常壓固定床式煤氣發(fā)生爐,由機械加料系統(tǒng)、煤氣發(fā)生系統(tǒng)、蒸氣發(fā)生系統(tǒng)、破渣卸渣系統(tǒng)組成。其結(jié)構(gòu)簡單、安全性強、操作方便、產(chǎn)生的煤氣為混合半水煤氣,發(fā)熱值高;與各種工業(yè)窯爐聯(lián)為一體,充分利用了煤氣的余熱,節(jié)能降耗。生產(chǎn)過程中無煙無塵無噪音;旋轉(zhuǎn)塔式排渣、卸渣破渣能力強,渣卸入水封池中,無灰塵飛揚,原煤通用性強,只要原煤結(jié)渣結(jié)瘤低,原則上所有煤均可使用。
煤氣發(fā)生爐是以煤為原料生產(chǎn)煤氣,供燃氣設備使用的裝置。固體原料煤從爐頂部加入,隨煤氣爐的運行向下移動,在與從爐底進入的氣化劑(空氣、蒸汽)逆流相遇的同時,受爐底燃料層高溫氣體加熱,發(fā)生物理、化學反應,產(chǎn)生粗煤氣。此粗煤氣(即熱煤氣)經(jīng)粗除塵后可直接供燃燒設備使用.
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行逆流運動,它們之間發(fā)生化學反應和熱量交換。這樣在煤氣發(fā)生爐中形成了幾個區(qū)域,一般我們稱為“層”。
按照煤氣發(fā)生爐內(nèi)氣化過程進行的程序,可以將發(fā)生爐內(nèi)部分為六層:
1)灰渣層;2)氧化層(又稱火層);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)稱為反應層,干餾層和干燥層又統(tǒng)稱為煤料準備層。
(1)灰渣層:
煤燃燒后產(chǎn)生灰渣,形成灰渣層,它在發(fā)生爐的下部,覆蓋在爐篦子之上。
其主要作用為:
a保護爐篦和風帽,使它們不被氧化層的高溫燒壞;
b預熱氣化劑,氣化劑從爐底進入后,先經(jīng)過灰渣層進行熱交換,使灰渣層溫度降低,氣化劑溫度升高。一般氣化劑能預熱達300-450℃左右。
c灰渣層還起了布風作用,使進入的氣化劑在爐膛內(nèi)盡量均勻分布。
(2)氧化層:
也稱為燃燒層(火層)。從灰渣中升上來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。它是氣化過程中的主要區(qū)域之一,其主要反應是:
C+O2→CO2+97650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,控制在1200℃左右。
?。?)還原層:
在氧化層的上面是還原層。赤熱的碳具有很強的奪取氧化物中的氧而與之化合的本領,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,稱為還原層,其主要反應為:
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800-1100℃,這就為需要吸收熱量的還原反應提供了條件。
(4)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℃之間,煤在這個溫度下,歷經(jīng)低溫干餾的過程,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:
干燥層位于干餾層上面,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,進行熱交換,燃料中的水分受熱蒸發(fā)。一般認為干燥溫度在室溫--150℃之間,這一層的高度也隨各種不同的操作情況而異,沒有相對穩(wěn)定之層高。
?。?)空層:
空層即燃料層上部,爐體內(nèi)的自由區(qū),其主要作用是匯集煤氣。也有的同志認為:煤氣在空層停留瞬間,在爐內(nèi)溫度較高時還有一些副反應發(fā)生,如:CO分解、放出一些炭黑:
2CO→CO2+C
以及2H2O+CO→CO2+H2從上面六層簡單敘述,我們可以看出煤氣發(fā)生爐內(nèi)進行的氣化過程是比較復雜的,既有氣化反應,也有干餾和干燥過程。而且在實際生產(chǎn)的發(fā)生爐中,分層也不是很嚴格的,相鄰兩層往往是相互交錯的,各層的溫度也是逐步過渡的,很難具體劃分,各層中氣體成份的變化就更加復雜了,即使在專門的研究中,看法也是分歧的。煤氣爐的結(jié)構(gòu):
對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;振動給煤機;撥齒加煤機。
2爐體結(jié)構(gòu):帶壓力全水套;半水套;無水套(耐火材料爐襯);常壓全水套。
3爐篦:寶塔型;型鋼焊接型。
4灰盤傳動結(jié)構(gòu):撥齒型;蝸輪蝸桿型。
按照煤氣發(fā)生爐內(nèi)氣化過程進行的程序,可以將發(fā)生爐內(nèi)部分為六層:
1)灰渣層;2)氧化層(又稱火層);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)稱為反應層,干餾層和干燥層又統(tǒng)稱為煤料準備層。
(1)灰渣層:
煤燃燒后產(chǎn)生灰渣,形成灰渣層,它在發(fā)生爐的下部,覆蓋在爐篦子之上。
其主要作用為:
a保護爐篦和風帽,使它們不被氧化層的高溫燒壞;
b預熱氣化劑,氣化劑從爐底進入后,先經(jīng)過灰渣層進行熱交換,使灰渣層溫度降低,氣化劑溫度升高。一般氣化劑能預熱達300-450℃左右。
c灰渣層還起了布風作用,使進入的氣化劑在爐膛內(nèi)盡量均勻分布。
(2)氧化層:
也稱為燃燒層(火層)。從灰渣中升上來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。它是氣化過程中的主要區(qū)域之一,其主要反應是:
C+O2→CO2+97650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,控制在1200℃左右。
?。?)還原層:
在氧化層的上面是還原層。赤熱的碳具有很強的奪取氧化物中的氧而與之化合的本領,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,稱為還原層,其主要反應為:
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800-1100℃,這就為需要吸收熱量的還原反應提供了條件。
(4)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℃之間,煤在這個溫度下,歷經(jīng)低溫干餾的過程,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:
干燥層位于干餾層上面,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,進行熱交換,燃料中的水分受熱蒸發(fā)。一般認為干燥溫度在室溫--150℃之間,這一層的高度也隨各種不同的操作情況而異,沒有相對穩(wěn)定之層高。
?。?)空層:
空層即燃料層上部,爐體內(nèi)的自由區(qū),其主要作用是匯集煤氣。也有的同志認為:煤氣在空層停留瞬間,在爐內(nèi)溫度較高時還有一些副反應發(fā)生,如:CO分解、放出一些炭黑:
2CO→CO2+C
以及2H2O+CO→CO2+H2從上面六層簡單敘述,我們可以看出煤氣發(fā)生爐內(nèi)進行的氣化過程是比較復雜的,既有氣化反應,也有干餾和干燥過程。而且在實際生產(chǎn)的發(fā)生爐中,分層也不是很嚴格的,相鄰兩層往往是相互交錯的,各層的溫度也是逐步過渡的,很難具體劃分,各層中氣體成份的變化就更加復雜了,即使在專門的研究中,看法也是分歧的。煤氣爐的結(jié)構(gòu):
對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;振動給煤機;撥齒加煤機。
2爐體結(jié)構(gòu):帶壓力全水套;半水套;無水套(耐火材料爐襯);常壓全水套。
3爐篦:寶塔型;型鋼焊接型。
4灰盤傳動結(jié)構(gòu):撥齒型;蝸輪蝸桿型。