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第十七届全国造气技术年会论文集
固定层煤气发生炉气化条件的选择——温度篇
宋文健
(原洛阳中吴化学工业有限公司471600)
1 前言
常压固定层煤气发生炉(下称层燃炉)1889年就出现在德国,经过百年来的发展,逐
渐出现了块煤加压、粉煤常压、加压水煤浆、干粉煤加压等多种先进的气化方式,特别是排
灰方式由固态改为液态后,气化效率有了明显提高,可达90%以上;在众多气化方式中,
粉煤常压气化方法生产的煤制合成氨(不含中国)曾一度占到世界产量90%左右。因相对
较为成熟,国内也几度引进过该技术。目前,国内的气化方法很多,生产厂家可以根据中间
产品的不同,基本上都能找到适合自己的气化方式。
我国是在1935年引进了直径为9英尺的UJI层燃炉,经过几代“造气人”的共同努力,现
在运行的层燃炉在生产强度、设备改进等方面和引进之初相比均有了明显的提高,特别是经过
了入炉原料本地化、设备针对性改造、和日趋完善的吹风气回收技术、废渣循环再利用等一系
列配套的技术革新后,使得层燃炉的综合生产成本大幅下降。我国是富煤、缺油气的国家,在
相当长的时间内,煤的燃烧、气化是要长期面对的:尽管层燃炉存在着热效率低、环保压力大、
运行关注度高等实际问题,但也存在着一次性投资小,易掌握,原料适应广等优点。就层燃炉
本身而言,什么时候退出历史舞台是由环保节能政策和适合国情的先进气化技术发展情况决定
的。现在是多种气化技术并存的时代,所以现在讨论层燃炉问题仍有一定现实意义。
2气化层温度的确立
2.1 煤的理想燃烧温度和速率。要从煤的燃烧学说谈起,现在分析煤燃烧基本有两种方法,
一种是自原料进入反应器到反应结束出反应器,所有物理、化学反应同时进行,只得到一组
动力学参数:单一的活化能和频率因子。条件是:升温速率约在104k/s左右,很显然符合
粉煤气化工况。另一种方法认为:分成两步进行,但两步没有任何的交叉和平行;第一步为
煤的挥发份析出、燃烧,第二步为炭的着火燃烧、气化,得出两组不同活化能和燃烧频率因
子,升温速率:101~102k/s:此方法接近实验室灰份测定和层燃炉吹风阶段工况。第一种
方法注重的是开始和结果,第二种方法关注过程更多一些。不管哪种方法,都包括两个基本
过程,即煤的热解和燃烧。
煤的热解和燃烧的反应较为复杂,一般认为由下面反应:
——炭.氧间的反应
C+02=C02+Q 2·l
2C+02=2CO·Q 2-2
C+C02=2CO·Q 2-3
2CO+02=2C02+Q 2-4
——炭.水蒸汽间的反应
C+H20=CO+H2-Q 2·5
C+2H20=C02+2H2-Q 2-6
以及生成的一氧化碳和水蒸汽发生如下反应(也称为变换反应):
第十七届全国造气技术年会论叉集41
CO+H20=C02+H2+Q 2-7
——甲烷生成反应
CO+3H2=CH4+H20+Q 2—8
2CO+2H2=CH4+C02+Q 2-9
C+2H2=CH4+Q 2·10
C02+4H2CH4+2H20+Q 2-11
——煤炭中硫、氮与气化剂发生的反应:
S+2--S02 2—12
N2+X02=2NOx 2—13
C+2SCS 2-14
N2+3Hz=2NH3 2-15
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