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煤气发生炉工作原理及环保情况
郑州中远热能技术有限公司
一、 煤气发生炉的发展概况
煤气化技术应用至今已有百余年历史，传统的煤炭气化炉设备庞大、结构复杂。主要用于大规模的生产。把煤气化后，经过洗涤、降温、脱硫、加压存储，然后并网使用。由于这些中间环节，使得煤炭气化的成本大大增加，其价格与天然气价格相当。因此，尽管有已有百余年的应用，但没有什么突破性的进展，煤炭气化技术在工业上一直没有大规模的应用。由于世界范围内的能源危机的加重及世界各国强制性对环境保护政策的大力推行，使得人们特别是能耗大户急于寻求更为廉价且较为干净的能源来取代石油、天然气及电能。于是煤炭的干净化使用特别是煤炭气化的研究又提到议事日程上来，为了满足现在工业用户的要求，近年来，煤气化炉向小型化、简单化、生产低成本方向发展，取消了除尘、降温、脱硫、洗涤、加压储存等中间环节，煤炭气化向现场生产现场使用方向发展，从而最大限度的降低能耗及其操作环节。这样不仅能够满足广大工业用户的使用要求，也达到了国家环保要求。小型煤气炉在工业加热方面得到了全面的使用，其节能环保效果及加热性能得到了广大工业用户的肯定。
二、煤气发生炉的造气原理
煤的气化是一个在高温条件下借气化剂的化学作用将固体碳转化为可燃气体的热化学过程。
根据煤气发生炉内所进行的气化过程特点，可将煤层自上而下地分为干燥带、干馏带、还原带、氧化带和灰层。在干燥和干馏带中，煤受到高温炉气的加热而放出水分和挥发分，剩下的焦碳在还原带和氧化带中进行气化反应。
（1）氧化层：碳被气化剂中的氧氧化成二氧化碳和一氧化碳，并放出大量的热量。煤气的热化学反应所需的热量靠此来维持。氧化层温度一般维持在1100～1250℃，这决定于原料煤灰熔点的高低。
（1）C＋O2 = CO2＋408861 KJ
（2）2C＋O2 = 2CO2＋246447 KJ
（3）2CO＋O2 = 2CO2＋571275 KJ
（2）还原层：还原层是生成主要可燃气体的区域，二氧化碳与灼热碳起作用，进行吸热化学反应，生产可燃的一氧化碳；水蒸气与灼热碳进行吸热化学反应，生成可燃的一氧化碳和氢气，同时吸收大量的热。
（4）CO2＋C = 2CO－162414 KJ
（5）C＋H2O = CO＋H2－118828 KJ
（6）C＋2H2O = CO2＋2H2－75240 KJ
（7）CO＋H2O = CO2＋H2－43587 KJ
（3） 灰渣层—气化后炉渣所形成的灰层，它能预热和均匀分布自炉底进入的气化剂，并起着保护炉条和灰盘的作用。 燃料层里不同区层的高度，随燃料的种类、性质的差别和采用的气化剂、气化条件不同而异。而且，各区层之间没有明显的分界，往往是互相交错的。
（4）干馏层
通过气化层上升的煤气流进入干馏层。干馏层是带干馏段煤气炉极具特色的反应区段。进入干馏层内的载热气体，温度约在700℃以下。在此区段基本上不再产生上述的小分子间的气化反应，而是进行煤的低温干馏，生成热值较高的干馏煤气（气体组成有H2、CH4、C2H6、组分和气态焦油成分）、低温干馏焦油和半焦（半焦中的挥发份约为7~10%），干馏煤气和雾状焦油同气化段产生的贫煤气一起从煤气炉的顶部出口引出。生成的半焦下移到气化段后进行还原与氧化反应。
三、煤气发生炉环保的原因
1、 粉尘 煤气发生炉是将煤转化为煤气的设备，理论上讲：发生炉煤气的组成CO、H2、CH4 、CmHn 占51%，N2 、CO2等占49%。燃烧后废气无烟无毒，对大气无任何污染。但现阶段煤气发生炉产生的煤气没有进行处理而直接燃烧，其中烟气中灰粉为20毫克/立方左右，（国家标准规定窑炉排放不大于100毫克/立方）。从粉尘上讲，我公司生产的煤气发生炉完全满足国家标准。
2、 二氧化硫 煤气发生炉与直接燃煤相比，二氧化硫下降50%。原因是硫是以硫铁矿的形式伴生在煤中，煤气发生炉的炉内温度控制在1300℃以内，而硫铁矿分解温度在1300℃以上，因此，一部分硫没有被分解而被留在煤渣中。只要选择含硫量低的煤，二氧化硫不会超标。
3、 煤焦油 煤焦油在无烟煤中较少，烟煤中较多，一般随煤气燃烧。部分没有燃烧的沉淀成为固体，不会造成污染。
四、我公司开创了煤气发生炉小型化的先河，小型化之后煤气发生炉得到了广泛的应用，使煤气发生炉与各种工业加热炉一对一的应用。并在国内首家采用计算机对两炉进行控制（见www.cngyl.cn中的介绍）。煤气发生炉的应用情况。
郑州中远热能技术有限公司
一、 煤气发生炉的发展概况
煤气化技术应用至今已有百余年历史，传统的煤炭气化炉设备庞大、结构复杂。主要用于大规模的生产。把煤气化后，经过洗涤、降温、脱硫、加压存储，然后并网使用。由于这些中间环节，使得煤炭气化的成本大大增加，其价格与天然气价格相当。因此，尽管有已有百余年的应用，但没有什么突破性的进展，煤炭气化技术在工业上一直没有大规模的应用。由于世界范围内的能源危机的加重及世界各国强制性对环境保护政策的大力推行，使得人们特别是能耗大户急于寻求更为廉价且较为干净的能源来取代石油、天然气及电能。于是煤炭的干净化使用特别是煤炭气化的研究又提到议事日程上来，为了满足现在工业用户的要求，近年来，煤气化炉向小型化、简单化、生产低成本方向发展，取消了除尘、降温、脱硫、洗涤、加压储存等中间环节，煤炭气化向现场生产现场使用方向发展，从而最大限度的降低能耗及其操作环节。这样不仅能够满足广大工业用户的使用要求，也达到了国家环保要求。小型煤气炉在工业加热方面得到了全面的使用，其节能环保效果及加热性能得到了广大工业用户的肯定。
二、煤气发生炉的造气原理
煤的气化是一个在高温条件下借气化剂的化学作用将固体碳转化为可燃气体的热化学过程。
根据煤气发生炉内所进行的气化过程特点，可将煤层自上而下地分为干燥带、干馏带、还原带、氧化带和灰层。在干燥和干馏带中，煤受到高温炉气的加热而放出水分和挥发分，剩下的焦碳在还原带和氧化带中进行气化反应。
（1）氧化层：碳被气化剂中的氧氧化成二氧化碳和一氧化碳，并放出大量的热量。煤气的热化学反应所需的热量靠此来维持。氧化层温度一般维持在1100～1250℃，这决定于原料煤灰熔点的高低。
（1）C＋O2 = CO2＋408861 KJ
（2）2C＋O2 = 2CO2＋246447 KJ
（3）2CO＋O2 = 2CO2＋571275 KJ
（2）还原层：还原层是生成主要可燃气体的区域，二氧化碳与灼热碳起作用，进行吸热化学反应，生产可燃的一氧化碳；水蒸气与灼热碳进行吸热化学反应，生成可燃的一氧化碳和氢气，同时吸收大量的热。
（4）CO2＋C = 2CO－162414 KJ
（5）C＋H2O = CO＋H2－118828 KJ
（6）C＋2H2O = CO2＋2H2－75240 KJ
（7）CO＋H2O = CO2＋H2－43587 KJ
（3） 灰渣层—气化后炉渣所形成的灰层，它能预热和均匀分布自炉底进入的气化剂，并起着保护炉条和灰盘的作用。 燃料层里不同区层的高度，随燃料的种类、性质的差别和采用的气化剂、气化条件不同而异。而且，各区层之间没有明显的分界，往往是互相交错的。
（4）干馏层
通过气化层上升的煤气流进入干馏层。干馏层是带干馏段煤气炉极具特色的反应区段。进入干馏层内的载热气体，温度约在700℃以下。在此区段基本上不再产生上述的小分子间的气化反应，而是进行煤的低温干馏，生成热值较高的干馏煤气（气体组成有H2、CH4、C2H6、组分和气态焦油成分）、低温干馏焦油和半焦（半焦中的挥发份约为7~10%），干馏煤气和雾状焦油同气化段产生的贫煤气一起从煤气炉的顶部出口引出。生成的半焦下移到气化段后进行还原与氧化反应。
三、煤气发生炉环保的原因
1、 粉尘 煤气发生炉是将煤转化为煤气的设备，理论上讲：发生炉煤气的组成CO、H2、CH4 、CmHn 占51%，N2 、CO2等占49%。燃烧后废气无烟无毒，对大气无任何污染。但现阶段煤气发生炉产生的煤气没有进行处理而直接燃烧，其中烟气中灰粉为20毫克/立方左右，（国家标准规定窑炉排放不大于100毫克/立方）。从粉尘上讲，我公司生产的煤气发生炉完全满足国家标准。
2、 二氧化硫 煤气发生炉与直接燃煤相比，二氧化硫下降50%。原因是硫是以硫铁矿的形式伴生在煤中，煤气发生炉的炉内温度控制在1300℃以内，而硫铁矿分解温度在1300℃以上，因此，一部分硫没有被分解而被留在煤渣中。只要选择含硫量低的煤，二氧化硫不会超标。
3、 煤焦油 煤焦油在无烟煤中较少，烟煤中较多，一般随煤气燃烧。部分没有燃烧的沉淀成为固体，不会造成污染。
四、我公司开创了煤气发生炉小型化的先河，小型化之后煤气发生炉得到了广泛的应用，使煤气发生炉与各种工业加热炉一对一的应用。并在国内首家采用计算机对两炉进行控制（见www.cngyl.cn中的介绍）。煤气发生炉的应用情况。
