1、煤氣發(fā)生爐的操作原理,前言,我公司所使用的發(fā)生爐是B型內(nèi)徑3米的熱煤氣發(fā)生爐，它以煙煤為燃料、以水蒸氣與空氣的混合氣為氣化劑，反應(yīng)生成混合煤氣，并通過旋風(fēng)除塵器、沉降室除塵，至煤氣交換器、蓄熱室供玻璃窯爐使用，同時(shí)經(jīng)洗滌塔、沉降塔、加壓風(fēng)機(jī)處理成冷煤氣以供應(yīng)退火窯、烤花窯使用。,一、發(fā)生爐的結(jié)構(gòu),對(duì)煤氣發(fā)生爐的主要操作有：（1）燃料的加入；（2）燃料層的管理；（3）灰渣的排除；（4）鼓風(fēng)的控制。為了完成這些操作，所有類型的發(fā)生爐都應(yīng)該有下述基本的構(gòu)造：爐身、加煤裝置、攪拌裝置、爐柵、排灰裝置和鼓風(fēng)裝置。下面簡(jiǎn)單地介紹一下各構(gòu)造的特點(diǎn)及要求。,1、爐身 發(fā)生爐的爐身呈圓形截面，爐身直徑的大小決定

2、于煤氣爐的氣化能力。一般熔化面積的窯爐需配備爐身直徑較大的煤氣發(fā)生爐。目前我們公司只有四、六分廠的煤氣發(fā)生爐的爐身內(nèi)徑為3m，其他的都是2.4m. 2、爐身加煤裝置 發(fā)生爐對(duì)加煤裝置的要求是：操作簡(jiǎn)便可靠，不使煤塊進(jìn)一步破碎，并能保證燃料沿爐膛截面均勻分布，還需防止煤氣的泄漏?？煞譃槿斯ぜ用貉b置與機(jī)械加煤裝置。 3、攪拌裝置 攪拌的作用主要是使煤塊在爐膛橫截面上均勻分布。我們公司目前所使用的是人工攪拌，用鐵釬通過爐頂?shù)臄嚢杩祝垂嘌郏﹣聿僮?，稱為扎爐、撥釬。 4、爐柵 爐柵（即我們所說的風(fēng)帽）的主要作用有：分配氣化劑；打碎灰渣、均勻連續(xù)地排灰 5、排灰裝置 對(duì)排灰裝置的要求是要連續(xù)均勻地排灰，

3、以保證氣化過程的穩(wěn)定?；以呐懦俣扰c灰盆的轉(zhuǎn)速與灰刀插入灰盆中的深度有關(guān)。 6、鼓風(fēng)裝置 就是利用鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生有一定壓力的空氣與水蒸氣混合并一起輸送到發(fā)生爐內(nèi)，鼓風(fēng)壓力的大小決定于燃料層的阻力與煤氣出口的壓力。鼓風(fēng)裝置與排灰裝置之間是由一個(gè)水封裝置連結(jié)起來的,二、煤氣發(fā)生爐的氣化原理,通常從煤氣發(fā)生爐的上面加入煤炭，從下面輸入空氣與水蒸氣，煤炭逐漸向下移動(dòng)，混合氣不斷向上流動(dòng)，在相互的移動(dòng)過程中，相互接觸，相互產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生煤氣，煤氣上升從煤氣出口進(jìn)入煤氣管道，送往玻璃窯爐。,1、氣化過程的反應(yīng),在煤氣發(fā)生爐內(nèi)煤氣的氣化過程是一個(gè)分層進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的過程，即空層、煤層（分第一還

4、原層、第二還原層）、火層（氧化層）、灰層。見發(fā)生爐內(nèi)氣化過程示意圖 混合煤氣的反應(yīng)包括兩類反應(yīng)：一是碳與氧氣的反應(yīng)，另一類是碳與水蒸氣的反應(yīng)。 空氣與水蒸氣的混合氣進(jìn)入灰層，被灼熱的爐灰加熱，繼續(xù)上升遇到火層，與氧化層中的碳發(fā)生如下反應(yīng) C+O2-CO2+97650KCal （1） 2C+O2-2CO+58860KCal （2） 此時(shí)溫度急劇上升至1200，混合氣中幾乎已無氧氣，此過程主要生成CO2、與少量CO。經(jīng)過氧化層反應(yīng)后，氣體繼續(xù)上升至煤層，發(fā)生如下反應(yīng)： C+CO2-2CO-38790KCal （3） C+H2O-CO+H2-28380KCal （4） C+2H2O-CO2+2H2-

5、28380KCal （5） 在煤層 反應(yīng)產(chǎn)物是CO、H2，煤層溫度一般在700-1000 ,煤氣發(fā)生爐內(nèi)氣化過程示意圖,2、氣化反應(yīng)進(jìn)行的條件,在發(fā)生爐內(nèi)進(jìn)行的一系列反應(yīng)除了反應(yīng)（4）是單相反應(yīng)外，其余的都是多相反應(yīng)。因此高溫與高的鼓風(fēng)速度是強(qiáng)化氣化過程的條件。高溫有利于加速還原反應(yīng)的進(jìn)行，高的鼓風(fēng)速度有利于促進(jìn)氣體分子的擴(kuò)散。但溫度的升高受到爐內(nèi)爐渣煉結(jié)的限制，鼓風(fēng)速度的提高相對(duì)減少了氣體與C的接觸時(shí)間，不利于反應(yīng)的進(jìn)行。所以高溫與高的鼓風(fēng)速度是有條件的，我們要求控制鼓風(fēng)溫度為50-57 ,二、煤氣發(fā)生爐的氣化指標(biāo),1、煤氣質(zhì)量指標(biāo) 煤氣質(zhì)量指標(biāo)是以煤氣組成內(nèi)可燃?xì)怏w含量的多少來決定的，它直

6、接決定煤氣的發(fā)熱量大小氣化煙煤的煤氣成分為CO2 3-4%，CO 25-31%，H2 11-13%， CH4 2-3%，煤氣的發(fā)熱量Q=1600KCal/Nm3，水分是煤氣中的有害組成，焦油在熱煤氣中可進(jìn)入窯中燃燒，可提高煤氣的發(fā)熱量，并提高火焰的亮度，但過多的煤焦油會(huì)堵塞管道，故要求煤炭中的硫化物在1%以下。 天然氣的主要成分為： CH4 94.55% C2H6 1.57% C3H8 0.3% N2 1.1% CO2 0.55%, 天然氣的發(fā)熱量Q=37417KJ/Nm3，相當(dāng)于8909KCal/Nm3 天然氣對(duì)含H2S的要求是不大于20mg/Nm3 2、經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 要求煤氣產(chǎn)率為 3.4Mm

7、3/Kg煤炭 ， 氣化效率為75%左右， 熱效率為 85%左右,3、煤炭的質(zhì)量與性質(zhì)控制 （1）水分 煤炭的水分太高，使煤氣在干燥層內(nèi)的溫度降低，從而降低了煤氣爐的熱效率，使焦油與水分凝結(jié)堵塞流暢間隙，造成還原層內(nèi)溫度下降，破壞了CO2的還原與H2O的分解，影響了氣化速度，是煤氣質(zhì)量變差，水分一定要求不超過6%，正常在3-5%之間水分過高時(shí)則要降低混合氣溫度，并要采取煤場(chǎng)排水及干燥措施。 （2）灰分 煤炭中灰分的增加相應(yīng)是其中的可燃成分含量降低。因而灰分含量高的煤炭煤氣產(chǎn)率低，發(fā)熱量低，熱效率也降低，對(duì)煤氣爐的操作極其不利，一般要求灰分含量在8%以下，熔點(diǎn)不低于1250，即不應(yīng)低于火層溫度12

8、50，否則會(huì)發(fā)生嚴(yán)重結(jié)渣現(xiàn)象，使氣化反應(yīng)不能正常進(jìn)行，影響煤氣質(zhì)量,(3)揮發(fā)分含量 煤炭的揮發(fā)分高，則發(fā)熱量大，火焰的輻射能力強(qiáng)，但揮發(fā)分高時(shí)起焦油含量也高，在遠(yuǎn)距離輸送時(shí)，應(yīng)采取洗滌塔、沉降塔使焦油分離，否則會(huì)堵塞管道，一般揮發(fā)分控制在28%以上。 （4）固定碳 固定碳的含量一般控制在50-60% 除以上煤的性能對(duì)氣化過程影響外，以下無力化學(xué)性質(zhì)對(duì)氣化操作也有很大影響。 （1）煤炭的粘結(jié)性 有粘結(jié)性的燃料在爐內(nèi)溫度高的情況下會(huì)粘結(jié)成塊，影響氣體的流暢，燃料層依次下降，從而使三層不穩(wěn)，氣化不正常。對(duì)粘結(jié)性的煤炭應(yīng)勤扎釬勤撥釬,（2）煤炭的塊度 煤炭塊度太大，使氣化反應(yīng)的時(shí)間延長(zhǎng)，爐渣中的含碳

9、量高，降低了煤氣產(chǎn)率與效率，如果太小，會(huì)使鼓風(fēng)阻力增加，氣化速度降低，若過多地提高鼓風(fēng)壓力，又會(huì)使?fàn)t內(nèi)的細(xì)煤灰吹入管道，堵塞煤氣通道，要求煤炭的塊度為5-6cm。 （3）機(jī)械強(qiáng)度與熱穩(wěn)定性 堅(jiān)固性好便于運(yùn)輸和氣化過程中塊度的保持，否則上層煤易壓碎下層煤，導(dǎo)致混合氣上升困難。熱穩(wěn)定性差的煤炭易在加熱過程中破碎，致使氣化受阻，降低煤氣的產(chǎn)質(zhì)量。 （4）含硫量 煤炭中硫化鐵的含量高，會(huì)降低灰分的熔點(diǎn)，腐蝕金屬設(shè)備，形成結(jié)渣現(xiàn)象。要求控制在1%以下。,三、發(fā)生爐操作指標(biāo)的控制,對(duì)玻璃熔制工藝來講，煤氣質(zhì)量是影響玻璃熔化質(zhì)量的主要因素，因此在玻璃生產(chǎn)中要求“煤氣穩(wěn)”，那就是要求操作要穩(wěn)，具體反映在：煤層

10、分布要穩(wěn)，混合氣溫度要穩(wěn)，鼓風(fēng)壓力要穩(wěn)和煤氣出口溫度要穩(wěn)，只有做到這四小穩(wěn)，才能得到“二高”煤氣，即煤氣的發(fā)熱量高、氣化強(qiáng)度高。 1、爐層分布 我們的爐層控制在：空層2.3-2.5m，煤層20cm，火層25cm，灰層30cm，通過燒釬、量釬的方法來測(cè)定。燒釬的具體方法為：用直徑為16mm的鋼釬從釬孔插入爐層，直到風(fēng)帽（一般為第二層風(fēng)帽），燒釬時(shí)間為2分鐘。,2、混合氣溫度 混合氣溫度表示進(jìn)入爐內(nèi)的空氣與水蒸氣的比例。溫度過高，則火層溫度下降，煤氣質(zhì)量變壞；過低則火層溫度升高，易煉爐。故混合氣溫度要求控制在50-57. 3、煤氣出口溫度 煤氣出口溫度應(yīng)該控制在520-570之間，煤氣出口溫度正常

11、時(shí)。爐面為暗紅色，煤塊可以分辨清楚，煤氣為深黃色；煤氣出口溫度過高時(shí)，爐面紅亮，煤塊難以分辨，煤氣發(fā)青、發(fā)黑；煤氣出口溫度過低時(shí)，爐面發(fā)黑，煤氣毛白汽，可以通過調(diào)節(jié)加煤量、混合氣溫度、扎釬、清灰等操作來調(diào)節(jié)煤氣出口。 4、鼓風(fēng)壓力 鼓風(fēng)壓力的大小決定于燃料層的阻力與煤氣出口的壓力，故鼓風(fēng)壓力的大小取決于所用燃料的質(zhì)量、爐層的分布與煤氣管道的暢通情況。但在所有因素都一定的情況下，鼓風(fēng)壓力要求穩(wěn)定，因?yàn)槿绻娘L(fēng)壓力不穩(wěn)，易影響爐層的分布、煤氣的質(zhì)量。,四、發(fā)生爐操作常見問題與解決,1、如何根據(jù)煤氣顏色來判斷發(fā)生爐狀況 （1）煤氣發(fā)青藍(lán)，混合氣太高，爐內(nèi)火層不高，氣化不好，出口較低，煤碳質(zhì)量較差，或三層較亂，都是導(dǎo)致煤氣發(fā)藍(lán)發(fā)青發(fā)白的主要原因 （2）煤氣發(fā)黑，主要是出口溫度過高，爐內(nèi)結(jié)渣嚴(yán)重，竄火嚴(yán)重或火層過高 （3）煤氣發(fā)黃，說明三層穩(wěn)定，混合氣一次進(jìn)風(fēng)適中，煤炭質(zhì)量較好 2、如何根據(jù)出口溫度來判斷煤層的厚度 （1）爐內(nèi)無煤時(shí)（或煤炭中矸石太多時(shí)）出口溫度有可能是低的，可通過加煤的方式來提高出口溫度及大爐溫度。 （2）煤層太厚也沒出口溫度。 （3）無一次進(jìn)風(fēng)出口溫度也低。,3、一次進(jìn)風(fēng)流