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太原鑫隆重型煤氣設備開發有限公司

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發生爐煤氣氣化過程及其煤氣性質

2016/5/26 14:02:37點擊:
發生爐煤氣氣化過程及其煤氣性質
    目前,國內工業企業與民用廣泛使用的煤氣主要有4種:以氧氣作氣化介質的魯奇爐煤氣、以蒸汽
作氣化介質的水煤氣、煉焦廠的副產品焦化煤氣和以空氣作氣化介質的發生爐煤氣.前3種煤氣熱值
較高,質量較好,但由于成本高,一次性投資大,一般工業企業很少采用,而用空氣作氣化介質的發生爐
煤氣,由于成本低,設備投資少,而且能滿足一般工業加熱設備對燃料特性的要求.因此,發生爐煤氣廣
泛地應用于工業生產的各個領域.
    常用的煤氣化技術主要是常壓氣化,如煤的干餾制氣、焦爐制氣、直立炭化爐制氣及發生爐制氣
等,氣化總效率一般小于85 0 0}3}.發生爐煤氣主要產于氣化層,氣化層分為氧化層和還原層.空氣、水
蒸氣從爐底進入灰層被預熱后,首先進入氧化層,在氧化層中,氧與熾熱的炭發生氧化反應即燃燒生成
大量的COZ,同時產生大量的熱量.隨后,大量的CO:和水蒸氣繼續上升進入還原層,在還原層中
CO:和水蒸氣與另一部分熾熱的炭發生還原反應,同時吸收熱量產生煤氣.煤炭在發生爐的氣化過程

中主要進行的反應為

其中,反應式(1)為強放熱反應,此反應速度快且不可逆,處于擴散控制狀態.其反應速度受氣流速度的
控制,氣流速度越快,反應速度就越快,放出的熱量Qi和產生的CO:就越多.反應式(3)和式(C4)為吸
熱反應,其反應吸收熱為Q3+ Q4.這些反應速度較慢且可逆,處于化學反應動力區,Q1越大,反應式
(3)和式(C4)正反應速度就越快,產生的CO和H:就越多,煤氣熱值也就越高.由于反應式(3)和式(C4)為

可逆反應,在整個氣化過程中存在一個理想的氣化溫度To.當反應溫度低于To時,氧化反應式(1)進
行得較慢,其反應放出的熱量滿足不了反應吸收熱的需要,此時煤氣產量、煤氣品質和過程熱效率都比
較低;當反應溫度等于To時,反應式(1)進行得較快,其反應放出的熱量Qi能充分滿足反應吸收熱
的需要,此時煤氣產量和煤氣品質較高,過程熱效率達到最大值;當反應溫度高于To時,反應式(1)進
行得過快,其反應放出的熱量Qi過多.反應式(C3和式(C4)處于反應動力區,反應速度較慢,過量的Qi
來不及被吸收就被氣流帶走,所以,過程熱效率反而下降,此時煤氣產量較高,但煤氣品質下降.這是由
于反應式(C1)產生的CO:過量,來不及與C反應,產生CO就被氣流帶走,增加了煤氣中CO:含量,使煤
氣品質下降.因此,反應溫度為To是理想的煤炭氣化狀態,此時煤炭氣化過程熱效率最高,煤氣品質最
為理想.
    在理想氣化條件下,煤炭中碳全部轉化為CO,而且C和O:生成CO:的反應所放出的熱量將全部
用于水蒸氣、C的反應,氣化系統可視為絕熱.碳的化學熱將無損失地全部轉入煤氣中,使冷煤氣氣化
效率達10000.理想條件下煤炭氣化時的煤氣低熱值為7. 5 MJ/m3,煤氣中可燃成分CO為41.6000,
H:為20.8000,煤氣產率為4.48 m3/kg.
    在實際狀況下,煤炭氣化過程存在各種副反應和各種熱損失,實際氣化指標與理想氣化指標存在
較大差距,煤氣熱值低于理想條件下的熱值.另外,在煤炭氣化過程中,煤氣品質受很多因素的制約,不
僅與氣化反應溫度有關,還受煤質、爐型、操作條件、氣候環境及后道工序等因素影響.

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