煤气化原理

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1、发生炉煤气是通过水蒸气和空气混合形成气化剂后流经炽热的固定燃烧床生成 的。空气中所含的氧气、水蒸气与燃料中的碳反应，生成了共含有CO、C02、H2、 CH4、N2 等成分的发生炉煤气。与空气混合的蒸气提高了热效率，并降低了燃烧床的温度，从而控制了熔块的形成。蒸气与碳反应是吸热反应： C+H20=C0+H2-Q （Q 为热量，下同）当氧气和碳反应时就放出热量：2C+O2 = 2C0+Q燃烧床的温度取决于气化剂 的饱和温度，燃料的粒度、类型及发生炉的炉型。燃烧床的温度是非常重要的， 因为对于给定的燃料和炉型，它决定着发生炉煤气的成分：在温度高的情况下， 可产生大量的可燃气体。因此，重要的是既保持燃

2、烧床高温而又不会形成熔块。 形成熔块的温度取决于燃料的渣融特性，在氧气充足的情况下，还会出现两种反 应： 2C0+0 2 = 2CO2+Q C+0 2=CO2+Q任何碳燃烧都能使煤气的热值降低。另外，一些水蒸气还与CO反应，由于每体积CO 转化为C02时，同时生成了相同体积的H2： C0+H2O=CO2+H2。因此，不会有热损 失。在还原层，其温度低于1200C时，还会出现下面的快速反应：C02+C=2CO H2O+C =CO+H2当煤气通过还原带时，可燃气体含量迅速上升，而C02和水蒸气含量下降。通 过还原带后，一些煤气被抽出，流经底部旋风除尘器和强制风冷器，这股煤气称 为底部煤气，其温度约

3、为4001左右。在干馏层，喂入发生炉的燃料，依次被干燥、预热和碳化，生成的蒸气、焦 油雾和煤气一块从顶部离开发生炉，这一部分煤气称为顶部煤气”，其温度保持 120T左右。煤气气化原理常用基础知识1、常用化学名称（元素）：名称化学符号原子量碳C12氢H1氧O16硫S322、气化层（着火层）煤气发生炉内的氧化层（着火层），是产生煤气的关键部位，其高度为 150mm 左右。3、干燥干燥实际上就是烘干。当煤气在一定的温度下（500C ）煤块外表的水份迅速变为水蒸 汽混合在煤气中输出炉外。要求，进入煤气发生炉中的煤块不应带水份。否则将影响煤气 质量。4、干馏煤块经过干燥过程，又进一步加热（600C760

4、C ）煤块出现干裂解体状态，这种状 态就叫干燥。在这个过程中一部分中烷、氢气、一氧化碳、焦油等气体分解出，随煤气混 合输出炉外。实际焦化煤气就是在这种状态下产生的混合气体，气体中的主要成份是碳氢 化合物（甲烷）焦油及少量一氧化碳。因此，焦化煤气热值高，质量好。上述讲的是干馏 过程，指使用烟煤块，无烟煤块在干馏过程中，产生少量碳氢化合物，几乎没有焦油等。煤气发生炉基础知识目前工业所用的燃料主要有：固体燃料、液体燃料和气体燃料三种。从国际发展趋势 来看，气体燃料应用越来越广泛。气体燃料一般为煤气。如按其生产方式来分，可以分为天然和人造煤气两大类。 在天然煤气中。有通过钻井从地下开采出的气井器、矿井

5、气、石油拌生气和天然沼气 等。在人造煤气中要有焦煤气、发生炉煤气和液化石油气。煤气发生炉的产品也属于固体燃料（煤或焦炭）经过气体的一种热加工过程，即 用氧或氧化合物（蒸汽、二氧化碳）通过高温的固体燃料（煤、焦炭）层、其中起氧 化作用的有机物质（空气、水蒸汽）称为气化剂，生成含有氢、一氧化碳及甲烷等的 混合气体称为煤气。按气体剂的不同分为下列三种：一、空气煤气：以空气为气化剂。二、水煤气：以水蒸气为气化剂。三、混合煤气：以空气和水蒸气为气化剂。上述三种煤气的成份如下：（以体积百分数表示）煤气成分 煤气名称 H2 CO CO2 N2 CH4 O2 空气煤气 2.6 1.00 14.2 7.2 0.

6、5 0.2混合煤气 13.5 27.5 5 52.8 0.5 0.2水 煤 气 48.4 38.5 6 6.4 0.5 0.2 主要规格和技术参数： 名 称 单位 发生炉规格QMI1.5 QMI1.8 QMI2.0 QMI12.4 QMI2.6 QMI3.0 炉膛直径 mm 1500 1800 2000 2400 2600 3000 适用燃料 弱粘性烟煤 无烟煤 焦炭燃料粒度 mm 25-80燃料耗量 Kg/h 350-500 450-650 600-900 1100-1400 1300-1700 1800-220 0气化剂 空气 蒸汽煤气气量 Nm3/h 1200-1600 1500-200

7、0 2000-3000 3600-4500 4000-5500 6000-7000煤气热值 KJ/Nm3 5020-6000蒸汽产量 Kg/h 200 260 350 420 600 840 煤气出口温度C 400-550 C煤气出口压力 pa 980-1470 1470-1960 空气压力 Kpa 2.0 2.0 2.5 2.5 2.9 3.9饱和空气温度 C 50-65 设备总重 t 16t 20t 22t 30t 34t 42t煤气发生炉的主要优点：1. 本炉采用全水套，蒸汽产量高，压力稳定，有利气化。a. 煤气炉自用蒸汽来源充分有富余，可共 50-60人洗澡用水。b. 炉膛内冷却效果好

8、，水套内套不变形。2. 本炉主体内衬选用 16mm 锅炉钢板制作，外衬选用 12mm 普通钢板制作，这 样和其它厂家相比，耐 氧化、耐腐蚀、抗高温，提高炉子的使 用年限。3. 煤气发生炉装有可调分煤器挡板和锥型分煤器装置相结合使用、煤分布均匀， 炉膛断面燃料厚度基本一致，从而提高煤的气化效率，杜绝冒火偏炉现象发生。4. 本炉采用五层塔形五角炉篦，材料选用铸钢件，该炉篦设计合理，能使气化剂 分布均匀、运转时下渣 均匀，炉内料层分布相对稳定，能处于最佳产气状态、并降 低炉渣的含碳量。5. 灰盘部份采用蜗杆蜗轮的传动装置，选用 35#铸钢和 45#钢来增强传动部位的 抗拉、抗压的强度来保证主机在正常

9、运行时的平稳性和持久性。6. 带隔离水封旋风除尘器、在停电停炉期间，可提高水的封闭高度，切断煤气发 生炉与热工炉之间的煤气，确保产生无压，杜绝回火爆炸事件的发生。7. 本公司代培各使用煤气发生炉用户的操作工培训，确保用户在使用煤气炉之 后，从环保方面和企业自身经济效益方面都可达到最佳要求。煤气发生炉各种燃料的简单介绍和对比随着油价的不断攀升，煤炭的战略地位将越来越重要，世界的能源构成也越来越依赖 于煤炭以及煤基改质燃料。煤炭的直燃，由于热效率低且对环境的巨大污染，在全国 的大部地区已经禁烧，这样就有一个突出的问题摆在我们面前，怎样获得高效环保的 洁净能源？发生炉制气技术就是一种成熟、环保、应用

10、广泛的洁净煤技术。煤制气是以煤或焦炭等含碳的物质为原料，以空气和水蒸汽为气化剂，在常压固 定床煤气发生炉内气化获取可燃气体的技术， 生成气体的主要成分是一氧化碳、 氢气 氮气、二氧化碳，可燃组份为一氧化碳和氢气，由于含有大量的惰性组份氮气，因此 煤气热值不高，低热值为 6 MJ/Nm3 左右。用煤气发生炉制取煤气技术已有一百多年的历史，是非常成熟的煤制气技术，与 传统的煤炭燃烧方式相比，有以下优点：1、通过对煤发生炉煤气分别应用于加热炉和热处理炉进行的经济比较看，从节 能观点出发，在正常生产正常操作的情况下，两种燃料炉的耗能比是 煤炉：煤气发 生炉=1：0.95 ，即使用发生炉煤气与直接烧煤相

11、比可节能 5%。2、使用煤气发生炉煤气有利于采用小能量的烧嘴，便于通过烧嘴的布置调节窑 内温度，从而提高制品的一级品率。传统的煤炭燃烧方式只能加热对燃料没有要求的 制品，如确须加热比较洁净的制品，只能采用隔焰加热，这无疑将大大降低燃料的热 利用率。煤气发生炉制气技术中有发生炉冷煤气和热煤气两种， 可根据产品的性质选择不 同的燃料气，加热对燃料洁净度没有要求的制品，可采用热煤气；加热对燃料洁净度 有要求的制品，可将制得的煤气净化变成洁净冷煤气，冷煤气的含尘量及其有害成分 （如 H2S ）很低，不会污染制品，因而可以采用明焰烧成。传统的煤炭燃烧对窑炉的 温度不易控制，经常有温度想升升不起来，想降降

12、不下去的情况发生。而应用冷煤气 和热煤气加热制品，如调节窑炉温度只须调节煤气阀和风阀的开度，非常简便，对于 提高产品质量、改进产品生产工艺、改善劳动条件和环境卫生具有十分明显的效果。3、污染物排放较传统的煤炭燃烧少。传统的煤炭燃烧方式和传统的煤炭利用过程中会产生大量的污染物， 造成严重的 环境污染。主要原因是：（1）煤炭不易与氧气充分接触而形成不完全燃烧，燃烧效率低，相对增加了污 染排（2）燃烧过程不易控制，例如挥发分大量析出时往往供氧不足，造成烟尘析出 与冒黑烟；（3）原煤中的硫大多在燃烧过程中氧化成 SOx ；（4）固体燃料燃烧时温度难以均匀，形成局部高温区，促使大量NOx；形成；（5）未

13、经处理的固态煤炭直接燃烧时，大量粉尘将随烟气一同排出，造成大量 粉尘污染。煤气发生炉煤制气技术通过对煤气的除尘、水洗、除焦等工艺，严格控制了进入 大气的飞灰等污染物，由于燃烧工艺合理，较少生成有害废气。废水在煤气站循环使 用，基本不外排。4、煤气完全燃烧所需的空气量近于理论需要的空气量，空气过剩系数1.05 ，比烧油、烧煤少，容易调整火焰，减少不完全燃烧带来的热损失，由于过剩空气量的减 少，废烟气的量减少，由废烟气带出的热损失将减少，从而提高了整套设备的热利用 率。用煤气发生炉煤气作为工业窑炉的燃料，成本比较低且环保，是工业窑炉的理想 燃料，在我国冶金、机械、轻工、建材、化工等行业均广泛采用。

14、煤气发生炉与各种燃料对比分析表及火色温度燃料热值对比每产生1千Kcal的热量，各种燃料折算价格标 煤6500大卡/kg （0、6元/熄河南价格=0、09元/千大卡）柴 油10000大卡/熄 （4、9元/熄=0、49元/千大卡） 天然气8500大卡/m3（1、8元/立方=0、2元/千大卡）液 化 气12000大卡/kg （7元/熄=0、58元/千大卡） 电 860 大卡 /度 （ 0、 5 元/度=0、 58 元/千大卡） 火色温度列表 火色加热温度（C）淡红色 830900桔黄色 9001050深黄色 10501150淡黄色 11501250黄白色 12501300煤气发生炉冷运转故障解决一、

15、煤气发生炉冷运转故障1 、冷运转现象（ 1 ）煤气发生炉出口温度低于正常值。（ 2）煤气发生炉内料层呈现一片黑色或暗黑，略带红色。（ 3）煤气含水分过多，质量变坏， CO2 含量增多，窑炉趋于下限范围2、冷运转危害（1）灰层薄易烧坏炉栅或炉裙。（2）炉内温度低，氧化还愿反应不充分，汽化效率低，煤气质量及产量满足不 了窑炉的能耗要求。（3）由于氧化层温度降低，灰层过薄，气化剂预热，原料气化不完全，灰渣含 炭量增高，原料消耗量增大。3、造成冷运转的原因（1）饱和温度高于正常控制值。（2）气化原料中粉末过多，料层阻力增大，透气性变坏。（3）除灰过多，火层低于炉栅顶端，而总层又偏高。4、冷运转处理办法

16、（1）根据炉内状况适当降低饱和温度借此提高氧化层温度，但不允许长时期超 过规定范围。（2）适当增加入炉空气量，加快氧化燃烧速度，提高灰层厚度和氧化层温度及 气化剂预热温度。（3）煤气发生炉出气温度偏低时，尽量延长投料时间。（4）火层较底时，停止灰盘转动除渣，培养火层。（5）筛去 10mm 以下的煤灰粉末。二、煤气发生炉热运转故障1、热运转现象（1）煤气出口温度过高，超出了规定范围。（2）开启探火孔观察，炉内料层表面一片火光，出现局部冒火，烧穿现象。（3）从探火孔出来的煤气着火，煤气中的一氧化碳含量偏低，煤气质量变差。（4）灰层增大速度大，灰中含残炭量不稳定，有较多随灰渣排出。（5）往煤气炉内插

17、钎子时，感到料层发粘。2、煤气发生炉热运转的危害（1）灰层相对过高，其它层厚度相应变薄，还原不充分，二氧化碳含量增多。（2）氧化层温度过高，超过灰熔点易引起结焦，炉况恶化，气化反应不好，有 效组分降低。（3）由于局部冒火，出现烧穿现象，导致空气走捷路，煤气中可燃组分二次燃 烧。同时，因氧含量的增高，直接危及安全生产。（4）灰渣里含碳量增高，促使气化原料的消耗定额上升。3、造成热运转的原因（1）饱和温度小于正常值或波动大，时间长，或燃烧层过薄。（2）灰层长时间高出正常值，除灰不及时，没有按时透炉，均衡松紧度和总层 高度超出正常范围。4、热运转处理办法（1）根据实际情况，加强操作力度，适当提高饱和

18、温度，但不能超过4 C。（2）适当加料，除灰，透炉。使总层达到 800-1100mm ，重新培养火层及还原 层，干馏层及干燥层。（3）根据窑炉温度，酌情减小风量。三、煤气发生炉层次偏斜的原因1、偏斜运行现象：层次偏斜主要是炉内灰层一边高，一边低，火层也同时偏斜， 高的一边冒火呈热运行，低的一边发暗呈冷运行，煤气发生炉出口温度急骤上升。2、煤气炉偏斜运行的危害 煤气发生炉出现层次偏斜，容易引起炉内局部冒火，烧穿，造成煤气中二氧化碳 含量升高，一氧化碳含量下降：甚至出现煤气中氧含量增加的被动局面，以及灰渣中 含碳量升高等现象。3、煤气发生炉层次偏斜的原因（1）气化原料粒度不均，煤粉及含水量过大，造

19、成入炉原料偏斜，布料不均匀， 没能及时调正处理。（2）由于原料粒度问题，入炉后气化速度不一，造成炉内松紧不一，粒度大处 通风燃烧激烈，产生孔洞与冒火。（3）炉内局部结焦未能及时处理和透炉调整，或处理不慎风量分布不均。4、煤气发生炉炉层偏斜处理方法（1）灰层高处进行捅灰，并用小钩子从灰盘拨灰，尽快将灰渣排出炉内。（2）在燃烧不好的地方，在总层偏高处要适当地透炉，细心地在料层中打气孔 提高通风量。（3）在有光亮处和燃烧猛烈的孔洞地方用铁钎使料层紧密，并用铁钎将周围末 燃烧的煤拨散到烧穿的地方，根据情况适当加料覆盖，保持料层均匀。（4）如发现有结焦现象，可适当增加饱和温度，但不超过饱和温度控制范围。（5）加强对气化原料的筛分处理，筛除原料中的 10mm 以下的煤炭粉末