煤气发生炉原理及资料

煤气发生炉原理及环保情况

煤气发生炉工作原理及环保情况郑州中远热能技术有限公司一、煤气发生炉的发展概况煤气化技术应用至今已有百余年历史，传统的煤炭气化炉设备庞大、结构复杂。主要用于大规模的生产。把煤气化后，经过洗涤、降温、脱硫、加压存储，然后并网使用。由于这些中间环节，使得煤炭气化的成本大大增加，其价格与天然气价格相当。因此，尽管有已有百余年的应用，但没有什么突破性的进展，煤炭气化技术在工业上一直没有大规模的应用。由于世界范围内的能源危机的加重及世界各国强制性对环境保护政策的大力推行，使得人们特别是能耗大户急于寻求更为廉价且较为干净的能源来取代石油、天然气及电能。于是煤炭的干净化使用特别是煤炭气化的研究又提到议事日程上来，为了满足现在工业用户的要求，近年来，煤气化炉向小型化、简单化、生产低成本方向发展，取消了除尘、降温、脱硫、洗涤、加压储存等中间环节，煤炭气化向现场生产现场使用方向发展，从而最大限度的降低能耗及其操作环节。这样不仅能够满足广大工业用户的使用要求，也达到了国家环保要求。小型煤气炉在工业加热方面得到了全面的使用，其节能环保效果及加热性能得到了广大工业用户的肯定。

二、煤气发生炉的造气原理

煤的气化是一个在高温条件下借气化剂的化学作用将固体碳转化为可燃气体的热化学过程。根据煤气发生炉内所进行的气化过程特点，可将煤层自上而下地分为干燥带、干馏带、还原带、氧化带和灰层。在干燥和干馏带中，煤受到高温炉气的加热而放出水分和挥发分，剩下的焦碳在还原带和氧化带中进行气化反应。

（1）氧化层：碳被气化剂中的氧氧化成二氧化碳和一氧化碳，并放出大量的热量。煤气的热化学反应所需的热量靠此来维持。氧化层温度一般维持在1100～1250℃，这决定于原料煤灰熔点的高低。

（1）C＋O2 = CO2＋408861 KJ

（2）2C＋O2 = 2CO2＋246447 KJ

（3）2CO＋O2 = 2CO2＋571275 KJ

（2）还原层：还原层是生成主要可燃气体的区域，二氧化碳与灼热碳起作用，进行吸热化学反应，生产可燃的一氧化碳；水蒸气与灼热碳进行吸热化学反应，生成可燃的一氧化碳和氢气，同时吸收大量的热。

（4）CO2＋C = 2CO－162414 KJ

（5）C＋H2O = CO＋H2－118828 KJ

（6）C＋2H2O = CO2＋2H2－75240 KJ

（7）CO＋H2O = CO2＋H2－43587 KJ

（3）灰渣层—气化后炉渣所形成的灰层，它能预热和均匀分布自炉底进入的气化剂，并起着保护炉条和灰盘的作用。燃料层里不同区层的高度，随燃料的种类、性质的差别和采用的气化剂、气化条件不同而异。而且，各区层之间没有明显的分界，往往是互相交错的。

（4）干馏层通过气化层上升的煤气流进入干馏层。干馏层是带干馏段煤气炉极具特色的反应区段。进入干馏层内的载热气体，温度约在700℃以下。在此区段基本上不再产生上述的小分子间的气化反应，而是进行煤的低温干馏，生成热值较高的干馏煤气（气体组成有H2、CH4、C2H6、组分和气态焦油成分）、低温干馏焦油和半焦（半焦中的挥发份约为7~10%），干馏煤气和雾状焦油同气化段产生的贫煤气一起从煤气炉的顶部出口引出。生成的半焦下移到气化段后进行还原与氧化反应。

三、煤气发生炉环保的原因

1、粉尘

煤气发生炉是将煤转化为煤气的设备，理论上讲：发生炉煤气的组成CO、H2、CH4 、CmHn 占51%，N2 、CO2等占49%。燃烧后废气无烟无毒，对大气无任何污染。但现阶段煤气发生炉产生的煤气没有进行处理而直接燃烧，其中烟气中灰粉为20毫克/立方左右，（国家标准规定窑炉排放不大于100毫克/立方）。从粉尘上讲，我公司生产的煤气发生炉完全满足国家标准。

2、二氧化硫

煤气发生炉与直接燃煤相比，二氧化硫下降50%。原因是硫是以硫铁矿的形式伴生在煤中，煤气发生炉的炉内温度控制在1300℃以内，而硫铁矿分解温度在1300℃以上，因此，一部分硫没有被分解而被留在煤渣中。只要选择含硫量低的煤，二氧化硫不会超标。

3、煤焦油

煤焦油在无烟煤中较少，烟煤中较多，一般随煤气燃烧。部分没有燃烧的沉淀成为固体，不会造成污染。

四、我公司开创了煤气发生炉小型化的先河，小型化之后煤气发生炉得到了广泛的应用，使煤气发生炉与各种工业加热炉一对一的应用。并在国内首家采用计算机对两炉进行控制（见中的介绍）。煤气发生炉的应用情况。

煤制气过程中产生的污染物:

煤制气分为焦炉煤气、高炉煤气和发生炉煤气（水煤气）三种。煤气制备过程中，会产生一氧化碳、硫化氢、酚类和氰化物等有毒有害气体。煤气冷却时产生的废水统称为“酚水”。酚水的主要污染物为酚和氰化物，浓度较高，有一定的毒性。制气过程中馏去的煤焦油是一种致癌物质，属危险废物。硫化氢、酚类和焦油的挥发成分带有强烈的臭味，产生恶臭。

加热炉和热处理炉均采用煤气发生炉水煤气为燃料，煤气发生炉产生的煤气通过碱液水封除尘、脱硫后得到的干净煤气送往各工序使用，此时的煤气属较清洁能源，无需再进行废气治理，具有节约能源、环境污染小、燃烧效率高等优点。燃烧尾气通过60m高烟囱排放，能达到《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）中表2和表4中二级标准SO2浓度为850mg/m3，烟尘浓度为200mg/m3的要求。

由于煤焦油成分比较复杂，因此查找了很多资料来确定其燃烧过程产生污染物。但仅查到下列几种：多环芳烃-包括芴、蒽、萤蒽、苯并蒽、苯并芘、烟雾、炭黑、二氧化硫、三氧化硫等。偶个人感觉这些好像还不完全

建议慎重使用，煤焦油燃烧产生的污染物“十毒俱全”，有蒽、萘、酚、苯并芘等多种有毒有害物质。

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一、煤气发生炉工作原理及产品特点：

1.工作原理

煤气发生炉是以煤为原料生产煤气，供燃气设备使用的装置。固体原料煤从炉顶部加入，随煤气炉的运行向下移动，在与从炉底进入的气化剂（空气、蒸汽）逆流相遇的同时，受炉底燃料层高温气体加热，发生物理、化学反应，产生粗煤气。此粗煤气（即热煤气）经粗除尘后可直接供燃烧设备使用。

2.产品特点

1）以劣代优

我国是煤炭大国，但优质燃料构成有限，大部分是劣质煤和二类烟煤。使用廉价褐煤和二类烟煤制气，在适用原料煤品种方面是一重大突破。我公司研制开发的MQL-Ⅲ型煤气发生炉系列产品，可以大幅度降底煤气成本，使用前景广阔。

2）节约能源

各种工业窑炉，锅炉采用本技术、设备后，可提高热效率20-40%，燃料成本降低30-70%，炉渣含碳量在3%以下，与国家标准（≤12%）相比，降低9个百分点，节能效果十分显著。

3）环境指标达到一类标准

在不另外设置除尘、脱硫装置的情况下，粉尘排放浓度≤100mg/Nm3，林格曼黑度<1级，二氧化硫排放浓度<200mg/Nm3。

4）安全文明生产

采用低温常压水封煤气（出口煤气压力400Pa）安全可靠，改善操作环境，减轻工人劳动强度。

二、主要技术指标

1.煤质应用要求

煤炭低位发热量Q≥10mJ（≥2400kcal/kg），褐煤或烟煤；水份≤25%；挥发份≥35-50%；灰分25-35%；灰熔点≥1250℃；煤炭粒度：13-25，25-50，50-70mm；煤粉含量≤10%。

2.煤气热值

煤气发热量5.23-5.65MJ/Nm3（1250-1350kcal/Nm3）。