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煤氣發生爐原理及環保情況

來源:本站 發布日期:2011-4-9 15:32:06 點擊次數:1996

 一、 煤氣發生爐的發展概況
       煤氣化技術應用至今已有百餘年曆史,傳統的煤炭氣化爐設備龐大、結構複雜。主要用於大規模的生產。把煤氣化後,經過洗滌、降溫、脫硫、加壓存儲,然後並網使用。由於這些中間環節,使得煤炭氣化的成本大大增加,其價格與天然氣價格相當。因此,盡管有已有百餘年的應用,但沒有什麽突破性的進展,煤炭氣化技術在工業上一直沒有大規模的應用。由於世界範圍內的能源危機的加重及世界各國強製性對環境保護政策的大力推行,使得人們特別是能耗大戶急於尋求更為廉價且較為幹淨的能源來取代石油、天然氣及電能。於是煤炭的幹淨化使用特別是煤炭氣化的研究又提到議事日程上來,為了滿足現在工業用戶的要求,近年來,煤氣化爐向小型化、簡單化、生產低成本方向發展,取消了除塵、降溫、脫硫、洗滌、加壓儲存等中間環節,煤炭氣化向現場生產現場使用方向發展,從而最大限度的降低能耗及其操作環節。這樣不僅能夠滿足廣大工業用戶的使用要求,也達到了國家環保要求。小型煤氣爐在工業加熱方麵得到了全麵的使用,其節能環保效果及加熱性能得到了廣大工業用戶的肯定。
二、煤氣發生爐的造氣原理煤的氣化是一個在高溫條件下借氣化劑的化學作用將固體碳轉化為可燃氣體的熱化學過程。根據煤氣發生爐內所進行的氣化過程特點,可將煤層自上而下地分為幹燥帶、幹餾帶、還原帶、氧化帶和灰層。在幹燥和幹餾帶中,煤受到高溫爐氣的加熱而放出水分和揮發分,剩下的焦碳在還原帶和氧化帶中進行氣化反應。
(1)氧化層:碳被氣化劑中的氧氧化成二氧化碳和一氧化碳,並放出大量的熱量。煤氣的熱化學反應所需的熱量靠此來維持。氧化層溫度一般維持在1100~1250℃,這決定於原料煤灰熔點的高低。(1)C+O2 = CO2+408861 KJ (2)2C+O2 = 2CO2+246447 KJ (3)2CO+O2 = 2CO2+571275 KJ
(2)還原層:還原層是生成主要可燃氣體的區域,二氧化碳與灼熱碳起作用,進行吸熱化學反應,生產可燃的一氧化碳;水蒸氣與灼熱碳進行吸熱化學反應,生成可燃的一氧化碳和氫氣,同時吸收大量的熱。(4)CO2+C = 2CO-162414 KJ (5)C+H2O = CO+H2-118828 KJ (6)C+2H2O = CO2+2H2-75240 KJ (7)CO+H2O = CO2+H2-43587 KJ
(3) 灰渣層—氣化後爐渣所形成的灰層,它能預熱和均勻分布自爐底進入的氣化劑,並起著保護爐條和灰盤的作用。 燃料層裏不同區層的高度,隨燃料的種類、性質的差別和采用的氣化劑、氣化條件不同而異。而且,各區層之間沒有明顯的分界,往往是互相交錯的。
(4)幹餾層 通過氣化層上升的煤氣流進入幹餾層。幹餾層是帶幹餾段煤氣爐極具特色的反應區段。進入幹餾層內的載熱氣體,溫度約在700℃以下。在此區段基本上不再產生上述的小分子間的氣化反應,而是進行煤的低溫幹餾,生成熱值較高的幹餾煤氣(氣體組成有H2、CH4、C2H6、組分和氣態焦油成分)、低溫幹餾焦油和半焦(半焦中的揮發份約為7~10%),幹餾煤氣和霧狀焦油同氣化段產生的貧煤氣一起從煤氣爐的頂部出口引出。生成的半焦下移到氣化段後進行還原與氧化反應。
三、煤氣發生爐環保的原因
1、 煤氣發生爐是將煤轉化為煤氣的設備,理論上講:發生爐煤氣的組成CO、H2、CH4 、CmHn 占51%,N2 、CO2等占49%。燃燒後廢氣無煙無毒,對大氣無任何汙染。但現階段煤氣發生爐產生的煤氣沒有進行處理而直接燃燒,其中煙氣中灰粉為20毫克/立方左右,(國家標準規定窯爐排放不大於100毫克/立方)。從粉塵上講,我公司生產的煤氣發生爐完全滿足國家標準。
2、 二氧化硫 煤氣發生爐與直接燃煤相比,二氧化硫下降50%。原因是硫是以硫鐵礦的形式伴生在煤中,煤氣發生爐的爐內溫度控製在1300℃以內,而硫鐵礦分解溫度在1300℃以上,因此,一部分硫沒有被分解而被留在煤渣中。隻要選擇含硫量低的煤,二氧化硫不會超標。

3、 煤焦油 煤焦油在無煙煤中較少,煙煤中較多,一般隨煤氣燃燒。部分沒有燃燒的沉澱成為固體,不會造成汙染。


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