
上图所示是自产蒸气的煤制气工艺流程,该工艺是一个十分成熟的技术,经过几十年不断变革使煤气发生炉操作更简单、更安全可靠。只要加强管理、认真操作完全能达到预期经济效益和社会效益。
空气与自产的蒸气混合成适当的温度从炉底鼓入,块煤从双钟罩加煤器下来,在发生炉中进行氧代还原反应,生成热的煤气,经二级除尘,到炉前燃烧器与助燃空气混合燃烧向工业炉供热。
煤气发生炉反应机理:
煤气发生炉的原料是低硫份、弱粘结性块煤,块煤主要成分有固定碳、挥发份、灰份和水份。
块煤在煤气发生炉中与水蒸气、空气在一定的温度下进行氧化还原反应,生成可燃气体:一氧化碳、氢气、甲烷和碳氢化合物,也生成CO2和大量未起反应的氮气。由于煤块质量好坏和操作条件的变化,产出的煤气组分也不同,每一标准立方米煤气热值一般在1200~1450kcal
/ Nm3。 块煤在煤气发生炉中分层进行着氧化还原反应:
(一)、干燥层:煤与煤气接触,使煤中水分得到蒸发。
(二)、干馏层:燃料煤发生热分解,放出挥发分。
(三)、气化层分为氧化层与还原层,是煤气发生炉的主要反应区域,煤与气化剂发生剧烈的反应(以通空气作为气化剂)
a、氧化层 2C+O2--->2CO+热Q 2CO+O2--->2CO2+热Q C+O2--->CO2 由此可见,空气中氧浓度减低了,发生炉中的CO2浓度就增高,若O2的浓度最低,则CO2的浓度最高。
b、还原层 CO2+O2--->2CO-热Q , CO2浓度下降则O2浓度增加;反应热量从氧化层带入,若还原反应速度慢,则该层较厚;
(四)、渣层 预热和均布氧化剂,保护炉篦和灰盘;
(五)、以水蒸汽作气化时,气化层中无氧化层,可把气化层分为上下二层: 下层为主还原层
C+2H2O→CO2+2H2-Q C+H2O→CO+H2-Q 上层为次还原层 CO+H2O→CO2+H2+Q C+2H2 →CH4+Q
在不同温度下,C与H2O蒸气反应达到平衡,当温度到较高时,H2、CO含量达到等量,温度越高越有利于优质煤气的生成。
(六)、当空气与水蒸汽同时通入燃料层时C与O2反应,C将同时与空气、水蒸气起反应,我们目前安装的煤气发生炉就是同时通入空气和水蒸气的炉型。
煤气炉升到一定温度后,通入水蒸气与空气的混合气,与热煤层反应生成含有H2、CO、CH4等可燃气体,称发生炉煤气。同时也包括大量未起反应的氮气和生成CO2气,这种煤气虽然热值较低,但能广泛地应用于工业炉窑,作为加热的热源。
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