大地?cái)U(kuò)大了氣化用煤的選擇范圍；

⑤耗氧量低，在20公斤/厘米2的壓力下氣化所需的氧氣量?jī)H為

常壓氣化時(shí)的1/3?2/3,壓力更高還可降低；

（2）生產(chǎn)過(guò)程方面

①氣化爐的生產(chǎn)能力高c如以水分為20?25%的褐煤來(lái)說(shuō),氣化

爐的操作強(qiáng)度在2500公斤/米2?時(shí)左右，這要比一般常壓氣化爐高

4?6倍；

②氣化過(guò)程是連續(xù)進(jìn)行的，有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；

③產(chǎn)氣壓力高，可以縮小設(shè)備和管道的尺寸，降低單位產(chǎn)氣量的

金屬消耗量和減少投資；

（3）氣化產(chǎn)物方面

①可以得到各種有價(jià)值的焦油和輕質(zhì)油副產(chǎn)品，前者產(chǎn)率近于低

溫干儲(chǔ)（例如以煤的可燃物計(jì)算達(dá)8?9%）,后者的產(chǎn)率甚至比低溫

干僧還多;

②壓力高的煤氣也易于凈化處理，副產(chǎn)品的回收率比較高；

③通過(guò)改變氣化壓力和氣化劑的汽氧比等條件，以及通過(guò)對(duì)氣化

爐生產(chǎn)的煤氣凈化加工處理后，幾乎可以制得FL/CO各種不同比例的

化工合成原料氣，從而大大地發(fā)揮了加壓氣化技術(shù)的應(yīng)用范圍。

（4）煤氣輸送方面

①可以降低動(dòng)力消耗。據(jù)計(jì)算，在30公斤/厘米2的壓力下用氧-

水蒸氣混合物作為氣化劑時(shí)，所需壓縮的氧氣，約占所制得的煤氣體

積的14?15%,這比常壓造氣后再壓縮到30公斤/厘米2幾乎可節(jié)省

動(dòng)力2/3。

②煤氣從加壓氣化爐中出來(lái)時(shí)所具有的壓力可以被利用于遠(yuǎn)距

離輸送（或用于化工合成），在20公斤/厘米2壓力下氣化時(shí)，中間不

用再設(shè)立加壓站，便可將煤氣輸送到150公里以外的地區(qū)八因此.一

些煤氣生產(chǎn)廠可以設(shè)立在礦區(qū)附近，從而減少了煤的運(yùn)輸費(fèi)用。

魯奇加壓氣化法缺點(diǎn)：

①除具有的高壓工廠所固有的復(fù)雜性以外，固態(tài)排渣的魯奇爐中

水蒸氣的分解率低。常壓氣化爐中水蒸氣的分解率約50%左右，而在

20公斤/厘米2壓力下水蒸氣分解率僅能達(dá)到32?38%。這樣，就需耗

用大量的高壓水蒸氣。近年來(lái)，新發(fā)展的液態(tài)排泄魯奇爐，水蒸氣的

消耗量就可大大降低，水蒸氣分解率為95左右；

②在生產(chǎn)運(yùn)行中，設(shè)備的損壞與檢修較為頻繁，因此生產(chǎn)運(yùn)行開(kāi)

工率比較低，一般在75?85%；

③需要昂貴的制氧裝置。在制氧裝置中的空壓機(jī)、氧壓機(jī)采用電

動(dòng)時(shí)，則煤氣生產(chǎn)的電耗較大，電費(fèi)占煤氣生產(chǎn)成本的1/5?1/4。

因此降低氧氣生產(chǎn)成本是十分重要的。目前，國(guó)外一些大型化工煤氣

工廠的動(dòng)力主要是采用蒸汽輪機(jī)，并從蒸汽輪機(jī)中間抽出一部分背壓

水蒸氣供氣化、凈化用，這種動(dòng)力利用形式效率最高，氧氣的生產(chǎn)成

本最低，值得借鑒。

二、魯奇碎煤加壓氣化的發(fā)展

魯奇碎煤加壓氣化技術(shù)的發(fā)展根據(jù)爐型的變化大致可劃分為三

個(gè)發(fā)展階段。

第一階段（1930?1954年），內(nèi)徑62.6m,外徑為63m,單爐產(chǎn)

氣量可達(dá)5000?8000nf/h,只能氣化非粘結(jié)性煤，氣化強(qiáng)度較低，

氣化劑為氧氣和水蒸氣，氣化劑通過(guò)爐篦的中空轉(zhuǎn)軸由爐底中心送入

爐內(nèi)，出灰口設(shè)在爐底側(cè)面，爐內(nèi)壁有耐火磚，耐火豉厚度一般為

120?150mm，砌筑在內(nèi)壁的支撐圈上，內(nèi)襯磚既可避免爐體受熱損壞,

又可減少氣化爐的熱損失。

第二階段（1954?1965年），內(nèi)徑62.6?3.7%設(shè)置了攪拌裝

置，起到了破黏作用，從而可以氣化弱粘結(jié)性煤，爐篦由單層平型改

為多層塔節(jié)型結(jié)構(gòu)，取消了爐內(nèi)的耐火襯里，設(shè)置了水夾套，排灰改

為爐底中心排灰，氣化劑由爐底側(cè)向進(jìn)入爐篦下部。

第三階段（1969?1980年），第三代魯奇爐，內(nèi)徑增大到63.8m,

外徑為4>4.128m,高度12.5的圓簡(jiǎn)體，氣化爐操作壓力為3.05Mpa。

采用雙層夾套外殼，裝有攪拌器和煤分布器，它們安裝在同一空心轉(zhuǎn)

軸上。槳葉和攪拌器、布煤器都為殼體結(jié)構(gòu)，外供鍋爐水通過(guò)攪拌器、

布煤器的空心軸內(nèi)中心管，首先進(jìn)入攪拌器最下底的槳葉進(jìn)行冷卻，

然后再依次通過(guò)冷卻上槳葉、布煤器，最后從空心軸與中心管間的空

間返回夾套形成水循環(huán)。轉(zhuǎn)動(dòng)爐篦采用寶塔型結(jié)構(gòu)，分為五層，從下

到上逐層疊合固定在底座上，頂蓋呈錐形，爐篦材質(zhì)選用耐熱、耐磨

的珞鎰合金鋼鑄造。灰刮刀的安裝數(shù)量由氣化原料煤的灰分含量來(lái)決

定。支停爐篦的止推軸承體上開(kāi)有注油孔，由外部通過(guò)油管注入止推

軸承面進(jìn)行潤(rùn)滑，該潤(rùn)滑油為耐高溫的過(guò)熱汽缸油。單爐產(chǎn)氣量可達(dá)

35000-55000m7h,自動(dòng)化程度較高。在該爐型中，煤、灰鎖上下

錐閥采用硬質(zhì)合金密封而C南非“薩索爾”公司采用了碳化硅粉末合

金技術(shù)。

第四代魯奇爐，內(nèi)徑5m,幾乎能適應(yīng)各種煤種，單爐產(chǎn)氣量可

達(dá)7500(W(標(biāo))/h°

液態(tài)排渣氣化爐，可以大幅度提高氣化爐內(nèi)燃燒區(qū)的反應(yīng)溫度，

不但臧少了蒸汽消耗量，提高了蒸汽分解率，而且氣化爐出口燃?xì)庥?/p>

效成分增加，從而使煤氣質(zhì)量提高，單爐生產(chǎn)能力比固態(tài)排渣氣化爐

提高3?4倍。氣化后灰渣呈熔融態(tài)排出。氣化壓力2.0?3.0Mpa,

氣化爐上部設(shè)有布煤攪拌器，氣化劑由氣化爐下部噴嘯噴入，氣化時(shí),

灰渣在高于煤灰融點(diǎn)溫度下呈熔融狀態(tài)排出，熔渣快速通過(guò)氣化爐底

部出渣口流入急冷器，在此被水急冷而成固態(tài)爐渣，然后通過(guò)灰鎖排

出。

魯奇公司還進(jìn)行了“魯爾TOO”氣化爐的研究開(kāi)發(fā)，該氣化爐將

氣化壓力提高到lOMPa(lOOatm),噴著操作壓力的提高，氧耗量降

低，煤氣中甲烷含量提高，以替代天然氣。

液態(tài)排渣氣化爐有以下特點(diǎn)：

(1)由于液態(tài)排渣氣化爐的汽氧比遠(yuǎn)低于固態(tài)排渣，所以氣化

層的反應(yīng)溫度高，碳的轉(zhuǎn)化率增大，煤氣中的可燃成分增加，氣化效

率高。煤氣中CO含量較高，有利于生成合成氣。

(2)水蒸汽耗量大為降低，且配入的水蒸汽僅滿足于氣化反應(yīng)，

蒸汽分解率高，煤氣中的剩余水蒸汽很少，故而產(chǎn)生的廢水遠(yuǎn)小于固

態(tài)排渣.

(3)氣化強(qiáng)度大。由于液態(tài)排渣氣化煤氣中的水蒸汽量很少,

氣化單位質(zhì)量的煤所生成的濕粗煤氣體積遠(yuǎn)小于固態(tài)排渣，因而煤氣

氣流流速低，帶出物減少，因此在相同帶出物條件下，液態(tài)排渣氣化

強(qiáng)度可以有較大提高。

（4）液態(tài)排渣的氧氣消耗較固態(tài)排渣要高，生成煤氣中的甲烷

含量少，不利于生產(chǎn)城市煤氣，但有利于生產(chǎn)化工原料氣。

（5）液態(tài)排渣氣化爐體材料在高溫下的耐磨、耐腐飩性能要求

高。在高溫、高壓下如何有效地控制熔渣的排出問(wèn)題是液態(tài)排渣的技

術(shù)關(guān)鍵，尚需進(jìn)一步研究。

三、加壓氣化反應(yīng)的物理化學(xué)基礎(chǔ)

1、平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)

（1）對(duì)放熱反應(yīng)，增加溫度使轉(zhuǎn)化率降低，即反應(yīng)向減少生成

物的方向移動(dòng)。所以要增加放熱反應(yīng)的生成物產(chǎn)量，宜在較低溫度下

進(jìn)行，但隨著溫度減少，反應(yīng)速度會(huì)降低。

（2）對(duì)吸熱反應(yīng)，平衡常數(shù)隨著溫度升高而增加，平衡轉(zhuǎn)化率

也增加，即反應(yīng)向增加生成物的方向移動(dòng)。因此，吸熱反應(yīng)應(yīng)當(dāng)在高

溫下進(jìn)行。

2、壓力對(duì)平衡的影響

雖然平衡常數(shù)與壓力無(wú)關(guān)，但是對(duì)于反應(yīng)前后有體積變化的反

應(yīng)，則壓力對(duì)系統(tǒng)反應(yīng)有影響。

（1）反應(yīng)前后體積不發(fā)生變化的反應(yīng)，壓力對(duì)反應(yīng)平衡沒(méi)有影

響。

(2)反應(yīng)后體積縮小的反應(yīng)，系統(tǒng)壓力增加，使反應(yīng)遠(yuǎn)離平衡

點(diǎn)，反應(yīng)自動(dòng)向體積縮小方向進(jìn)行。

(3)反應(yīng)后體積增大的反應(yīng)，提高壓力，不利于反應(yīng)向增大體

積的方向進(jìn)行。

3、濃度對(duì)平衡的影響

在平衡體系內(nèi)增加反應(yīng)物的濃度，平衡就會(huì)向著減少反應(yīng)物的濃

度方向移動(dòng)，也就是向產(chǎn)生生成物的方向移動(dòng)。在氣化過(guò)程中，對(duì)于

C+tbOuCO+H,的反應(yīng)，為了充分利用碳，使反應(yīng)向生成CO+乩的方向

進(jìn)行，通常采用過(guò)量的水蒸氣，并不斷從氣化爐中將產(chǎn)品煤氣引出，

這有利于碳的氣化。

4、氣化反應(yīng)的化學(xué)平衡

(1)碳與水蒸汽的反應(yīng)

在高溫下，碳與水蒸汽的反應(yīng)主要為：

C+H2O.-CO+H2-Q,

C+2H2O=CO2+2H「QI

這兩個(gè)反應(yīng)都是強(qiáng)的吸熱反應(yīng)。溫度對(duì)上述兩個(gè)反應(yīng)的影響程度

不同，在溫度較低時(shí)，C+2H2。的反應(yīng)平衡常數(shù)比C+H2。的為大，這表

明溫度較低不利于C+HQTCO+也的進(jìn)行。在溫度較高時(shí)則情況相反。

隨著溫度的增加,有利于提高CO含置和降低CO?含量°

(2)碳與二氧化碳的反應(yīng)

碳與二氧化碳的反應(yīng)也是強(qiáng)的吸熱反應(yīng)，反應(yīng)所需的吸熱更多，

這就表明它的平衡常數(shù)受溫度的影響比與水蒸汽反應(yīng)時(shí)更為強(qiáng)烈。雖

然在一般的氣化爐中并不以二氧化碳作為氣化劑，但是在燃燒過(guò)程中

產(chǎn)生大量二氧化碳，而此二氧化碳的還原反應(yīng)在氣化過(guò)程中是一個(gè)重

要的反應(yīng)。

（3）碳的加氫反應(yīng)

碳加氫直接合成甲烷是強(qiáng)的放熱反應(yīng)。因此，為了增加煤氣中的

甲烷含量，提高煤氣的熱值，宜采用較高的氣化壓力和較低的溫度。

反之，為了制取合成原料氣，應(yīng)降低甲烷的含量，則可以采用較低的

氣化壓力、較高的反應(yīng)溫度。

（4）甲烷化反應(yīng)

在加壓氣化過(guò)程中，除了煤干偏、碳加氫產(chǎn)生甲烷外，CO與C02

的甲烷化反應(yīng)以及碳與水蒸汽直接生成甲烷的反應(yīng)都是產(chǎn)生甲烷的

重要反應(yīng)。

一氧化碳或二氧化碳的甲烷化反應(yīng)雖然都是均相反應(yīng)，但由于它

們需要有4個(gè)或5個(gè)分子的相互作序，一般都要在有催化劑的條件下

才能進(jìn)行，而煤中灰分的某些組分，對(duì)甲烷的生成起了催化作用。

為了使這兩個(gè)反應(yīng)向生成CH”的方向進(jìn)行，必須沒(méi)有炭沉積在催化

劑的表面。

通常在系統(tǒng)中添加足夠量的蒸汽.進(jìn)行CO+FWTCOZ+HZ反應(yīng),以

保持高的比和CO?的活性，這樣可以避免碳的沉積。

(5)一氧化碳變換反應(yīng)

在氣化爐中，最后出氣化爐的煤氣組成必然由CO+H2O?CO2+H2

反應(yīng)控制。該反應(yīng)應(yīng)稱為一氧化碳變換反應(yīng)或稱水煤氣平衡反應(yīng)。

5、氣化反應(yīng)平衡混合物組成計(jì)算

對(duì)實(shí)際的氣化過(guò)程來(lái)說(shuō)，化學(xué)平衡只表示可以前進(jìn)的、但是不能

達(dá)到的目的。也就是說(shuō)，它是化學(xué)反應(yīng)的極限狀態(tài)。

根據(jù)平衡常數(shù)，可用于計(jì)算平衡轉(zhuǎn)化率和平衡組成。

例1:計(jì)算壓力為0.1、k3.4Mpa,溫度為800、1000、1500K時(shí)，

C+H2O,(0+也反應(yīng)水蒸汽的平衡轉(zhuǎn)化率。

解：設(shè)x為轉(zhuǎn)化的蒸汽摩爾數(shù)，以lmol蒸汽為基準(zhǔn)，壓力為P。

由表查得，平衡常數(shù)二0.04406,乂回二2.6170,K四二608.1°

當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，H20(蒸汽)=(l-x)mol,CO=;rmol,H2rmol

總氣相體積Z=(l+x)mol

xPxP(l-.r)P

則Pe=--，P.=--，PO=-——

O1+x1+KxH\+x

Kg(PH),xPj(1+x)Px!

K=---------------=(-----)?--------------------

1+X(1-X)P\-X2

所以“信

以不同條件的總壓力尸及K值代入，可求得蒸汽轉(zhuǎn)化率X。

例2:計(jì)算800、1000K,0.1、1、3.4Mpa時(shí),C+2HCH1反應(yīng),

也的平衡轉(zhuǎn)化率c

解：設(shè)比的摩爾轉(zhuǎn)化率為X,并以2mO1H2為計(jì)算基礎(chǔ)，其部分

轉(zhuǎn)化率為x/2,總壓為P。

在平衡時(shí)，H2=(2-x)mol,CHi=x/2mol

氣相總體積Z-(2-楙1ol

__PxT2__(2—x)P

Pciit~2-x/2fP,，i=2-x/2

K=-CH,=&■(4-?=M4-X)

2:

~(PH;>~4-/4(2-x)>"4(2-JP

所以x=2±.2;-^=l±.

J1+4PK2JI+4PK

將不同的K值與總壓力代入，當(dāng)轉(zhuǎn)化率為x/2時(shí)得到結(jié)果；計(jì)算

結(jié)果證明了提高壓力有利于CH」的合成反應(yīng)。但如果再成倍提高壓力

(如由3.4提高到6.8即2),甲烷的濃度僅稍有提高，而設(shè)備、操作、

維修費(fèi)用卻增加很多，這樣在經(jīng)濟(jì)上并不合算。因此，一般的加壓氣

化常選用(2.0?3.5)MPa的壓力。同時(shí)看到，在溫度低時(shí)有利于該

反應(yīng)的進(jìn)行。

四、加壓氣化過(guò)程及反應(yīng)

1、干燥

濕煤(操作燃料)加入氣化爐后，由于煤與熱氣流之間的熱交換,

煤中的水分蒸發(fā)。

濕煤3T干煤+員0

2、干館

當(dāng)干煤的溫度進(jìn)一步提高，從烽中逸出揮發(fā)物。在干館階段進(jìn)行

著煤的熱分解反應(yīng)。熱分解反應(yīng)是所有氣化工藝共同的基本反應(yīng)之

干煤加熱＞煤氣（CO,、CO、凡、CH,、HQ、NH*、HS）+焦油（液

體）+焦

3、氣化

經(jīng)干餡后得到的焦與氣流中的七0、CO?、上反應(yīng)，生成可燃性氣

體。

（1）碳與水蒸汽的反應(yīng)

在一定溫度下，碳與水蒸汽之間發(fā)生下列反應(yīng)：

C+H2OTCO+H2吸熱

C+2H2OTCO2+2H2吸熱

這是制造水煤氣的主要反應(yīng)，前一式子稱為水煤氣反應(yīng)。

（2）碳與二氧化碳的反應(yīng)

在氣化階段進(jìn)行的第二個(gè)重要反應(yīng)為發(fā)生爐煤氣反應(yīng)，即碳與二

氧化碳的反應(yīng)。

C+CO2T2co吸熱

這是非常強(qiáng)烈的吸熱反應(yīng)，必須在高溫條件下才能進(jìn)行的反應(yīng)。

（3）甲烷生成反應(yīng)

煤氣中的甲烷，一部分來(lái)自煤中揮發(fā)物的熱分解，另一部分則是

氣化爐內(nèi)的碳與煤氣中的氫反應(yīng)、氣體產(chǎn)物之間的反應(yīng)結(jié)果。

C+2H2->2CH,放熱

C0+3H2f2cH4+2比0放熱

2C0+2H2TCH1+CO2放熱

C02+4H^CH.(+2H20放熱

這些生成甲烷的反應(yīng)，都是放熱反應(yīng)。

(4)變換反應(yīng)

CO+FLOfC(W

該反應(yīng)稱為一氧化碳變換反應(yīng)，或稱水煤氣平衡反應(yīng)，該反應(yīng)為

一可逆反應(yīng)。它是氣化階段生成的CO與水蒸汽之間的反應(yīng)。為了制

取乩，需要利用這一反應(yīng)。由于該反應(yīng)易于達(dá)到平衡，通常在氣化爐

煤氣出口溫度條件下，反應(yīng)達(dá)到平衡，從而該反應(yīng)決定了出口煤氣的

組成。

4、燃燒

經(jīng)氣化后殘留的焦與氣化劑中的氧進(jìn)行燃燒。由于碳與水蒸汽、

二氧化碳之間的反應(yīng)都是強(qiáng)烈的吸熱反應(yīng)，因此氣化爐內(nèi)必須經(jīng)常保

持非常高的溫度。為了提供必要的熱量，通常采用煤的部分燃燒。

4焦+()2T2(1)CO十(2-彳)CO2+灰

其中，匕是統(tǒng)計(jì)常數(shù)，取決于燃燒產(chǎn)物中CO與C02之比例，其范圍在

1-2之間。

五、煤的性質(zhì)對(duì)加壓氣化的影響

1、煤種對(duì)煤氣組分和產(chǎn)率的影響

(1)煤氣組分煤種不同，經(jīng)加壓氣化后生成的煤氣質(zhì)量是不

一樣的，隨著煤碳化度的加深，煤的揮發(fā)份減少。揮發(fā)份越高的煤，

干傭組分在煤氣中占的比例越大。在不同壓力下，煤種與凈煤氣發(fā)熱

值Q的關(guān)系如圖4-3-4所不。

:帶格式的：縮進(jìn)：至行縮進(jìn)：三可

域代碼已更改

—東部

-?-西部

北部

:帶格式的：字體：小幾加相，(國(guó)際)宋體

，圖IT煤種與凈煤氣熱值的關(guān)系

:帶格式的：居中，紓而：濘行縮進(jìn)：。字符

:帶格式的：區(qū)進(jìn)：首行縮進(jìn)：4字符

域代碼已更改

圖1-2粗煤氣組成與氣化原料的關(guān)系

域代碼已更改

|■第一季度|

■第：季度

■第三季度

5N

圖?3比例

5CM

3O

2C

10152025

恒燼與冷媒大熱位的美系

1t-3TW網(wǎng)和堪氣技或。r化原FI的大系

.-MJ2；2一氣短，3—X期次

圖表要使用可更改數(shù)據(jù)圖表,要清晰形式可變換。

由于干館氣中的甲烷比氣化段生成的甲烷量要大，所以在相同氣

化壓力下，越年輕的煤種，氣化后煤氣中的甲烷含量越高，煤氣的熱

值越高。由圖4-3-4可看出，用加壓氣化法制取城市煤氣時(shí)，劣質(zhì)的

褐煤或弱黏結(jié)煙煤作為氣化原料佳。此外，年輕煤種的半焦活性高，

氣化層的反應(yīng)溫度較低，這樣有利于甲烷的生成。因此，煤種越年輕,

產(chǎn)品煤氣中的CH,和CO?呈卜升趨勢(shì),CO呈下降趨勢(shì),這些煤種以揮

發(fā)分表示時(shí)，粗煤氣組成與氣化原料的關(guān)系如圖4-3-5所示。

（2）煤氣產(chǎn)率煤氣的產(chǎn)率與煤中的碳的轉(zhuǎn)化方向有關(guān)，煤中揮發(fā)

分越高，轉(zhuǎn)化為焦油的有機(jī)物就越多，轉(zhuǎn)入到焦油中的碳越多，進(jìn)入

真正氣化區(qū)生成煤氣的碳量減少，煤氣生產(chǎn)率就下降。煤中揮發(fā)分與

煤氣產(chǎn)率、干俯氣量之間的關(guān)系如圖4-3-6所示。

【

永

一

』

?

麻

官

、

典

籍

圖1-3-6煤中揮發(fā)分勺燥氣產(chǎn)率、

「信煤氣M之間的關(guān)系

1—用以氣產(chǎn)率j2一聲煤氣產(chǎn)率,3—1■漏媒氣上

和燃?xì)馐﹥r(jià)百分比；〃一十哨燃?xì)釩h煤氣熱能

2、煤種對(duì)各項(xiàng)消耗指標(biāo)的影響

隨著煤的變質(zhì)程度加深，也就是碳化度加深，煤中C/H比則加大,

煤氣化轉(zhuǎn)化成煤氣的過(guò)程，是一個(gè)縮小C/H比的過(guò)程。在煤的氣化過(guò)

程中，主要通過(guò)入爐水蒸氣與熾熱的碳進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生氫:

C+ILO.-CO+IL-Q

C+2H20.<02+2H2-Q

在爐內(nèi)燃燒層碳和氧的反應(yīng)給卜述反應(yīng)提供了熱量C所以,隨著

煤的變質(zhì)程度加深，氣化所用的水蒸氣，氧氣量也相應(yīng)增加。另外,

由于年輕煤活性好，揮發(fā)分高，有利于OL的生成，這樣就降低了氧

氣耗量。

3、煤種對(duì)其他副產(chǎn)品的特性和產(chǎn)率的影響

(1)硫化物煤中的硫化物在加壓氣化時(shí)，一部分以硫化氫和各

種有機(jī)硫形式進(jìn)入煤氣中。煤中的硫含量，主要取決于原料煤中的硫

含量。硫含量高的煤，氣化生成的煤氣中硫含量就高。一般煤氣中的

硫化物總量占原料煤硫化物總量的70%?80%。

(2)氨煤氣中的氨的產(chǎn)生與原料煤的性質(zhì)、操作條件及氣化劑

中的氮含量有關(guān)。在通常操作條件下，煤中的氮約有50%?60%轉(zhuǎn)化

為氨，氣化劑中也約有10%的氮轉(zhuǎn)化為氨，氣化溫度越高，煤氣中氨

含量就越高。因此煤氣中的氨含量與原料煤中的氮含量成正比關(guān)系。

(3)焦油和輕油原料煤的性質(zhì)是影響焦油產(chǎn)率的主要因素。一

般是變質(zhì)程度淺的褐煤比變質(zhì)程度較深的氣煤和長(zhǎng)焰煤的焦油產(chǎn)率

大，而變質(zhì)程度更深的煙煤和無(wú)煙煤其焦油產(chǎn)率更低。

加壓氣化焦油比重較輕，烷燒，,晞燒含量高，酚類(lèi)含量高，瀝青

質(zhì)少。加壓氣化焦油的性質(zhì)與低溫干儲(chǔ)焦油的性質(zhì)相近，這是因?yàn)闅?/p>

化爐內(nèi)干館段的溫度與低溫干像的溫度基本相同，一般為60CTC左右,

所以它們的組成、性質(zhì)也基本相同。

煤種不同，所產(chǎn)焦油的性質(zhì)也不同，一般隨著煤的變質(zhì)程度增加，

箕焦油中的酸性油含量降低,.瀝青質(zhì)增加,焦油的比重增大。

①隨著氣化用煤的活性減少，氣化爐的生產(chǎn)能力顯著降低，投煤

量減少；

②煤的變質(zhì)程度越深，氣化后生成的煤氣產(chǎn)率越大；

③隨著煤的活性減小，氣化所耗用的氧氣量增加；

④水蒸氣的消耗主要隨氧氣用量增加而增加，以便使碳一氧燃燒

反應(yīng)所放出的熱量與水蒸氣一碳?xì)饣磻?yīng)所吸收的熱量相平衡，此

外，為了避免灰渣熔融，還要求水蒸氣過(guò)量。

①高活性的煤制得的煤氣中甲烷含量較高。

②隨著煤變質(zhì)程度的提高，氣化爐的煤氣出口溫度提高，氣化爐

夾套的水蒸氣產(chǎn)量也有所增加，熱效率將隨著煤的品位的提高而下

降。

4、煤的理化性質(zhì)對(duì)加壓氣化的影響

(1)煤的粒度對(duì)加壓氣化的影啊在加壓氣化過(guò)程中，煤的粒度

對(duì)氣化爐的運(yùn)行負(fù)荷、煤氣和焦油的產(chǎn)率以及各項(xiàng)消耗指標(biāo)影響很

大。煤的粒度越小，其比表面積越大，在動(dòng)力學(xué)控制區(qū)的吸附和擴(kuò)散

速度加快，有利氣化反應(yīng)的進(jìn)行。煤粒的大小也影響著原準(zhǔn)備階段的

加熱速度，很顯然粒度越大，傳熱速度越慢，煤粒內(nèi)部與外表面之間

的溫差也大，使顆粒內(nèi)焦油蒸汽擴(kuò)散阻力和停留時(shí)間延長(zhǎng)，焦油的熱

分解增加。煤粒的大小也對(duì)氣化爐的生產(chǎn)能力影響很大，與常壓氣化

相比，加壓氣化過(guò)程中氣體的流速減慢，相同粒度情況下煤的帶出物

減少.故而可提高氣流線速度,使氣化爐的生產(chǎn)能力提高,但粒度過(guò)

小將會(huì)造成氣化爐床層阻力加大，煤氣帶出物增加，這樣就限制了氣

化爐的生產(chǎn)能力。

氣化爐床層阻力隨著生產(chǎn)能力的提高或煤粒度的減小而增加，提

高操作壓力，使氣流速度降低，則床層阻力就會(huì)變小。

另外，煤的粒度越小，水蒸氣和氧氣的消耗量增加，煤耗也會(huì)增

加。通常2mm以下的煤粉每增加1.5%,氧氣和水蒸氣的消耗將提高

綜上所述，煤的粒度大小對(duì)加壓氣化的影響較大。煤粒過(guò)小，還

會(huì)造成氣化爐加料時(shí)產(chǎn)生偏析現(xiàn)象，即顆粒大的煤落向爐膛，而較小

的顆粒和粉末落到床層中間，這樣氣化爐橫斷面上的阻力將不均勻，

易造成燃料床層偏斜或燒穿。嚴(yán)重影響氣化爐的運(yùn)行安全。但煤粒過(guò)

大又易造成加煤系統(tǒng)堵塞和架橋，灰中殘?zhí)家矔?huì)升高。

63.8m加壓氣化爐一般入爐要求煤粒度分布

粒度范圍占入爐煤比例/%粒度范圍占入爐煤比例/%

/mm標(biāo)準(zhǔn)范圍/mm范圍標(biāo)準(zhǔn)

0?52.5<513?2517.515?20

5?69.79?1125?5015.215?20

6?1352.650?5550?1002.5<5

(2)原料煤中水分對(duì)氣化過(guò)程的影響煤中所含的水分隨煤變質(zhì)

程度的加深而減少，水分較多的煤，揮發(fā)分往往較高，則進(jìn)入氣化層

的半焦氣孔率也大，因而使反應(yīng)速度加快，生成的煤氣質(zhì)量較好。另

外在氣化一定的煤種時(shí)，其焦油和水分存在著一定的關(guān)系，水分太低,

會(huì)使焦油產(chǎn)率下降。由于加壓氣化爐的生產(chǎn)能力較高，煤在爐內(nèi)干燥、

干儲(chǔ)層的加熱速度很快，一般在20?40℃/niin之間，因此對(duì)一些熱

穩(wěn)定性差的煤，為防止熱裂，要求煤中含有一定的水分，但煤中水分

過(guò)高又會(huì)給氣化過(guò)程帶來(lái)不良影響。

①水分過(guò)高，增加了干燥所需熱量，從而增加了氧氣消耗，如圖

4-3-8所示，降低了氣化效率。

②水分過(guò)高，煤處于潮濕狀杰，易形成煤粉黏結(jié)和堵塞篩分，使

入爐粉煤量增加。

2.(X1

Q.18

0.16

0.14

水加%

圖4-3-8煤中水分同氧氣消耗量的關(guān)系

(3)煤中灰分及灰熔點(diǎn)對(duì)氣化過(guò)程的影響

①隨著煤中灰分的增加，灰渣中的殘?zhí)伎偭吭龃?，燃料的損失增

加。另外灰分增大后，帶出的顯熱增加，從而使氣化過(guò)程的熱損失增

大，熱效率降低。

②隨著煤中灰分的增加，加壓氣化的各項(xiàng)消耗指標(biāo)，如氧氣消耗、

水蒸氣消耗、原料煤消耗等指標(biāo)上升，而煤氣產(chǎn)率下降。

當(dāng)灰熔點(diǎn)降低時(shí)，在氣化爐氧化層易形成灰渣熔融，即通常所說(shuō)

的灰結(jié)渣。結(jié)成的渣塊導(dǎo)致床層透氣性差，造成氣化劑分布不均，致

使工況惡化，氣化床層紊亂，煤氣成分大幅波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致惡性

事故的發(fā)生。另外，灰結(jié)渣易將未反應(yīng)的碳包裹，使碳未完全反應(yīng)即

被帶出爐外，使灰渣中含碳量增加，燃料損失增加。為了維持氧化層

反應(yīng)溫度低于灰熔點(diǎn)，就需要增加入爐氣化劑中的水蒸氣量，從而增

加了水蒸氣的消耗。相反，對(duì)于灰熔點(diǎn)較高的煤，即使活性較差，亦

可提高氧化層溫度，從而提高了煤的反應(yīng)性能，汽氧比降低，降低了

水蒸氣消耗，并使氣化強(qiáng)度得到提高，故煤中灰分的灰熔點(diǎn)越高，對(duì)

加壓氣化過(guò)程越有利。

(4)煤的粘結(jié)性對(duì)氣化過(guò)程的影響

煤的粘結(jié)性是指煤在高溫干用時(shí)的粘結(jié)性能。粘結(jié)性煤在氣化爐

內(nèi)進(jìn)入干用層時(shí)會(huì)產(chǎn)生膠質(zhì)體，這種膠質(zhì)體粘結(jié)較高，它將較小的煤

塊粘結(jié)成大塊，其機(jī)理與煉焦過(guò)程相同，這就使得干得層的透氣性變

差，從而導(dǎo)致床層氣流分布不均和阻礙料層的下移，使氣化過(guò)程惡化。

(5)煤的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性的影響

煤的機(jī)械強(qiáng)度是指煤的抗碎能力。易破碎的煤在篩分后的傳送及

氣化爐加煤過(guò)程中必然產(chǎn)生很多煤局,這樣會(huì)增加入爐煤的粉煤含

量，使煤氣帶出物增加。

煤的熱穩(wěn)定性是指煤在經(jīng)受高溫和溫度急劇變化時(shí)的粉碎程度。

熱穩(wěn)定性差的煤在氣化爐內(nèi)容易粉化，給氣化過(guò)程帶來(lái)不利影響。另

一方面由于熱穩(wěn)定性差，氣化時(shí)煤塊破碎卻增加了反應(yīng)表面積，從而

增加了氣化反應(yīng)速度，提高了氣化強(qiáng)度。

（6）煤的化學(xué)活性的影響

煤的化學(xué)活性是指煤同氣化劑反應(yīng)時(shí)的活性，也就是指碳與氧

氣，二氧化碳或水蒸氣相互作用時(shí)的反應(yīng)速度。煤種不同，其反應(yīng)活

性是不同的。一般煤的碳化程度越淺，焦炭質(zhì)的氣孔率越大，即其內(nèi)

表面積越大，反應(yīng)性越高。煤的反應(yīng)活性越高，則發(fā)生反應(yīng)的起始反

應(yīng)溫度越低，氣化溫度也越低，有利于甲烷生成反應(yīng)的進(jìn)行，煤氣熱

值相應(yīng)提高。放熱的甲烷反應(yīng)又促進(jìn)其他氣化反應(yīng)的進(jìn)行，為氣化層

提供了部分熱量，降低了氧氣的消耗。

在氣化溫度相同時(shí)，煤的反應(yīng)活性越高，則氣化反應(yīng)速度越快，

反應(yīng)接近平衡的時(shí)間越短。因此，反應(yīng)活性高的煤種氣化爐的生產(chǎn)能

力較大，與反應(yīng)活性差的操相比，有時(shí)竟差40%?50%。

煤的反應(yīng)活性對(duì)氣化過(guò)程的影響在溫度較低時(shí)較大，當(dāng)溫度升高

時(shí)，溫度對(duì)反應(yīng)速度的影響顯著加強(qiáng)，這時(shí)相對(duì)降低了反應(yīng)活性的影

響程度。

六、生產(chǎn)操作條件的影響

1、壓力對(duì)煤氣組成的影響

提高氣化壓力，有助于下列諸反應(yīng)的進(jìn)行

C+2H2->CH廠84.3KJ/mol

C0+3HC組+上0-219.3KJ/mol

CO2+4H2->CH4+2H2O-162.8KJ/mol

2C0+2H2-^CH.+C02-247.3KJ/mol

提高氣化壓力，不利于下列諸反應(yīng)的進(jìn)行

2H20T2H2+O2

C+H20T2H2+CO

C+2H20f2H2+CO2

隨著氣化壓力的提高，CO2和CH.1含量增加，而CO和田含量減少,

氣體的總體積減小，煤氣產(chǎn)率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，凈化后的煤氣發(fā)熱值亦

隨壓力的提高而增加。

2、壓力對(duì)煤氣產(chǎn)率的影響

隨著壓力升高，煤氣產(chǎn)率下降。煤氣產(chǎn)率隨壓力升高而下降是由

于生成氣中甲烷量增多，從而使煤氣總體積減少。

0152025

氣化壓加kg/cm：）

氣化生力/〈咫/日窿）

由4-3-3利短，祖成,/氣化壓力關(guān)系用1-3-10煤氣產(chǎn)率與々化壓力關(guān)系

1一M燃?xì)猓?一“煤氣

3、壓力對(duì)氧氣和水蒸汽消耗量的影響

在氣化過(guò)程中，甲烷生成的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨著壓力升高，生

成甲烷反應(yīng)速度加快，反應(yīng)釋放出的熱量增加，這些反應(yīng)熱可為水蒸

汽分解、二氧化碳還原等吸熱反應(yīng)提供熱源，因此甲烷生成的放熱反

應(yīng)即成為氣化爐內(nèi)除碳燃燒反應(yīng)以外的第二熱源，從而減少了碳燃燒

反應(yīng)中氧的消耗，故隨氣化壓力提高，氧氣的消耗量減少。

隨著氣化壓力升高，水蒸氣消耗量增加。因壓力升高，生成甲烷

所耗氫量增加，則氣化系統(tǒng)需要水蒸氣分解的絕對(duì)量增加，而壓力增

高卻使水蒸氣分解反應(yīng)向左進(jìn)行的速度增大，即水蒸氣分解率降低。

由于水蒸氣分解率下降，使加壓氣化的熱效率有所降低。

汽化U力“kg/cm?）

氣化壓力/（kg,'em：）

Cd4-3-11氣化壓力與能氣桿.量,牝氣利用冰的關(guān)系*14-3-12水蒸氣耗K與氣化樂(lè)力關(guān)系

I一長(zhǎng)氣消耗修；2—箕公用用率1—￡說(shuō),2—力：油氣饗對(duì)分解2；3—水揚(yáng)氣分1節(jié)

4、壓力對(duì)氣化爐生產(chǎn)能力的影響

氣化爐的生產(chǎn)能力取決于氣化反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速度和氣固相的

擴(kuò)散速度。隨著氣化壓力的提高，既加快了氣化反應(yīng)進(jìn)行的速度，又

增加了氣一固反應(yīng)接觸的時(shí)間（氣流在爐內(nèi)的停留時(shí)間長(zhǎng)），從而強(qiáng)

化了生產(chǎn)。在加壓情況下，同樣的溫度條件，可以獲得較大的生成甲

烷的反應(yīng)速度。因而在相同溫度下加壓氣化的化學(xué)反應(yīng)速度比常壓

快，對(duì)提高氣化爐的生產(chǎn)能力有利。爐內(nèi)氣流速度的提高，對(duì)提高生

產(chǎn)能力亦是重要的措施。氣化溫度相同，在壓力P下操作的氣化爐內(nèi)

的氣流僅為常壓氣化氣流速度的1/P。由此可見(jiàn)，在不增大飛灰的前

提下，加壓氣化的氣流速度可以大大提高。根據(jù)計(jì)算，加壓氣化爐的

生產(chǎn)能力比常壓氣化大約高出根號(hào)P倍。

5、氣化層溫度與氣化劑溫度對(duì)媒氣生產(chǎn)的影響

氣化層溫度降低，有利于放熱反應(yīng)的進(jìn)行，也就是有利于甲烷的

生成反應(yīng)，使煤氣熱值提高，但溫度降低太多，如在650?70(TC時(shí),

無(wú)論是甲烷生成反應(yīng)或其他氣化反應(yīng)的反應(yīng)速度都非常緩慢，也會(huì)使

灰中殘余碳量增加，增大了原料損失。同時(shí)低溫還會(huì)使灰變細(xì)，增大

了床層阻力，降低了氣化爐的生產(chǎn)負(fù)荷。氣化層溫度的選擇取決于煤

的熔化特性，根據(jù)灰熔點(diǎn)來(lái)確定氣化層溫度，此溫度對(duì)氣化反應(yīng)速度

及平衡常數(shù)有很大的影響，同時(shí)還影響到煤氣的組成，在實(shí)際操作中，

氣化層溫度在很大程度上取決于水蒸汽和氧氣消耗量，隨著溫度的提

高，CO2,CHK諸氣體組分的形成量明顯下降，CO、H2的量增加。

溫度的提高，可以加快反應(yīng)速度。

氣化劑溫度是指氣化劑入爐前的溫度，提高氣化劑溫度可以減少

用于預(yù)熱氣化劑的熱量消耗，從而減少氧氣消耗量，較高的氣化劑溫

度有利于碳的燃燒反應(yīng)的進(jìn)行，使氧的利用率提高。一般在氣化劑溫

度較低時(shí)，則帶進(jìn)爐內(nèi)的顯熱相應(yīng)減少，為了保持爐中正常氣化溫度

和反應(yīng)熱平衡，應(yīng)適當(dāng)提高氣化劑中為氧含量，增加一些碳的燃燒熱。

因此，隨著氣化劑溫度降低，亦應(yīng)降低汽氧比，隨著氣化劑溫度的提

高，水蒸汽的消耗量略為上升，而分解率下降，這是由于在較高的氣

化劑溫度下，2C+0L2C()2和CO2+C=2C0反應(yīng)能力加強(qiáng)，使粗煤氣中(U

和CH,的含量略有降低，因而煤氣產(chǎn)率獲得增加。

水蒸汽的過(guò)熱度太低，也是不允許的，一方面由于氧氣耗量增加

太多而不經(jīng)濟(jì)?另一方面可能造成氣化爐下灰的困難c

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圖1-3-11氣化訊溫度與鈍氣利月率的關(guān)系

1一也氣利門(mén)率；2?3—分別為粗煤，和沙燃?xì)猱a(chǎn)牛；1一4燃?xì)獍l(fā)蚪勺

氣化層溫度的降低，將有助于下列諸反應(yīng)的進(jìn)行

C+2H2fCH「84.3KJ/mol

C0+3H2分組+上0-219.3KJ/mol

C02+4H2fCH,+2H2O-162.8KJ/mo1

2C0+2H2^CH.I+C02-247.3KJ/mol

6、汽氧比的選擇

汽氧比是指氣化過(guò)程中，水蒸汽與氧氣耗量比，改變汽氧比，實(shí)

際上是調(diào)整與控制氣化過(guò)程的溫度。碳化程度深的煤，采用的汽氧比

較小，能適當(dāng)提高氣化爐內(nèi)的溫度，以提高生產(chǎn)能力。

采用不同的汽氧比，對(duì)煤氣生產(chǎn)過(guò)程的影響主要有：

①在一定的熱負(fù)荷條件下，水蒸汽的消耗量隨汽氧比的增加而增

加，氧氣的消耗量隨汽氧比的增加而相應(yīng)減少。

②隨著汽氧比的提高，水蒸汽分解率顯著降低。

③汽氧比的改變對(duì)煤氣組成的影響很大，隨著汽氧比的增加，氣

化爐內(nèi)反應(yīng)溫度降低，氣化爐內(nèi)CO+HO-COz+H?的還原反應(yīng)增強(qiáng)，使

得煤氣組成中CO含量減少，C（k上含量增加，甲烷的增量在粗煤氣

的組成中尚不顯著，但在脫除CO2后的凈煤氣組成中相應(yīng)增加，煤氣

發(fā)熱值提高。

④汽氧比改變和爐內(nèi)溫度的變化對(duì)產(chǎn)品和焦油的性質(zhì)也有影響，

提高汽氧比，焦油中堿性組分下降，芳燒組分則顯著增加。

案例分析（僅為示例，請(qǐng)參照格式補(bǔ)充相關(guān)內(nèi)容）

例1:E爐YV910閥桿折，點(diǎn)動(dòng)YV9U煤噴出，險(xiǎn)些傷人

一、事故時(shí)間：2010年10月21日后夜班

二、事故地點(diǎn)：造氣分廠造氣車(chē)間七樓E爐

三、事故經(jīng)過(guò)：

21日凌晨0:40分，造氣車(chē)間E爐煤鎖上錐閥YV910出現(xiàn)故障信

號(hào)，當(dāng)班人員王英民馬上通知當(dāng)班班長(zhǎng)劉志峰去現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)閥位，告知

開(kāi)關(guān)都到位，點(diǎn)動(dòng)后充壓，但壓力不漲，通知車(chē)間主任及分廠領(lǐng)導(dǎo)，

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)YV910故障，摘完L406射源后，檢修人員拆料筐手孔，

由于汽大，無(wú)法看清閥的情況也無(wú)法處理，又將手孔帶上，請(qǐng)示停車(chē)

泄壓后處理，四點(diǎn)多鐘通過(guò)YV914放空管泄壓的氣化爐壓力已經(jīng)泄凈

了，檢修工再次拆開(kāi)手孔，仍有氣，車(chē)間主任讓中控打開(kāi)YV9U將煤

加到氣化爐以后，重新點(diǎn)動(dòng)YV911,然后再進(jìn)行處理，此時(shí)，從料筐

手孔竄出氣流夾帶煤塊，將七樓東側(cè)的玻璃打碎。

四、事故原因：

（一）主要原因：

①爐內(nèi)沒(méi)有排料，煤鎖有煤，雖無(wú)壓，但很熱，點(diǎn)動(dòng)煤鎖下錐閥

YV9U時(shí)，強(qiáng)烈的熱氣流夾帶粉煤從手孔竄出；

②手孔沒(méi)有及時(shí)用螺絲擰緊。

（二）間接原因：

①判斷不準(zhǔn)，如果直接判斷出閥頭掉了，就不必拆手孔；

②經(jīng)驗(yàn)不足，爐內(nèi)沒(méi)有排料，雖然無(wú)壓了，但很熱，手孔開(kāi)著的

時(shí)候，不應(yīng)點(diǎn)動(dòng)煤鎖下錐閥YV911；