煤气发生炉原理与工艺

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1、（研究性学习论文）煤气化技术研究成员：尤雪云　洪金溪　洪梅花　杨灿源　吴美玲单位：福建省晋江市季延中学高二年6班指导教师：李明达在科学技术日益崛起、更新的今天，经济也随之迅猛发展。经济的发展必然要消耗大量的能源，我市工业，特别是磁灶镇的磁砖厂每天都要消耗数以万吨计的煤，倘若处理不当，便会造成资源浪费、成本增加、环境污染等一系列的问题。因此，如何提高资源煤的利用率，采取新的燃煤技术，便成了各个工厂、企业生存和发展的一项重要环节。为了探索这一问题，我组就“煤气化技术”这一课题进行了较长一段时间的调查、参观、研究：我们在老师的指导下，先后参观了两种不同发生炉（“两段式煤气发生炉”和“冷煤气发生

2、炉”）装置的煤气站；在相关知识（书本所学，图书馆、互联网上所调查知识等）基础上，认真询问了煤气站站长、技术员有关这方面的知识以及实际应用的一些情况，让我们对这一门技术有了较多的了解。下面本文分几个方面介绍这一“煤气化技术”：Ⅰ　煤气化原理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、CO2、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＋H2O＝CO＋H2－Q（Q为热量，下同）当氧气和碳反应时就放出热量：2C＋O

3、2＝2CO＋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：2CO＋O2＝2CO2＋Q　C＋O2＝CO27＋Q　。所以说，CO的产生并不一定意味着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CO2时，同时生成了相同体积的H2：CO＋H2O＝CO2＋H2。因此，不会有热损失。在还原层，其温度低

4、于1200℃时，还会出现下面的快速反应：CO2＋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CO2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”，其温度约为400℃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120℃左右。（如图）Ⅱ　发生炉的流程（如右图：①燃烧床，用于干馏煤；②炉栅，即篦；③圆筒，用来装顶部流下的水；④灰盆，用于装溶水的灰渣；⑤玻璃液位计，用于观察水位）1、发生炉包括炉体和底部现将

5、备好的合格煤（粒度为20~40mm）通过上煤装置贮存在主车间贮煤仓中，再按事先设定好的程序喂入炉内。煤经过干燥、预热后落到燃烧床上。2、此时，甲段燃烧床上的温度已达1000℃7以上（温度由气体反应所得）。在高温、隔绝空气的情况下，煤粒熔化，并干馏。这里对燃烧床的温度要求是比较严格的：如果温度过高，煤粒会因此而来不及熔化，不能充分反应；如果温度过低，又达不到熔化干馏的要求。而燃烧床的温度取决于气化剂的饱和温度、燃料的粒度以及探火棒的作用。煤的“干馏”分解成轻焦油、重焦油、焦炭、煤气（焦炉气）。其中，轻焦油和煤气先从A管流出，这部分气体为“顶部煤气”，温度大约120℃。（在“冷煤气发生炉”中

6、，这部分气体没有先抽出，而干馏所得气体中也含有一部分CH4）3、在“干馏层”所得的重焦油、焦炭（占干馏所得气体的大部分）由于密度比较大，就从燃烧床旁边进入乙段，其温度大约在1000℃~2000℃。在乙段底部的炉栅转动，其目的有三：一是使从甲段中流下来的气体保留在乙段；二是通过对气体剂的作用控制燃烧床的温度；三是过滤反应后的灰渣，使其落到丙段的水内，以便除去。通过顶部加入的水导流到③中，由于高温气化成水蒸气，与甲段下来的气体混合反应：C＋H2O＝CO＋H2（在“冷煤气发生炉”中的水蒸气是直接炉外加热变成水蒸气，再鼓入炉内，这些蒸气称为“外来蒸气”）。另外，由底部的鼓风机要12KPa的压力下

7、把空气通过B鼓进炉内，通过炉栅进入乙段。这时发生了C＋CO2＝2CO反应。上述两个反应同时进行，使得CO、H2的浓度大大提高，而C、H2O浓度下降。（在“冷煤气发生炉”中没有炉栅，由甲段下来的气体与“外来水蒸气”反应：C＋H2O＝CO＋H2。同时，也发生C＋CO2＝2CO。这段称为“还原层”。生成的气体上浮，剩下的进入“气化层”。）由于这两个反就都是吸热反应，所以温度降至500℃左右。这部分煤气和着些重焦油、灰渣，通过侧管后，被抽到