固定(移動)床氣化法

一、發生爐煤氣（空氣煤氣）以煤或焦炭為原料，以空氣和水蒸氣為氣化劑，通入發生爐內制得的煤氣為發生爐煤氣。（ＣＯH2N2）1.制氣原理：⑴理想發生爐煤氣理想的發生爐煤氣的組成取決於這兩個反應的熱平衡條件，即滿足放熱反應與吸熱反應的熱效應衡等的條件。理想情況：氣化純碳，且碳全部轉化為CO；按化學計量方程供入空氣和水蒸氣且無過剩；氣化系統為孤立系統，系統內實現熱平衡放熱反應：Ｃ＋０.５Ｏ２＋１.８８N2＝＝ＣＯ＋１.８８N2

+１１０.４ＫＪ／ｍｏｌ吸熱反應：Ｃ＋H2Ｏ＝＝ＣＯ＋H2

-１３５.０ＫＪ／ｍｏｌ熱平衡：２.２Ｃ＋０.６Ｏ２＋H2Ｏ＋２.３N2＝＝２.２ＣＯ＋H2

＋２.３N2

※理想發生爐煤氣組成:CO:40%;H2:18.2%;N2:41.8%;

實際上制取混合發生爐煤氣（CO:↘;H2:↘;N2:↗;）實際上制取混合發生爐煤氣，不可避免有許多熱損失，水蒸氣分解和CO2還原進行不完全，使實際的煤氣組成、氣化效率與理論計算值有顯著差異。⑵沿料層高度煤氣組成的變化灰渣層：氣化劑（Ｏ２，H2Ｏ）被預熱，氣體組成不變；氧化層：

C+O2→CO2

+Q

，（Ｏ２↘，CO2↗）

C+CO2→2CO

-Q（Ｏ２耗盡，出現CO，CO2↘

）還原層：

C+CO2→2CO

-Q

C+H2O→CO+H2

-Q（CO↗，CO2↘H2↗）還原層以上：

CO+H2O→CO2+H2

+Q（CO稍↘

，CO2和H2稍↗

）2.氣化過程的控制目的：高的氣化效率⑴氣化爐的選擇：

{弱黏結性需破黏選擇帶攪拌裝置的氣化爐；機械強度和熱穩定性差不宜攪拌；原料篩分粒度小的，要求煤氣熱輸送的選擇幹法出灰。}⑵合理氣化強度：（溫度、原料、氣化爐有關）氣化強度超過合理的範圍，就可能使灰渣中含碳量增加和出口煤氣中帶出物增多，從而增加了原料的損失，因而降低了煤氣產率，並且影響到煤氣的品質，其綜合效果是氣化效率降低，⑶爐溫：（保持均勻和不結渣）①水蒸氣耗量與原料性質關係：水蒸氣的單位消耗量的差異主要由於原料煤的理化性質不同，但為防止結渣要提高水蒸氣的量。

②水蒸汽的單位消耗量對水蒸氣分解率和氣化指標的影響提高水蒸氣量，但水蒸氣分解率卻下降，煤氣熱值降低3.煤氣發生爐⑴具有凸型爐箅的煤氣發生爐3M13型煤氣發生爐：其特點：爐內帶有攪拌棒破粘主要適用於長焰煤、氣煤等弱粘結性煤種，濕法排灰（灰渣通過水封的旋轉灰盤排出）。3M21型煤氣發生爐不帶攪拌裝置主要用於氣化貧煤、無煙煤和焦炭等不黏結性燃料⑵威爾曼-格魯夏(W-G)煤氣發生爐兩種形式：一種是無攪拌裝置的用於氣化無煙煤、焦炭等不黏結性燃料；另一種是有攪拌裝置的用於氣化弱黏結性煙煤。國內常用不帶攪拌裝置的。其特點是：液壓加料，煤連續進入爐內，液壓幹法除灰，全水夾套。1、山渣機2、灰鬥3、爐柵4、爐體5、汽包6、爐頂7、雙鐘罩加燒煤箱8、斜橋上煤裝置4.煤氣發生站工藝流程有焦油回收的冷煤氣工藝流程：這種焦油不能作為重要產品，但必須從煤氣中除去，防冷凝下來堵塞煤氣管路和設備。煤氣由發生爐出來，進入豎管直接水冷卻器，初步除去重質焦油和粉塵，煤氣被冷到85～95℃，經半淨煤氣管道進入電捕焦油器，除去焦油霧滴後進入洗滌塔，煤氣被冷卻到35℃以下，含塵量下降到100mg/m3以下，進入淨煤氣管，再經排送機送到用戶。二、水煤氣水煤氣是由熾熱的碳和水蒸氣反應所生成的煤氣。燃燒時呈藍色，所以又稱為藍水煤氣。需提供水蒸氣分解所需的熱量，一般採用二種方法：a.交替用空氣和水蒸氣為氣化劑的間歇氣化法；b.用氧和水蒸氣為氣化劑的連續氣化法。1.制氣原理Ｃ＋Ｏ２＋３.７６N2＝＝ＣＯ２＋３.７６N2+394.1kJ/mol３Ｃ＋３H2Ｏ＝＝３ＣＯ＋３Ｈ2-394.1kJ/mol間歇法制造水煤氣兩段：吹空階段（吹風階段）；吹蒸階段（制氣階段）。⑴理想水煤氣生成理想水煤氣的方程式：Ｃ＋Ｏ２＋３.７６N2

＋３Ｃ＋３H2Ｏ＝＝ＣＯ２＋３.７６N2

＋３ＣＯ＋３Ｈ2

理想水煤氣組成：50%ＣＯ與50%Ｈ2

氣化效率：100%⑵實際水煤氣Ｈ2含量高於ＣＯ（ＣO＋H2Ｏ＝＝ＣＯ2＋Ｈ2

）常含有ＣＯ2、N2

、H2S和ＣＨ4

等氣化效率：60%~65%2.間歇法制造水煤氣⑴工作迴圈的構成

間歇法制水煤氣，主要由吹空氣（蓄熱）、吹水蒸氣（制氣）兩個階段組成，但為了節約原料，保證水煤氣品質，正常安全生產，還需要一些輔助階段，實際共有六個階段：吹風階段、水蒸氣吹淨階段、一次上吹階段、下吹制氣階段、二次上吹階段、空氣吹淨階段。⑵六階段工作迴圈：a．吹風階段吹入空氣，使部分燃料燃燒，將熱能積蓄在料層中，廢氣經回收熱量後排入大氣；b.蒸氣吹淨階段

由爐底吹入蒸氣，把爐上部及管道中殘存的吹風廢氣排出，避免影響水煤氣的品質；c.一次上吹制氣階段由爐底吹入蒸氣，利用床內蓄積的能量制取水煤氣，煤氣送氣櫃；d.下吹制氣階段

上吹制氣後，床層下部溫度降低，氣化層上移，為了充分利用料層上部的蓄熱，用蒸氣由爐上方往下吹（使氣化過程在一個穩定，溫度均勻的區域進行），制取水煤氣，煤氣送氣櫃；e.二次上吹制氣階段

下吹制氣後爐底部殘留下水煤氣，為安全起見，先吹入水蒸氣，所得煤氣仍送貯氣櫃；f.空氣吹淨階段由爐底吹入空氣，把殘留在爐上部及管道中的水煤氣送往貯氣櫃而得以回收，以免隨吹風氣逸出而損失。

以上各階段的時間分配列於下表：3－4分鐘迴圈各階段時間分配表：序號階段名稱3min迴圈,（S）4min迴圈,（S）123456吹風階段蒸氣吹淨階段上吹制氣階段下吹制氣階段二次上吹階段空氣吹淨階段40～50245～6050～5518～20260～80260～7070～9018～202其缺點是生產必須間歇閥門頻繁切換，生產效率低3.富氧連續氣化製造水煤氣和半水煤氣特點：取消六階段迴圈，採用富氧氣／純氧氣和水蒸氣為氣化劑，延長有效制氣時間，使生產能力提高。氣化原料要求：高揮發份不黏煤、弱黏煤、低揮發份無煙煤、焦炭等4.水煤氣發生爐及水煤氣站流程⑴水煤氣發生爐UGI煤氣化爐是一種常壓固定床煤氣化設備。原料：通常採用無煙煤或焦炭，發生爐由上錐體、水夾套、爐篦傳動裝置，出灰機械及爐底殼等五個主要部分組成。其特點：是連續式操作生產發生爐煤氣（即空氣煤氣）外，或間歇式操作生產半水煤氣或水煤氣。

爐子為直立圓筒形結構。爐體用鋼板製成，下部設有水夾套以回收熱量、副產蒸汽，上部內襯耐火材料，爐底設轉動爐篦排灰。優點是設備結構簡單，易於操作，一般不需用氧氣作氣化劑，熱效率較高。缺點是生產強度低，對煤種要求比較嚴格，採用間歇操作時工藝管道比較複雜。⑵水煤氣站流程3.兩段式完全氣化爐特點：使用高揮發份的弱黏結性煙煤及褐煤；

幹鎦氣化分段進行；兩段爐具有比一般發生爐較長的幹餾段，煤加熱速度變慢，幹餾溫度低，獲得的焦油品質比較輕。⑴兩段式煤氣發生爐（P173圖-28）上段：幹餾段下段：氣化段下段煤氣溫度500~600℃，上段煤氣溫度100~150℃，只含輕質焦油。⑵兩段式水煤氣發生爐現有水煤氣爐上部增設幹餾段，原料煤在幹餾段進行低溫幹餾，產生半焦落入氣化段，再用空氣、水蒸氣間歇制水煤氣。①氣化爐構造與兩段煤氣發生爐相似，包括加料裝置、幹餾段、氣化段、回轉爐箅及排灰裝置。②原料不黏結或弱黏結性的煙煤或熱穩定性好的褐煤。4.加壓氣化原理與工藝⑴加壓固定床氣化爐生產工況與常壓氣化爐類似，原料自上而下，氣化劑自下而上，逆流接觸，煤碳由固態向氣態轉化。爐內料層：乾燥層、幹餾層、甲烷層、第二反應層（還原）、第一反應層（氧化）和灰渣層。⑵過程原理及其影響因素⑴過程原理以及影響因素①壓力對煤氣組成影響甲烷和二氧化碳含量增加；氫氣和一氧化碳含量減少（在加壓下為甲烷生成反應製造了條件）②壓力對氧氣耗量的影響減少氧氣的消耗（為常壓的1／3~2／3）③壓力對蒸汽耗量的影響蒸汽耗量增加（為防止結渣和利於甲烷化的反應，為常壓的2.5~3倍）④壓力對氣化爐生產能力的影響提高生產能力（氣化強度提高，反應速率加快，碳的轉化率較高）⑤對煤氣產率的影響降低（氣體體積減小，煤氣中二氧化碳含量高）⑥加壓氣化對煤氣輸送動力的影響節省煤氣動力消耗⑶固定床加壓氣化爐及工藝流程①加壓氣化爐最成熟爐型是魯奇爐（Lurgi）。它和常壓移動床一樣，也是自熱式逆流反應器，所不同的是採用氧氣-水蒸氣或空氣-水蒸氣為氣化劑，在2.0～3.0MPa的壓力和900～1100℃溫度條件下進行的連續氣化法。雙層殼體（內外兩層厚剛筒間形成水夾套，可引出供氣化爐使用）；設有煤分佈器和攪拌器（破黏）；塔節型爐箅且設有破渣裝置（氣化劑均勻分佈）；②工藝流程煤氣帶出有廢熱回收的制氣工藝流程：P179圖5-365.加壓液態排渣氣化爐⑴基本原理僅向爐內通入適當的水蒸氣量，控制爐溫度在灰熔點之上，使灰渣以熔融態自氣化爐內排出（消除了結渣對爐溫的影響）⑵氣化爐概況及其結構①液態排渣氣化爐主要特點：

灰渣呈熔融液態排出；特殊的排灰機構（英國煤氣公司把工業魯奇爐爐篦部分去掉，裝上氧蒸氣下傾斜嘴，氣化劑噴入使溫度為1500℃，使灰渣形成流動的熔渣。熔渣通過位於中央的排渣口排入急激室的水中淬冷成渣粒。）；

爐體為鋼制外殼（內砌耐火磚，再襯碳化矽）；