浅谈两段式煤气发生炉鼓风量和温度控制调制.doc

浅谈两段式煤气发生炉鼓风量和温度控制调制
本文简要介绍了煤气发生炉鼓风量和饱和温度的概念与确定依据，以及两段式煤气发生炉设备鼓风量和饱和温度判断和调整的操作要点，并对鼓风量与饱和温度的自动控制和调节进行了简要阐述。 前言：对于煤气发生炉的设计和操作而言，鼓风量与饱和温度的控制，是其工艺操作的基础，也是煤气发生炉实现自动控制的核心点。深入了解鼓风量与饱和温度的控制要点，对于完善煤气发生炉的自动化程度和提高煤气发生炉的优化运行程度至关重要。 1．相关因素及参数确定 （1）煤气发生炉的鼓风量参数奠定了炉内热平衡的基础，对于混合煤气发生炉而言，它直接与最终煤气的成分相联系。饱和温度是煤气发生炉行业的习惯性术语，实质上是指气化剂（空气与水蒸气）的混合温度。对于稳定工况的蒸汽和空气，饱和温度表征空气和蒸汽的供给比例。“饱和”二字源于发生炉煤气的早年操作，人们误认为水蒸汽与空气的混合物是以饱和状态鼓入炉内的。（2）鼓风量和饱和温度的确定依据：鼓风量基本确定煤气的产量，它与饱和温度共同决定了炉内各层区的温度及气体成分，是设计计算中物料和热量平衡的原始依据，而试烧和实际运行经验后的数据是技术管理中下达操作指标的基础。 影响饱和温度最敏感的因素是煤的工业分析结果和灰熔点。饱和温度低，则表征气化剂中蒸汽含量比例低，氧化层温度和出气化炉气温一定会升高，反之亦然。真实正确的饱和温度，应依据煤的灰熔点确定，即保持氧化层温度低于ST10~20℃为合理。煤气发生炉操作时，应该尽最大可能提高炉温，从而其强化气化过程。 煤的反应活性对饱和温度影响较大。高活性的煤气化时，空气耗量低，宜适当提高饱和温度，即以较高比例的蒸汽调节炉内温度，使煤气中氢和一氧化碳数量增大。 对于水煤气发生炉，不存在饱和温度问题，因为其鼓风与上吹下吹蒸汽量是分开的。提高吹风蒸汽的温度，能促进水蒸气分解率，提高煤气中有效成分，同时，也能相对缩短每个操作循环中的有效制气时间，相对减少鼓风量及鼓风时间比例。 2．两段式煤气发生炉鼓风量与饱和温度操作要点概要 对于现行应用较为广泛的两段式煤气发生炉而言，根据实际炉况，判断并调整鼓风量与饱和温度更为复杂而重要（与一段式煤气发生炉比较），常用的判断与调整方法如下所列，一段式煤气发生炉的操作可分析借鉴两段炉的操作方法，对其鼓风量与饱和温度进行相应的判断与调整。 （1）气化段温度低，宜适当降低饱和温度（即加大空气配比）予以调整。 （2）下段煤气中CO2值偏高，亦表示饱和温度较高，蒸汽比例高或气量不足。氧化层温度的提高必然使CO含量高，而CO2比例下降。 （3）根据煤气成分分析结果和下段煤气温度，适当调整风量和饱和温度。（4）定期检查灰渣含碳量，并结合是否偏炉，适当调整风量和饱和温度。 （5）煤气发生炉热备时只需间歇微量鼓风，维持温度即可。热备转入正常送气，宜先使用较低的饱和温度。
煤气发生炉的工作原理及产气过程讲解
煤气发生炉气化原理主要分为三个过程，首先将块煤置于煤气发生炉中，然后将底层煤引燃，引燃后在上面覆盖厚煤层，最后鼓入空气和水蒸汽，当空气跟水蒸气与煤产生一系列氧化还原反应后会在出口处得到含有CO、H2等可燃成份的半水煤气的设备。这样一系列就完成了一套煤气炉产气的程序。 煤气发生炉要想产生干净一些的煤气，要用焦炭或无烟煤。普通煤也得粒度大于20mm.两段式煤气发生炉比一般的单段炉增加了一个干馏段，采用弱粘结性烟煤而原料制取干馏煤气和气化煤气相混合的双重煤气。原料煤入炉后在炉子上段进行低温干馏。生成热值较高的低温干馏煤气，煤被干馏变成热半焦落入下段进行气化。炉底通入空气、水蒸气与焦炭反应生成的发生炉煤气，温度在600～700℃，为上部煤的干馏提供热源。
两段式煤气发生炉设备造气和反应原理
两段式煤气发生炉造气包括两个过程，即以煤炭为气化原料，以空气和水蒸气为气化剂的气化反应过程，和利用气化煤气的高温显热对入炉煤炭进行干燥及低温热解的过程。（1）气化反应 发生炉气化反应可以分两步来理解，首先是空气通过燃料层，C与O2发生放热反应，为下一步反应提供热量和反应物CO2；随后是蒸汽和空气混合通过燃料层，C与H2O、O2和CO2发生吸热和放热的混合反应，生成发生炉煤气，其反应方程式如下。 2C+O2=2CO+221.2kJ （1） 2CO+O2=2CO2+566.0 kJ （2） C+O2=CO2+393.8 kJ （3） CO2+C=2CO-172.6kJ （4） C+2H2O=CO2+2H2-90.2 kJ （5） C+H2O=CO+H2-131.4 kJ （6）（2）煤炭干燥和低温热解反应 首先是煤的干燥脱气过程，随着温度的逐渐升高，煤中的水分被蒸发（120℃之前）出来，然后是煤结构中不稳定官能团的破坏和附在物质的脱附，放出气态物质，最后是煤的解聚和热分解反应过程，煤粘结并转化形成半焦。过程产物除半焦外，还有焦油和CH4、CnHm 、H2、CO、CO2、H2S、水汽等物质。 上面我们说了两段式煤气发生炉造气的原理，接着专家组详细的说下煤气发生炉造气的过程。（1）煤气发生炉内固态物质行程 通过加煤机将储煤仓中的煤分批次注入煤气发生炉内，加入煤气发生炉中的煤首先进入干馏段，煤在干馏段中缓慢下移，在此经历干燥及低温热解过程。首先煤炭中的水分被干燥出来，随着煤炭的不断下移，温度进一步升高，干馏出焦油和干馏煤气。经过干燥和热解后呈半焦状态的煤继续下移，进入气化段，在气化段经过氧化还原反应，形成以CO和H2为主要成分的煤气。煤炭中的灰分及极少部分未参与反应的煤炭以灰渣形式继续下移，由灰刀将其清出炉外。（2）煤气发生炉内气态物质行程 作为气化剂的空气和水蒸汽自炉底鼓入炉内，在1100－1200℃条件下，与进入气化段的呈半焦状态的煤发生氧化还原反应，形成以CO和H2为主要成分的煤气。煤气分两部分向上运行，其中一部分通过下段煤气夹层通道上移，最后从下段煤气出口导出，该部分煤气被称为下段煤气；而另一部分煤气则在煤气发生炉料层内上行进入干馏段，通过与缓慢下移的气化用煤直接接触，将其热量直接传给气化用煤，进行上面叙述的热解和干燥的过程，同时产生一部分以烷烃类高热值气体为主的干馏煤气。这部分上行煤气及热解过程中产生的干馏煤气一起由上段煤气出口导出，形成上段煤气。

双段式煤气发生炉操作要点记录
两段式煤气站工艺：合格原料煤由电动葫芦提升至主厂房储煤仓，再经双滚筒液压加煤机加入炉内，煤受到来自气化段煤气的加热干馏，干馏后半焦状态下的煤炭在气化段与气化剂（空气、蒸气）发生反应，气化段生成的煤气分为两部分，一部分从两段煤气发生炉下段煤气出口经旋风除尘器出炉，另一部分向上经中心管与干馏煤气混合从上段煤气出口出炉。下段出口煤气经旋风除尘器降温除尘后进入强制风冷器，继续除尘降温，然后进入间冷器进一步降温。上段出口煤气进入电捕焦油器除焦后，直接进入间冷器，与下段煤气混合，在混合中完成降温，混合后煤气进入电捕轻油器，捕除轻油，煤气经加压风机加压后送往水雾捕滴器脱水送往用户。　　两段式煤气发生炉自上而下由干馏段和气化段组成，首先煤从炉顶煤仓经两组下煤阀进入炉体，煤在干馏段经过充分的干燥和长时间的低温干馏，逐渐形成半焦，进入气化段，炽热的半焦在气化段与炉底鼓入的气化剂充分反应，经过炉内还原层，氧化层而形成灰渣，由炉栅驱动从灰盆自动排出。煤在低温干馏的过程中，以挥发份析出为主生成的煤气称为干馏煤气，组成两段炉的顶部煤气，约占总煤气量的40%，其热值较高(6700KJ/nm3) 温度较低(120℃左右)，并含有大量的焦油。这种焦油为低温干馏产物，其流动性较好，可采用静电除尘器捕集起来，作为化工原料和燃料。在气化段，炽热的半焦和汽化剂经过还原、氧化等一系列化学反应生成的煤气，称为气化煤气。组成两段炉的底部煤气，约占总煤气量的60%，其热值相对较低(6400KJ/nm3)，温度较高(450℃左右)，因煤在干馏段低温干馏时间充足，进入气化段的煤已变成半焦，因此生成的气化煤气不含焦油，又因距炉栅灰层较近，所以含有少量飞灰。底部煤气就可经旋风除尘器及风冷器等设备来处理，这样对于使用冷净化煤气的用户，便可不采用水洗法就能使用上冷净化煤气，从而避免了大量酚水无法处理的缺陷。　　两段式煤气发生炉有上下两个煤气出口，可输出不同热值的煤气，其气化效率和综合热效率均比单段炉高，煤炭经过炉内上段彻底干馏，下段煤气基本不含焦油，上段煤气含有少量轻质焦油，不易堵塞管道，两段炉煤气热值高而且稳定，操作弹性大，自动化程度高，劳动强度低。两段炉煤气站不污染环境，节水显著，占地面积小，长期运行成本低。该炉型中炉篦转动及加煤部分可根据用户不同要求采用机械或液压，炉篦为耐热铸铁，其透气性效果较佳，适用烟煤气化工艺。