煤炭氣化基本知識(shí)（三）；第三講煤氣發(fā)生爐及煤的氣化；第一講，介紹了什么是煤氣和發(fā)生爐煤氣，特別介紹了；一、煤炭氣化簡(jiǎn)史；煤制氣的歷史，至今已有200多年；1、1792年，美國(guó)人威廉·默多克在自己的家里，；2、1812年，英國(guó)在倫敦建造了世界上第一個(gè)煉焦；3、1839年，俄國(guó)的皮肖夫(Bishff)，設(shè)；4、1865年，上海建立了我國(guó)第一座高溫干餾煤氣；5、1
煤炭氣化基本知識(shí)（三）
第三講 煤氣發(fā)生爐及煤的氣化
第一講，介紹了什么是煤氣和發(fā)生爐煤氣，特別介紹了混合發(fā)生爐煤氣；第二講，介紹了煤質(zhì)及煤的特性以及對(duì)氣化所產(chǎn)生的方方面面的影響；今天開(kāi)始第三講，內(nèi)容包括煤氣發(fā)生爐及煤的氣化，我將向各位介紹煤炭氣化簡(jiǎn)史：采用不同的氣化方法和不同的爐型時(shí)，煤在爐內(nèi)的氣化反應(yīng)過(guò)程；重點(diǎn)針對(duì)單段爐和兩段爐，介紹影響煤炭氣化的若干因素；煤炭氣化過(guò)程的熱平衡；以及氣化過(guò)程所產(chǎn)生的煤氣、煤塵、焦油、爐渣等。
一、煤炭氣化簡(jiǎn)史
煤制氣的歷史，至今已有200多年。
1、1792年，美國(guó)人威廉·默多克在自己的家里，將煤裝在鐵制的圓筒形的蒸餾釜內(nèi)，被裝在磚砌的直立火爐里進(jìn)行干餾，所生成的煤氣用于照明，1802年制成了較大的煤氣發(fā)生器。
2、1812年，英國(guó)在倫敦建造了世界上第一個(gè)煉焦煤氣廠，當(dāng)時(shí)主要是用于照明。
3、1839年，俄國(guó)的皮肖夫(Bishff)，設(shè)計(jì)實(shí)施了空氣鼓風(fēng)固定床上行式液態(tài)排渣煤氣發(fā)生爐。
4、1865年，上海建立了我國(guó)第一座高溫干餾煤氣廠。
5、1895年，奧地利維也納的斯曲勒巧(strchc)教授發(fā)明了采用兩個(gè)容器的煤氣發(fā)生爐用來(lái)制取水煤氣，這就是兩段爐的雛形。
6、1939年，德國(guó)研制的世界第一臺(tái)現(xiàn)代化的高壓氣化魯奇爐投入運(yùn)行，目前已發(fā)展到了第四代了。
7、1943年，在奧地利建成世界上第一座兩段爐煤氣廠。
8、1940年以后，前蘇聯(lián)在總結(jié)以往煤氣發(fā)生爐結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)制造了一直沿用至今的д型煤氣發(fā)生爐，目前國(guó)內(nèi)各煤氣爐生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的煤氣
爐，基本上都是參照д型爐的。
9、1945年以后，美國(guó)研制的威爾曼——格魯沙單段式煤氣爐投入商業(yè)運(yùn)作。 10、1980年，美國(guó)研制的德士古水煤氣氣化爐投入商業(yè)運(yùn)作。
就煤的氣化方法而言，已不下百余種，簡(jiǎn)化分類(lèi)如下：
、（太陽(yáng)能氣化爐）
二、常壓固定床煤氣發(fā)生爐
這里，我重點(diǎn)介紹的是生產(chǎn)混合發(fā)生爐煤氣的常壓固定床煤氣發(fā)生爐，其
中包括單段爐和兩段爐，這類(lèi)爐型的特點(diǎn)如下：
1、常壓氣化：就是采用的是微正壓操作，一般情況下，爐內(nèi)的操作壓力在6～1KPa，而加壓氣化的操作壓力要比常壓氣化高得多。例如：加壓氣化魯奇爐的操作壓力為2.5MPa左右；加壓魯爾爐的操作壓力高達(dá)9.8MPa。
2、固定床運(yùn)行：固定床顧名思義即是指煤料在爐內(nèi)相對(duì)呈固定狀態(tài)，但是，實(shí)際上在氣化反應(yīng)過(guò)程中，煤料是在不斷下移的，所以又被稱(chēng)為移動(dòng)床，從某種意義上講叫移動(dòng)床更符合實(shí)際，根據(jù)被氣化的煤料在爐內(nèi)所處的狀態(tài)，還有采用流化床(又稱(chēng)沸騰床)的溫格勒爐、采用氣流床(又稱(chēng)懸浮床)的K-T爐、采用不同熔池介質(zhì)的鐵浴床、鹽浴床和渣浴床的氣化爐。這里要特別說(shuō)明的是：煤料在固定床氣化時(shí)，煤的干燥、干餾、還原和氧化層次比較明顯，而煤料在氣流床氣化時(shí)，煤的干燥、干餾、還原和氧化，僅1秒之內(nèi)就完成了。
固定床、流化床、氣流床工作原理示意圖如下：
3、對(duì)入爐煤粒度要求：常壓固定床：?jiǎn)味螤t20-80mm，兩段爐20-50mm
加壓固定床：13-50mm(要求＞13mm占87%)
流化床：0-8mm
氣流床：＜0.1(要求＞200目占80%)
4、煤料在爐內(nèi)所停留時(shí)間：固定床：1～1.5h
流化床：～15min
氣流床：＜1S
5、氣化介質(zhì)：常壓固定床煤氣爐絕大多數(shù)采用的是“空氣+水蒸汽”，而“富氧+水蒸汽”至今還很少被采用。加壓固定床、流化床、氣流床煤氣爐，大多數(shù)采用“氧+水蒸汽”。
6、煤氣中的可燃?xì)怏w，主要是CO和H2。
7、煤氣熱值：5.02～6.28MJ/Nm(1200～1500)Kcal/Nm)
8、氣化強(qiáng)度：150～350kg/m·h
9、煤氣產(chǎn)率：2～3.5Nm/kg
10、煤氣爐的直徑：φ1.0～φ3.6m
11、制氣能力：1000～8000Nm/h
三、煤的常壓固定床氣化過(guò)程的影響因素
1、在氣化過(guò)程中各氣體成分在各層次內(nèi)的分布
圖8可以顯示出從氣化劑進(jìn)入爐內(nèi)后的變化過(guò)程
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(1)氧氣：在灰渣層不起反應(yīng)，主要反應(yīng)是在氧化層與碳起反應(yīng)，在氧化層結(jié)束時(shí)，氧氣已經(jīng)趨近于0，正常氣化時(shí)在煤氣中只含0.2%左右氧氣。
(2)二氧化碳：是在氧化層生成，在氧氣消耗逐漸下降時(shí)，二氧化碳就逐漸上升，在氧化層的上部至第一還原層時(shí)，由于二氧化碳與碳起還原反應(yīng)，所以二氧化碳就逐漸下降，當(dāng)?shù)竭_(dá)第二還原層時(shí)，二氧化碳下降緩慢，然后又有上
升，這是因?yàn)橐谎趸寂c水蒸汽反應(yīng)生成二氧化碳所造成。
(3)一氧化碳：在氧化層后段及第一還原層是生成一氧化碳最多的區(qū)域，此時(shí)主要是二氧化碳與碳起還原反應(yīng)生成一氧化碳，在第二還原層上部就有微微下降的趨勢(shì)，逐后在空層部分由于一氧化碳和水蒸汽反應(yīng)生成二氧化碳，而此時(shí)一氧化碳就有下降趨勢(shì)。
(4)水蒸汽：主要是耗用在第一還原層和第二還原層，在空層中也有少量耗用。
(5)氫氣：主要在第一還原層生成，在第二還原層以空層中還有少量生成，從上面各種氣體的消耗及生成的情況可以得到這樣一些規(guī)律，即：
①氧的耗用與二氧化碳的生成是一消一漲，只有氧的下降才會(huì)有二氧化碳的生成；
②二氧化碳與一氧化碳也是一消一漲；
③水蒸汽與氫也還是一消一漲的趨向。
2、不同燃料的二氧化碳還原反應(yīng)速度
在發(fā)生爐內(nèi)不同性質(zhì)的燃料對(duì)于二氧化碳還原反應(yīng)的速度和生成物的濃度都有不同，圖9示出木炭、焦炭和無(wú)煙煤在
1100℃的不同還原反應(yīng)速度。
由上圖可知，在1100℃時(shí)，木炭的反應(yīng)速度最快，焦炭次之，而無(wú)煙煤的反應(yīng)速度最慢，若為煙煤，則反應(yīng)速度是在木炭和焦炭之間。
由此也可得知，為什么無(wú)煙煤在氣化時(shí)，由于其還原反應(yīng)速度慢，所以只能采用小于煙煤氣化時(shí)的流量，這樣以降低流速，使氣化劑與碳有較長(zhǎng)時(shí)間的接觸。
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