炉内气化状况的分析与判断Word下载.docx

1、在煤气发生炉的实际生产中，每台炉子在单位时间内产气量的估算公式为“Q=SIY式中Q煤气产量/台S发生炉横截面积I气化强度/Y气化率/由式中可以看出，煤气发生炉的台时产气量与气化强度、气化率、发生炉的内径有关，而其中的气化强度和气化率又与选用的炉型、操作方法及所用燃料的物理化学性质有关。这是因为尽管有的发生炉内径相同，但由于其构造的差异也会使炉内的布料、鼓风、出渣及气化剂加入炉内流动条件不同而影响到气化强度。在一般情况下，气化强度的改变也必然发生炉的台时产气量发生变化。不同的煤种有不同的气化指标。同一内径但型号不同的煤气发生炉，在单位时间内的燃料消耗量也是不同的。但是，对于一台指定的煤气发生炉，

2、一旦煤种确定，根据以上公式就可以计算出它在单位时间内最大的煤气产量。目前我国大部分生产燃料的煤气站都是连续生产连续供气的，而且多没有中间贮气柜贮存，作为生产与用户中间的缓冲。所以，在实际生产中，用户需要多少煤气，供气单位就要生产多少煤气。因此实际生产情况就决定了每台发生炉并不是满负荷生产，而是根据用气量的大小随时对发生炉的生产情况进行调整。在调整负荷的过程中，由于每个煤气站的炉型固定，煤种也不是频繁变更，所以，式中的S不变化，气化率在操作变化不大时也应是一个常数。这样，发生炉生产负荷的增大与减少只有通过气化强度I的调整，即在允许的范围内提高或降低气化强度并伴之其他工艺指标的变更来达到目的。由此

3、可见，在发生炉正常运行时，其产气量与气化强度有着较为直接的关系。一般情况是，发生炉的气化强度加大，耗煤量必然增加，此时产气量也会增加；反之，发生炉的气化强度降低，耗煤量必然减少，炉子产气量也会下降。四、耗煤量与出灰之间关系的分析在煤气发生炉内，固体燃料与气化剂经过一系列反应生成煤气后，其炉底排出物就是通常所说的灰渣。单台煤气发生炉的出灰量可由以下公式计算得出。Q=CA/1-式中Q出灰量C燃料加入量A燃料灰分含量%灰渣含碳量由式中可知：发生炉在正常运行时，出灰量的多少主要与燃料加入量，燃料中灰分含量与灰渣中含碳量有关，选用不同的煤种，其灰分含量与灰渣含碳量也是不同的。对于一个指定的煤气站而言，由

4、于其燃料品种确定，操作参数余气化条件变化不大，所以，式中灰分含量A与灰渣含碳量的变化范围也不会很大。由此可知，在正常情况下，煤气发生炉的出灰量只与燃料的加入量C成正比。即加煤量越大，出灰量应该越多；反之，加煤量减少，出灰量也随着减少。五、产气量与入炉风量之间关系的分析目前大多数的煤气发生炉，大多采用空气与煤气比的系数，来进行煤气产量的估算。这是因为在混合发生炉煤气的生产过程当中，空气与水蒸气混合在一起加入炉内与固体燃料发生反应。而生成的煤气中，其主要成分是一氧化碳、二氧化碳、氢气、氮气、和甲烷等气体。在这个反应的过程前后，唯一不发生变化的只有氮气。由此可以根据氮气在反应前后气体中所占的比例，得

5、出煤气产量与入炉风量的关系。Q=79F/ N2 式中 Q煤气产量/79氮气在空气中所占的比例N2氮气在煤气中所占的比例 F入炉风量/式中，氮气在空气中所占的比例是一个定值，它在煤气中所占的比例，在正常的炉况下变化也不会很大。所以说，在正常的气化条件下，煤气发生炉的产气量与入炉风量也是一个正比关系，即入炉风量在允许的范围内加大，发生炉产量也应该随着增加；入炉风量减小，炉子的产量必然会随着降低。当然在发生炉运行不正常时，情况就不同了。例如，一台正常运行的发生炉，入炉风量为3500，产出的煤气氮气含量为51，按式中计算，煤气产量为；Q=350079/515425m3 /h另一台发生炉，入炉风量为40

6、003/h，生产出煤气中氮气含量为60按式计算；Q400079/605266m3/h由以上例子可以看出，虽然第二台发生炉比第一台发生炉入炉风量多5003/，但由于第二台发生炉气化条件不佳，生产出的发生炉煤气中有效成分比例减少，致使单位时间内的煤气产量反而下降了1593。因此，在煤气发生炉加减负荷的过程中，作为操作人员应首先维持炉内的正常气化条件，否则单纯依靠加大入炉风量，不做其他相应的调节，就有可能使炉内的气化条件发生变化，反而得不到满意的结果。六、炉底压力与炉出口压力之间关系的分析煤气发生炉允许的最大炉底压力，一般受到水封高度的限制，不能控制的很高。煤气发生炉的出口压力，在煤气工艺系统中，主

7、要用于克服除尘设备、煤气净化设备、管道等设备的阻力，使煤气进入煤气加压风机。在发生炉煤气的实际生产中，其炉底压力是由炉出压力，燃料层与煤气产量所决定的。在正常情况下，煤气产量的变化主要取决于送入炉内的饱和空气量。当送入炉内的空气量加大时，炉底压力必然随着增高，这是因为炉内空隙率不变时，随着通过料层气体流量的增加，它的阻力损失也会增大，为了保证炉出压力不发生大的变化，其炉底压力势必要做相应的调整。所以，在实际生产中，煤气发生炉的炉底压力是一个变值。但是，炉底压力与炉出口压力差值不会很大。这是因为在一个煤气站，由于其炉型、燃料性质与工艺操作参数基本不变，所以，除去调整炉子生产负荷的过程中，炉底压力

8、与炉出口压力之间的差距可能有短时变化外，其它时间，或者说，在供气量不变的情况下，这个差距变化应该很小。因此炉底压力与炉出口压力的差值也可以作为判断炉内气化状况正常与否的重要依据。七、饱和温度与反应温度之间关系的分析发生炉煤气的制取方法，一般是将空气与蒸汽混合在一起作为气化剂，通过饱和蒸汽管送入炉内，这个混合气化剂的温度就称为饱和温度。空气中混入蒸汽的多少是用饱和温度来控制的。这是因为在一定的温度下，空气只能渗入一定量的蒸汽，如果蒸汽过量就会析出水分。另外由于饱和温度、变化分压与蒸汽含量是相互对应的，所以，测量出湿空气的饱和温度即可确定其蒸汽的含量。根据前边给出的不同饱和温度下湿空气所含蒸汽量表

9、，我们在实际操作中，就可以通过气化剂的饱和温度很方便的换算出入炉的蒸汽量。另外，因为饱和温度与炉内反应温度的关系非常密切，所以随时掌握入炉蒸汽量对于维持炉内反应温度正常是十分有益的。在正常情况下，炉内的反应温度与入炉气化剂的饱和温度基本成一直线关系。根据这个关系可知；在炉内反应温度偏高时，入炉气化剂温度应该控制高些，以防止其继续升高；相反若炉内反应温度偏低，则饱和温度就要降低。饱和温度的高低对炉内的燃烧与气化反应十分敏感，在调节时应小心谨慎，切不可使之产生大幅度的变化。这是因为饱和温度的改变就意味着入炉蒸汽流量发生了变化。例如，饱和温度过高，即入炉气化剂中所含蒸汽量过大，就会使炉内的反应温度降

10、低。同时，分解蒸汽与加入的蒸汽比例，即蒸汽分解率也会降低。此时生产出的发生炉煤气中，就会含大量未分解的蒸汽。而对于含有大量蒸汽的煤气而言，其燃烧效率也是很低的。八、饱和温度与煤气组成之间关系的分析前已述过，随着入炉气化剂饱和温度的改变，入炉的蒸汽流量与蒸汽分解率也都要随着变化。而蒸汽分解率的变化，又会使产出的发生炉煤气的组成有所改变，所以，在饱和温度、蒸汽消耗量与分解率及煤气组分之间也存在着一个必然关系。当饱和温度控制的较低，即入炉气化剂中蒸汽含量较少时，蒸汽的分解率较高，此时一氧化碳的含量也高。反之，若将饱和温度提高，即增加蒸汽的供给量，则发生炉中氢气的含量会有所增加，一氧化碳含量降低。但随

11、着氧化层温度的降低，这种现象不会持续太久。在一定的时间内，氢气与一氧化碳的含量就会同时减少。由于发生炉煤气中氢气含量增加的速度小于一氧化碳含量降低的速度，所以当饱和温度继续提高至蒸汽的单耗量超过0.6时，发生炉煤气的热值就会出现显著下降。由此可知，饱和温度控制过高，虽然暂时增加一部分氢气，但随着蒸汽的过多加入，炉内氧化层的温度就会过度下降，其结果反而会使二氧化碳的还原率和蒸汽的分解率降低。特别是对二氧化碳的还原更为不利，这是因为在还原层中，氢气与一氧化碳相对于氮气的比例都是随着温度的增高而增高。九、燃料性质与气化作业之间关系的分析、燃料水分：水分在燃料中以外在水分又称湿水分、内在水分又称吸附水

12、分及结晶水分又称化合水分三种状态存在。外在水分与内在水分又可称为游离水分。燃料中所含水分随其碳化程度的不同而异。一般年代较浅的煤含水分较多，如泥煤与褐煤的水分通常在1030之间；年代较久的煤含水分较少，如烟煤、无烟煤的水分含量一般在5以下。燃料中水分含量高，必然会给燃料处理与气化操作带来许多麻烦。例如，过湿的燃料在分筛过程中，细小的末煤及容易粘在筛网上，使筛分效率降低。另外，这种燃料在入炉气化时，炉内干燥层必然要增厚，这就相应增加燃料层的阻力，同时还容易造成炉内气化层温度偏低，不能正确的反应气化层温度而产生误操作。再有，因燃料层水分的蒸发还要消耗炉内大量热量，所以燃料的消耗量也会相应增加。、燃

13、料灰分：燃料灰分是指煤在燃烧或气化时，内部矿物质受高温作用，发生化学变化后的剩余物质。灰分是煤的组成部分。灰分主要的组成部分是二氧化硅、氧化铁、氧化铝、氧化钙、氧化镁等无机物质。各种煤灰份平均含量不等，低的约为5，高的达30以上。燃料中灰分含量过高，在气化过程中就有一部分碳的表面被灰分覆盖，减少了气化剂与碳表面的接触面积，因而降低了燃料的表面活*，并且还会使随灰渣排出的碳量增加，造成耗煤量大。严重时会发生因灰分过多，发生炉排灰不及而被迫降低炉子的生产能力的后果。另外，燃料中灰分过高也会限制炉内气化层温度的提高，而在炉内反应温度偏低的情况下，一般是得不到优质的发生炉煤气的。、燃料的粘结*：粘结性

14、是煤在高温下干馏粘结的性能。两段式煤气发生炉一般不采用粘结性煤。因为具有粘结性的煤在气化时，会发生煤粒相互粘结，形成焦拱，破坏燃料层的透气性。、燃料的机械强度与热稳定*燃料的机械强度是指它的抗破碎力，它主要取决于煤的岩相组成、矿物质的含量、分布及碳化程度。一般来讲，碳化程度较深的煤，其机械强度也较高。机械强度较差的煤在运输，筛分过程中，甚至在进入煤气发生炉后，都易于破裂为不适于气化的煤屑。这种燃料在入炉后就不能保证预定的粒度，很容易造成炉内燃料层不均，阻力增大，影响气化作业的正常进行。燃料的热稳定性是指在受到高温后粉碎的程度，它是衡量燃料是否使用于两段式煤气发生炉的重要指标之一。机械强度高，热

15、稳定性好的燃料，在向炉内加料，加热气化和燃料层移动的过程中，破碎率很低，这样就可以使发生炉内同一截面处阻力比较均匀，有利于入炉气化剂与炉内温度的均匀分布，能够进一步提高气流速度与气化层温度，从而获得优质、高产的发生炉煤气。另外，由于燃料的破碎率低，也相应会减少炉内的带出物，使燃料的消耗量降低，并减少由于炉内带出物造成的煤气管路堵塞。而机械强度与热稳定性差的燃料，因在炉内遇到高温时大量破碎，会使炉内阻力增大，而单纯的提高气化剂流速，不但会使炉内带出物增多，沉积后堵塞管路，而且还可能会出现炉内气化层偏移等现象。燃料的灰熔点：燃料的灰熔点指的是其在高温加热时开始软化的温度，它也是衡量燃料是否适用于煤

16、气发生炉的重要指标之一。、燃料在炉内遇到高温是否软化熔融主要取决于燃料中灰分的组成与性质。一般认为在通常的硅、铝含量下，灰分中的氧化钙、氧化铁、氧化镁和氧化亚铁含量较高的燃料，比较容易发生软化熔融现象。而燃料灰分中氧化铝与二氧化硅含量越多，则耐热程度越高，即越不容易发生软化熔融现象。当燃料因为灰熔点低在炉内发生软化熔融而结成大块时，会使气化剂分布不均，造成排渣困难等现象，以致不得不采取降温或降负荷操作，甚至要进行打渣与压火处理，从而引起炉内层次全面紊乱，使煤气产量质量大幅度下降的恶果，造成不必要的浪费。、燃料粒度：入炉燃料粒度的大小与均匀程度直接影响气化剂在燃料层的分布状况和气化剂与燃料的接触

17、表面，因此它对发生炉的气化作业影响很大。粒度小于的燃料一般不适于两段式煤气发生炉气化的，因为燃料粒度过小，会造成炉内阻力加大，气化剂分布不均，发生炉气体偏流等现象，其结果是引起炉内局部过热融结，恶化气化条件。燃料粒度过大，虽然燃料层的阻力相对减小，但是燃料的表面积也会因此大大减少，降低了气化剂与燃料的接触表面，使燃料的整体反应速度下降，同时由于燃料块大不易烧透，也会导致灰渣含碳量上升。燃料粒度大小不均匀，在气化过程中容易发生小块燃料填充大块燃料间隙，引起料层阻力加大的现象。同时也会在加煤入炉时产生大块煤块滚落到炉膛四周，小块堆积中央的偏析现象。两段式煤气发生炉常用煤种粒度范围见下表。煤种粒度

18、烟煤无烟煤十、根据煤气颜色进行判断分析在以烟煤为气化燃料的煤气站，根据发生炉煤气的颜色对炉内气化状况进行分析判断是一种较为实用的方法，尤其是在点炉操作与热备炉转入生产的时候，其作用更为明显。作为一位具有丰富经验的操作人员，通过这种方法在离煤气站较远的地方也可以比较准确的判断出煤气发生炉的生产情况。以烟煤为燃料生产出的优质发生炉煤气，其外观一般是黄褐色，不透明的。如果煤气颜色呈浅灰色，一般表示煤气中挥发分含量低，煤气质量差。实际除了燃料性有关质外，多是炉内气化条件不佳所致。如果煤气颜色呈暗灰色，则说明煤气中有大量的碳存在。这多是因为顶部出口温度偏高造成，因为在炉内空层高温下，发生炉煤气中的一氧化

19、碳、甲烷和焦油会裂解而析出固定碳。如果煤气颜色呈黄色，则说明在煤气中含有大量未分解的蒸汽。这多是由于入炉气化剂温度控制过高，炉内气化层温度偏低造成蒸汽分解率降低部分蒸汽随煤气排出炉外所造成的。十一、根据燃料的消耗量进行分析判断在一般情况下，煤气发生炉的燃料消耗量与炉子的生产负荷应该成正比关系。基于此点，从燃料消耗量的变化上，也可以大概判断出炉内的气化状况。在煤气发生炉负荷不发生变化时，炉子燃料的耗量保持稳定。说明炉内气化条件也相对稳定。煤气发生炉的生产负荷加大时，其燃料消耗量随着增加，则表示炉内气化层温度也在随着升高，炉内气化状况良好。在煤气发生炉负荷加大后，出现燃料消耗量没有随着增加，甚至减

20、少的现象时，则很有可能是在加负荷过程中调节不当，造成炉内温度过高引起结块所致。因为当炉内发生结块阻碍灰层下移时，必然会出现火层上移，燃料加不下去的现象。、在采用减负荷方法处理上述现象并开始有所好转时，燃料的耗量与同负荷时相比可能会偏大，这是正常的。因为炉内出现较为严重的结渣结块现象时，就会使部分气化层遭到破坏，而重新恢复和培养气化层的过程中，必然要多补充燃料。十二、根据出渣情况进行分析判断在发生炉煤气的生产过程当中，燃料的碳不可能被完全消耗掉，它们或多或少总会有一部分残留在灰渣中，灰渣中的碳含量就是我们常说的灰渣含碳量。这个数值的大小就是耗量煤气发生炉操作水平的一个重要依据之一。灰渣含碳量的多

21、少与炉内的气化条件密切相关。当炉内气化反应得以充分进行时，灰渣中含碳量就少，燃料消耗量也少。反之当炉内气化状况不好时，灰渣中的含碳量就会增加。在煤气发生炉的生产过程中，无论从气化的角度考虑，还是从节能的角度出发，我们都希望灰渣中的含碳量越低越好。但是只凭灰渣含碳量的高低，有时候不能完全正确的分析判断炉内的气化状况，因为在发生炉产生热运行、冷运行或偏炉时，都有可能造成灰渣含碳量的增高。所以，若要准确判断炉内的具体情况时，还是要根据出灰量灰渣特征等更为细致的分析。在两段式煤气发生炉的生产中，正常的灰渣颜色应该是越浅越好至于是偏红色还是偏于白色要由燃料的灰渣所含成分决定，颗粒大小适中，并要有许多灰渣

22、浮在灰盆水面上。这就表面炉内气化条件良好。如果灰渣呈黑色，并有许多明显的未燃尽的焦炭或煤块夹杂其中，一般说明炉内呈冷运行状态，即气化层温度过低或是饱和温度控制过高。也有时是灰盆转速过快，导致火层下移，被灰盆水熄灭造成。若是后一种情况，则会发现灰盆水温增高与水面冒热气现象。如果灰渣呈浅色并含有许多明显的大块熔渣，则说明炉内呈热运行或偏炉运行状态。这是因为熔渣内包着未燃尽的燃料，所以尽管从表面上看灰渣颜色很浅，但实际上含碳量有时却不低，这种现象在实际操作中应格外注意。如果灰渣中细粒较多，则表面炉内气化不好，一般是因炉内气化层温度偏低而造成灰渣融结机会少，或者是气化剂饱和温度控制过高，灰盆转速快，使

23、发生炉下部燃料未燃尽而熄灭所致。当出炉的灰渣块大而坚硬，少孔并且较重时，多是因为气化剂饱和温度控制偏低，蒸汽用量不足，引起炉内温度过高以致超出了燃料灰熔点所致。十三、根据发生炉煤气成分进行分析煤气发生炉内气化层温度的高低与气化条件的优劣，最终都会在发生炉煤气的产量和质量上体现出来。当炉内气化层温度高，气化条件良好时，发生炉煤气的产量必然较高，同时煤气中的有效成分含量也较高。所以，操作人员根据发生炉煤气中各种成分的变化也可对炉内气化状况进行分析与判断。发生炉煤气的成分与低发热值见下表煤气种类煤气成分低热值 CO 2COH 2CH4CHN2 烟煤 5.0 29 13 2.5 0.4 50.1 61

24、90无烟煤 6.0 26 15 1.5 O.2 51.3 5550十四、根据二氧化碳含量进行分析判断在一般情况下，发生炉煤气中二氧化碳含量的变化可以作为衡量炉内气化层温度和厚度变化的主要依据。二氧化碳含量下降，说明气化层温度上升或厚度增加；反而，二氧化碳含量上升，说明气化层温度下降或厚度变薄。在两段式煤气发生炉中，二氧化碳含量一般在2.85。如果化验分析二氧化碳含量超出正常范围，就表明炉内可能有以下异常现象存在：饱和温度控制过高，造成炉内冷运行。还原层温度低，不利于二氧化碳还原反应进行。气化强度过高而饱和温度不高，造成炉内热运行，使燃料形成大量熔渣和空间，二氧化碳与燃料之间缺少足够的反应表面。

25、另外，由于气体短路直接从空间穿行，也减少了二氧化碳与燃料的接触时间，即减少了二氧化碳的还原机会，此时一般多伴有氧气升高现象。燃料质量差，导致气化层厚度薄，致使二氧化碳还原时间不足，还原不彻底。炉内出现风洞，破坏了炉内正常的燃料层次，使一部分二氧化碳在还原成一氧化碳后，又被燃烧成一氧化碳。炉内存在漏水现象，降低了还原层温度，使二氧化碳还原不好。如果是此种情况引起，在短时间内还会伴有产气量下降，煤气中氧含量上升的现象。十五、根据氢气含量进行分析判断在气化强度小于300kg的煤气发生炉中，煤气中氢气的含量一般是一氧化碳含量的12弱点，其波动范围大多在1215之间。若煤气中氢气含量超过15时，就说明炉

26、内蒸汽含量较多，气化层温度将要逐渐降低。此时若不对饱和温度进行调整，炉子会慢慢趋向冷运行。如果发生炉实行高强度气化，即将气化强度提高到大于300，由于相对散热损失减少，炉内温度会相应提高，而蒸汽的分解率也会提高，此时煤气中氢气的含量可以达到17左右。在生产过程当中若发现氢气含量小于10，则有下列两种可能：气化剂饱和温度控制过高，炉内呈严重冷运行状态。此时气化剂中蒸汽含量虽然不低，但由于炉内不具备足够的温度进行分解，故煤气中氢气含量不会很高。饱和温度控制过低，炉内呈热运行状态。此时，尽管炉内气化层温度较高，但是由于蒸汽供给量不足，致使炉内没有足够的蒸汽进行分解，所以煤气中，氢气的含量还是不高。在

27、这种情况下，如不及时调整就会出现熔融结块，进而破坏整个炉子的气化作业。十六、根据氧气进行分析判断由于氧化反应在炉内的高温下一瞬间就可以完成较为彻底的反应，所以在发生炉煤气中氧气的含量是较低的。一般都在0.5以下。如果化验分析氧气含量过高，则可以认为炉内氧化层不正常。其造成原因除在上面1）、2）中提到的气化剂走短路与炉子漏水漏水部位一般为夹套外，还有可能在点炉初期或热备炉刚刚启用时，炉内氧化层尚未建立起来或炉温过低的缘故。在煤气发生炉的生产过程中，严格控制煤气含氧量是非常重要的。无论在何种情况下，只要发现氧气超标，都要立即分析查找原因，及时调整处理，以避免造成恶性事故的发生。十七、根据探火情况分

28、析判断探火操作是检测炉内各燃料层分布状况与温度高低的最为直接的方法。在煤气发生炉的实际生产中，许多其它方法判别不准的问题几乎都可以通过全面的探火直接找出最为满意的结果。在正常情况下，探火钎的下部一段应是黑色，这表示灰渣层。灰渣层的温度应该是越低越好。灰渣层温度低，说明炉内层次清楚。如果灰渣层温度偏高，则说明气化层温度偏下或是燃料气化不完全，进入灰层厚又重新燃烧引起。在灰渣上部烧红的一段表示是气化层，这是气化剂入炉厚的主要反应区。如果探火时间大于2min仍看不出明显的气化层，或者是探火钎显示气化层偏薄且为暗红色时，可判断为炉内反应温度偏低或炉子以处于冷运行状态，此时探火钎插入会感到毫不费力，十分轻松。如果探火显示火层正常，而探火钎*困难，阻力大。造成这种原因一般是燃料含矸石太多