煤气发生炉操作技能培训教材

煤气发生炉操作技能培训教材煤气工操作技能与考核

(中级工适用)

炉内气化条件与相关参数的调整

一、发生炉内气化条件与气化反应关系的分析

二、煤气发生炉的正常调整操作

三、燃料层次不正常的调整操作

四、反应温度不正常的调整操作

发生炉内气化条件与气化反应关系的分析

1、气化反应主要影响因素

影响煤气发生炉气化反应的三大主要因素（影响煤气发生炉气化反应的因素，如温度、压力、流量、流速以及燃料的物理化学性能等。）

①燃料层次②反应温度③气化剂流速

（其它各工艺操作参数都应以保证它们的正常为前提去进行制定与调整。）

2、燃料层对煤气发生炉气化反应的影响

煤气发生炉内燃料层次的划分，煤气发生炉内的燃料层次共分为5层，它们自下而上分别被称作：

①灰渣层②氧化层③还原层④干馏层⑤干燥层

（在煤气发生炉内燃料各层次之间很难划分出明显的界面，特别是氧化层和还原层之间更是难以划清，所以很多人把氧化层和还原层统称为气化层。）

3、燃料层次的控制及意义

（煤气发生炉底部装有炉蓖，气化剂通过炉蓖均匀地向上依次穿过各燃料层，并与其进行热交换或发生化学反应。）

灰渣层

作用：1、预热刚刚进入炉内的气化剂；2、保护炉底设备；3、对气化剂进行再

分布。（灰渣层的正常与否对炉底设备的使用寿命及发生炉内其它燃料层次的影响至关重大。）

厚度的控制：

灰渣层厚度一般认为与炉型及燃料品种的关系不是很大，它的厚度要求基本是以能够起到上述作用为原则。在实际操作中掌握中心灰层高出风帽150～200mm即为合适，四周灰层可控制在450mm左右。

气化层（包括氧化层和还原层）

作用：1、在氧化层，碳完全燃烧，为发生炉内提供足够的热量；2、在还原层内，基本上要完成二氧化碳的还原和蒸汽的分解。

（气化层是煤气发生炉内对气化真正有效的燃料层次。）

厚度的控制：

氧化层中的碳氧反应进行的既快又完全，所以氧化层的厚度相对来讲是比较小的，仅为150mm。

还原层中进行的反应速度较慢，需要较长的反应时间才能达到平衡，所以还原层就要控制得稍厚一些。

适当加厚气化层的意义：

不但可以延长二氧化碳还原反应的时间，同时还可以延长蒸汽与燃料的接触时间。这样，在炉内反应温度相同的情况下，就可以达到提高二氧化碳的还原率与蒸汽的分解率，增加煤气产量，提高煤气质量的目的。

干馏层与干燥层

作用：

1、在干燥层，燃料与热气流进行热交换，燃料中的水分完全蒸发；

2、在干馏层内，煤的温度进一步提高，挥发物从煤中逸出，并进行着煤的热分

解反应。

（经过这两层燃料得到了净化并提高了温度，为下一步与气化剂进行反应打下了基础。）

厚度的控制：

干馏层与干燥层的厚度与燃料中的水分及挥发分含量有关，变化范围也较大。

在煤气发生炉的生产操作中，对于干馏层与干燥层的厚度大多没有严格的规定。但作为操作人员仍要根据所用燃料的成分及相关参数，在保证灰渣层、气化层和炉出温度的前提下，合理地调整它们的厚度，以保证气化作业能在最佳条件下进行。一般情况下，干馏层与干燥层的总厚度可掌握在300mm左右。

反应温度对煤气发生炉气化反应的影响

气化温度对炉内反应的影响

炉内反应温度的（即气化温度）的高低对于二氧化碳的还原率与蒸汽的分解率起着决定性的影响。

反应温度过高存在的问题

气化层的最高温度要受到燃料灰熔点的限制，如果其温度值超过燃料的灰熔点，就有可能引起燃料发生熔融粘结，甚至结疤结块，破坏正常的气化作业。

炉内气化温度最高的位置

煤气发生炉内最高气化温度在氧化层与还原层之间。

气化温度的分析与判断

我们的煤气发生炉没有气化层温度的直接测量装置，故操作人员只能根据炉出温度、炉底温度、煤气成分、探火情况及灰渣状况等数据进行综合的分析与间接的判断。

气化剂流速对煤气发生炉气化反应的影响

气固反应的概念

气相与固相之间的化学反应。在煤气发生炉内，气化剂与固体燃料的反应。气固反应的特点与过程

特点：反应在气体与固体相接触的外表面和孔隙的内表面发生．

过程：①气流中的活性组分通过气膜向燃料的表面扩散；

②气流中的活性组分被燃料的表面吸附（包括燃料孔隙内表面）；

③活性组分与碳分子发生化学反应，生成反应物；

④反应产物解吸；

⑤反应产物通过气膜扩散入气流中。

上述步骤中①、②、④、⑤属于物理过程，③属于化学过程，其中哪个步骤的速度最慢，哪个步骤进行的速度就决定了总的气化速度。

扩散控制的概念

在煤气发生炉内反应温度足够高时，其化学反应速度必然相应地加快（即步骤③进行的很快），此时整个气化过程的速度主要由反应物（气化剂）扩散到燃料表面或反应产物（煤气）扩散入气流中的速度所控制，这种状况称为扩散控制。

提高吹风强度的作用

在相近的吹风时间内，提高吹风强度（即加快气流速度），吹风气中的一氧化碳含量会大大下降，吹风气带走的热量也会相应地减少。这样储存在燃料层中的热量就会相对地增加，最终使整个气化过程中的燃料消耗得以降低。

由于吹风速度的提高，使单位时间内吹入炉内的空气量得以增加，因而可以相应地缩短吹风时间，使制气时间得到延长，增加了煤气的产量。

限制气体流速的因素

受到煤尘出量、燃料层被吹翻或吹出风洞的限制。

发生炉煤气生产的最佳气化条件

正确理解“三高”

“三高”即高炭层、高炉温与高流速。

高度适当、分布合理的燃料层次是保证煤气炉内气化反应能够正常进行的首要条件；

在允许范围内，将气化温度尽量提高是增大制气强度的必要手段；

入炉气化剂维持一定的流速又是以上二者的补充；

因此发生炉煤气生产的最佳气化条件就是“三高”。

操作人员应在稳定气化作业的前提下，尽可能地把气化剂流速和炉内的反应温度提高到燃料及其它条件所允许的高限，尽量使煤气发生炉经常处于下列三个条件下操作与运行。

①炉内各燃料层次正常稳定，炉底排渣通畅；

②燃料层各处同一截面的气流速度和温度分布均匀；

③保持高炉温与高流速。

煤气发生炉的正常调整操作

一、燃料层次的调整二、反应温度的调整三、气化剂流速的调整四、其它有关的正常操作

一、燃料层次的调整

1、炭层总高度的控制

(1)调整炭层总高度的意义

通过炭层总高度的调整来改变炉内的气化条件，进而达到增加与改善发生炉煤气产量与质量的目的。

(2)调整炭层总高度的原则