常压固定床煤气发生炉气化原理
固定床气化工艺简介：2、固定床气化的过程原理.
2、固定床气化的过程原理 固定床气化炉内的气化过程原理如图4-17所示。
图4-17 固定床气化的原理可见， 在固定床气化炉中的不同区域中，各个反应过程所对应的反应区 域界面比较明显。
当炉料装好进行气化时，以空气作为气化剂或以空气（氧气、富氧空气）与水蒸气作为气化剂时，炉内料层可分为六个层带，自上而下分别为：空层、干燥层、干馏层、还原层、氧化层、灰渣层，气化剂不同，发生的化学反应不同。
由于各层带的气体组成不同，温度不同，固体物质的组成和结构不同，因此反应的生成物均有一定的区别。
各层带在炉内的主要反应和作用都不同。
(1)灰渣层 灰渣层中的灰是煤炭气化后的固体残渣，煤灰堆积在炉底的气体分布板上具有以下三个方面的作用。
①由于灰渣结构疏松并含有许多孔隙，对气化剂在炉内的均匀分布有一定的好处。
②煤灰的温度比刚入炉的气化剂温度高，可使气化剂预热。
③灰层上面的氧化层温度很高，有了灰层的保护，避免了和气体分布板的直接接触，故能起到保护分布板的作用。
灰渣层对整个气化操作的正常进行作用很大，要严格控制。
根据煤灰分含量的多少和炉子的气化能力制定合适的清灰操作。
灰渣层一般控制在100~400mm 较为合适，视具体情况而定。
如果人工清灰，要多次少清，即清灰的次数要多而每次清灰的数量要少，自动连续出灰效果要比人工清灰好。
清灰太少，灰渣层加厚，氧化层和还原层相对减少，将影响气化反应的正常进行，增加炉内的阻力；清灰太多，灰渣层变薄，造成炉层波动，影响煤气质量和气化能力，容易出现灰渣熔化烧结，影响正常生产。
灰渣层温度较低，灰中的残碳较少，所以灰渣层中基本不发生化学反应。
(2)氧化层 也称燃烧层或火层，是煤炭气化的重要反应区域，从灰渣中升上来的预热气化剂与煤接触发生燃烧反应，产生的热量是维持气化炉正常操作的必要条件。
氧化层带温度高，气化剂浓度最大，发生的化学反应剧烈，主要的反应为：22CO O C →+CO O C 222→+2222CO O CO →+上面三个反应都是放热反应，因而氧化层的温度是最高的。
煤气发生炉
3.6 煤气系统工作原理常压固定床式煤气发生炉，由机械加料系统、煤气发生系统、蒸气发生系统、破渣卸渣系统组成。
其结构简单、安全性强、操作方便、产生的煤气为混合半水煤气，可与各种工业窑炉联为一体，充分利用了煤气的余热，节能降耗。
生产过程中无烟无尘无噪音。
旋转塔式排渣、卸渣破渣能力强，渣卸入水封池中，无灰尘无噪音。
原煤通用性强。
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。
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。
在一般的煤气发生炉中，煤是由上而下、气化剂则是由下而上地进行逆流运动，它们之间发生化学反应和热量交换。
这样在煤气发生炉中形成了几个区域，一般我们称为“层”。
按照煤气发生炉内气化过程进行的程序，可以将发生炉内部分为六层：1）灰渣层；2）氧化层（又称火层）；3）还原层；4）干馏层；5）干燥层；6）空层；其中氧化层和还原层又统称为反应层，干馏层和干燥层又统称为煤料准备层。
（1）灰渣层：煤燃烧后产生灰渣，形成灰渣层，它在发生炉的最下部，覆盖在炉篦子之上。
其主要作用为：a保护炉篦和风帽，使它们不被氧化层的高温烧坏；b预热气化剂，气化剂从炉底进入后，首先经过灰渣层进行热交换，使灰渣层温度降低，气化剂温度升高。
一般气化剂能预热达300－450℃左右。
C灰渣层还起了布风作用，使进入的气化剂在炉膛内尽量均匀分布。
(2)氧化层;也称为燃烧层（火层）。
从灰渣中升上来的气化剂中的氧与碳发生剧烈的燃烧而生成二氧化碳，并放出大量的热量，它是气化的主要区域之一，其主要反应是：C + O2 CO2 + 97650大卡氧化层的高度一般为所有燃料块度的3－4倍，一般为100－200毫米。
气化层的温度一般要小于煤的灰熔点，控制在1200℃左右。
（3）还原层：在氧化层的上面是还原层。
固定床气化
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常压发生炉煤气生产工艺
常压移动床气化工艺是比较古老的，应用非常普遍的气化方法。其特点是：整个气化过程是在常压下进行的； 在气化炉内，煤是分阶段装人的，随着反应时间的延长，燃料逐渐下移，经过前述的干燥、干馏、还原和氧化等 各个阶段，最后以灰渣的形式不断排出，而后补加新的燃料；操作方法有间歇法和连续气化法；气化剂一般为空 气或富氧空气，用来和碳反应提供热量，水蒸气则利用该热量和碳反应，自身分解为氢气、一氧化碳、二氧化碳 和甲烷等气体。
移动床又叫固定床。移动床是一种较老的气化装置。燃料主要有褐煤、长焰煤、烟煤、无烟煤、焦炭等，气 化剂有空气、空气-水蒸气、氧气-水蒸气等，燃料由移动床上部的加煤装置加入，底部通入气化剂，燃料与气化 剂逆向流动，反应后的灰渣由底部排出。
当炉料装好进行气化时，以空气作为气化剂，或以空气（氧气、富氧空气）与水蒸气作为气化剂时，炉内料 层可分为六个层带，自上而下分别为：空层、干燥层、干馏层、还原层、氧化层、灰渣层，气化剂不同，发生的 化学反应不同。由于各层带的气体组成不同，温度不同，固体物质的组成和结构不同，因此反应的生成物均有一 定的区别。各层带在炉内的主要反应和作用都不同。
常压固定床气化生成煤气的有效成分主要有H2、CO和少量CH4,用于合成氨生产的半水煤气中的氮也是有效成 分。用作燃料的煤气以单位发热量来衡量，而用作合成气则以CO和H2的体积百分含量来表示。工业煤气一般分为 空气煤气、混合煤气（发生炉煤气）、水煤气、半水煤气和中热值煤气。
工艺分类
常压发生炉
移动床气化炉
技术发展
常压固定床煤气化技术是以空气、蒸气、氧为气化剂，将固体燃料转化成煤气的过程。自1882年第一台常压 固定床煤气发生炉在德国投产以来，该项技术不断得到完善。由于技术成熟可靠，投资少，建设期短，在国内外 仍广泛使用。在冶金、建材、机械等行业用于制取燃气。在中小型合成氨厂用于制取合成气。但可以预计，由于 生产技术不断更新，企业生产规模的不断扩大，装置大型化，这种气化技术由于对原料要求严格，生产能力小， 能耗高等缺点随着时间的推移终将被淘汰。
06 造气气化原理学-5
造气气化原理学昝锐在小氮肥生产中，煤气发生炉制取半水煤气其消耗占生产成本的55％左右。
以无烟煤为原料，固定床气化炉为主要设备的煤气发生炉，要以最低的投入，最少的煤耗，生产较高质量的半水煤气，以求降低消耗和成本。
所以，造气车间操作人员的理论水平，技术素质就显得非常重要。
为此，浅谈造气炉的气化原理。
1 必须理解固定床发生炉内燃料分配情况在煤气发生炉中，煤炭与气化剂呈相反方面运动，当气化剂自下而上经过燃料层进行气化反应时，同时伴随有物理反应。
从气化炉的燃料分布看其内共分六层，从下到上即灰渣层、氧化层、还原层、干馏层、干燥层、空层。
在实际生产中，气化时间分层进行的，但各层虽无明显的界线，甚至它们有时相互交错，但是各层次仍然存在，各层次都有各自的作用。
(1)灰渣层，在燃料的最下层，支撑和稳定着其它层次。
在该层没有化学反应，其高度高出风帽大约15~25 mm。
气化正常时，中间稍偏高，两边稍偏低，呈馒头形，分布均匀。
灰层的正常与否，反应着其它层次的正常与否。
由于灰渣层疏松地分布在炉箅上，气化剂通过后被重新分配，如果灰渣层厚薄粒度均匀，无扒块，则气化剂会被分布均匀，气体阻力均匀，同时，对炉箅起保护作用，因灰渣层的温度较低，火层不能直接与炉箅接触，炉箅不致于烧坏变形。
当然，如果炉底温度偏高，则炉箅烧坏、变形的可能性就会增大；其原因往往是火层下移或层次偏斜或百分比循环调整不当之故。
另外，当气化剂温度较低，在通过灰层后就会被预热，一般温度可达250"(2以上，对氧化反应有利。
(2)气化层：又称火层，正常生产中其厚度为25-35 mm，一般取原料的平均粒度的3-5倍，其作用是由鼓风机送来的空气中的氧和煤气炉中的炭进行剧烈的热化学反应，生成大量的二氧化碳，放出大量的热量并畜热于炉中，其反应式为： C+02=C02+97650千卡／公斤分子 (1)2C+02=2C0+58860千卡／公斤分子 (2)2C0+02=2C02+136440千卡／公斤分子 (3)C02+C=2C0．38790千卡，公斤分子 (4)前三个为放热反应，在煤气炉实际操作温度范围内反应速度快，而且较彻底，可视为不可逆反应，第四个二氧化碳的反应，是一个吸热和体积增大的可逆反应。
煤气发生炉设备介绍及原理
碎渣圈用法兰和水夹套连为一体，其上部伸入炉膛，以保护水夹套下部使其免受灰渣的磨损，下部插入灰盘水中而形成水封。当炉篦转动时，炉篦与碎渣圈的内壁做相对运动，使大块灰渣破碎。碎渣圈下部装有2～5把小灰刀，可以把灰渣从炉内排出到灰盘内箱的组装图见图2-4所示。
灰盘与涡轮固定在一起，下部以其环形导轨座落在环形底座的钢球上，灰盘转动时钢球在上、下凹槽形导轨内滚动，以减少摩擦力。灰盘由钢板制成，内壁表面凸出的斜筋用于帮助大灰刀排灰。灰盘与碎渣圈共同组成灰盘水封。固定不动的大灰刀焊接在炉体及碎渣圈上，其下端插入灰盘水中，其水平夹角为30～400，灰盘转动时，灰盘中的灰渣沿着灰刀的斜面被排出。
40～60
耗煤量（kg/h）
900～1250
1500～2150
1660～2300
～2200
～2400
空气消耗量（m3/kg煤）
2.0～2.5
2.0～2.5
2.0～2.5
2.0～2.5
2.0～2.5
蒸汽消耗量（t/ h）（kg/kg煤）
0.3～0.5
0.3～0.5
0.3～0.5
0.3～0.5
0.3～0.5
煤气发生炉工艺及主要设备构造
常压固定床煤气发生炉的基本气化原理
常压固定床煤气发生炉的基本气化原理固体燃料用气化剂进行热加工，得到可燃性气体的过程称为固体燃料的气化，又称为造气，所得的气体统称为气化煤气，用来与燃料进行气化反应的气体称为气化剂。
常压固定床煤气发生炉，一般以块状无烟煤或烟煤等为原料，用蒸汽或蒸汽与空气的混合气体作气化剂，生产以一氧化碳和氢气为主要可燃成分的气化煤气。
煤气炉内燃料层的分区1－干燥层 2－干馏层 3－还原层 4－氧化层 5－灰渣层煤气发生炉燃料层分区示意图固体燃料的气化反应，按煤气炉内生产过程进行的特性分为五层，如图2-1所示：干燥层——在燃料层顶部，燃料与热的煤接触，燃料中的水分得以蒸发；干馏层——在干燥层下面，由于温度条件与干馏炉相似，燃料发生热分解，放出挥发分及其它干馏产物变成焦炭，焦炭由干馏层转入气化层进行热化学反应；气化层——煤气炉内气化过程的主要区域，燃料中的炭和气化剂在此区域发生激烈的化学反应，鉴于反应条件的不同，气化层还可以分为氧化层和还原层。
（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。
（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。
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。
固体燃料气化反应的基本原理固定床煤气发生炉制造燃气，首先使得空气通过燃料层，碳与氧发生放热反应以提高温度。
随后使蒸汽和空气混合通过燃料层，碳与蒸汽和氧气发生吸热和放热的混合反应以生成发生炉煤气。
固定床连续气化法富氧制气概述
题目：固定床连续气化法富氧制气概述固定床连续气化法富氧制气概述摘要：目前我国大部分化工企业采用固定床间歇式制气法制取半水煤气，CO等含量虽然较高，但不能连续和节能的进行生产。
本文所介绍的这种方法不但可以连续造气、节约能源，而且制成的产品煤气品质较高。
本文从原理、工艺流程、主要系统等进行了简要的概述，还附加了一些实际过程的处理方法等。
关键词：工艺、流程、造气炉、操作方法、液压油系统1．生产原理、工艺流程及工艺指标1．1生产原理以干燥后的焦碳（或焦球）为原料、O2及CO2为气化剂，在新型CO气体发生炉内进行气化反应，制得粗CO气，其主要反应如下：C+O2=CO2+394.5KJ/mol （1）C+CO2=2CO-168.5KJ/mol （2）C+1/2O2=CO+112.9KJ/mol （3）反应主要按（1）、（2）式进行。
反应（1）、（3）为氧化反应，是强放热过程；（2）为还原反应，为吸热反应。
CO2除参加反应外，还起载热体作用和调节温度作用，控制燃烧层最高温度在灰熔点（T2）以下，防止灰渣结块。
1．2工艺流程1．2．2该流程示意图如下[2]：1—CO2罗茨机 2—混合器 3—预热器 4—造气炉5—废热锅炉 6—洗气塔 7—气柜 8—脱硫1．2．3生产流程简述（内蒙古宜化生产工艺）将粒度为25～60mm的合格焦碳加入到自动加焦机，自动加焦机定量将焦炭加入气化炉内，从界区外来的合格的O2和CO2严格按一定比例（1.8～2.1）混合后，从气化炉底部进入，与焦炭进行氧化和还原反应，气化炉产生的粗炉气经过旋风除尘器除去大部分灰尘，并经废热锅炉回收热量后，再进入联合洗气塔，将煤气温度降到45℃以下，同时除去煤气中的大部分粉尘后送至后工段。
1．2．4工艺特点：（1）在常压下连续加料，连续排灰，连续气化，干法排灰气化工艺。
（2）工艺流程简单，为防止CO泄漏，设计上采用严格防泄漏措施。
（3）气化炉生产强度大，易于检修，特殊的炉篦结构，具有均匀布气，破渣、排渣三个功能，并可根据原料特性调整各层布气。
煤气发生炉工作原理及操作规程
2H2O+C→CO2+2H2+17970 大卡由于还原层位于氧化层之上，从上升的气体中得到大量热量，因此还原层有较高的温度约 800-1100℃，这就为需要吸收热量的还原反应提供了条件。而严格地讲，还原层还有第一、第二之分，下部温度较高的地方称第一还原层，温度达 950-1100℃，其厚度为300-400 毫米左右；第二层为 700-950℃之间，其厚度为第一还原层 1.5 倍，约在 450 毫米左右。
(2)点火时先把火棒放在加热炉后，再送煤气，点燃后开二次风关小再逐然加大风二次风，若一次点火不成，应将废气排尽后，再进行送煤气，逐个烧嘴点火；
(3)当遇到突然停电时，应立即打开放气烟囱，把水放掉，关闭通向生产加热炉的一槽水箱（加煤气）；
(4)迅速打开六只观察孔盖（打钎孔盖），突
然停电时使用；
(5)经常检查煤气管道，防止渣油堵塞或煤
(1)煤气出口温度，一般控制在 450—550℃。
(2)混合气饱合温度在 50—65℃。
(3)一次风正常工作压力为 100—250mmH20。
(ห้องสมุดไป่ตู้据各种类型炉子)
7、每个作业班组每天须对水封进行清理，灰斗 5-6 天清理一次，除尘 4—5 天清理一次。
8、煤气发生炉安全操作及保养注意事项：
(1)点火时必须关小一次风，人站在点火孔或炉门侧面一米外，以防煤气窜出伤人；
煤气发生炉工作原理
煤气发生炉工作原理
煤气发生炉是一种用于生产合成气体的设备，它通过煤或其他碳质物质的热解过程，产生一种可燃气体，其中主要成分是一氧化碳和氢气。
煤气发生炉工作原理的核心是煤的热解反应，下面我们来详细了解一下煤气发生炉的工作原理。
首先，煤气发生炉内部的煤气化过程是通过煤与空气或者氧气的反应来实现的。
当煤在高温下遇热分解时，会产生一氧化碳和氢气，这个过程称为煤气化。
煤气发生炉内部的煤气化反应需要在高温下进行，通常在800°C以上才能够有效进行。
因此，煤气发生炉内部需要提供足够的热量来维持煤的热解反应。
其次，煤气发生炉内部的煤气化反应需要控制氧气的供给和煤料的输送速度，以确保煤料在炉内充分接触空气或氧气，从而实现有效的煤气化。
同时，煤气发生炉还需要排出煤气化过程中产生的煤气和煤渣，以保持炉内的稳定工作状态。
最后，煤气发生炉产生的合成气体需要通过净化和冷却处理，以去除其中的杂质和降低温度，从而得到符合要求的合成气体。
这个过程通常包括除尘、脱硫、脱氮等步骤，以确保合成气体的质量
和安全性。
总的来说，煤气发生炉的工作原理是通过煤的热解反应产生合成气体，然后经过净化和处理得到可用的合成气体。
这个过程需要控制炉内的温度、氧气供给和煤料输送速度，同时需要对产生的合成气体进行净化和冷却处理。
煤气发生炉在工业生产中具有重要的应用价值，能够为工业生产提供可靠的燃料和原料来源。
煤气发生炉的原理
煤气发生炉煤气发生炉是将煤炭转化为可燃性气体——煤气（主要成分为CO、H2、CH4等）的生产设备。
工作原理为：将符合气化工艺指标的煤炭筛选后，由加煤机加入到煤气炉，从炉底鼓入自产蒸汽与空气混合气体做为气化剂。
煤炭在炉经物理、化学反应，生成可燃性气体，上段煤气经过旋风除油器、电捕器过滤焦油.下段煤气经过旋风除尘器清除灰尘，经过混合后输送到用户使用。
广泛适用于轧钢炉、退火炉、锻造炉、钢管炉、玻璃炉、熔铝炉、铜材炉、建炉等各种热工炉所需温度围的各种炉形。
中文名:煤气发生炉外文名:Gas furnace用途:熔炼、退火、煤气站等使用原料:煤产出:煤气、焦油、炉渣主体材质:金属结构目录1工作原理.2基本用途.3主要分类.▪单段.▪双段.4配套设备.▪电捕焦油器.▪旋风除尘器.▪窑.5原料.6技术参数.▪环保标准.▪安全措施.▪煤气净化.▪蒸汽调节煤气发生炉工作原理发生炉煤气是通过水蒸气和空气混合形成气化剂后流经炽热的固定燃烧床生成的。
空气中所含的氧气、水蒸气与燃料中的碳反应，生成了共含有CO、CO2、H2、CH4、N2等成分的发生炉煤气。
与空气混合的蒸气提高了热效率，并降低了燃烧床的温度，从而控制了熔块的形成。
蒸气与碳反应是吸热反应：C+H2O=CO+H2－Q（Q为热量，下同）当氧气和碳反应时就放出热量：2C+O2=2CO+Q煤气发生炉工作原理燃烧床的温度取决于气化剂的饱和温度，燃料的粒度、类型及发生炉的炉型。
燃烧床的温度是非常重要的，因为对于给定的燃料和炉型，它决定着发生炉煤气的成分：在温度高的情况下，可产生大量的可燃气体。
因此，重要的是既保持燃烧床高温而又不会形成熔块。
形成熔块的温度取决于燃料的渣融特性，在氧气充足的情况下，还会出现两种反应：2CO+O2=2CO2+QC+O2=CO2+Q。
所以说，CO的产生并不一定意味着任何碳燃烧都能使煤气的热值降低。
另外，一些水蒸气还与CO反应，由于每体积CO转化为CO2时，同时生成了相同体积的H2：CO+H2O=CO2+H2。
第三章移动床常压气化详解
四 固定床气化对煤质量的要求
粒度：（粒度与比表面积和传热的关系） 煤的比表面积和煤的粒径有关，煤的粒径越小，其比表
面积越大。 煤和灰都是热的不良导体，导热系数小，传热速度慢，
因此粒度的大小对传热过程的影响显著，进而影响焦油的产 率。
四 固定床气化对煤质量的要求
粒度：（粒度与生产能力的关系）
对于固定床而言，粒度范围一般在6-50mm之间，一般大 于6mm。粒度小有利于气化反应，但会增大气化剂通过燃料 层的阻力，粒度太小，会增加带出物的损失。反之，大块燃 料会增加灰渣中可燃组分的含量。
一 煤气化产物的种类
•常压固定床煤气化技术是以空气、空气—水蒸汽、 水蒸气等为气化剂，将固体燃料转化成煤气的过程。 • 常压固定床气化生成煤气的有效成分主要有 H2 、 CO和少量 CH4 ，用于合成氨生产的半水煤气中的氮 也是有效成分。 工艺煤气一般分为空气煤气、混合 煤气（发生炉煤气）、水煤气、半水煤气等。
四 固定床气化对煤质量的要求
综上所述，固定床气化对原料的要求是低水、低 灰、低硫、高活性、高灰熔性、热稳定性好、机械 强度高、不黏结、粒度均匀适中的燃料。
五 制气原理
1 空气煤气
• 空气煤气是发生炉煤气最简单的生产工艺。它以空气作为气化燃料， 主要的化学反应如下：
C O2 CO2 394.4kJ / mol
原料煤的性质对气化过程影响很大。固定床气化对煤的选 择尤为严格。
• 水分：随煤的碳化度而异。无烟煤和烟煤的含水量多在 5%以下。次烟煤和褐煤含水量约10%-30%。煤种水分和挥 发份含量有关，随挥发份含量降低而降低。气化用煤含水量 越低越好，一般要求不超过8%。
煤中水分高会增加气化过程的热损失，降低煤气产率和 气化效率，使消耗定额增加。 •
固定床气化工艺【参考仅供】
2CO 2H2 CO2 CH4
CO2 4H2 医CH学4参 2考HA2O
1、移动床气化炉的一般知识
医学参考A
气化炉的基本概念
①是煤炭气化的主要反应场所
②高温，加设内璧衬里或加设水夹套。 考虑：入炉
水夹套：保护炉体免受高温，生产蒸汽。煤的分布和
加煤时的密
加煤
封问题。
气化反
系统
应部分
气化炉的组成
排灰系统
考虑：气体的均匀 分布和排灰时的密 封问题
医学参考A
3M-21混合煤气发生炉
炉作加探耐箅用煤火火：机孔衬支构作里撑：用炉一：内个煤总滚料料筒扒层、平，两、使个捅 钟气渣罩化、和剂用公均钎布匀子锥分测及布气传，化动与层装碎的置渣温组圈度成 、
医学参考A
3M-21型移动床混合煤气发生炉
碎渣圈：上面与水套固定，
下部灰有盘6把是灰一刀敞。口当的炉盘箅状和 灰盘物转，动起时储，灰碎、渣出圈灰不和动， 大块水灰封渣的受作到用挤。压和剪切而 碎裂内，壁并斜下钢移筋。当灰渣移到 小盘灰 。大灰刀齿盘处轮固，装定即在在被钢大灰球齿刀上轮刮，上到，灰
碎由渣电圈动的机另通一过作蜗用轮是、和灰 盘底外 密蜗以套封杆灰构用带盘成。动转水大速封齿来装轮调置转节，动出做。炉
歇制气。
医学参考A
（三）煤气发生炉
目前，国内普遍使用的有3M-13型(即3A-13型)、 3M-21型(即3A-21型)、W-G、U·G·I及两段式气 化炉。 这些气化炉的共同特点是都有加煤装置、炉体、 除灰装置和水夹套等。为扩大气化用煤，有的炉 内设置搅拌破黏装置；为使气化剂在炉内分布均 匀，采用不同的炉蓖。 发生炉一般有炉径1000mm、1500mm、 2000mm，3000mm等规格，水煤气炉一般有炉 径 1600mm、1980mm、2260mm、2740mm、 3000mm等。
常压固定床煤气化工艺设计方案
摘要本设计以常压固定床煤气化的设计过程为内容，包括对工艺流程的确定和说明、生产条件的确定和说明以及附属设备的选型等内容。
进而深入了一层了解煤气化工艺，并得到化工工程设计的初步训练。
本文从一定的层面上对常压固定床煤气化发生炉内部的传热、传质过程进行了简要综述。
关键词：常压固定床，煤气化发生炉，床层，炉壁，传热一、煤气化原理<一）煤气化的基本过程煤的气化过程是一个有热效应的化学反应过程，反应物是煤和气化剂。
气化剂一般为空气、氧气、水蒸气或氢气。
煤和气化剂按照一定的比例，在一定温度和压力条件下发生化学反应，煤中的可燃成分转化为气体燃料，即产品煤气，灰分则以灰渣的形式出。
煤的气化分为完全气化和不完全气化，不完全气化即通常说的煤的干馏，其产品包括煤气、焦油和半焦；完全气化的产品是煤气或水煤气，本章所讲的煤的气化技术只讨论煤的完全气化技术【1】。
下图所示为典型的煤气化工艺流程。
图 1 煤的气化过程图 2 典型的煤气化工艺流程从包含的物理化学过程来看，煤的气化过程包括以下几个阶段：干燥脱水，热解，挥发分和残余固定碳的气化反应。
煤的干燥脱水过程去除了原煤中所含的全部水分，在温度达到 350℃以上时，开始发生煤颗粒的热解反应，析出气体中间产物和焦油，统称为挥发分。
剩余的是固体焦炭或半焦，煤的热解过程可以用下面的总体表达式表示：CH4+其他气态烃 +焦油 +CO+CO2+H2+H 2O+焦炭或半焦 <S）式中，除了焦炭或半焦为固体产物，其余全部是气态产物，除此之外，还有少量含有机氮、硫等元素的气态中间产物。
<二）固定床反应器固定床反应器又称填充床反应器，装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器。
固体物通常呈颗粒状，粒径2～15mm 左右，堆积成一定高度 <或厚度）的床层。
床层静止不动，流体通过床层进行反应。
它与流化床反应器及移动床反应器的区别在于固体颗粒处于静止状态。
固定床反应器主要用于实现气固相催化反应，如氨合成塔、二氧化硫接触氧化器、烃类蒸汽转化炉等。
固定床加压气化课件
煤种中挥发分越高，煤气产率越低。
2）煤的理化性能对加压气化的影响
a、煤的粒度对加压气化影响
·煤的粒度越小，有利于气化反应的进行；
·煤粒度过小，造成气化炉床层阻力加大，煤气带出物 增加。
·煤的粒度过小，会造放一化炉一般加压气化要求入炉煤的
bቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 原料煤中水分对气化过社粒度最大和最小粒径比为5,
优点：煤种含有较多水分，反 低负荷放宽到8。小于
高压蒸汽
2
煤锁 汽液分离器
液压传动装置 搅拌器 煤分配器
洗涤冷却器 循环冷却 洗涤水
煤气 水夹套
转动炉算 液压传动装置
灰锁 影胀冷凝器
a由）筒炉体体、搅拌与布3外.6煤承筒MP受承器a低受、；压高内炉—压筒箅—体组成
筒体：
0.25MPa
40mm
50mm
Mark-III型气 化炉是双层夹 套式圆形筒体， 筒体内径为
度减少 必另一方面保护了泄压阀 门不被含有灰尘的灰锁蒸 汽冲刷磨损，从而延长阀 门的使用寿命，提高气化 图 4 3 3 2 炉的运转率。
灭锁膨胀冷凝器示意图
喷淋洗涤冷却器：
喷淋洗涤冷却器(简称喷冷器)与气化炉粗煤气 出口管垂直相连。
作用是对气化炉出来的高温粗煤气进行洗涤冷却， 使粗煤气温度由400～500℃降至204 ℃,并且除去焦 油和煤尘。
●煤的反应活性
煤的碳化程度越浅，内表面积越大，反应性越高。 影响： 活性高，气化温度低，有利于甲烷生成反应，煤气热 值相应提高并为气化层提供部分热量，降低了氧气耗量。 气化温度相同时，反应活性越高，气化反应速率越快， 气化炉生产能力较大。
煤的反应活性在低温下影响较大。
3、鲁奇加压气化的流程和设备
煤气发生炉的原理
煤气发生炉煤气发生炉是将煤炭转化为可燃性气体——煤气（主要成分为CO、H2、CH4等）的生产设备。
工作原理为：将符合气化工艺指标的煤炭筛选后，由加煤机加入到煤气炉内，从炉底鼓入自产蒸汽与空气混合气体做为气化剂。
煤炭在炉内经物理、化学反应，生成可燃性气体，上段煤气经过旋风除油器、电捕器过滤焦油.下段煤气经过旋风除尘器清除灰尘，经过混合后输送到用户使用。
广泛适用于轧钢炉、退火炉、锻造炉、钢管炉、玻璃炉、熔铝炉、铜材炉、建陶炉等各种热工炉所需温度范围内的各种炉形。
中文名:煤气发生炉外文名:Gas furnace用途:熔炼、退火、煤气站等使用原料:煤产出:煤气、焦油、炉渣主体材质:金属结构目录1工作原理.2基本用途.3主要分类.▪单段.▪双段.4配套设备.▪电捕焦油器.▪旋风除尘器.▪窑.5原料.6技术参数.▪环保标准.▪安全措施.▪煤气净化.▪蒸汽调节煤气发生炉工作原理发生炉煤气是通过水蒸气和空气混合形成气化剂后流经炽热的固定燃烧床生成的。
空气中所含的氧气、水蒸气与燃料中的碳反应，生成了共含有CO、CO2、H2、CH4、N2等成分的发生炉煤气。
与空气混合的蒸气提高了热效率，并降低了燃烧床的温度，从而控制了熔块的形成。
蒸气与碳反应是吸热反应：C+H2O=CO+H2－Q（Q为热量，下同）当氧气和碳反应时就放出热量：2C+O2=2CO+Q煤气发生炉工作原理燃烧床的温度取决于气化剂的饱和温度，燃料的粒度、类型及发生炉的炉型。
燃烧床的温度是非常重要的，因为对于给定的燃料和炉型，它决定着发生炉煤气的成分：在温度高的情况下，可产生大量的可燃气体。
因此，重要的是既保持燃烧床高温而又不会形成熔块。
形成熔块的温度取决于燃料的渣融特性，在氧气充足的情况下，还会出现两种反应：2CO+O2=2CO2+QC+O2=CO2+Q。
所以说，CO的产生并不一定意味着任何碳燃烧都能使煤气的热值降低。
另外，一些水蒸气还与CO反应，由于每体积CO转化为CO2时，同时生成了相同体积的H2：CO+H2O=CO2+H2。
关于常压固定床两段式混合煤气发生炉下段集气
（常压固定床两段式混合煤气发生炉提高产气能力的优化设计）常压固定床混合煤气发生炉当今以两段式混合煤气发生炉占主导地位，按照净化工艺区分有：两段式热煤气站、两段式热脱焦油煤气站、两段式冷净煤气站。
无论工艺如何其煤气发生炉结构、工作原理都相同，其煤气发生炉主要特点是煤气质量相对单段炉要稳定，焦油产量大、质量好，对于使用烟煤的用户而言两段式冷煤气站相对环保，但用于热煤气站由于上段煤气经电捕焦油器除焦油时会有酚水析出，所以不一定有单段炉环保。
当今行业中的两段式煤气发生炉存在一个比较普遍的问题，那就是使用反应活性差的气化原料时往往气化强度还不如同等规格的单段炉，主要局限于煤气出口温度，单段炉在使用这种气化原料时可以在350-500度范围内任意某个温度加煤，来维持料层高度、煤气出口温度，其温度范围较广。
但是两段式煤气发生炉就没有这个优势，其加煤是以料层高度、上段煤气出口温度为主要依据，料层高度要求满料层，上段煤气温度工艺要求为80-150，此温度关系到电捕焦油器的除焦效率及煤焦油的质量，根据实际操作经验上段煤气温度受煤气发生炉负荷、上下段气流比例、干馏效果、煤炭的挥发分、水分、反应活性等因素的影响，操作过程中上段煤气温度很容易超出工艺范围，而且料层已满，由此一来就限制了煤气发生炉的负荷，影响了焦油质量及除焦效果。
由于煤炭价格等个因素影响有时气化原料的指标很难到达工艺要求，煤种已定，用气车间对煤气的需求量已定，那么对于上段煤气温度的调整只有仅存的一个办法，通过调整上、下段煤气流量的比例来控制上段煤气温度，根据两段式煤气发生炉工作原理我们得知两段炉有气化段（下段）和干馏段（上段），并且设有两个煤气出口管路，能输出两种不同特点的工业煤气，其煤气的产生过程是：气化剂从炉底部进入到气化段，在气化段内与半焦发生气化反应生成气化煤气MQ，两段式煤气发生炉在还原层上部与干馏层之间部置了气化段的集气通道（中心管+圆周耐火通道）用来提取气化煤气，然后从下段煤气出口输出，按照行业标准下段煤气流量占煤气炉总产气量的60%-70%。
煤气发生炉基础知识
基本常识1. 什么是混合发生炉煤气?答：混合发生炉煤气是以空气和水蒸汽混合气体作为汽化剂而产生的煤气。
2.混合发生炉煤气的主要成分是什么?答：混合发生炉煤气由两部分组成：可燃气体有一氧化碳、氢气、甲烷以及少量的重碳氢化合物；不可燃成分有氮气、二氧化碳等。
3. 什么是常压固定床煤气发生炉？答：常压固定床煤气发生炉的气化是在两个特定的条件下进行的，一是气化过程是在常压下进行，工作压力在3-8千帕之间，因为接近大气压，故称为常压。
二是料层是堆放在炉篦上，在气化过程中料层要维持一定的高度，这即是固定床的含义。
固定床是相对的固定，它的固定的料层厚度是以动态的加煤与出灰来维持。
4. 发生炉产生煤气的原理是什么？答：在发生炉中，煤是由上而下，汽化剂是由下而上，它们之间做逆流运动，产生化学反应和热量交换，生产煤气。
主要的化学反应有：（1）煤中的碳与气化剂空气中的氧、水蒸汽之间的反应；（2）气化剂中的氧、水蒸汽、各种生产气之间的反应；（3）煤的热裂解反应。
5.发生炉内各层次的作用是什么？反应式有哪些？答：1）灰层作用①灰渣由氧化层沉降下来，温度比较高，当空气和水蒸汽鼓入之后进行热量交换，将汽化剂预热；②由于渣层被汽化剂冷却降温，铺在炉篦上起到保护作用；③灰渣分布在炉篦上呈疏松状，可以起到均匀分布鼓风的作用。
2)氧化层作用是使空气中的氧气和碳进行急剧的化学反应，生成二氧化碳，同时放出大量热量，为以上的各层反应供热。
氧化层反应式：C+O2→CO2+热量；3 ）还原层作用是生成煤气中的主要可燃物还原层反应式：CO2+CO→CO；H2O+C→H2+CO2；H2O+C→H2+CO2；4）干馏层的作用是析出煤中挥发分及其他干馏物，使煤变成焦碳；5）干燥层的作用是把煤中的水分蒸发，为下层准备好干燥的煤。
6. 汽包的作用是什么？答：汽包又称集汽器，作用有：1）向炉体水套可靠的供水；2）汇集煤气发生炉水夹套产生的蒸汽，实现汽水分离；3）输出蒸汽供系统和探火使用。
煤气发生炉原理
煤气发生炉原理
煤气发生炉是一种将固态燃料（如煤炭）通过燃烧反应转化为可燃气体的装置。
它的原理主要包括气化和燃烧两个过程。
首先，固态燃料在煤气发生炉内部经过气化过程转化为气体燃料。
在气化过程中，由于高温和控制供氧条件的作用，燃料中的固体炭质物质会发生热解和裂解反应，生成一系列可燃气体。
这些可燃气体主要包括一氧化碳（CO）、氢气（H2）、一些
低级烃类（如甲烷、乙烷等）以及少量的杂质气体（如氨气、二氧化硫等）。
气化过程需要一定的温度和压力条件，并且通常在不完全氧化的状态下进行，以提高可燃气体的产率。
其次，转化后的可燃气体通过燃烧反应释放出热能。
在煤气发生炉中，可燃气体与适量的氧气混合后，经过点火引燃，发生燃烧反应。
这一过程会释放出大量的热能，燃烧生成的高温燃烧气体可作为热量源或工业过程中的燃料。
总的来说，煤气发生炉通过气化固态燃料转化为气体燃料，并且通过燃烧释放出热能的原理，能够将煤等固态燃料转化为可利用的气体能源。
这种能源转化技术在工业生产和能源利用方面具有重要的应用价值。
气化炉原理和构造
气化炉原理和构造
构造：定床式气化炉是将切碎的生物质原料通过炉顶加料口送入定床式气化炉，物料在炉内基本分层气化反应，反应产生的气体通过炉内的风扇排出。
固定床气化炉的炉膛反应速度较慢，根据炉膛内气体的流动方向，可以把固定床气化炉划分为下吸式、上吸式、横吸式和开心心型。
原理：上吸式气化炉的气态一般都是固态，在运转过程中，物料自顶入，被上升的热气流干燥，排除水蒸气，干燥的物料下降，被气流加热分解，然后释放挥发性物质。
剩下的炭在继续下降时与上升的CO2以及水蒸气发生反应，CO2和H2O等也可以是CO和H2等，剩下的炭在底部进入的空气中被氧化，释放的热量为整个气化过程提供热源。
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（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、C3、C4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。
3. 煤在带干馏段煤气发生炉内的气化反应过程
煤在带干馏段煤气发生炉内的气化反应过程，可概括为图2-2所示的状况。
20~40mm的块煤从炉顶部的加煤装置被送入炉内，并且自上而下地缓缓移动，经过干燥、干馏、气化，完成全部反应过程之后，形成炉渣从炉底排出。
由空气和水蒸汽所组成的气化剂，从炉底炉篦进入炉内，自下而上地逆流而上，并且均匀分布于各反应层之间，进行热交换和一系列化学反应，所产生的煤气，从顶部煤气出口排出。
2.1 以空气作为气化剂的气化反应
空气从炉底经过，经灰渣层预热后到达氧化层，此时气体中的氧与炽热的碳接触，发生如下反应：
2C+O2=2CO+221.2kJ
2CO+O2=2CO2+566.0 kJ
C+O2=CO2+393.8 kJ
气体往上升，到还原层，气体中的CO2与碳发生化学反应：
常压固定床煤气发生炉，一般以块状无烟煤或烟煤等为原料，用蒸汽或蒸汽与空气的混合气体作气化剂，生产以一氧化碳和氢气为主要可燃成分的气化煤气。
1. 煤气炉内燃料层的分区
固体燃料的气化反应，按煤气炉内生产过程进行的特性分为五层，如图2-1所示：干燥层——在燃料层顶部，燃料与热的煤接触，燃料中的水分得以蒸发；干馏层——在干燥层下面，由于温度条件与干馏炉相似，燃料发生热分解，放出挥发分及其它干馏产物变成焦炭，焦炭由干馏层转入气化层进行热化学反应；气化层——煤气炉内气化过程的主要区域，燃料中的炭和气化剂在此区域发生激烈的化学反应，鉴于反应条件的不同，气化层还可以分为氧化层和还原层。
在炉内自下而上大致形成以下几个区段：
（1）灰渣层
处于炉篦上方，经燃烧反应所形成的灰渣层，通过与鼓进的气化剂进行热交换之后，温度有所下降，既能保护炉篦使其不被烧坏，又对气化剂起到一定的预热作用。
（2）氧化层
炉内气化反应过程的主要区段之一。经灰渣层预热过的气化剂，自下而上穿行，与灼热的焦炭接触反应，并放出大量的热：
概述： 固体燃料用气化剂进行热加工，得到可燃性气体的过程称为固体燃料的气化，又称为造气，所得的气体统称为气化煤气，用来与燃料进行气化反应的气体称为气化剂。 常压固定床煤 固体燃料用气化剂进行热加工，得到可燃性气体的过程称为固体燃料的气化，又称为造气，所得的气体统称为气化煤气，用来与燃料进行气化反应的气体称为气化剂。
C+H2O→CO+H2-131.0kJ/mol
C+2H2O→CO2+2H2-88.9kJ/mol
上述反应过程是吸热的。反应过程所需要的热量，是来自氧化层焦炭燃烧时所释放的热。因此，高温状态下的氧化层，为还原层提供了热源。在还原层中由于一部分热量被消耗，使料层温度下降，即低于氧化层。还原层上部，继续进行CO2的还原反应，同时还有甲烷化反应存在，也进行CO的变换反应。这样，通过还原层的气体有CO、CO2、H2、CH4以及未被分解完的水蒸气和氮。氧化层和还原层，统称为气化层。
CO2+C=2CO-172.6kJ
2.2 蒸汽为气化剂的气化反应
水蒸汽与碳的气化反应，主要是灼热的碳将氢从其氧化物水中还原出来，在煤气生产中，通常叫作蒸汽分解。蒸汽通过高温燃料层时，最先通过的气化层称为主还原层，随后通过的气化层称为次还原层。
在还原层里，主要发生如下反应：
C+2H2O=CO2+2H2-90.2 kJ
（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。
（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。
C+H2O=CO+H2-131.4 kJ
在主还原层生成的二氧化碳，在次还原层被还原成一氧化碳：
C+CO2=2CO-172.6 kJ
从造气阶段的化学反应原理，希望形成有利于蒸汽分解和二氧化碳还原反应的条件，所以可以认为：提高气化层的厚度和温度是有利的，适当地降低蒸汽的流速也是很有利的。在碳与蒸汽的化学反应中，增加气化层厚度、降低气流速度等措施，可使得反应速度加快，又能使得一氧化碳的含量增加，提高蒸汽分解率。
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。
2. 固体燃料气化反应的基本原理
固定床煤气发生炉制造燃气，首先使得空气通过燃料层，碳与氧发生放热反应以提高温度。随后使蒸汽和空气混合通过燃料层，碳与蒸汽和氧气发生吸热和放热的混合反应以生成发生炉煤气。
CO2+C→2CO-173.09kJ/mol
2CO?C+CO2+172.2kJ/mol
上述的两个反应中，CO与CO2之间的相互转变都是不完全的。两者的比例，由反应过程的温度压力以及体系内的气相组分浓度和其它宏观条件而定。上述反应，通常被称为空气煤气反应过程。
气化剂中的水蒸气，与碳质原料发生水蒸气分解反应，并有调节炉温、保护炉篦的功能：
C+O2→CO2+394.55kJ/mol
炉内氧化层的温度最高，通常可达到1100~1200℃。在氧化层内，气化剂中的氧迅速被消耗殆尽并生成CO2，在氧化层上端截面上，CO2的生成量达到最大。
（3）还原层
还原层是两段炉内碳被气化的重要场所。在该层下部，由新生成的CO2与水蒸气和N2混合而成的气流，以3~6m/s的速度向上流动，与以10~40cm/s的速度向下移动的灼热的炭料接触反应。此时CO2被还原成CO，同时也有CO的析碳反应：