煤氣發(fā)生爐原理及資料

1、煤氣發(fā)生爐原理及環(huán)保情況煤氣發(fā)生爐工作原理及環(huán)保情況鄭州中遠(yuǎn)熱能技術(shù)有限公司一、煤氣發(fā)生爐的發(fā)展概況煤氣化技術(shù)應(yīng)用至今已有百余年歷史，傳統(tǒng)的煤炭氣化爐設(shè)備龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 主要用于大規(guī)模的生產(chǎn)。把煤氣化后，經(jīng)過洗滌、降溫、脫硫、加壓存儲，然后并網(wǎng) 使用。由于這些中間環(huán)節(jié)，使得煤炭氣化的成本大大增加，其價格與天然氣價格相當(dāng)。 因此，盡管有已有百余年的應(yīng)用，但沒有什么突破性的進(jìn)展，煤炭氣化技術(shù)在工業(yè)上 一直沒有大規(guī)模的應(yīng)用。由于世界范圍內(nèi)的能源危機(jī)的加重及世界各國強(qiáng)制性對環(huán)境 保護(hù)政策的大力推行，使得人們特別是能耗大戶急于尋求更為廉價且較為干凈的能源 來取代石油、天然氣及電能。于是煤炭的干凈化使用

2、特別是煤炭氣化的研究又提到議 事日程上來，為了滿足現(xiàn)在工業(yè)用戶的要求，近年來，煤氣化爐向小型化、簡單化、 生產(chǎn)低成本方向發(fā)展，取消了除塵、降溫、脫硫、洗滌、加壓儲存等中間環(huán)節(jié)，煤炭 氣化向現(xiàn)場生產(chǎn)現(xiàn)場使用方向發(fā)展，從而最大限度的降低能耗及其操作環(huán)節(jié)。這樣不 僅能夠滿足廣大工業(yè)用戶的使用要求，也達(dá)到了國家環(huán)保要求。小型煤氣爐在工業(yè)加 熱方面得到了全面的使用，具節(jié)能環(huán)保效果及加熱性能得到了廣大工業(yè)用戶的肯定。二、煤氣發(fā)生爐的造氣原理煤的氣化是一個在高溫條件下借氣化劑的化學(xué)作用將固體碳轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w的熱 化學(xué)過程。根據(jù)煤氣發(fā)生爐內(nèi)所進(jìn)行的氣化過程特點(diǎn)，可將煤層自上而下地分為干燥 帶、干儲帶、還原帶、

3、氧化帶和灰層。在干燥和干儲帶中，煤受到高溫爐氣的加熱而 放出水分和揮發(fā)分，剩下的焦碳在還原帶和氧化帶中進(jìn)行氣化反應(yīng)。(1)氧化層：碳被氣化劑中的氧氧化成二氧化碳和一氧化碳，并放出大量的熱量。煤氣的熱化學(xué)反應(yīng)所需的熱量靠此來維持。氧化層溫度一般維持在11001250 c，這決定于原料煤灰熔點(diǎn)的高低。(1) C+O2 = CO2 +408861 KJ(2) 2C+ O2 = 2CO2 + 246447 KJ(3) 2CO+O2 = 2CO2 +571275 KJ(2)還原層：還原層是生成主要可燃?xì)怏w的區(qū)域，二氧化碳與灼熱碳起作用，進(jìn) 行吸熱化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)可燃的一氧化碳；水蒸氣與灼熱碳進(jìn)行吸熱化學(xué)反

4、應(yīng)，生成可 燃的一氧化碳和氫氣，同時吸收大量的熱(4) CO2+C = 2CO-162414 KJ(5) C+H2O = CO+H2 118828 KJ(6) C+2H2O = CO2+2H2 75240 KJ CO+H2O = CO2+H2 43587 KJ(3)灰渣層一氣化后爐渣所形成的灰層，它能預(yù)熱和均勻分布自爐底進(jìn)入的氣 化劑，并起著保護(hù)爐條和灰盤的作用。燃料層里不同區(qū)層的高度，隨燃料的種類、性質(zhì)的差別和采用的氣化劑、氣化條件不同而異。而且，各區(qū)層之間沒有明顯的分界， 往往是互相交錯的。(4)干儲層通過氣化層上升的煤氣流進(jìn)入干儲層。干儲層是帶干儲段煤氣爐極具特色的反應(yīng)區(qū)段。進(jìn)入干儲層內(nèi)

5、的載熱氣體，溫度約在700 c以下。在此區(qū)段基本上不再產(chǎn)生上述的小分子間的氣化反應(yīng)，而是進(jìn)行煤的低溫干儲，生成熱值較高的 干儲煤氣(氣體組成有H2、CH4、C2H6、組分和氣態(tài)焦油成分)、低溫干儲焦油和半 焦(半焦中的揮發(fā)份約為710% ),干儲煤氣和霧狀焦油同氣化段產(chǎn)生的貧煤氣一起 從煤氣爐的頂部出口引出。生成的半焦下移到氣化段后進(jìn)行還原與氧化反應(yīng)。三、煤氣發(fā)生爐環(huán)保的原因1、粉塵煤氣發(fā)生爐是將煤轉(zhuǎn)化為煤氣的設(shè)備，理論上講：發(fā)生爐煤氣的組成CO、H2、CH4、CmHn占51% , N2、CO2等占49%。燃燒后廢氣無煙無毒，對大氣無任何 污染。但現(xiàn)階段煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的煤氣沒有進(jìn)行處理而直接燃

6、燒，其中煙氣中灰粉為 20毫克/立方左右，(國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定窯爐排放不大于 100毫克/立方)。從粉塵上講， 我公司生產(chǎn)的煤氣發(fā)生爐完全滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。2、二氧化硫煤氣發(fā)生爐與直接燃煤相比，二氧化硫下降 50% o原因是硫是以硫鐵礦的形式伴 生在煤中，煤氣發(fā)生爐的爐內(nèi)溫度控制在 1300 c以內(nèi)，而硫鐵礦分解溫度在1300 c 以上，因此，一部分硫沒有被分解而被留在煤渣中。只要選擇含硫量低的煤，二氧化 硫不會超標(biāo)。3、煤焦油煤焦油在無煙煤中較少，煙煤中較多，一般隨煤氣燃燒。部分沒有燃燒的沉淀成 為固體，不會造成污染。四、我公司開創(chuàng)了煤氣發(fā)生爐小型化的先河，小型化之后煤氣發(fā)生爐得到了廣泛 的應(yīng)用，使煤

7、氣發(fā)生爐與各種工業(yè)加熱爐一對一的應(yīng)用。并在國內(nèi)首家采用計(jì)算機(jī)對 兩爐進(jìn)行控制（見中的介紹）。煤氣發(fā)生爐的應(yīng)用情況。煤制氣過程中產(chǎn)生的污染物 ：煤制氣分為焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣和發(fā)生爐煤氣（水煤氣）三 種。煤氣制備過程中，會產(chǎn)生一氧化碳、硫化氫、酚類和匐化物 等有毒有害氣體。煤氣冷卻時產(chǎn)生的廢水統(tǒng)稱為“酚水”。酚水的主要污染物為酚和匐化物，濃度較高，有一定的毒性。制氣過 程中儲去的煤焦油是一種致癌物質(zhì)，屬危險廢物。硫化氫、酚類 和焦油的揮發(fā)成分帶有強(qiáng)烈的臭味，產(chǎn)生惡臭。加熱爐和熱處理爐均采用煤氣發(fā)生爐水煤氣為燃料，煤氣發(fā) 生爐產(chǎn)生的煤氣通過堿液水封除塵、脫硫后得到的干凈煤氣送往 各工序使用，此時的煤

8、氣屬較清潔能源，無需再進(jìn)行廢氣治理， 具有節(jié)約能源、環(huán)境污染小、燃燒效率高等優(yōu)點(diǎn)。燃燒尾氣通過 60m高煙囪排放，能達(dá)到工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB9078-1996）中表2和表4中二級標(biāo)準(zhǔn) SO2濃度為850mg/m3, 煙塵濃度為200mg/m3的要求。由于煤焦油成分比較復(fù)雜，因此查找了很多資料來確定其燃燒過程產(chǎn) 生污染物。但僅查到下列幾種：多環(huán)芳煌-包括蕩、慈、螢慈、苯并意、苯 并花、煙霧、炭黑、二氧化硫、三氧化硫等。偶個人感覺這些好像還不完 全建議慎重使用，煤焦油燃燒產(chǎn)生的污染物 十毒俱全”，有蔥、蔡、酚、 苯并花等多種有毒有害物質(zhì)煤氣發(fā)生爐工作原理作者：260g文章來源：網(wǎng)上收集

9、點(diǎn)擊數(shù)：1358更新時間：2007-1-11文章收藏】中國技術(shù)資料網(wǎng)煤氣發(fā)生爐工作原理是以煤為原料生產(chǎn)煤氣，供燃?xì)庠O(shè)備使用的裝置。固體原料煤從爐頂部加入，隨煤氣爐的運(yùn)行向下移動，在與從爐底 進(jìn)入的氣化劑（空氣、蒸汽）逆流相遇的同時，受爐底燃料層高溫氣體加熱 > 發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生粗煤氣。此粗煤氣（即熱煤氣）經(jīng)粗 除塵后可直接供燃燒設(shè)備使用。這樣在煤氣發(fā)生爐中形成了幾個區(qū)域，一般我們稱為“層”。按照煤氣發(fā)生爐內(nèi)氣化過程進(jìn)行的程序，可以將發(fā)生爐內(nèi)部分為六層1）灰渣層；2）氧化層（又稱火層）；3 ）還原層；4 ）干惚層；5 ）干像層；6）空層；其中氧化層和還原層又統(tǒng)稱為反應(yīng)層千館層和千像

10、層 又統(tǒng)稱為煤料準(zhǔn)備層.（1）灰渣層：煤燃燒后產(chǎn)生灰渣，形成灰渣層,它在發(fā)生爐的最下部，覆蓋在爐篦子之上。其主要作用為：a保護(hù)爐篦和風(fēng)帽，使它們不被氧化層的高溫?zé)龎?；b預(yù)熱氣化劑，氣化劑從爐底進(jìn)入后，首先經(jīng)過灰渣層進(jìn)行熱交換，使灰渣層溫度降低，氣化劑溫度升高。c灰渣層還起了布風(fēng)作用，使進(jìn)入的氣化劑在爐腔內(nèi)盡量均勻分布。也稱為燃燒層火層）。從灰渣中升上來的氣化劑中的氧與碳發(fā)生劇烈的燃燒而生成二氧化碳，并放出大量的熱量。它是氣化過程中的主要區(qū) 域之一，其主要反應(yīng)是：C+02-82氧化層的高度一般為所有燃料塊度的3-4倍，一般為200亳米。氣化層的溫度一般要小于煤的灰熔點(diǎn).（3）還原層：在氧化層的上

11、面是還原層。赤熱的碳具有很強(qiáng)的奪取氧化物中的氧而與之化合的本領(lǐng)，所以在還原層中，二氧化碳和水蒸氣被碳還原成一氧化 碳和氫氣.這一層也因此而得名，稱為還原層，其主要反應(yīng)為：8+128H20+C->H2+C02H20+Cf C02+2H2（4）干惚層：就是把煤中的揮發(fā)份,焦油等物質(zhì)經(jīng)過加熱后所產(chǎn)生的口Hm化合物分離出來,然后再進(jìn)入還原進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),其高度為200厚千像層位于公招層上面，也即是燃料的面層,主要是把煤中的水發(fā)蒸發(fā)即可（6）空層：空層即燃料層上部，爐體內(nèi)的自由區(qū)，其主要作用是匯集煤氣。然后出去2C0-*-C02+C以及 2H20+C0f C02+H2從上面六層簡單敘述，我們可以看出

12、煤氣發(fā)生爐內(nèi)進(jìn)行的氣化過程是比較復(fù)雜的，既有氣化反應(yīng)，也有干惚和干燥過程。而且在實(shí)際生產(chǎn)的發(fā)、煤氣發(fā)生爐工作原理及產(chǎn)品特點(diǎn):1. 工作原理煤氣發(fā)生爐是以煤為原料生產(chǎn)煤氣，供燃?xì)庠O(shè)備使用的裝置。固體原料煤從爐頂部加入，隨煤氣爐的運(yùn)行向下移動，在與從爐底進(jìn)入的氣化劑（空氣、蒸汽）逆流相遇的同時，受爐底燃料層高溫氣體加熱，發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生粗煤氣。此粗煤氣（即熱煤氣）經(jīng)粗除塵后可直接供燃燒設(shè)備使用。2. 產(chǎn)品特點(diǎn)1）以劣代優(yōu)我國是煤炭大國，但優(yōu)質(zhì)燃料構(gòu)成有限，大部分是劣質(zhì)煤和二類煙煤。使用廉價褐煤和二類煙煤制氣，在適用原料煤品種方面是一重大突破。我公司研制開發(fā)的 MQL-in型煤氣發(fā)生爐系列產(chǎn)

13、品，可以大幅度降底煤氣成本，使用前景廣闊。2）節(jié)約能源各種工業(yè)窯爐，鍋爐采用本技術(shù)、設(shè)備后，可提高熱效率20-40%，燃料成本降低30-70%，爐渣含碳量在3犯下，與國家標(biāo)準(zhǔn)（V12%）相比，降低9個百分點(diǎn)，節(jié)能效果十分顯著。3）環(huán)境指標(biāo)達(dá)到一類標(biāo)準(zhǔn)在不另外設(shè)置除塵、脫硫裝置的tf況下，粉塵排放濃度v100mg/Nm3,林格曼黑度<1級，二氧化硫3排放濃度<200mg/Nm。4）安全文明生產(chǎn)采用低溫常壓水封煤氣（出口煤氣壓力400Pa）安全可靠，改善操作環(huán)境，減輕工人勞動強(qiáng)度。二、主要技術(shù)指標(biāo)1. 煤質(zhì)應(yīng)用要求煤炭低位發(fā)熱量 Q> 10mJ（ > 2400kcal/kg

14、 ），褐煤或煙煤；水份V 25%;揮發(fā)彳3> 35-50%;灰分25-35%; 灰熔點(diǎn)R 1250 C；煤炭粒度：13-25 , 25-50 , 50-70mm；煤粉含量V 10%2. 煤氣熱值煤氣發(fā)熱量5.23-5.65MJ/Nm 3（ 1250-1350kcal/Nm 3）。3.MQL III型煤氣發(fā)生爐規(guī)格指標(biāo):規(guī)格爐膛截面積氣化強(qiáng)度裝機(jī)容量產(chǎn)氣量煤氣供熱量m2kg/itf hkw3：Nm/ h104kj /h1.0m0.7852502705.040055X 4.181.3m1.322502705.064090X 4.181.5m1.772502708.0880120 X4.181

15、.7m2.27250270101140160 X4.182.0m3.14250270121560220 X4.182.26m4.00250270132000280 X4.182.6m5.31250270152800390 X4.182.8m6.1525027018.53050410 X4.183.0m7.07250270203520480 X4.18、應(yīng)用范圍煤氣作為潔凈燃料，可廣泛應(yīng)用于：1、生活供暖；2、商用供熱如洗浴等需要蒸汽加熱的場合；3、工業(yè)窯爐如金屬熱處理爐、有色金屬熔煉爐、鍛造加熱爐、回轉(zhuǎn)窯、隧道窯以及非金屬材料燒結(jié)窯、干燥脫水等加熱設(shè)備。三、應(yīng)用實(shí)例1、某合資飯店該飯店設(shè)有桑拿

16、、餐飲和賓館部，一年四季需用熱水。原來使用兩臺油爐（一臺備用），日耗柴油2噸，以油價3000元/噸計(jì)，每年直接燃油費(fèi)用支出219萬元。改造使用一臺 2.26m煤氣發(fā)生爐，產(chǎn)氣量2000m3/h,煤氣熱值 5.86 -6.1MJ/Nn3i （14001450kcal /Nn3i）,可供兩臺鍋爐同時使用。煤氣 發(fā)生爐造價為3234萬元，日耗煤量 8.25噸，煤價（沈北褐煤，低位熱值為2400 X 4.18KJ/kg）為126元/噸，年耗煤量 3011噸，熱煤直接費(fèi)用支出37.9萬元，熱料直接費(fèi)用節(jié)省了181.1萬元。經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。2 、省外某機(jī)械廠該廠為國外廠商配套生產(chǎn)大型齒圈，熱處理工序靠委

17、托外廠加工，每噸工件需支出費(fèi)用600元。我公司為該廠設(shè)計(jì)了燃?xì)鉄崽幚砀G并為其配套一臺2.6m煤氣發(fā)生爐，使用當(dāng)?shù)爻霎a(chǎn)的褐煤作氣化原料煤，使用后熱處理成本僅需60元/噸。年加工量以 2000噸計(jì)（每窯熱處理能力為40噸），可節(jié)省費(fèi)用100多萬元，與原來外委加工相比較，相當(dāng)于年增加利潤100多萬元。該廠嘗到了甜頭，還要求我公司再為其生產(chǎn)三臺煤氣發(fā)生爐。3 、某鍛造公司該企業(yè)改造前使用燃油加熱爐進(jìn)行生產(chǎn)。不僅燃料費(fèi)用高，還因造成環(huán)境污染被環(huán)保管理部門處罰 多次。改造工程上馬，一期先上了一臺2.8m煤氣發(fā)生爐，為兩臺加熱爐提供燃?xì)?。不僅大量節(jié)省了燃料費(fèi)用，還得到了環(huán)保部門的肯定和支持。該企業(yè)決定后續(xù)改

18、造工程至少再上三臺煤氣發(fā)生爐，將所有 燃油加熱爐都改造為燃?xì)鉅t，以追求更加可觀的經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)階段，各類勞動密集型手燒式工業(yè)爐、中小鍋爐、茶浴爐在我國眾多地域仍普 遍存在。長期以來，基于總體生產(chǎn)工藝較為落后的客觀現(xiàn)實(shí)，上述絕大部分爐型的加 熱方式，一直以粗放性質(zhì)的直接層狀燃煤為主。由于選用燃料煤的揮發(fā)分含量高、受 爐膛高溫烘烤作用釋放速度快、釋放量較集中等特點(diǎn)，司爐方法及燃燒方式又決定了 燃煤設(shè)施本身沒有能力將瞬時高濃度揮發(fā)分燃燒完全，廢氣流的下游也基本無法采取 行之有效的常規(guī)煙塵治理措施，所以“滾滾黑煙”往往給周邊地區(qū)造成十分嚴(yán)重的大 氣污染。象鱧陵地區(qū)的電磁窯、陶瓷窯等，是非常典型的。眾多常

19、規(guī)技術(shù)的現(xiàn)場實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及失敗教訓(xùn)表明，工業(yè)爐、中小鍋爐、茶浴爐等直接燃煤設(shè)施的煙塵治理根本出路在于改變?nèi)剂辖Y(jié)構(gòu)及燃燒方式。根據(jù)我國現(xiàn)階段的基 本國情，仍然依托煤炭，實(shí)現(xiàn)工業(yè)爐、中小鍋爐、茶浴爐等的爐前制氣，進(jìn)而完成它 們?nèi)剂辖Y(jié)構(gòu)及燃燒方式的改變是目前乃至今后相當(dāng)長一個時期最有效、最經(jīng)濟(jì)可行的 辦法之一。、混合煤氣發(fā)生爐氣化原理1. 簡介混合發(fā)生爐熱煤氣是一種以一氧化碳（CO）、氫氣（H2）及甲烷（CH）等可燃?xì)怏w為主要成分的工業(yè)熱燃料氣。它是在特定結(jié)構(gòu)的裝置即發(fā)生爐內(nèi)，控制氣化條件，塊煤（或焦炭 ） 在空氣 （ 或氧氣 ） 和蒸汽混合組成的氣化劑的作用下發(fā)生一系列復(fù)雜的物理化學(xué)變化而產(chǎn)生的?；旌?/p>

20、發(fā)生爐熱煤氣熱值一般在 4.67.5MJ/Nm3（或10981790Kcal/Nm）之間（上限為富氧鼓風(fēng)），若進(jìn)入燃燒器的預(yù)混空氣進(jìn)行預(yù)熱，實(shí)際燃燒溫度最高可 達(dá)到1500左右，因此，混合發(fā)生爐熱煤氣在機(jī)械、冶金、建材、陶瓷、化工、食品等部門具有廣泛的適用性。2. 化學(xué)反應(yīng)混合發(fā)生爐熱煤氣生產(chǎn)過程可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)包括： C+Q=CO+ 408.8MJ 2c+Q = 2O 246.4MJ C+CO = 2CO- 162.4MJ C+H2O(g)=Cd H2-118.8MJ C+2HO(g) = CO+ 2H75.2MJ CO+ H2O(g) = CO+ H + 43.6MJ上述反應(yīng)進(jìn)行的程度取

21、決于發(fā)生爐的操作條件，即氣化溫度、壓力、氣化劑的組成和流速、氣化劑與燃料的接觸時間以及燃料的反應(yīng)性、表面性質(zhì)等。3. 生產(chǎn)方式發(fā)生爐在生產(chǎn)過程中，氣化劑從爐底進(jìn)入爐內(nèi)煤層，氣化生成的粗煤氣從頂部輸出.灰渣層,厚度約為100200mm氣化劑在灰渣層中不發(fā)生化學(xué)變化，只與灰渣進(jìn)行熱交換，氣化劑吸收熱量升溫預(yù)熱，灰渣釋放熱量被冷卻，同時對爐箅起保護(hù)作用。氧化層，即有Q存在的燃料層，煤中固定碳與氣化劑中的氧氣發(fā)生強(qiáng)烈氧化反應(yīng)，放出大量的熱，使?fàn)t內(nèi)保持足夠的溫度。還原層，從氧化層上來的高溫CO和水蒸氣與熾熱的碳發(fā)生還原反應(yīng)，吸收熱量, 生成COffi H。干儲層，煤炭受熱干儲，釋放揮發(fā)分，得到 CH、焦油蒸汽等氣態(tài)燒類物質(zhì)及其它氣體成分。干燥層，入爐煤炭在該層內(nèi)脫除水分。氧化層結(jié)合還原層又稱發(fā)生爐火層。三、熱煤氣燃燒系統(tǒng)1 . 工藝流程熱煤氣燃燒系統(tǒng)由煤氣發(fā)生爐、除塵器、隔離水封、熱煤氣管道、燃燒器（用戶）等組成，其關(guān)鍵設(shè)備是煤氣發(fā)生爐。2 .TD 型混合煤氣發(fā)生爐TD 型混合煤氣發(fā)生爐是由天地科技股份公司環(huán)保事業(yè)部開發(fā)設(shè)計(jì)，協(xié)作單位加工生產(chǎn)的一種專門為勞動密集型中小工業(yè)爐以及民用中小型手燒式鍋爐、茶浴爐提供潔凈熱燃料氣的煤炭氣化裝置。目的是在工業(yè)爐、鍋爐、茶浴爐的燃燒室結(jié)構(gòu)及燃料來源不改變的前提條件下，通過改變?nèi)紵绞?，解決上述用戶普遍存