煤气发生炉操作技能培训教材.docx

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煤气发生炉操作技能培训教材

煤气发生炉操作技能培训教材

煤气工操作技能与考核

（中级工适用）

炉内气化条件与相关参数的调整

一、发生炉内气化条件与气化反应关系的分析

二、煤气发生炉的正常调整操作

三、燃料层次不正常的调整操作

四、反应温度不正常的调整操作

发生炉内气化条件与气化反应关系的分析

1、气化反应主要影响因素

影响煤气发生炉气化反应的三大主要因素（影响煤气发生炉气化反应的因素，如温度、压力、流量、流速以及燃料的物理化学性能等。

）

①燃料层次②反应温度③气化剂流速

（其它各工艺操作参数都应以保证它们的正常为前提去进行制定与调整。

）

2、燃料层对煤气发生炉气化反应的影响

煤气发生炉内燃料层次的划分，煤气发生炉内的燃料层次共分为5层，它们自下而上分别被称作：

①灰渣层②氧化层③还原层④干馏层⑤干燥层

（在煤气发生炉内燃料各层次之间很难划分出明显的界面，特别是氧化层和还原层之间更是难以划清，所以很多人把氧化层和还原层统称为气化层。

）

3、燃料层次的控制及意义

（煤气发生炉底部装有炉蓖，气化剂通过炉蓖均匀地向上依次穿过各燃料层，并与其进行热交换或发生化学反应。

）

灰渣层

作用：

1、预热刚刚进入炉内的气化剂；2、保护炉底设备；3、对气化剂进行再分布。

（灰渣层的正常与否对炉底设备的使用寿命及发生炉内其它燃料层次的影响至关重大。

）

厚度的控制：

灰渣层厚度一般认为与炉型及燃料品种的关系不是很大，它的厚度要求基本是以能够起到上述作用为原则。

在实际操作中掌握中心灰层高出风帽150～200mm即为合适，四周灰层可控制在450mm左右。

气化层（包括氧化层和还原层）

作用：

1、在氧化层，碳完全燃烧，为发生炉内提供足够的热量；2、在还原层内，基本上要完成二氧化碳的还原和蒸汽的分解。

（气化层是煤气发生炉内对气化真正有效的燃料层次。

）

厚度的控制：

氧化层中的碳氧反应进行的既快又完全，所以氧化层的厚度相对来讲是比较小的，仅为150mm。

还原层中进行的反应速度较慢，需要较长的反应时间才能达到平衡，所以还原层就要控制得稍厚一些。

适当加厚气化层的意义：

不但可以延长二氧化碳还原反应的时间，同时还可以延长蒸汽与燃料的接触时间。

这样，在炉内反应温度相同的情况下，就可以达到提高二氧化碳的还原率与蒸汽的分解率，增加煤气产量，提高煤气质量的目的。

干馏层与干燥层

作用：

1、在干燥层，燃料与热气流进行热交换，燃料中的水分完全蒸发；

2、在干馏层内，煤的温度进一步提高，挥发物从煤中逸出，并进行着煤的热分解反应。

（经过这两层燃料得到了净化并提高了温度，为下一步与气化剂进行反应打下了基础。

）

厚度的控制：

干馏层与干燥层的厚度与燃料中的水分及挥发分含量有关，变化范围也较大。

在煤气发生炉的生产操作中，对于干馏层与干燥层的厚度大多没有严格的规定。

但作为操作人员仍要根据所用燃料的成分及相关参数，在保证灰渣层、气化层和炉出温度的前提下，合理地调整它们的厚度，以保证气化作业能在最佳条件下进行。

一般情况下，干馏层与干燥层的总厚度可掌握在300mm左右。

反应温度对煤气发生炉气化反应的影响

气化温度对炉内反应的影响

炉内反应温度的（即气化温度）的高低对于二氧化碳的还原率与蒸汽的分解率起着决定性的影响。

反应温度过高存在的问题

气化层的最高温度要受到燃料灰熔点的限制，如果其温度值超过燃料的灰熔点，就有可能引起燃料发生熔融粘结，甚至结疤结块，破坏正常的气化作业。

炉内气化温度最高的位置

煤气发生炉内最高气化温度在氧化层与还原层之间。

气化温度的分析与判断

我们的煤气发生炉没有气化层温度的直接测量装置，故操作人员只能根据炉出温度、炉底温度、煤气成分、探火情况及灰渣状况等数据进行综合的分析与间接的判断。

气化剂流速对煤气发生炉气化反应的影响

气固反应的概念

气相与固相之间的化学反应。

在煤气发生炉内，气化剂与固体燃料的反应。

气固反应的特点与过程

特点：

反应在气体与固体相接触的外表面和孔隙的内表面发生．

过程：

①气流中的活性组分通过气膜向燃料的表面扩散；

②气流中的活性组分被燃料的表面吸附（包括燃料孔隙内表面）；

③活性组分与碳分子发生化学反应，生成反应物；

④反应产物解吸；

⑤反应产物通过气膜扩散入气流中。

上述步骤中①、②、④、⑤属于物理过程，③属于化学过程，其中哪个步骤的速度最慢，哪个步骤进行的速度就决定了总的气化速度。

扩散控制的概念

在煤气发生炉内反应温度足够高时，其化学反应速度必然相应地加快（即步骤③进行的很快），此时整个气化过程的速度主要由反应物（气化剂）扩散到燃料表面或反应产物（煤气）扩散入气流中的速度所控制，这种状况称为扩散控制。

提高吹风强度的作用

在相近的吹风时间内，提高吹风强度（即加快气流速度），吹风气中的一氧化碳含量会大大下降，吹风气带走的热量也会相应地减少。

这样储存在燃料层中的热量就会相对地增加，最终使整个气化过程中的燃料消耗得以降低。

由于吹风速度的提高，使单位时间内吹入炉内的空气量得以增加，因而可以相应地缩短吹风时间，使制气时间得到延长，增加了煤气的产量。

限制气体流速的因素

受到煤尘出量、燃料层被吹翻或吹出风洞的限制。

发生炉煤气生产的最佳气化条件

正确理解“三高”

“三高”即高炭层、高炉温与高流速。

高度适当、分布合理的燃料层次是保证煤气炉内气化反应能够正常进行的首要条件；

在允许范围内，将气化温度尽量提高是增大制气强度的必要手段；

入炉气化剂维持一定的流速又是以上二者的补充；

因此发生炉煤气生产的最佳气化条件就是“三高”。

操作人员应在稳定气化作业的前提下，尽可能地把气化剂流速和炉内的反应温度提高到燃料及其它条件所允许的高限，尽量使煤气发生炉经常处于下列三个条件下操作与运行。

①炉内各燃料层次正常稳定，炉底排渣通畅；

②燃料层各处同一截面的气流速度和温度分布均匀；

③保持高炉温与高流速。

煤气发生炉的正常调整操作

一、燃料层次的调整二、反应温度的调整三、气化剂流速的调整四、其它有关的正常操作

一、燃料层次的调整

1、炭层总高度的控制

（1）调整炭层总高度的意义

通过炭层总高度的调整来改变炉内的气化条件，进而达到增加与改善发生炉煤气产量与质量的目的。

（2）调整炭层总高度的原则

①在所用燃料粒度大，含碳量低，炉子负荷大的情况下，一般应选择在较高的炭层下操作；

②当燃料粒度小或机械强度与热稳定性都不好时，为防止炉内阻力增加过大，宜采用较低的炭层操作；

③为了测量方便，在实际生产中一般都用测空层的方法来确定炭层高度。

（Φ3m煤气发生炉的空层一般控制在2.2m左右较为适宜）

2、加煤量的控制

①加煤量要根据燃料性质和煤气发生炉生产负荷的大小进行调整。

在燃料中的灰分含量过高与煤气炉生产负荷加大时，其加煤量都要相应地增大。

②加煤量与加煤间隔时间在生产负荷等条件不发生变化时，应保持相对稳定，波动范围力求不要过大，以使炉内的炭层总高度及各燃料层的变化尽量均匀连续。

③加煤速度要缓慢，以使入炉燃料堆积疏松均匀，炉面平整。

否则，容易造成发生炉内燃料层阻力不均匀，导致气化层偏移等后果。

3、炉蓖转速的控制

①使用灰分含量高、灰熔点较低的燃料时，炉蓖的转速应保持较高，以保证排灰及时和炉内透气性良好；

②当燃料粒度变小或系统阻力加大时，开始应调慢炉蓖的转速，但调整幅度不宜过大；

③发现灰渣中含碳量高，炉内炭层下降快，气化层下移时，一般应减慢炉蓖的转速；

④探火时火钎插入困难，出现气化层上移，炉面发亮或炭层上涨，下灰量剧减时，一般应大幅地加快炉蓖转速，若同时出现严重结渣结块现象时，还要辅以人工碎渣或扒块等处理措施；

⑤在炉内气化层出现偏移时，不宜马上改变炉蓖的原转速，而是应采取其它措施处理。

4、出灰量的控制

①使用灰分含量较高的燃料，炉蓖的转速相应地要加快，所以出灰量也要增加；

②煤气发生炉的生产负荷不同，出灰量也会有相应的变化。

在炉子负荷较大时，由于气化速度加快，加煤量增加，所以出灰量也要随之增大；

③出渣清灰是为了经常维持正常的灰渣厚度，保证气化作业的正常进行。

在生产操作中应采取多次少清的方法，防止因出灰操作而影响气化作业。

2、反应温度的调整

1、调整反应温度的原理

发生炉内反应温度的高与低，或者说其是否正常，主要取决于入炉的空气量与蒸汽量是否合理与稳定。

煤气发生炉内燃料层的温度是炉内放热和吸热两种反应的综合结果。

在正常情况下，增加入炉的空气量，即放热量增加，炉内气化层将在较高的温度下建立平衡；增加入炉的蒸汽量，即吸热量增加，气化层将在较低的温度下建立平衡。

控制炉内的反应温度，实际上就是根据所用燃料的性质与煤气炉生产负荷变化等因素，合理地控制与调节入炉气化剂的饱和温度。

2、调整反应温度的原则

①使用灰分含量较高的燃料时，由于燃料层容易形成架空或松动，造成气化不均匀，所以此时应适当提高饱和温度；

②燃料粒度大小差异过大且粉末含量较高时，在气化过程中容易产生小粒填充大块间隙的现象，从而引起燃料层的阻力增大，气化剂分布不均，形成偏流，造成局部过热，严重时会造成炉内结渣，使整个气化条件恶化，所以此时也应适当提高饱和温度；

③发生炉的生产负荷增大时，气流速度也会相应地加快，使炉子的气化强度得到提高，此时炉内产生的多余热量会导致炉内温度升高，所以饱和温度亦应随之提高；

④当燃料中水分含量较高时，炉内干燥层必然会增厚。

在炉内炭层总高度不变的情况下，其它燃料层次的厚度定会相应地减小。

而且燃料中水分的蒸发也会消耗炉内大量的热量。

所以此时应适当降低饱和温度，以利于提高干燥层的温度，使燃料得到充分干燥，避免因此影响气化层的反应温度。

⑤混合煤气发生炉的饱和温度控制范围一般在50～65℃之间。

（操作人员在实际生产中可以根据以上调整原则与具体情况综合分析，在保证不发生结渣炼炉的前提下，饱和温度控制得越低越好。

）

3、气化剂流速的调整

调整气化剂的原则

①使用化学活性较好的燃料时，因气化剂与燃料反应速度较快，故气化剂流速宜控制高些；

②对相同品种、相同质量的燃料而言，由于化学反应速度随粒度的减小而加快，所以气化剂流速也应随燃料粒度的减小而加快；

③气化同一种燃料，在气化层温度较高时，因其化学反应速度加快，故气化剂流速也应适当提高，以获得较高的煤气产率。

四、有关的正常操作

1、煤气发生炉的操作

①加煤操作②探火操作③捅灰操作④灰渣层的调整操作⑤炉蓖转速调节的操作⑥饱和温度的调整操作⑦发生炉水夹套的排污操作

加煤操作

（1）根据发生炉负荷情况，决定加煤间隔时间；

（2）加煤操作时要注意泵出口压力、声音是否正常。

同时观察液压缸动作是否正确；

（3）加煤顺序为：

①打开下阀（钟罩阀）向炉内加煤；②中间料仓的煤放完后，关闭下阀；③打开上阀（滚筒阀）向中间料仓加煤；

④中间料仓加满后，关闭上阀。

（4）加煤操作时严禁上阀与下阀同时打开；

（5）炭层高度对燃料下落与分布有很大影响，分布器的位置应根据炭层高度的不同而进行调整。

①炭层低（即空层增加），应降低分布器或加快下煤速度，防止燃料集中落在炉膛中央；

②炭层高（即空层减少），应提高分布器或加放慢煤速度，防止燃料散落于炉膛四周；

探火操作

1、发生炉正常运行时，每隔2小时应探火一次，相邻两台炉子的探火时间应错开；

2、探火前要停止炉蓖转动；

3、按顺序先打开探火孔的汽封阀门，后打开探火孔盖，并观察炉面有无燃烧现象；

4、探火时应分单双号分批进行。

方法是将火钎插到第二层炉蓖上，停留1分钟左右后按顺序拔出，