煤氣發(fā)生爐的工作原理

【資料簡介】

煤氣發(fā)生爐煤氣的成分：主要成分是H2、CO、CH4、CO2等。
　　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，一般我們稱為“層”。按照煤氣發(fā)生爐內(nèi)氣化過程進(jìn)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(yīng)層，干餾層和干燥層又統(tǒng)稱為煤料準(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zui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℃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(yīng)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(diǎn)，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(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800-1100℃，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*、第二之分，下部溫度較高的地方稱*還原層，溫度達(dá)950-1100℃，其厚度為300-400毫米左右；第二層為700-950℃之間，其厚度為*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℃之間，煤在這個(gè)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。

    （5）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(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--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。

    （6）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。也有人認(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 　

　　　從上面六層簡單敘述，可以看出煤氣發(fā)生爐內(nèi)進(jìn)行的氣化過程是比較復(fù)雜的，既有氣化反應(yīng)，也有干餾和干燥過程。而且在實(shí)際生產(chǎn)的發(fā)生爐中，分層也不是很嚴(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，即使在專門的研究中，看法也是分歧的。