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一、煤气发生炉系统概述
煤气发生炉系统由加煤机、炉体、炉栅、排灰装置、煤气净化及冷却装置等组成,根据有无全部煤气净化系统及冷却系统而将所产生的煤气分为热煤气及净化冷煤气(简称冷煤气),目前用热煤气代替柴油重油,其最主要的特点是煤气发生炉系统造价低,无污染。
二、发生炉煤气的气化原理
1、煤气发生炉在工作过程中,炉内分布如下图所示:
2、煤气发生炉的气化原理
入炉的块煤自上而下移动,与由下而上的逆向气化剂(空气+水蒸汽)相接触,在高温作用下通过传热和传质,进行化学反应,生成CO,H2,CH4等可燃气体。根据煤块在煤气发生炉内的气化反应过程的程序,可将炉内分六层
①灰渣层:煤在炉内气化过程中所产生的灰渣,覆盖在炉篦之上,形成灰渣层,其主要作用是:保护炉篦,不会被氧化层的高温烧坏;予热气化剂,一般情况下,能予热到300-450℃,能够使进入炉底的气化剂,沿炉膛截面均匀分布。一般灰渣层的厚度为100-300mm
②氧化层:也称之为火层,在氧化层内气化剂中的氧与碳发生剧烈地燃烧反应而生 CO2并且放出大量的热,是气化反应过程的主要区段,其反应如下:C+O2→CO2+408.8MJ氧化层的厚度一般为煤块大小的3--4倍,约为100--200mm。氧化层内的操作温度应该控制在1150℃左右,这与煤的化学活性有关,反应活性强的煤,氧化层的温度可以适当低些,反之,就应高一些,但不能比煤的灰熔点ST高,否则会使炉内结渣,影响正常生产。
③还原层:由于灼热的碳具有很强的夺取氧化物中的氧而与其化合的能力,因此,此间二氧化碳与水蒸汽被碳还原成CO和H2,主要反应如下
CO2+C→2CO-162.4MJ H2O+C→H2+CO--118.8MJ 2H2O+C→2H2+CO2--75.5MJ
上述反应均系吸热反应,是由氧化层燃烧放热反应提供所需的热量,还原层的下部温度较高,为950-1000℃,厚度为300-400mm,而其上部温度为700--750℃,厚度为下部的1.5倍,约为450mm左右。
④干馏层:在此间随着热量的传递,其温度逐渐下降,自上而下为150--700℃,煤料在此进行低温干馏,使煤中的挥发分裂解,生成甲烧,烯烃和焦油,并成气态或汽态逸出,成为煤气的组成部分。
⑤干燥层:上升的热煤气与刚入炉的煤块进行热交换,此时煤中的水分受热蒸发。
干馏层与干燥层的高度,应随煤中挥发分和水分多少而变化,一般为400--600mm。
⑥空层:炉内料层上面的自由空间,其主要的作用是汇集炉内所生成的煤气。 |
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