煤氣發(fā)生爐工作原理與煤氣發(fā)生爐煤氣成分在一般的煤氣發(fā)生爐中，煤是由上而下、氣化劑則是由下而上地進(jìn)行逆流運(yùn)動(dòng)，它們之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和熱量交換。這樣在煤氣發(fā)生爐中形成了幾個(gè)區(qū)域，一般我們稱(chēng)為“層”。按照煤氣發(fā)生爐內(nèi)氣化過(guò)程進(jìn)行的程序，可以將發(fā)生爐內(nèi)部分為六層（見(jiàn)混合煤氣發(fā)生爐結(jié)構(gòu)示意圖）：1）灰渣層；2）氧化層（又稱(chēng)火層）；3）還原層；4）干餾層；5）干燥層；6）空層；其中氧化層和還原層又統(tǒng)稱(chēng)為反應(yīng)層，干餾層和干燥層又統(tǒng)稱(chēng)為煤料準(zhǔn)備層。（1）灰渣層：煤燃燒后產(chǎn)生灰渣，形成灰渣層，它在發(fā)生爐的最下部，覆蓋在爐篦子之上。其主要作用為：a保護(hù)爐篦和風(fēng)帽，使它們不被氧化層的高溫?zé)龎?；b預(yù)熱氣化劑，氣化劑從爐底進(jìn)入后，首先經(jīng)過(guò)灰渣層進(jìn)行熱交換，使灰渣層溫度降低，氣化劑溫度升高。一般氣化劑能預(yù)熱達(dá)300-450°C左右。c灰渣層還起了布風(fēng)作用，使進(jìn)入的氣化劑在爐膛內(nèi)盡量均勻分布。氧化層：也稱(chēng)為燃燒層(火層)。從灰渣中升上來(lái)的氣化劑中的氧與碳發(fā)生劇烈的燃燒而生成二氧化碳，并放出大量的熱量。它是氣化過(guò)程中的主要區(qū)域之一，其主要反應(yīng)是：C+O2-CO2+9765O大卡氧化層的高度一般為所有燃料塊度的3-4倍，一般為100-200毫米。氣化層的溫度一般要小于煤的灰熔點(diǎn)，控制在1200°C左右。還原層： 在氧化層的上面是還原層。赤熱的碳具有很強(qiáng)的奪取氧化物中的氧而與之化合的本領(lǐng)，所以在還原層中，二氧化碳和水蒸氣被碳還原成一氧化碳和氫氣。這一層也因此而得名，稱(chēng)為還原層，其主要反應(yīng)為： CO+C-2CO+38790大卡H2O+C-H2+CO+28380大卡2H2O+C-CO2+2H2+17970大卡由于還原層位于氧化層之上，從上升的氣體中得到大量熱量，因此還原層有較高的溫度約800-1100C，這就為需要吸收熱量的還原反應(yīng)提供了條件。而嚴(yán)格地講，還原層還有第一、第二之分，下部溫度較高的地方稱(chēng)第一還原層，溫度達(dá)950-1100C，其厚度為300-400毫米左右；第二層為700-950C之間，其厚度為第一還原層1.5倍，約在450毫米左右。干餾層： 干餾層位于還原層的上部，由還原層上升的氣體隨著熱量的被消耗，其溫度逐漸下降，故干餾層溫度約在150-700°C之間，煤在這個(gè)溫度下，歷經(jīng)低溫干餾的過(guò)程，煤中揮發(fā)份發(fā)生裂解，產(chǎn)生甲烷、烯烴及焦油等物質(zhì)，它們受熱成為汽態(tài)，即生成煤氣并通過(guò)上面干燥層而逸出，成為煤氣的組成部分。干餾層的高度隨燃料中揮發(fā)份含量及煤氣爐操作情況而變化，一般〉100毫米。干燥層： 干燥層位于十餾層上面，也即是燃料的面層，上升的熱煤氣與剛?cè)霠t的燃料在這層相遇，進(jìn)行熱交換，燃料中的水分受熱蒸發(fā)。一般認(rèn)為干燥溫度在室溫一一150C之間，這一層的高度也隨各種不同的操作情況而異，沒(méi)有相對(duì)穩(wěn)定之層高?？諏樱嚎諏蛹慈剂蠈由喜浚瑺t體內(nèi)的自由區(qū)，其主要作用是匯集煤氣。也有的同志認(rèn)為：煤氣在空層停留瞬間，在爐內(nèi)溫度較高時(shí)還有一些副反應(yīng)發(fā)生，如：CO分解、放出一些炭黑：2CO-CO2+C以及2H2O+CO-CO2+H2從上面六層簡(jiǎn)單敘述，我們可以看出煤氣發(fā)生爐內(nèi)進(jìn)行的氣化過(guò)程是比較復(fù)雜的，既有氣化反應(yīng)，也有干餾和干燥過(guò)程。而且在實(shí)際生產(chǎn)的發(fā)生爐中，分層也不是很?chē)?yán)格的，相鄰兩層往往是相互交錯(cuò)的，各層的溫度也是逐步過(guò)渡的，很難具體劃分，各層中氣體成份的變化就更加復(fù)雜了，即使在專(zhuān)門(mén)的研究中，看法也是分歧的。煤氣爐的結(jié)構(gòu)：對(duì)于固定床煤氣爐有多種結(jié)構(gòu)型式，按不同部位分述如下：1加煤裝置：間歇式加煤罩；雙料鐘；振動(dòng)給煤機(jī)；撥齒加煤機(jī)。2爐體結(jié)構(gòu)：帶壓力全水套；半水套；無(wú)水套（耐火材料爐襯）；常壓全水套。3爐篦：寶塔型；型鋼焊接型。4灰盤(pán)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)：撥齒型；蝸輪蝸桿型。煤氣發(fā)生爐煤氣成分所謂煤氣發(fā)生爐爐出煤氣，是指煤在煤氣發(fā)生爐內(nèi)氣化反應(yīng)所產(chǎn)生的，自煤氣發(fā)生爐出口導(dǎo)出未經(jīng)凈化的煤氣。該煤氣由單一可燃?xì)怏w成分（CO、H2、CH4）、氣態(tài)烷烴類(lèi)化合物（CmHn）、H2S、不可燃?xì)怏w成分（CO2、N2、O2）以及焦油蒸汽、粉塵固體微粒和水蒸汽所組成。1、煤氣氣體組成及煤氣熱值氣化煙煤時(shí)，煤中的CO含量較高，而且還會(huì)有少量的CmHn，煤氣熱值也較高；氣化無(wú)煙煤時(shí)，CO和CH4含量都較氣化煙煤時(shí)要低，煤氣熱值也即較低；氣化褐煤時(shí)，CO含量較低，但H2和CH4相對(duì)也要高一些，煤氣熱值也較高，但是，褐煤的氣化產(chǎn)率較低，僅為2Nm3/kg（煤）左右，而氣化煙煤或無(wú)煙煤時(shí)，氣化產(chǎn)率可達(dá)3?3.5Nm3/kg（煤）。表1幾種煤氣化時(shí)煤氣組成及煤氣熱值煤種煤氣氣體組成煤氣熱值COH2CH4CmHnO2CO2N2MJ/Nm3無(wú)煙煤25-3015-180.5-1.5—0.1-0.34-849-515.23-5.86煙煤28-3112-161.5-30.1-0.30.1-0.34-648-505.86-6.70褐煤24-2617-193-3.5—0.1-0.56-846-486.07-6.282、煤氣中的H2S煤氣中的H2S含量多少與氣化用煤中的含硫多少有關(guān)，一般煤中硫分的80%以H2S狀態(tài)轉(zhuǎn)入煤氣中，20%的硫分殘留在灰渣中。3、 煤氣中的焦油煤氣中的焦油含量多少與煤中的揮發(fā)分多少有關(guān)，氣化無(wú)煙煤時(shí)煤氣中的焦油含量很少，氣化煙煤時(shí)煤氣中的焦油產(chǎn)率為入爐煤重量的2%?6%，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下每m3干煤氣中含焦油量為0.01?0.02kg。4、 煤氣中的水分煤氣中的水分來(lái)源于蒸汽的未分解部分、煤的低溫干餾熱解水以及煤中的水分，一般來(lái)說(shuō)，氣化煙煤、無(wú)煙煤時(shí)煤氣中的水分約為0.06kg/Nm3,而氣化褐煤時(shí)，煤氣中的水分較高，可達(dá)0.13?0.27kg/Nm3。5、 煤氣中的粉塵固體顆粒煤氣中的粉塵固體顆粒（即帶出物），它與煤的熱穩(wěn)定性、入爐塊煤中的含粉末率、以及爐內(nèi)的氣化強(qiáng)度、入爐煤的粒度分布、煤層厚薄等因素有關(guān)，一般情況下，煤氣中的粉塵固體顆粒量為入爐煤重量的4%?6%。表2 氣化不同煤種煤氣中的水分、焦油、粉塵固體顆粒含量燃料煤氣溫度（°C）煤氣中含量［g/m3（標(biāo)準(zhǔn)）］水分粉塵固體顆粒焦油