06 造氣氣化原理學(xué)-5

1、造氣氣化原理學(xué)昝銳在小氮肥生產(chǎn)中，煤氣發(fā)生爐制取半水煤氣其消耗占生產(chǎn)成本的55％左右。以無(wú)煙煤為原料，固定床氣化爐為主要設(shè)備的煤氣發(fā)生爐，要以最低的投入，最少的煤耗，生產(chǎn)較高質(zhì)量的半水煤氣，以求降低消耗和成本。所以，造氣車間操作人員的理論水平，技術(shù)素質(zhì)就顯得非常重要。為此，淺談造氣爐的氣化原理。1必須理解固定床發(fā)生爐內(nèi)燃料分配情況在煤氣發(fā)生爐中，煤炭與氣化劑呈相反方面運(yùn)動(dòng)，當(dāng)氣化劑自下而上經(jīng)過(guò)燃料層進(jìn)行氣化反應(yīng)時(shí)，同時(shí)伴隨有物理反應(yīng)。從

2、氣化爐的燃料分布看其內(nèi)共分六層，從下到上即灰渣層、氧化層、還原層、干餾層、干燥層、空層。在實(shí)際生產(chǎn)中，氣化時(shí)間分層進(jìn)行的，但各層雖無(wú)明顯的界線，甚至它們有時(shí)相互交錯(cuò)，但是各層次仍然存在，各層次都有各自的作用。(1)灰渣層，在燃料的最下層，支撐和穩(wěn)定著其它層次。在該層沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)，其高度高出風(fēng)帽大約15~25mm。氣化正常時(shí)，中間稍偏高，兩邊稍偏低，呈饅頭形，分布均勻?；覍拥恼Ｅc否，反應(yīng)著其它層次的正常與否。由于灰渣層疏松地分布在爐箅上

3、，氣化劑通過(guò)后被重新分配，如果灰渣層厚薄粒度均勻，無(wú)扒塊，則氣化劑會(huì)被分布均勻，氣體阻力均勻，同時(shí)，對(duì)爐箅起保護(hù)作用，因灰渣層的溫度較低，火層不能直接與爐箅接觸，爐箅不致于燒壞變形。當(dāng)然，如果爐底溫度偏高，則爐箅燒壞、變形的可能性就會(huì)增大；其原因往往是火層下移或?qū)哟纹被虬俜直妊h(huán)調(diào)整不當(dāng)之故。另外，當(dāng)氣化劑溫度較低，在通過(guò)灰層后就會(huì)被預(yù)熱，一般溫度可達(dá)250“(2以上，對(duì)氧化反應(yīng)有利。(2)氣化層：又稱火層，正常生產(chǎn)中其厚度為2535

4、mm，一般取原料的平均粒度的35倍，其作用是由鼓風(fēng)機(jī)送來(lái)的空氣中的氧和煤氣爐中的炭進(jìn)行劇烈的熱化學(xué)反應(yīng)，生成大量的二氧化碳，放出大量的熱量并畜熱于爐中，其反應(yīng)式為：C02=C0297650千卡／公斤分子(1)爐后，由于下層高溫燃料和爐壁的熱輻射和下面來(lái)的高溫氣流的導(dǎo)熱，水份受熱蒸發(fā)變?yōu)檎羝?，而煤逐步變得干燥。干燥層的厚度與加入原料的量有關(guān)。(6)空層：指總?cè)剂蠈由厦娴目臻g，一般正常時(shí)維持空層在一定高度?？諏痈叨戎溉剂蠈由厦娴教交鹂谆驙t口

5、的距離。如果溫度控制不當(dāng)，在空層中還可能進(jìn)行水煤氣的平衡反應(yīng)。以上是煤氣發(fā)生爐氣化時(shí)各層的分布情況，各層有各層的用途。在生產(chǎn)中密切關(guān)注爐條機(jī)的使用、排渣情況，吹風(fēng)和水蒸汽的使用及百分比的分配，保持氣化時(shí)有效炭層高度。2了解吹風(fēng)過(guò)程的放熱現(xiàn)象在半水煤氣的生產(chǎn)中，吹風(fēng)是一個(gè)放熱的過(guò)程。它的目的是使用碳燃燒所放出的熱量積蓄于爐內(nèi)炭層中，提高氣化層的溫度，為制氣提供有利的化學(xué)反應(yīng)條件。因此如何消耗最少的碳而使氣化層達(dá)到應(yīng)有的高溫，是我們首先要探

6、討的問(wèn)題。在碳與氧的反應(yīng)機(jī)理中，當(dāng)碳與氧反應(yīng)生成二氧化碳時(shí)所放出的熱量，要比反應(yīng)等量的一氧化碳時(shí)放出的熱量多4倍。因此在吹風(fēng)過(guò)程中，希望反應(yīng)的結(jié)果是消耗的碳最少而生成的二氧化碳為最多，以求放出大量的熱量達(dá)到高爐溫的目的，但是，在碳與氧的反應(yīng)中，一氧化碳和二氧化碳是同時(shí)出現(xiàn)的，而一氧化碳與過(guò)剩的氧發(fā)生燃燒反應(yīng)生成二氧化碳，少量的二氧化碳在還原層與灼熱的碳反應(yīng)，被還原為一氧化碳。(快慢與接觸時(shí)間有關(guān))，二氧化碳是在較低的溫度下生成的，而一氧

7、化碳是在較高的溫度下生成的。這就出現(xiàn)了一個(gè)矛盾，既要提高爐溫，生成一氧化碳，又要保持促成二氧化碳生成。為此我們必須掌握一氧化碳、二氧化碳兩者生成的不同條件。二氧化碳的生成速度很快，幾乎是不可逆的，而二氧化碳在還原層中被灼熱的碳還原生成一氧化碳的速度卻很緩慢，它需要有一個(gè)較長(zhǎng)的反應(yīng)接觸時(shí)間。為此，我們就可以采用提高吹風(fēng)時(shí)空氣的流速，來(lái)減少二氧化碳在還原層中與碳的接觸時(shí)間，從而抑制了二氧化碳的還原，也就減少了一氧化碳的生成，同時(shí)也就減少了碳