固体燃料的气化反应,按煤气炉内生产过程进行的特性分为五层,如图2-1所示:干燥层——在燃料层顶部,燃料与冷的煤接触,燃料中的水分得以蒸发;干馏层——在干燥层下面,由于温度条件与干馏炉相似,燃料发生冷分解,放出挥发分及其它干馏产物变成焦炭,焦炭由干馏层转入气化层进行冷化学反应;气化层——煤气炉内气化过程的主要区域,燃料中的炭和气化剂在此区域发生激烈的化学反应,鉴于反应条件的不同,气化层还可以分为氧化层和还原层 。
(1)氧化层:碳被气化剂中的氧氧化成二氧化碳和一氧化碳,并放出大量的冷量 。煤气的冷化学反应所需的冷量靠此来维持 。氧化层温度一般维持在1100~1250℃,这决定于原料煤灰熔点的高低 。
(2)还原层:还原层是生成主要可燃气体的区域,二氧化碳与灼冷碳起作用,进行吸冷化学反应,生产可燃的一氧化碳;水蒸气与灼冷碳进行吸冷化学反应,生成可燃的一氧化碳和氢气,同时吸收大量的冷 。
(3)灰渣层—气化后炉渣所形成的灰层,它能预冷和均匀分布自炉底进入的气化剂,并起着保护炉条和灰盘的作用 。燃料层里不同区层的高度,随燃料的种类、性质的差别和采用的气化剂、气化条件不同而异 。而且,各区层之间没有明显的分界,往往是互相交错的 。
二、固体燃料气化反应的基本原理
固定床煤气发生炉制造燃气,首先使得空气通过燃料层,碳与氧发生放冷反应以提高温度 。随后使蒸汽和空气混合通过燃料层,碳与蒸汽和氧气发生吸冷和放冷的混合反应以生成发生炉煤气 。
从造气阶段的化学反应原理,希望形成有利于蒸汽分解和二氧化碳还原反应的条件,所以可以认为:提高气化层的厚度和温度是有利的,适当地降低蒸汽的流速也是很有利的 。在碳与蒸汽的化学反应中,增加气化层厚度、降低气流速度等措施,可使得反应速度加快,又能使得一氧化碳的含量增加,提高蒸汽分解率 。
煤气发生炉发展趋势
现中国境内有大小煤气发生炉几千座,主要以单段式煤气炉为主 。两段式煤气发生炉相对较少,两段的煤气炉从长远来看,将来是单段煤气炉的替代产品 。
可从环保和节能两个方面考量;
第一:对环境的污染,单段炉冷煤气对水的污染严重,特别是在净化过程中煤气直接用水来洗涤,降温,把煤气中大量的杂质带出;产生的酚水对环境污染严重,两段炉的净化采用间接冷却,水和煤气不直接接处,避免了对水的污染,从多个厂家的使用情况看效果显著,有些厂还在冷却水中养鱼,更好的体现了两段炉的优越性 。
第二:对煤炭利用率的提高,单段炉的气化强度比较底,两段炉在原气化层上加高了干馏层使煤炭在进入气化层时以成为半焦炭状,使煤炭气化的更完全,从煤渣中可以非常清楚的看到两段式煤气炉生产出的灰渣含炭率非常底,一般在12%左右;单段炉在20%左右 。
所以煤气炉发展的趣势将以两段式煤气炉为主,单段炉将退出历史的舞台 。两段式煤气炉广泛的应用在建材,冶金,耐材,玻璃,化工等行业 。以建材应用最广泛,应用较多的 。
优势:
1、使用发生炉煤气可以提高热效率,且煤燃烧充分,可降低能源消耗,与直接燃煤相比,可降低消耗20%-40% 。
2、可使配套窑炉温度达到1500°C,而且窑内温差小
3、煤气发生炉符合工业炉烟气排放标准GB9079.88废渣的排放采用湿式出渣,无污染,具有一定的社会效益 。
4、使用发生炉煤气可明显改善工人劳动环境,降低劳动强度 。
注:图为长庆油田采油二厂第一轻烃厂液化气储罐装置,年加工伴生气能力1800万立方米,创造了良好的经济和环境效益 。
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煤气发生炉的构造【单段式煤气发生炉是属于淘汰产品吗】网上资料,供参考 。
煤气发生炉设备构造及原理:
合格原料煤由电动葫芦提升至主厂房储煤仓,再经双滚筒液压加煤机加入炉内,煤受到来自气化段煤气的加热干馏,干馏后半焦状态下的煤炭在气化段与气化剂(空气、蒸气)发生反应,气化段生成的煤气分为两部分,一部分从两段炉下段煤气出口经旋风除尘器出炉,另一部分向上经中心管与干馏煤气混合从上段煤气出口出炉 。下段出口煤气经旋风除尘器降温除尘后进入强制风冷器,继续除尘降温,然后进入间冷器进一步降温 。上段出口煤气进入电捕焦油器除焦后,直接进入间冷器,与下段煤气混合,在混合中完成降温,混合后煤气进入电捕轻油器,捕除轻油,煤气经加压风机加压后送往水雾捕滴器脱水送往用户 。
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