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冶金论文

云锡职业技术学院

毕业论文

论文题目浅谈提高煤气质量的途径

学院云南锡业职业技术学院

专业冶金技术

年级09冶金2班

姓名马云飞

指导教师郑加伟

2012年5月14日

云锡职业技术学院

毕业论文

任务书

题目浅谈提高煤气质量的途径

专业冶金技术班级09冶金2班

学生姓名马云飞学号200904115

指导教师郑加伟学号

云锡职业技术学院

毕业设计（论文）开题报告

材冶化系冶金技术专业

设计（论文）题目浅谈提高煤气质量的途径

学生姓名马云飞学号200904115

起讫日期

设计地点

指导教师

年月日

目录

摘要………………………………………………………………1

关键词……………………………………………………………1

1引言……………………………………………………………1

2提高煤气质量的途径…………………………………………1

2.1严格控制入炉煤的粒度…………………………………1

2.2精心调整饱和温度………………………………………2

2.2.1根据煤质来调节饱和温度…………………………3

2.2.2根据气化强度来调整饱和温度……………………4

2.2.3根据炉况来调整饱和温度…………………………4

2.2.4根据煤气成分分析数据来调整饱和温度…………5

2.3合理降低炉出温度………………………………………6

2.4严格控制发生炉空层高度………………………………6

4提高操作者的技能……………………………………………7

5结束语…………………………………………………………7

6参考文献………………………………………………………7

浅谈提高煤气质量的途径

云南锡业职业技术学院09冶金技术2班马云飞

摘要:

详细论述了影响煤气质量的因素（入炉煤的粒度、饱和温度、炉出温度、空层高度），从而在操作技术上加以改进，达到提高煤气质量的目的。

关键词:

粒度；饱和温度；炉出温度;空层高度；气化；

1引言

作为产气工序，想要产出合格的煤气，提供给分公司各煤气使用点使用就必须保证煤气的生产质量。

控制入炉煤的粒度；合理的选择和控制饱和温度；适当降低炉出温度；控制空层高度；提高发生炉操作者的业务素质和技术管理水平、建立和完善各项规章制度，是保证煤气生产质量的有效措施。

2提高煤气质量的途径

2.1严格控制入炉煤的粒度

在日常生活中，我们烹调食品总要加工成一定的块度，否则小块的熟了大块的还是生的，或者大块的熟了小的就烂了。

气化用煤亦是如此，原料煤粒度对煤气炉同一横截面处气化速度快慢有直接影响，尤其是机械加煤的煤气炉更为严重，加上气化是在动态气流下进行的，所以其情况更为复杂，过大过小的煤粒都可能造成不同程度的影响。

粒度过小，气化剂与煤的接触表面积增大，反应速度快，单位时间内气化量大，但是粒度过小会使发生炉透气性降低相对缝隙率减小，阻力增大，炉底压力增高造成炉子穿火和偏炉，使反应生成物流速低，增加带出物的损失。

反之，如果粒度过大，虽然对生产有利，带出物损失少，但由于气化反应表面积小，干燥层、干馏层和气化层的反应很难进行完全，降低了气化效率，煤炭气化不完全，使炉渣含碳增高，增加了煤的损失；粒度过大还会卡塞加煤机。

因此，煤炭的粒度应控制在一定的范围之内，并且大小有一定的比例，粒度相差悬殊,大小煤块同时混入炉内,将造成反应料层局部气流短路或者引发偏流现象,造成偏炉、烧穿及结渣不正常炉况，煤气质量下降，炉渣含滩量升高，产气率下降。

煤块粒度的大小在热交换过程中所起的作用可用毕欧指数来说明。

Bi=ad／λ

式中a——气体对固体表面的综合给热系数；

d——煤块直径；

λ——煤块的导热系数。

从物理意义来看，毕欧准数可理解为在热交换过程中料块的内热阻d∕λ与气体对料块的外热阻1∕a之比，即

Bi=

研究证明，当Bi≤0.25时，料块的热阻可忽略不计。

由于燃料本身的导热系数λ基本上可以看作是常数，而给热系数a则主要取决于气流速度和反应区的温度，在气化过程中变动也不大，因而毕欧准数的大小主要和燃料的块度大小有关。

块度愈小，燃料的稳定性（耐热性）就愈好，热交换及扩散过程也愈强，因而有利于气化过程的进行。

但是，对于层状气化煤气发生炉来说，料块愈小，料层阻力及煤气带出物的损失就愈大，并且容易出现烧穿现象。

根据以上所述，料块粒度不均时，不可避免地会破坏正常的气化过程。

为了提高气化效率和保证气化质量，应使用粒度均匀和大小适中的燃料，尤其要尽量减少煤末的含量。

对煤粒进行严格控制筛分，粒度以20-60mm为宜，且限制入炉煤粒大小粒度比不大于2，限下率小于10%。

表1常用的煤粒

褐煤

25-50mm

50mm-100mm

烟煤

13-25mm

25-50mm

50-100mm

无烟煤、焦煤

6-13mm

13-25mm

25-50mm

表2常用的煤炭粒级分类

末煤

0—13毫米

小块煤

13—25毫米

中块煤

25—50毫米

大块煤

50—100毫米

特大煤块

>100毫米

2.2精心调整饱和温度

汽化剂的温度就是所谓的饱和温度，在煤气炉化过程中，饱和温度是用来控制燃料层温度的，而燃料层温度的高低对煤气质量至关重要，直接影响CO

的还原率，与H

O（g）的分解率。

饱和温度小，入炉蒸汽就少，水蒸气分解吸收的热量就少，燃料层饱和温度就高，反应产物中CO和H

的含量随着温度的升高而增多。

反之，饱和温度越大，入炉蒸汽就多，水蒸气分解吸收热量就多，燃料层温度就会急剧降低，使CO

和H

O（g）反应不彻底，反应物中CO和H

的浓度就低，发热值就低。

因此，为了尽可能地提高煤气成分中的CO+H

的含量，控制燃料层德温度至关重要。

煤气发生炉中CO和H

的生成反应式如下：

C+CO

→2CO（吸热反应）

（1）

C+H

O（g）→H

+CO（吸热反应）

（2）

这两个反应都是吸热反应，提高温度有利于CO和H

平衡浓度的增加。

在通常的操作温度下，上述两反应的反应速度均处于动力学控制区范围，故提高温度能加快它们的反应速度，从而提高煤气质量。

但是，料层温度也不能提的过高，当温度超过了煤灰的熔点时，就会造成结渣，从而影响发生炉断面通风的均匀性，破坏正常的气化反应条件，致使煤气质量恶化，热值下降，渣含碳量升高。

所以，在实际操作中，在不结渣的前提下应尽量降低饱和温度，通过精心调整饱和温度，将燃料层温度控制在较接近燃料灰熔点范围内，既可以防止气化条件恶化，同时也可获得优质高产煤气。

饱和温度一般控制在45-65ºC之间，是煤气发生炉操作中的难点与重点。

2.2.1根据煤质来调节饱和温度

煤质是根据原始成煤物质，成媒年代长短及成媒过程的外界条件不同而不同，所以不同地区的不同煤种的煤，其煤质使不一样的，就是同一煤种的不同狂区，其煤质也是不一样的，不同煤质的煤，其操作指标也是不一样，饱和温度是主要的操作参数，他也是根据不同煤质而不同。

煤质中的灰分组成、灰熔点、气化活性与饱和温度的控制有较大的关系。

煤中的灰分组成只要是AL

O、Si0

、MgO、CaO、FeO、Fe

O，若其中MgO、CaO、Fe

O，含量大，此时饱和温度要略大，反之亦然，因为上列组分本身熔点较低，所以有这类组分组成的炉灰其灰熔点也低。

气化灰熔点高的煤炭，炉内火层温度可以维持得较高一点，这样饱和温度就可用得小一些，气化灰熔点低的煤炭则炉内火层温度不能很高，否则就容易产生结渣，故必须将饱和温度用得大一点。

气化活性即煤炭的反应活性，活性好的煤炭气化反应强烈，反应热量大，因而饱和温度要提高些;活性差的煤炭，气化反应慢，则饱和温度应收小一些，否则由于过高的饱和温度会造成逐步吹熄火层。

煤烟的反应活性较好所以同样灰熔点的煤烟和无烟煤相比，其中煤烟的饱和温度就要大一些。

2.2.2根据气化强度来调整饱和温度

根据气化强度来调节饱和温度是操作上的一个关键，不是用了某一煤种以后，其饱和温度就可确定一个值定了，对每一个煤种来说，只能确定一个范围，在此范围内如何波动主要是决定于气化强度。

不同的气化强度，用一句简便的话来说，就是不同的流量，饱和温度也不同，流量（鼓风量）高了以后，饱和温度就要用到范围的上限;l流量低时，则要用到范围的下限。

因为气化强度高，炉内氧化层反应速度快，由于氧化反应使放热反应，若不及时的用去反应放出的热量，那么热量的积累使反应的火层温度更高，靠近火层的灰渣因此时饱和温度升高而熔融早成结渣。

气化强度低时，用较高的饱和温度，那么其中水蒸气吸收过多的热量而造成火层温度下降，随之气化反应也会减弱，造成发生炉冷运行。

2.2.3根据炉况来调节饱和温度

可以根据炉况出现的多方面现象来调整饱和温度，往往有一种现象产生就要及时的调整饱和温度。

以下是常见现象及处理方法：

a：

火层上移，要降低饱和温度，火层下移要提高饱和温度；

b：

料层紧，要提高饱和温度，料层松要降低饱和温度；

c：

火层拉长（即出现长火层），要提高饱和温度，火层过短要降低饱和温度；

d：

火层温度高（测钎起氧化皮）就要提高饱和温度，火层温度低（测钎不红）就要收小饱和温度；

e：

表层温度过高（料层表面通红），要降低饱和温度，表面温度过低（料层表面细看仍是暗黑），则应提高饱和温度；

f：

出现结渣，要提高饱和温度；

g：

出现灰盘水发烫，要提高饱和温度；

h：

出现炉群法兰窜火，要提高饱和温度；

i：

炉内出现漏水时应适当降低饱和温度。

当然上面举例的都是一个单独的现象，但有时会出现多种现象的方向是一致的，那好办，直接提高或降低饱和温度，当出现方向相反的两种现象时，如：

火层上移，表面温度很高，同时炉内又结渣，根据前者，应降低饱和温度，根据后者应提高饱和温度，此时根据现象严重的情况来处理，所以调整饱和温度是灵活的。

2.2.4根据煤气成分分析数据来调整饱和温度

不一定每个数据都作为调整依据，而是要选择其随炉况变化大的主要煤气成分，根据这些主要成分来调整操作。

煤气中的N

是分析后剩余量,所以本身意义不大,便可参考的是若含量高了以后,那么可燃成分一定下降。

煤气中的O

除特殊情况外，一般皆在0.2-0.4%左右，接近或超过1%时说明有烧穿或局部不气化的现象。

煤气中的碳氢化合物一般在0.2~0.4%左右，变化不会太大。

剩余的就是CO、CO

和H

，这3个成份随炉况变动而随之带来的变动也大，所以日常根据这三个成分来调整操作的。

a：

当出现CO

偏高,CO偏低，说明该炉处于还原反应不完全，还原层太薄或炉层过薄，表面温度高，因此应适当加厚煤层（在料层高时，可适当增加出料速度）。

b：

当出现CO

偏高,CO偏低，H

又高时，说明饱和温度用的过高，以致造成大量热量被水蒸气分解所吸收，此时应适当降低饱和温度。

c：

当出现H

偏高时，应注意适当的降低饱和温度并检查是否有漏水现象。

d：

当出现H

偏低，而CO

与CO含量尚属正常，此时应适当提高饱和温度。

e：

当出现CO

偏高，偏低，而H

又偏低时，此时也说明料层过薄或有穿现象，此时需加厚煤层，降低炉出煤气温度。

煤气成分分析只是调整操作的一句之一，所以调整时不能光凭煤气成分分析数据，同时要结合仪表指示、测钎分析、炉渣情况、综合进行考虑。

2.3合理降低炉出温度

炉出煤气温度（简称炉出温度）高，煤气的物理热损失就大，用于二氧化碳还原和水蒸气分解的有效热量就会相应减少，煤气质量也会因为反应不彻底而下降，同时，由于炉气出口温度高，在同样的鼓风速度下，气化剂通过炉内断面的实际流速会增大，从而减少气化剂与煤层的接触时间，减少反应物中CO+H

O的浓度。

由气体状态方程PV=nRT

式中P---为气体压强，单位为Pa；

V——气体体积，单位m

；

n——气体的物质的量，单位mol；

T——体系温度，单位K；

R——比例系数，数值不同状况下有所不同，单位是J/（mol

K）在摩尔表示的状态过程中，R为比例常数，对任意理想气体而言，R是一定的，约为8.31441

0.00026J/（mol

K）

温度（T）增高，炉气出口压力（P）就会增大。

因为H

O（g）的分解反应和CO

的还原反应都是体积增加的反应，压力的增大会使反应逆向反应的方向移动，从而降低反应物中CO+H

的浓度。

而且炉出温度高，煤气的物理损失就大，用于CO

还原和H

O（g）分解的热量就会相应减少，煤气的质量就会下降。

因此。

在实际操作中，适当降低炉出口温度。

2.4严格控制发生炉空层高度

发生炉空层是指炉内料层上表面到炉顶之间，即加料和反应生成物在炉内停留空间。

在操作过程中，往往忽视空层的作用，加料和初灰的速度控制失当，造成空层时高时低。

空层高度减小，使下煤不均匀，中间下煤多，四周下煤少，形成中间火层下降，四周气体流速加快，中间气化弱，造成偏炉、穿火等不良工况，煤气品质下降，炉况难以控制。

空层高度过大，煤层必然减薄。

由于炉内温度达450～520℃,煤，块入炉时下降时间延长，碎裂成小颗粒或粉末的比例增加，对气化不利。

并且由于煤层相应减薄，影响煤炭干燥、干馏及气化的完全进行，是煤气质量下降，因此，对于空层高度的控制具有相当重要的意义。

控制空层高度的方法是通过连续而小量加煤，无极变速出装置并低速运转来实现。

同时，要勤测钎，只要发现空层减少，就要加大出灰速度，空层高度一般控制在2.25～2.60m之间。

3提高操作者技能

煤气站能否生产优质的煤气，除了原料、设备原因之外还有一个重要因素就是司炉工的基本素质和技术水平。

作为一名司炉操作人员，能够对发生炉内气化状况随时做出正确的分析与判断，在某种意义上讲，比掌握其正常的控制与调整方法更为重要，这是因为发生炉煤气的生产过程中，只有首先对发生炉内的气化状况随时做出正确的分析与判断，然后才能根据具体情况进行正确的调整。

对发生炉的气化状况进行正确的分析与判断有3个好处：

（1）、便于操作人员随时掌握煤气发生炉内的气化状况及变化趋势，可将炉内异常情况及时排除并使工作更具针对性，从而保证煤气发生炉经常处于最佳状态下运行。

（2）、有利于总结工作经验，使职工的操作水平与分析判断能力不断得到提高。

（3）、有助于修改，充实原有的技术操作规程，使其更加完善，特别是对煤种变更较频繁或新开工的煤气站而言，由于其基础数据不足，可能会造成技术规程中存在某些欠缺或不妥之处，所以对其进行补充完善与修订更为必要。

4结束语

生产中严格控制原材料煤粒度是保证煤气质量的首要条件。

精心调整饱和温度，保证燃料层有较高的反应温度是煤气优质的必要条件。

炉出温度的合理控制，对减少煤气热损失，一高煤气质量具有重要作用。

空层的高度对整个气化过程都有影响。

另外，企业管理师以人为本的管理，提高员工的造作技能是保证生产顺利进行和技术经济指标提高的重要条件。

5参考文献：

[1]王志强.发生炉煤气[M].济南：

全国煤气科技总网.济南黄台煤气有限公司出版

[2]GB/T9143-2001常压固定床煤气发生炉用煤技术条件.北京：

中国标准版社，2001.

[3]林器.煤炭气化工艺[M].大连：

大连工学院.1983.

[4]寇工.炭气化工程[M].机械工业出版社，1988.