固體燃料的氣化過程及設(shè)備第1頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月

直接燃燒法

準(zhǔn)備階段燃燒階段燃盡階段第2頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月1、燃燒過程：（1）準(zhǔn)備階段：干燥：煤加熱至110℃溢出全部物理水分（外在水份）干燥結(jié)束；預(yù)熱：把煤加熱到一定溫度為揮發(fā)物放出做準(zhǔn)備；干餾：揮發(fā)物放出，剩下固態(tài)焦碳。熱量來源：燃燒室內(nèi)熱火焰、燃燒產(chǎn)生的熱煙氣、灼熱的墻、燃燒著的燃料第3頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）燃燒階段：揮發(fā)物的燃燒：煤揮發(fā)物放出達(dá)著火濃度和著火溫度先燃燒，焦碳的燃燒：主要燃質(zhì)，發(fā)熱量占總發(fā)熱量一半以上。燃燒完全、迅速的條件：保持較高溫度、供給充足空氣、使空氣與燃料混合良好第4頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）燃盡階段：固體燃料所特有的階段焦炭將燒完外部包一層灰渣空氣難以滲入剩余焦炭難以燃盡保持較高溫度，保溫一定時(shí)間以保證燃燼第5頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2、燃燒方式：層狀燃燒，粉煤噴流燃燒，沸騰燃燒法3、直接燃燒過程的特點(diǎn)（1）不能完全燃燒，熱能利用率低，能源浪費(fèi)；（2）煙氣中含有大量粉塵及有害氣體，污染環(huán)境；（3）工作制度不嚴(yán)格，產(chǎn)品質(zhì)量難以穩(wěn)定和提高；（4）產(chǎn)量低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。第6頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月煤氣燃燒法

1、燃燒過程將煤氣制成半煤氣或全煤氣再按氣體燃料燃燒。

2、燃燒特點(diǎn)（1）熱值高；（2）易滿足窯爐內(nèi)火焰氣氛和溫度要求；（3）用煤勞動(dòng)條件好，污染少，燃料費(fèi)用低。第7頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月一、固體燃料的氣化

把煤或炭等固體燃料放在某一設(shè)備中，在高溫下通過氣化劑，經(jīng)過一系列物理，化學(xué)變化后轉(zhuǎn)化為含有可燃?xì)怏w，具有一定熱值的煤氣的過程，所用的設(shè)備稱為煤氣發(fā)生爐，產(chǎn)生的煤氣稱為發(fā)生爐煤氣。氣化的基本條件：

固體燃料，氣化劑，發(fā)生爐，一定的溫度、壓力第8頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月煤的氣化過程：

煤干燥脫水

熱解脫揮發(fā)份

揮發(fā)份與殘余碳?xì)饣磻?yīng)第9頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月二、發(fā)生爐煤氣的種類：空氣為氣化劑——空氣煤氣水蒸汽為氣化劑——水煤氣（空氣+水蒸汽）為氣化劑——混合煤氣第10頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月1、空氣煤氣（1）定義：以空氣為氣化劑，利用煤中炭與空氣中的氧進(jìn)行所制得的煤氣，若純炭與空氣反應(yīng)，使碳全部轉(zhuǎn)化成CO的煤氣稱理想空氣煤氣。（2）總反應(yīng)：2C+O2+3.67N2=2CO+3.67N2+24638kj/mol第11頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）煤氣的構(gòu)成：理想煤氣：CO%=2/2+3.76=34.7%N2%=3.76/2+3.76=65.3%實(shí)際煤氣的組成和熱值，見表5-1第12頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第13頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）煤氣產(chǎn)率：單位質(zhì)量的C轉(zhuǎn)化為煤氣的體積V=（2+3.76）/2*12=5.38%（Nm3/kg碳）（5）氣化過程的特點(diǎn)：1）氣化過程會(huì)熔融結(jié)渣，影響正常氣化過程2）熱值低，氣化效率低，出口溫度高，帶走的熱量。3）不能滿足工藝要求，很少采用。第14頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2、水煤氣（1）定義：以蒸氣為氣化劑，利用煤中炭與水蒸氣的反應(yīng)所制得的煤氣。（2）氣化反應(yīng)：C+H2O=CO+H2-118798kj/molC+2H2O=CO2+2H2-75222kj/molC+CO2=2CO-162375kj/molCO+H2O=CO2+H2+43576kj/mol第15頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月間隙送風(fēng)法：（提供熱量的方法）

先將空氣通入發(fā)生爐中，使空氣與煤反應(yīng)生成熱量，所得氣體主要是CO2和N2，當(dāng)燃燒溫度升高至能產(chǎn)生可燃?xì)怏w時(shí)，停止送空氣，而送水蒸氣，使煤與水蒸氣作用產(chǎn)生可燃?xì)怏w，并吸收熱量。當(dāng)溫度降至一定限度時(shí)，停送蒸氣，改送空氣，如此循環(huán)。稱送入空氣階段為燃燒階段或吹氣階段。送入蒸氣階段為制氣階段或吹汽階段。第16頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月燃燒反應(yīng)：C+O2+3.76N2=CO2+3.76N2+408763Kj/mol制氣反應(yīng)：3.44C+3.44H2O=3.44CO+3.44H2-3.44*11879Kj/mol理想狀態(tài)：燃燒反應(yīng)放出熱量全部被制氣反應(yīng)吸收，則燃燒1mol所放出的熱量可以分解的蒸汽量=408763/118798=3.44kmol總反應(yīng)：4.44C+3.87N2+3.44H2O=CO2+3.76N2+3.44CO+3.44H2第17頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）水煤氣的組成：燃燒階段：

CO2%=1/（1+3.76）*100%=21%N2%=3.76/(1+3.76)*100%=79%制氣階段：

CO%=3.44/（3.44+3.44）*100%=50%H2%=3.44/（3.44+3.44）*100%=50%第18頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月

吹氣產(chǎn)率：V1=4.76*22.4/4.44*12=1.99Nm3/kgC

制氣產(chǎn)率:V2=6.88*22.4/4.44*12=2.88Nm3/kgC實(shí)際煤氣組成，見表5-1第19頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）氣化過程的特點(diǎn)：1）煤氣的制備需要無煙煤或焦炭作燃料2）氣化設(shè)備及操作復(fù)雜3）熱量高，氣化效率低——用于玻璃燈工第20頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月3、混合煤氣：

（1）定義：用空氣和水蒸氣的混合物用氣化劑，利用炭和氧反應(yīng)放熱維護(hù)反應(yīng)溫度，利用炭與H2O反應(yīng)吸熱來控制氣化層溫度以避免灰渣結(jié)塊，同時(shí)產(chǎn)生CO和H2，這種煤氣稱為混合煤氣。第21頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）氣化反應(yīng)：2C+O2+3.67N2=2CO+3.67N2+2463882.07C+2.07H2O=2.07CO+2.07H2-2.07*118798能分解水蒸汽量=246388/118798=2.07mol反應(yīng)總C量=2+2.07=4.07mol得到總氣體：4.07CO+2.07H2+3.67N2=9.9kmol第22頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）煤氣構(gòu)成及產(chǎn)率：

CO%=4.07/9.9=41.4%H2%=2.07/9.9=20.9%N2%=3.76/9.9=38.9%煤氣產(chǎn)率V=9.9/12*4.07*22.4=4.54Nm3/kgC實(shí)際煤氣組成，見表5-1第23頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）氣化過程特點(diǎn)：1）克服了空氣煤氣和水煤氣的特點(diǎn)2）煤的適用性強(qiáng)3）熱值適中——玻璃池窯采用——工業(yè)采用第24頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月煤的氣化方法第25頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第27頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月二、氣化過程及氣化指標(biāo)（一）發(fā)生爐內(nèi)的氣化過程：（二）氣化指標(biāo)第28頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）發(fā)生爐內(nèi)的氣化過程1、物料流程：煤流程：投煤口加入—干燥、干餾—氧化、還原—灰渣—下移爐篦—從灰盆排灰。氣化劑流程：從爐篦下方送入—被灰層預(yù)熱—氧化、還原—煤氣向上—煤氣口引出。見圖5-1第29頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2、爐膛內(nèi)燃燒層的劃分及氣化過程：發(fā)生爐內(nèi)燃燒層分五層（從上至下）：空層、干燥干餾層、還原層（第二還原、第一還原）、氧化層、灰層氣化過程：氣化劑送入——灰層預(yù)熱——氧化層遇到C（C+O2）——CO2和少量的CO（O2消耗盡，氧化層消失）——還原層CO2被還原成CO，H2O被還原成H2——煤層進(jìn)行干燥和干餾——空層煤氣——引出。第32頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月3、煤氣的組成隨燃燒層高度的變化：圖5-2

第34頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）氣化指標(biāo)評(píng)價(jià)指化過程的重要指標(biāo)有：煤氣質(zhì)量煤氣產(chǎn)量氣化強(qiáng)度氣化效率第35頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月1、煤氣的質(zhì)量：指煤氣組成、發(fā)熱量煤氣可燃?xì)怏w含量高，熱值高第36頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2、煤氣產(chǎn)率：氣化1kg煤所得到的煤氣產(chǎn)量，又稱氣化率可用C平衡計(jì)算：Vg=Cg*100/(CO2+CO+CH4+C2H4)*0.536(Nm3/kg)1kg燃料中C=煤氣中Cg+灰渣中Ca+飛灰中Cf+焦油中CtCO2、CO—指煤氣中含C氣體的百分率影響因素：煤的揮發(fā)份高，煤氣的產(chǎn)率低第37頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第38頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月3、氣化強(qiáng)度定義：單位時(shí)間內(nèi)，發(fā)生爐單位截面上所氣化的煤量1kg/m3h整個(gè)發(fā)生爐在單位時(shí)間內(nèi)所氣化的煤氣量稱生產(chǎn)能力kg/h影響因素：煤的種類，發(fā)生爐結(jié)構(gòu)等。第39頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月4、比消耗量定義：每氣化1kg煤所消耗的氣化劑用量，分蒸汽耗量，空氣耗量計(jì)算方法：空氣消耗量：Nm3/kg，用N2平衡計(jì)算。設(shè)：Vg—煤氣生成量，Nm3/kg；N—煤中氮的百分含量，%；Ng—煤氣中氮的百分含量，%。第40頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月氣化1kg煤氣化所得煤氣中氮量=NgVg/100Nm3/kg煤中氮量=N/100*22.4/28Nm3/kg空氣中氮量=Va*79/100Nm3/kgVa*79/100+N/100*22.4/28=NgVg/100Va=1/79（NgVg-N/1.25）Nm3/kg第41頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月水蒸汽的消耗：水蒸汽的作用：降低燃燒產(chǎn)物溫度，防止灰渣結(jié)快，提高煤氣的質(zhì)量，調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度。消耗量：改變蒸汽和空氣混合物的溫度，可改變蒸汽的送入量。由鼓風(fēng)飽和溫度查蒸汽含量蒸汽量=空氣消耗量Va*蒸汽含量。一般鼓風(fēng)飽和溫度：50~60℃第42頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第43頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月5、氣化過程的效率。指氣化效率、熱效率可根據(jù)熱平衡計(jì)算收入熱量：氣化煤的化學(xué)熱Q1=Qnet，c*Mc

鼓入空氣中蒸汽熱焓Q2=Mm*im第44頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月支出熱量干煤氣化學(xué)熱Q3=Qnet.CgVg干煤氣顯熱Q4=Vg*Cg*Tg

焦油化學(xué)熱Q5=Qt*Mt焦油物理熱Q6=mi(Ti+CgTg)損失熱量，向外散熱等。第45頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）氣化效率：ηg每單位氣化用煤所含的發(fā)熱量轉(zhuǎn)化為煤氣的發(fā)熱量的百分?jǐn)?shù)

ηg=Q3/Q1*100%（2）熱效率：ηb所有進(jìn)入氣化過程中的熱量利用率ηb=（Q3+Q5）/（Q1+Q2*100%）ηb=（Q3+Q4+Q5+Q6）/（Q1+Q2）*100%第46頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月三、發(fā)生爐的爐型和構(gòu)造（一）發(fā)生爐的爐型：根據(jù)煤中爐中的狀態(tài)分固定床沸騰床氣流床根據(jù)氣化壓力分常用發(fā)生爐加壓發(fā)生爐我國常用常壓、固定床發(fā)生爐

第47頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第48頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月固定床按爐蓖分無爐蓖發(fā)生爐固定爐蓖發(fā)生爐人工間隙加煤排灰回轉(zhuǎn)爐蓖發(fā)生爐機(jī)械加煤排灰固定床按干餾，氣化部位分一段式發(fā)生爐兩段式發(fā)生爐三種典型一段式發(fā)生爐（見圖5-6）第49頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第50頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第51頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第52頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第53頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）發(fā)生爐的構(gòu)造：1、爐身：（1）大多數(shù)為圓形爐身外皮：6～10mm鋼板焊接保溫層：10～20mm石棉網(wǎng)填充爐襯：200～250mm粘土磚第54頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）爐膛尺寸：內(nèi)徑一般為3m，有效高度指風(fēng)汽帽至煤氣出口下緣（3）水套：設(shè)在下部耐火磚的爐身上，高度2.8～2m利用爐膛熱量使冷卻水產(chǎn)生蒸氣，收集起來，作氣化劑。2、加煤裝置：設(shè)在爐身的上方中心線第55頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月加煤要求：沿爐膛截面分布均勻，減少偏析加煤口與爐身密封，不能使煤進(jìn)一步破碎分類：人工間隙加煤：生產(chǎn)過程不穩(wěn)定機(jī)械連續(xù)加煤雙滾筒式加煤機(jī)雙鐘蔓式加煤機(jī)第56頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第57頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月第58頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月3、攪拌裝置作用：使煤在爐膛內(nèi)分布均勻可打碎粘度煤殼，疏松頂部料層分類：人工攪拌機(jī)械攪拌第59頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月4、爐蓖作用：分配氣化劑，打碎灰渣，連續(xù)均勻排灰突出的磷片狀組成的錐體，共五層結(jié)構(gòu)：中心線與爐身中心不同，偏心轉(zhuǎn)動(dòng)，易破碎，排灰氣體沿錐體層間隙進(jìn)入爐內(nèi)5、排灰裝置轉(zhuǎn)盤上有固定刮刀，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，把灰刮入灰盤。第60頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月煤的先進(jìn)燃燒技術(shù)

A低NOX燃燒技術(shù)燃燒過程中抑制NOX生成低NOX燃燒器空氣分級(jí)燃燒技術(shù)（再燃技術(shù)）煙氣再循環(huán)技術(shù)第61頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月煤的先進(jìn)燃燒技術(shù)B循環(huán)流化床燃燒技術(shù)核心：爐膛內(nèi)流態(tài)化。一種流化床燃燒技術(shù)特點(diǎn)：固體燃料與氣體、或與受熱面、或在固體顆粒之間發(fā)生強(qiáng)烈的傳質(zhì)或傳熱作用，并劇烈燃燒。燃料適應(yīng)性好，燃盡率高，脫硫劑的利用率也高；能在850