[科普中国]-煤气发生炉

煤气化工业技术产业现状

世界范围内能源危机的加重及世界各国强制性环保政策的推行， 使得各国都急于寻求一种廉价且干净的能源来取代石油和天然气， 煤炭的干净化使用特别是煤炭气化的研究提到议事日程上来。随着工业用户要求的不断提高，煤气化技术得到了一定的发展。煤气化技术在中国虽有近百年的历史， 但仍然较落后和发展缓慢， 就总体而言，中国煤气化以传统技术为主 ， 煤炭气化炉设备庞大， 结构复杂， 工艺落后， 环保设施不健全， 煤炭利用效率低，污染严重。

一种煤气化技术要想在实际生产中得到广泛应用， 必须具备经济性、环保型、可行性等特点。目前为止还没有万能煤气化炉型和技术， 各种煤气化炉型和气化技术都有其特点、优点和不足之处， 都有其对煤种的适应性和对目标产品的适用性。

近年来， 随着科技的发展， 煤气发生炉综合以上几种技术的优点， 又密切联系实际生产情况， 不断在工业加热方面得到了广泛的使用， 其节能环保效果及廉价性、加热性能得到了广大工业用户的充分肯定。尤其是在建陶行业， 煤气发生炉的作用更是重要。煤气化炉正向小型化、简单化、环保化和生产低成本方向发展， 并向现场生产和现场使用方向发展， 从而最大限度地减少操作环节并降低能量损失。这样不仅能满足广大工业用户的使用要求， 而且符合国家节能环保政策。

由于煤气发生炉的使用避免了煤燃烧后产生的废气对大气的污染， 所以在煤气发生炉这种新型设备投入使用后， 得到了迅速的发展 。

结构1、按照煤气发生炉内气化过程进行的程序，可以将发生炉内部分为六层

（1）灰渣层；（2）氧化层（又称火层）；（3）还原层；（4）干馏层；（5）干燥层；（6）空层。

其中氧化层和还原层又统称为反应层，干馏层和干燥层又统称为煤料准备层。

2、对于固定床煤气炉有多种结构型式，按不同部位分述如下：

（1）加煤装置：间歇式加煤罩、双料钟、振动给煤机、拨齿加煤机。

（2）炉体结构：带压力全水套、半水套、无水套（耐火材料炉衬）、常压全水套。

（3）炉篦：宝塔型、型钢焊接型。

（4）灰盘传动结构：拨齿型、蜗轮蜗杆型。

工作原理发生炉煤气是通过水蒸气和空气混合形成气化剂后流经炽热的固定燃烧床生成的。空气中所含的氧气、水蒸气与燃料中的碳反应，生成了共含有CO、CO2、H2、CH4、N2等成分的发生炉煤气。与空气混合的蒸气提高了热效率，并降低了燃烧床的温度，从而控制了熔块的形成。

蒸气与碳反应是吸热反应：C+H2O=CO+H2－Q（Q为热量，下同）当氧气和碳反应时就放出热量：2C+O2=2CO+Q燃烧床的温度取决于气化剂的饱和温度，燃料的粒度、类型及发生炉的炉型。燃烧床的温度是非常重要的，因为对于给定的燃料和炉型，它决定着发生炉煤气的成分：在温度高的情况下，可产生大量的可燃气体。

因此，重要的是既保持燃烧床高温而又不会形成熔块。形成熔块的温度取决于燃料的渣融特性，在氧气充足的情况下，还会出现两种反应：2CO+O2=2CO2+QC+O2=CO2+Q。

所以说，CO的产生并不一定意味着任何碳燃烧都能使煤气的热值降低。另外，一些水蒸气还与CO反应，由于每体积CO转化为CO2时，同时生成了相同体积的H2：CO+H2O=CO2+H2。因此，不会有热损失。在还原层，其温度低于1200℃时，还会出现下面的快速反应：CO2+C=2CO，H2O+C=CO+H2当煤气通过还原带时，可燃气体含量迅速上升，而CO2和水蒸气含量下降。

通过还原带后，一些煤气被抽出，流经底部旋风除尘器和强制风冷器，这股煤气称为“底部煤气”，其温度约为400℃左右。在干馏层，喂入发生炉的燃料，依次被干燥、预热和碳化，生成的蒸气、焦油雾和煤气一块从顶部离开发生炉，这一部分煤气称为“顶部煤气”，其温度保持120℃左右。

基本用途很多人第一次听说煤气发生炉都会有一种很茫然的感觉，那么它的用途是什么呢?其实很多用煤气发生炉的客户都知道煤气发生炉煤气是由煤气化而得的一种燃料气，但是煤气发生炉煤气最主要的用途是工业燃料。

随着工业的发展煤炭、天然气和石油的开发，煤炭在各国能源构成中的的比例逐渐下降，在世界各国产生了能源危机。煤气发生炉也在适应市场需求，一代一代的更新。在我国煤炭始终是最主要的的能源。全国各地、各行、各业都新建了一批煤气发生站。在当前社会为了充分的利用我国丰富的煤炭资源，在其它新的气化方法尚不普及的情况下，煤气发生炉煤气仍然是一种行之有效的气化方式，特别对面宽量大的中小企业尤其是如此。

煤气发生炉煤气的具体用途：

用途一、煤气发生炉煤气可以用于工业窑炉的加热，例如：机械工业的锻造加热炉、热处理炉；玻璃工业熔池；砂轮、耐火材料工业的隧窑。

用途二、煤气发生炉煤气可以用于各种锅炉消烟除尘，各种工业锅炉，特别是中小型锅炉生产中烟尘十分严重，除了不断改进燃料方式和设置各类高效除尘设备外，采用煤气发生炉燃气做燃料，是国内外公认的好办法之一。

主要分类煤气发生炉按不同的制气工艺和所产煤气的质量分为单段煤气发生炉、双段煤气发生炉和干馏式煤气发生炉。

单段单段煤气发生炉的产品属于固体燃料（煤或焦炭）经过气体的一种热加工过程，即用氧或氧化合物（蒸汽、二氧化碳）通过高温的固体燃料（煤、焦炭）层、其中起氧化作用的有机物质（空气、水蒸汽）称为气化剂，生成含有氢、一气化碳及甲烷等的混合气体称为煤气。

炉体结构：全水套结构，自产蒸汽压力为294KPa ，可直接通入煤气炉做气化剂使用。

加煤机构：采用机械加煤结构，操作简单，维修方便，气密性好。

清灰机构：采用液压传动装置湿式单侧除灰。该炉加料、除渣、布风均匀，操作简便、调节方便、运行可靠。

常压固定床煤气发生炉，一般以块状无烟煤或烟煤和焦炭等为原料，用蒸汽或蒸汽与空气的混合气体作气化剂，生产以一氧化碳和氢气为主要可燃成分的气化煤气。煤气炉内燃料层的分区1－干燥层2－干馏层3－还原层4－氧化层5－灰渣层。

双段双段式煤气发生炉发生的煤气分为上段煤气和下段煤气。上段煤气先进I级电捕焦油器，脱除重质焦油及灰尘，其工作温度为90-150摄氏度之间，在进入间接冷却器，在间接冷却器内煤气呗冷却至35-45摄氏度左右。下段煤气经旋风除尘器除尘，除尘后的温度大约在450-550摄氏度。继而进入余热换热器，在给煤气降温的同时回收煤气显热，煤气温度降至200-230摄氏度左右；再进入风冷器冷却，温度降至35-45摄氏度。被间接冷却后的上段煤气和下段煤气进入二级电捕轻油器再一次脱油、除尘。被冷却净化后的煤气经加压及加压，通过煤气管道输送使用。

组成两段炉的顶部煤气， 约占总煤气量的40% ， 其热值较高(6700kJ /nm3 ) 、温度较低(120℃左右) ， 并含有大量的焦油。这种焦油为低温干馏产物， 其流动性较好， 可采用静电除尘器捕集起来， 作为化工原料和燃料。在气化段，炽热的半焦和汽化剂经过还原、氧化等一系列化学反应生成的煤气， 称为气化煤气。

组成两段炉的底部煤气， 约占总煤气量的60% ， 其热值相对较低(6400kJ /nm3 ) 、温度较高(450℃左右) ， 因煤在干馏段低温干馏时间充足， 进入气化段的煤已变成半焦， 因此生成的气化煤气不含焦油， 又因距炉栅灰层较近， 所以含有少量飞灰。底部煤气就可经旋风除尘器及风冷器等设备来处理， 这样对于使用冷净化煤气的用户， 便可不采用水洗法就能使用上冷净化煤气，从而避免了大量酚水无法处理的缺陷。1

干馏式干馏式煤气发生炉是在两段炉的基础上研发的一种炉型，取消了两段炉的下段煤气全部煤气都在干馏段中充分干馏由煤气炉顶部排出。干馏炉既保留了两段炉在料层控制方面简单的优势，同时由于气化段所生产的煤气全部上行由于干馏煤炭，所以不需要对煤气进行流量比例的调节，大大降低了煤气炉的操作和维护的复杂程度。

干馏炉在煤气减少携灰方面优于一段炉和两段炉。

配套设备电捕焦油器电捕焦油器用于过滤煤气中的焦油，电捕焦油器采用结构形式有同心圆式、管式和蜂窝式等三种。无论哪种结构，其工作原理，即在金属导线与金属管壁〔或极板〕间施加高压直流电，以维持足以使气体产生电离的电场，使阴阳极之间形成电晕区。

旋风除尘器旋风除尘器是除尘装置的一类。除沉机理是使含尘气流作旋转运动，借助于离心力降尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。旋风除尘器于1885年开始使用，已发展成为多种型式。按其流进入方式，可分为切向进入式和轴向进入式两类。在相同压力损失下，后者能处理的气体约为前者的3倍，且气流分布均匀。普通旋风除尘器由简体、锥体和进、排气管等组成。旋风除尘器结构简单，易于制造、安装和维护管理，设备投资和操作费用都较低，已广泛用来从气流中分离固体和液体粒子，或从液体中分离固体粒子。在普通操作条件下，作用于粒子上的离心力是重力的5～2500倍，所以旋风除尘器的效率显著高于重力沉降室。大多用来去除0.3μm以上的粒子，并联的多管旋风除尘器装置对3μm的粒子也具有80～85%的除尘效率。选用耐高温、耐磨蚀和服饰的特种金属或陶瓷材料构造的旋风除尘器，可在温度高达1000℃，压力达500×105Pa的条件下操作。从技术、经济诸方面考虑旋风除尘器压力损失控制范围一般为500～2000Pa。

窑轧钢加热窑

轧钢加热炉一般是由加热炉本体，冷却系统、燃烧系统、进出料、排烟系统、余热回收系统、自动控制系统等七个部分组成。按出料方式分为侧出料和端出料两种。主要用于钢坯的扎前加热，轧钢加热炉其燃烧气氛为还原气氛，减少了对钢坯的烧损，提高了钢坯的加热质量。

罩式退火窑

罩式退火窑是由2个炉台，2个内罩，一个加热罩和一个冷却罩组成。一只炉台在加热升温和保温时，另一只炉台处于冷却，卸料过程，加热罩交替加热2只炉台，既能够节省能耗，并实现连续生产。

隧道窑

隧道窑根据温度分为高温隧道窑和中温隧道窑两大类。隧道窑结构形式多种多样，内衬可为重质耐火砖或轻质耐火砖形式，窑顶可分为拱卷结构或平吊顶结构，外壳可为金属钢板结构或红砖外墙结构，具体形式可根据产品及用户不同情况进行设计制作。隧道窑主要用于耐火材料、陶瓷及化工粉体的烧成。隧道窑产量大、产品质量稳定。

全纤维台车式热处理窑

全纤维台车式热处理窑是由炉体、炉门、台车、炉门起吊机构、台车行走机构、煤气发生炉、温控显示等部分组成。其中炉体部分由钢骨架和钢板焊接而成，炉衬由耐火限位块结构组成。

台车式炉适用于大型和大批量的铸锻件退火、正火以及回火处理。台车式炉对燃料的热利用高，对周围环境的污染小。

原料煤制气是以煤或焦炭等含碳的物质为原料，以空气和水蒸汽为气化剂，在常压固定床煤气发生炉内气化获取可燃气体的技术，生成气体的主要成分是一氧化碳、氢气、氮气、二氧化碳，可燃组份为一氧化碳和氢气，由于含有大量的惰性组份氮气，因此煤气热值不高，低热值为6 MJ/Nm3 左右。

煤气发生炉制气技术中有发生炉冷煤气和热煤气两种，可根据产品的性质选择不同的燃料气，加热对燃料洁净度没有要求的制品，可采用热煤气；加热对燃料洁净度有要求的制品，可将制得的煤气净化变成洁净冷煤气，冷煤气的含尘量及其有害成分（如H2S）很低，不会污染制品，因而可以采用明焰烧成。传统的煤炭燃烧对窑炉的温度不易控制，经常有温度想升升不起来，想降降不下去的情况发生。而应用冷煤气和热煤气加热制品，如调节窑炉温度只须调节煤气阀和风阀的开度，非常简便，对于提高产品质量、改进产品生产工艺、改善劳动条件和环境卫生具有十分明显的效果。2

技术参数

|| || 煤气发生炉技术参数