煤气发生炉饱和温度对生产的影响

摘 要 文章简单阐述了作为广大工业企业生产用燃料气的一种重要设备-煤气发生炉，介绍了其发展历程及气化和反应原理。着重阐述了饱和温度作为煤气发生炉的一个重要温度对炉内温度的影响以及在实际生产中如何判断饱和温度是否恰当，同时提出了调整措施。

关键词 煤气发生炉；饱和温度；反应温度；空气；水蒸气

中图分类号 TD84 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）106-0100-02

1发展历程

在世界范围内，煤炭储量占世界能源总储量的80%～90%。我国煤炭资源更为丰富，按目前的总产量，可开采100年以上。在我国目前及今后较长时间内，煤在能源结构中占70%以上。上个世纪80年代，我国引进了两段煤气发生炉技术，经消化吸收，目前该技术在国内已经很成熟。但我国能源现状不容乐观：我国能源总储量列世界第3位，人均储存量仅列第53位，只有世界人均水平的1/2。因此设法提高煤的利用效率是今后发生炉技术一个重要组成部分。

2气化及反应原理

2.1 主要气化原理

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。空气中所含的氧和蒸汽与燃料中的碳反应，生成了含有CO， CO2， H2， CH4， C2H4， N2等成分的发生炉煤气。其中CO， H2， CH4， C2H4为可燃气体。

2.2主要反应原理

煤炭在煤气发生炉内气化过程中，以分层理论作为研究的指导，但在实际生产中，层次与层次之间并没有明显的界面，往往是互相交错的。根据气化过程，一般分为灰层、氧化层、干馏层、干燥层和空层。

1）灰层

灰层又叫渣层，厚度大约由风帽往上150mm～250mm。灰层主要起着稳定其它层次、使气化剂均匀分布、保护炉栅、预热气化剂的作用。

2）氧化层

氧化层又称火层，正常情况下其厚度为100mm～200mm。氧化层主要的作用是使空气中的氧气遇碳进行剧烈的热化学反应，生成大量的二氧化碳，同时放出大量的热量。氧化层温度一般应保持在1100℃～1200℃。

3）还原层

该层是生成主要可燃性气体的区域，厚度约450mm。还原层的作用是由氧化层来的高温气流与干馏层下来的碳进行还原反应，生成可燃的一氧化碳和氢气，吸收热量使煤气温度下降。

4）干馏层

该层是产生大量挥发物的一个层次。煤炭入炉经干燥后，在250℃～300℃下开始析出挥发分及其它干馏物，这些产物与还原层来的煤气混合后从炉出口排出，碳氢化合物因温度低而未裂解，所以煤气中含有甲烷、碳氢化合物及焦油雾

5）干燥层

该层主要作用是干燥煤中的水分。

6）空层

此层高度是指煤层最上面到探火孔口的距离。空层的作用是汇集煤气使之由炉出口排出。

3饱和温度的正确选择

饱和温度是指鼓入炉内的空气和水蒸气混合达到饱和状态的温度。空气中混入水蒸气的多少用饱和温度来控制。空气在某一状态下，能混合一定量的的水蒸气，过量则析出水分。此现象称为该混合气体达到了饱和状态。饱和状态下含有一定量的水蒸气，此水蒸气的表示方法用该水蒸气占有的分压和饱和温度来衡量。饱和温度与饱和分压是相对应的，表1-1列出水蒸气饱和后的气体中水蒸气分压和水蒸气含量。一定的饱和温度就有一定的饱和气压，所以测量湿空气的饱和温度即可知道其含水蒸气量。

空气中含水蒸汽量的多少对炉内反应温度有调节作用。也就是说，炉内反应温度与吹入空气的饱和温度有一定的直接关系。若炉内反应温度偏高，则应选择较高的饱和温度。相反，若炉内反应温度偏低，则应选择较低的饱和温度。

4 如何选择合适的饱和温度

在实际生产中，为了提高产量和质量，往往要判断和选择合适的饱和温度，可以根据下列方法判断和选择。

1）煤炭品种和矿点改变的情况：固定的矿点一半品味变化不大。经化验其灰分、灰分熔点及水分含量有改变时，则应根据其相应的变化来调整饱和温度；

2）用插钎的方法探测炉内火层温度：根据炉内的温度及料层松紧状况适当调整饱和温度，观察探火钎在火层段的颜色，若为红色而不亮，则估计温度在650℃～750℃，这说明火层温度偏低，则适当降低饱和温度；若观察探火钎在火层段的颜色为黄色并发亮，则估计温度在1250℃以上，这说明火层温度偏高，可适当提高饱和温度；

3）根据煤气化验数据来分析：煤气的组成经化验分析，可以反应炉内气体是否正常。对一定的炉型气化固定的煤种时，在规程中均规定煤气主要组成的百分含量，如氢气、一氧化碳及二氧化碳等。在控制范围内，证明炉内气化正常，否则不正常。氢气含量偏低时，可能有两个原因：第一是饱和温度偏低，发生炉内温度并不低，水蒸气分解率不低，则氢气含量偏低的原因是没有足够多的水蒸汽量；第二是有足够多的水蒸气，但发生炉内温度偏低，从而水蒸气分解率低。第一种情况可以通过采取提高饱和温度的办法来提高氢气含量，而第二种情况则不宜提高饱和温度，而是先提高炉内温度，甚至先应降低饱和温度，然后待发生炉内反应温度提高后，再适当提高饱和温度。

另外在查看氢气含量偏小的同时，应看二氧化碳含量的多少。若二氧化碳同时偏小，炉温经插钎探测正常时，则氢气偏低的原因多半是水蒸气量偏少。此种情况宜增加饱和温度。

5结论

煤炭气化作为洁净煤技术的重要途径之一，广泛应用于冶金、建材、玻璃化工等行业。调节好饱和温度，可以提高煤气的产量和质量，提高煤的利用效率，从而提高生产效率。

参考文献

[1]寇公主编，煤炭气化工程.机械工业出版社，1992，7.

[2]曹从信主编.发生炉煤气的生产和使用.（初、中级本）.一机部统编教材，科学普及出版社.