发生炉煤气生产与提高质量的措施探讨

[摘 要]在优化发生炉煤气的生产过程中，对于不同的原料，合理调节饱和温度，控制气化反应温度是关键。生产负荷变化时，采用“加风加汽，减风减汽”的原则。生产负荷不宜长时间过高或过低。合理控制灰层和料层的厚度，对煤炭充分预热、干燥，有利于提高煤气质量。

[关键词]发生炉；煤气生产；优化措施

中图分类号：TQ546 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）36-0335-02

发生炉煤气主要产于气化层，气化层分为氧化层和还原层。空气、水蒸气从炉底进入灰层被预热后，首先进入氧化层，在氧化层中，氧与炽热的炭发生氧化反应即燃烧生成大量的CO2，同时产生大量的热量。随后，大量的CO2和水蒸气继续上升进入还原层，在还原层中CO2和水蒸气与另一部分炽热的炭发生还原反应，同时吸收热量产生煤气。

1.影响发生炉煤气生产过程的几大因素

1.1 原料的性质对煤的气化过程会形成一定的影响

一般来说，原料中的挥发分越高，生产的煤气的热值也越高。然而，煤气热值并不一定与原料中的挥发分产率成正比。原料的气孔率、粒度及均匀性对气化过程的影响也较大。气孔率大且粒度较小的原料能提供较多的反应表面。原料颗粒的均匀性则影响气流的分布。此外，原料的含水量对气化反应也有一定的影响。原料含水量过多，在加热过程中则易爆裂，变相地增加了焦屑的含量；另一方面，原料含水过量，消耗大量的热量，也会降低氧化层温度，使一部分碳不能充分利用，增加了灰渣含碳量。

1.2 工艺操作对气化过程的影响

发生炉煤气生产过程的总反应速度取决于化学反应速度和气体扩散速度。其中化学反应的速度主要是受气化温度的影响，而气体扩散的速度受鼓风速度影响。这也有利于煤炭的充分利用。在实际生产中，由于发生炉煤气常易与城市煤气掺混，生产负荷的波动较大，鼓风速度在保证气化过程需要的同时，还受煤气用户需要的制约。

2.煤气发生炉生产过程的优化措施

2.1 煤炭性质

煤炭性质包括煤炭的种类、灰分、水分、挥发分、固定碳，粘结性及机械强度等.如果灰分增多，挥发分和固定碳含量减少，当灰份达到23%以上时，煤炭的气化可使空层和灰层增大很快，鼓风流量增大，CO2含量明显增高，严重影响煤气热值和产量.灰层增长过快，要求有较长的出灰时间，长时间的出灰将扰乱炉层分布，造成多火层、偏炉等现象.空层高度的减小将使下煤不均匀、中间煤多气化减弱、四周灰高易穿火，煤气质量大幅度下降.因此，对于气化用煤，应控制煤质的变化幅度，保持稳定的煤炭品质.当煤质不变时气化煤炭堆放时间不宜过长，因为陈旧燃料经多年风化其机械强度和热稳定性变差，使煤气热值降低。

2.2 煤炭粒度均一性控制

原料的粒度及其均匀性对气化过程的影响较大，粒度较小可以提供较多的反应表面，而粒度的均匀性又是影响气流分布的主要因素。如果原料煤炭的粒度范围较大，势必会造成大颗粒滚向炉壁，小颗粒却集中于炉膛中央的情况。这就会使得炉壁附近阻力较小，中央区域阻力较大。从而使得大部分气流流向炉壁，进行强烈的燃烧，造成气化层局部上移，严重降低煤气质量。在实际操作过程中对采用小焦块的发生炉适当降低鼓风量和提高饱和温度。分级气化这一措施的实施，会较大的改善发生炉的气化条件，尤其是灰渣含碳量得到较为明显的降低。这在一定程度上有效减少了气化过程中原料的损失，提高了煤气产率。

2.3 合理控制饱和温度

在气化过程中，采用含饱和水蒸汽的空气作为气化剂。气化剂中水蒸汽的含量由饱和温度来决定。气化反应中，空气中的氧与碳发生氧化反应释放热量，而水蒸汽参与的还原反应要吸收大量的热量，所以通过调节饱和温度可以控制气化温度。由于原料煤炭的反应度差，适当提高反应层的温度，不但可以提高气化反应的速度，还可以提高煤炭的利用率。在实际操作过程中，根据探火结果，结合放灰情况，合理控制饱和温度。当煤炭含水量较高且不结渣的情况下，适当降低空气的饱和温度。另外在生产变化时，根据鼓风量的变化，采取“加风加汽，减风减汽”的原则。一般情况下，饱和温度控制在52～60℃为宜。调节时幅度不宜过大，以1～2℃最佳，以避免气化层温差变化过大。

2.4 入炉空气流量的控制

入炉的空气流量决定了气化剂在气化反应中的扩散速度。由于目前发生炉煤气常与城市煤气掺混，入炉空气流量由于受产量影响，波动较大，使得气化反应不稳定。为了满足生产需要，当短时间负荷变化时，可采用适当调节饱和温度及加强操作来调整；而当生产负荷长时间变化时则应考虑运行的发生炉台数。

2.5 发生炉空层高度

发生炉空层是指从炉内料层上表面到炉顶之间，即加料和反应生成物在炉内停留的空间。在操作过程中，往往忽视空层的作用，加料和出灰的速度控制失当，造成空层时高时低。空层高度减小，使下煤不均匀，中间下煤多，四周下煤少，形成中间火层下降，四周气体流速加快，中间气化弱，造成偏炉、穿火等不良工况，煤气品质下降，炉况难以控制。空层高度过大，煤层必然减薄。由于炉内温度达450-520摄氏度，块煤入炉时，下降时间延长，碎裂成小颗粒或粉末的比例增加，对气化不利。并且由于煤层相应减薄，影响煤炭干燥、干馏及气化的完全进行，使煤气质量下降。因此，对于空层高度的控制具有相当重要的意义。控制空层高度的方法是通过连续而小量加煤，无级变速出灰装置并低速运转来实现。

2.6 灰层控制

由发生炉生产过程原理可知，灰渣层位于发生炉最下部，用于保护炉排和风帽、预热气化剂；并将气化剂均匀分布到氧化层，合理控制灰渣层高度还可以对干燥层厚度进行控制。适当增加干燥层的厚度可以使原料煤炭得到充分预热和干燥，从而提高还原层温度，有利于气化反应的完全进行。

3.结束语

对于煤气发生炉这一特殊的煤炭转化设备，为了提高转化率，除采取必要的技术措施外，还必须采取综合管理的手段，才能从真正意义上达到提高煤气品质的目的。综合管理包括生产质量管理、安全管理及信息管理等。企业应加强能源运行管理，完善生产考核制度，激发职工重视煤气品质的意识和节能积极性，使企业生产能耗逐步降低，提高企业自身的经济效益。

总而言之，发生炉煤气的生产是一个系统而复杂的物理、化学过程，影响发生炉煤气生产发的因素也复杂多变，要提高煤炭的利用率，提高操作水平及发生炉的自控程度，优化发生炉煤气的生产过程，保证发生炉处于良好的运行状态。让我们共同努力，发展生产。

参考文献

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