煤气发生炉

煤气发生炉

概念

　　目前工业所用的燃料主要有：固体燃料、液体燃料和气体燃料三种。从国际发

  

煤气发生炉工作原理

展趋势来看，气体燃料应用越来越广泛。

　　气体燃料一般为煤气。如按其生产方式来分，可以分为天然和人造煤气两大类。在天然煤气中。有通过钻井从地下开采出的气井器、矿井气、石油拌生气和天然沼气等。在人造煤气中要有焦煤气、发生炉煤气和液化石油气。

　　煤气发生炉的产品也属于固体燃料（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、一氧化碳及甲烷等的混合气体称为煤气。

　　煤气发生炉按照机理分类有太重煤气发生炉和重机煤气发生炉两种。

按气体剂分类

　　一、空气煤气：以空气为气化剂。

　　二、水煤气：以水蒸气为气化剂。

　　三、混合煤气：以空气和水蒸气为气化剂。

　　上述三种煤气的成份如下：（以体积百分数表示）

煤气成分

　　煤气名称 H2 CO CO2 N2 CH4 O2

　　空气煤气 2.6 1.00 14.2 7.2 0.5 0.2

  

煤气发生炉

混合煤气 13.5 27.5 5 52.8 0.5 0.2

　　水 煤 气 48.4 38.5 6 6.4 0.5 0.2

　　主要规格和技术参数： 名 称 单位 发生炉规格

　　QMI1.5 QMI1.8 QMI2.0 QMI12.4 QMI2.6 QMI3.0

　　炉膛直径 mm 1500 1800 2000 2400 2600 3000

　　适用燃料 弱粘性烟煤 无烟煤 焦炭

　　燃料粒度 mm 25-80

　　燃料耗量 Kg/h 350-500 450-650 600-900 1100-1400 1300-1700 1800-2200

　　气化剂 空气 蒸汽

　　煤气气量 Nm3/h 1200-1600 1500-2000 2000-3000 3600-4500 4000-5500 6000-7000

　　煤气热值 KJ/Nm3 5020-6000

　　蒸汽产量 Kg/h 200 260 350 420 600 840

　　煤气出口温度 ℃ 400-550℃

　　煤气出口压力 pa 980-1470 1470-1960

　　空气压力 Kpa <2.0 <2.0 <2.5 <2.5 <2.9 <3.9

　　饱和空气温度 ℃ 50-65

　　设备总重 t 16t 20t 22t 30t 34t 42t

煤气发生炉工作原理

  

煤气发生炉工作原理图

　　煤气发生炉工作原理是以煤为原料生产煤气，供燃气设备使用的装置。固体原料煤从炉顶部加入，随煤气炉的运行向下移动，在与从炉底进入的气化剂（空气、蒸汽）逆流相遇的同时，受炉底燃料层高温气体加热，发生物理、化学反应，产生粗煤气。此粗煤气（即热煤气）经粗除尘后可直接供燃烧设备使用。这样在煤气发生炉>中形成了几个区域，一般我们称为“层”。

　　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。

　　当燃料煤由加煤斗投入炉内后，遇到由下部鼓入炉内的气化剂（空气和水蒸气）便发生了化学反应，并沿料层高度方向向上形成五层、自下而上为：灰渣层、氧化层、还原层、干熘层、干燥层。

　　鼓入的气化剂，首先经过渣层，并在此层中得预热，当上升进入高温的燃料层时，碳和氧气发生了下列反应：

　　2C+O=2CO+Q 2CO+O2=2CO2+O C+O=CO2+Q

　　几个反应都是放热反应，温度很高、该层称为氧气层。

　　氧气层中产生的热气继续上升，与上层燃料接触，产生了还原反应。主还原层中的反应主要是:

　　CO2+C=2CO-Q C+H2O=CO2+2H2-O C+H2O=CO+H2-Q

　　次还原层主要是生成一氧化碳与过剩的水蒸气温反应：CO+H2O=CO2+H2+Q

　　此外，还有生成甲烷的副反应：C+2H2=CH4+Q

　　还原层中生的热气体再往上升，加热了上面的煤层，形成了干馏和干燥二层。干馏的挥发有机物在上升热气体带来的物理热作用下，被干馏的蒸发出来：干燥层的水份，也是靠此热量被干燥净尘器进行处理后，供工作炉使用。

煤气发生炉的主要优点

　　1.本炉采用全水套，蒸汽产量高，压力稳定，有利气化。

  

煤气发生炉工作流程

a.煤气炉自用蒸汽来源充分有富余，可共50-60人洗澡用水。

　　b.炉膛内冷却效果好，水套内套不变形。

　　2.本炉主体内衬选用16mm锅炉钢板制作，外衬选用12mm普通钢板制作，这样和其它厂家相比，耐 氧化、耐腐蚀、抗高温，提高炉子的使 用年限。

　　3.煤气发生炉装有可调分煤器挡板和锥型分煤器装置相结合使用、煤分布均匀，炉膛断面燃料厚度基本一致，从而提高煤的气化效率，杜绝冒火偏炉现象发生。

　　4.本炉采用五层塔形五角炉篦，材料选用铸钢件，该炉篦设计合理，能使气化剂分布均匀、运转时下渣 均匀，炉内料层分布相对稳定，能处于最佳产气状态、并降低炉渣的含碳量。

　　5.灰盘部份采用蜗杆蜗轮的传动装置，选用35#铸钢和45#钢来增强传动部位的抗拉、抗压的强度来保证主机在正常运行时的平稳性和持久性。

　　6.带隔离水封旋风除尘器、在停电停炉期间，可提高水的封闭高度，切断煤气发生炉与热工炉之间的煤气，确保产生无压，杜绝回火爆炸事件的发生。

　　7.本公司代培各使用煤气发生炉用户的操作工培训，确保用户在使用煤气炉之后，从环保方面和企业自身经济效益方面都可达到最佳要求。

煤气发生炉各种燃料的简单介绍和对比

　　随着油价的不断攀升，煤炭的战略地位将越来越重要，世界的能源构成也越来越依赖于煤炭以及煤基改质燃料。煤炭的直燃，由于热效率低且对环境的巨大污染，在全国的大部地区已经禁烧，这样就有一个突出的问题摆在我们面前，怎样获得高效环保的洁净能源？发生炉制气技术就是一种成熟、环保、应用广泛的洁净煤技术。

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。

　　用煤气发生炉制取煤气技术已有一百多年的历史，是非常成熟的煤制气技术，与传统的煤炭燃烧方式相比，有以下优点：

优点

　　1、通过对煤发生炉煤气分别应用于加热炉和热处理炉进行的经济比较看，从节能观点出发，在正常生产正常操作的情况下，两种燃料炉的耗能比是 煤炉：煤气发生炉=1：0.95，即使用发生炉煤气与直接烧煤相比可节能5%。

　　2、使用煤气发生炉煤气有利于采用小能量的烧嘴，便于通过烧嘴的布置调节窑内温度，从而提高制品的一级品率。传统的煤炭燃烧方式只能加热对燃料没有要求的制品，如确须加热比较洁净的制品，只能采用隔焰加热，这无疑将大大降低燃料的热利用率。

　　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。

　　3、污染物排放较传统的煤炭燃烧少。

　　传统的煤炭燃烧方式和传统的煤炭利用过程中会产生大量的污染物，造成严重的环境污染。主要原因是：

　　（1）煤炭不易与氧气充分接触而形成不完全燃烧，燃烧效率低，相对增加了污染排

　　（2）燃烧过程不易控制，例如挥发分大量析出时往往供氧不足，造成烟尘析出与冒黑烟；

　　（3）原煤中的硫大多在燃烧过程中氧化成SOx；

　　（4）固体燃料燃烧时温度难以均匀，形成局部高温区，促使大量NO_x；形成；

　　（5）未经处理的固态煤炭直接燃烧时，大量粉尘将随烟气一同排出，造成大量粉尘污染。

　　煤气发生炉煤制气技术通过对煤气的除尘、水洗、除焦等工艺，严格控制了进入大气的飞灰等污染物，由于燃烧工艺合理，较少生成有害废气。废水在煤气站循环使用，基本不外排。

　　4、煤气完全燃烧所需的空气量近于理论需要的空气量，空气过剩系数1.05，比烧油、烧煤少，容易调整火焰，减少不完全燃烧带来的热损失，由于过剩空气量的减少，废烟气的量减少，由废烟气带出的热损失将减少，从而提高了整套设备的热利用率。

　　用煤气发生炉煤气作为工业窑炉的燃料，成本比较低且环保，是工业窑炉的理想燃料，在我国冶金、机械、轻工、建材、化工等行业均广泛采用。

　　煤气发生炉与各种燃料对比分析表及火色温度

燃料热值对比

　　每产生1千Kcal的热量，各种燃料折算价格

　　标 煤 6500大卡/kg （0、6元/㎏河南价格=0、09元/千大卡）

　　柴 油 10000大卡/㎏ （4、9元/㎏=0、49元/千大卡）

　　天 然 气 8500大卡/m3 （1、8元/立方=0、2元/千大卡）

　　液 化 气 12000大卡/㎏ （7元/㎏=0、58元/千大卡）

　　电 860大卡/度 （0、5元/度=0、58元/千大卡）

火色温度列表

　　火 色 加热温度（℃）

　　淡红色 830~900

　　桔黄色 900~1050

　　深黄色 1050~1150

　　淡黄色 1150~1250

　　黄白色 1250~1300

煤气发生炉冷运转故障解决

一、 煤气发生炉冷运转故障

　　1、冷运转现象

　　（1）煤气发生炉出口温度低于正常值。

　　（2）煤气发生炉内料层呈现一片黑色或暗黑，略带红色。

　　（3）煤气含水分过多，质量变坏，H2的含量增加，CO2含量增多，CO的含量减小，灰渣的含碳量高，窑炉趋于下限范围。

　　2、冷运转危害

　　（1）灰层薄易烧坏炉栅或炉裙。

　　（2）炉内温度低，氧化还愿反应不充分，汽化效率低，煤气质量及产量满足不了窑炉的能耗要求。

　　（3）由于氧化层温度降低，灰层过薄，气化剂预热，原料气化不完全，灰渣含炭量增高，原料消耗量增大。

　　3、造成冷运转的原因

　　（1）饱和温度高于正常控制值。

　　（2）气化原料中粉末过多，料层阻力增大，透气性变坏。

　　（3）除灰过多，火层低于炉栅顶端，而总层又偏高。

　　4、冷运转处理办法

　　（1）根据炉内状况适当降低饱和温度借此提高氧化层温度，但不允许长时期超过规定范围。

　　（2）适当增加入炉空气量，加快氧化燃烧速度，提高灰层厚度和氧化层温度及气化剂预热温度。

　　（3）煤气发生炉出气温度偏低时，尽量延长投料时间。

　　（4）火层较底时，停止灰盘转动除渣，培养火层。

　　（5）筛去10mm以下的煤灰粉末。

二、 煤气发生炉热运转故障

　　1、热运转现象

　　（1）煤气出口温度过高，超出了规定范围。

　　（2）开启探火孔观察，炉内料层表面一片火光，出现局部冒火，烧穿现象。

　　（3）从探火孔出来的煤气着火，煤气中的一氧化碳含量偏低，煤气质量变差。

　　（4）灰层增大速度大，灰中含残炭量不稳定，有较多随灰渣排出。

　　（5）往煤气炉内插钎子时，感到料层发粘。

　　2、煤气发生炉热运转的危害

　　（1）灰层相对过高，其它层厚度相应变薄，还原不充分，二氧化碳含量增多。

　　（2）氧化层温度过高，超过灰熔点易引起结焦，炉况恶化，气化反应不好，有效组分降低。

　　（3）由于局部冒火，出现烧穿现象，导致空气走捷路，煤气中可燃组分二次燃烧。同时，因氧含量的增高，直接危及安全生产。

　　（4）灰渣里含碳量增高，促使气化原料的消耗定额上升。

　　3、造成热运转的原因

　　（1）饱和温度小于正常值或波动大，时间长，或燃烧层过薄。

　　（2）灰层长时间高出正常值，除灰不及时，没有按时透炉，均衡松紧度和总层高度超出正常范围。

　　4、热运转处理办法

　　（1）根据实际情况，加强操作力度，适当提高饱和温度，但不能超过4℃。

　　（2）适当加料，除灰，透炉。使总层达到800-1100mm，重新培养火层及还原层，干馏层及干燥层。

　　（3）根据窑炉温度，酌情减小风量。

三、 煤气发生炉层次偏斜的原因

　　1、偏斜运行现象：层次偏斜主要是炉内灰层一边高，一边低，火层也同时偏斜，高的一边冒火呈热运行，低的一边发暗呈冷运行，煤气发生炉出口温度急骤上升。

　　2、煤气炉偏斜运行的危害

　　煤气发生炉出现层次偏斜，容易引起炉内局部冒火，烧穿，造成煤气中二氧化碳含量升高，一氧化碳含量下降：甚至出现煤气中氧含量增加的被动局面，以及灰渣中含碳量升高等现象。

　　3、煤气发生炉层次偏斜的原因

　　（1）气化原料粒度不均，煤粉及含水量过大，造成入炉原料偏斜，布料不均匀，没能及时调正处理。

　　（2）由于原料粒度问题，入炉后气化速度不一，造成炉内松紧不一，粒度大处通风燃烧激烈，产生孔洞与冒火。

　　（3）炉内局部结焦未能及时处理和透炉调整，或处理不慎风量分布不均。

四、煤气发生炉炉层偏斜处理方法

　　（1）灰层高处进行捅灰，并用小钩子从灰盘拨灰，尽快将灰渣排出炉内。

　　（2）在燃烧不好的地方，在总层偏高处要适当地透炉，细心地在料层中打气孔提高通风量。

　　（3）在有光亮处和燃烧猛烈的孔洞地方用铁钎使料层紧密，并用铁钎将周围末燃烧的煤拨散到烧穿的地方，根据情况适当加料覆盖，保持料层均匀。

　　（4）如发现有结焦现象，可适当增加饱和温度，但不超过饱和温度控制范围。

　　（5）加强对气化原料的筛分处理，筛除原料中的10mm以下的煤炭粉末。

煤气炉操作规程制定

　　◎采用独特的灰盘结构，炉篦永远被炉渣保护，勿需用传统煤气炉扎钎探火层高低的办法下保护篦。◎专利往复炉排式除渣机构，具有强大破渣、松渣、透气作用。只要是不粘结有烟、无烟块煤均可使用。◎大截面水封式防爆槽，反应灵敏，安全可靠。◎水位自动控制、自动报警。◎取消探火孔汽封结构，勿需水套产生高压蒸汽，炉体水套压力由高压（P>0.2MPa）变为常压（P<=0.01MPa）。◎煤气炉送风机能随时开停，可以与外接加热炉联动，实现炉温自动控制。◎采用直燃技术，煤气产量随炉温变化而变化，随用随产，停炉停气；压备炉时间不受限制；重新启动不需要管路排空、吹扫等操作。◎煤气炉加料、除渣、送风集中电控，操作简单，工作量小，单人值班即可。◎FYL/MYL煤气炉采用整体结构设计，安装方便，可直接安放在地平面上，勿进需挖坑预筑地基，与外接加热炉既可一炉一配，也可一炉多配。　FYL/MYL系列煤气炉提供了一个绿色环保、高效廉价的加热方式，凡是需要热量的地方，均可与其配套。　该炉已广泛应用于煤气热处理加热炉、锻造炉、坩锅、模壳焙烧炉、烤包炉、树脂砂热法再生炉、玻璃熔化炉、陶瓷耐火材料烧成炉窑等领域的节能环保技术改造。同时也可适用要求温度在1450℃以下各种烘干、烧结、预热等设备的配套热源改造。

机器的安装与维护：

　　机器的维护保养是一项极其重要的经常性的工作，它应与极其的操作和检修等密切配合，应有专职

　　人员进行值班检查．

一.机器的维护：

　　1、轴承

　　破碎机的轴承担负机器的全部负荷，所以良好的润滑对轴承寿命有很大的关系，它直接影响到机器

　　的使用寿命和运转率，因而要求注入的润滑油必须清洁，密封必须良好，本机器的主要注油处（1

　　）转动轴承（2）轧辊轴承（3）所有齿轮（4）活动轴承、滑动平面．

　　2、新安装的轮箍容易发生松动必须经常进行检查．

　　3、注意机器各部位的工作是否正常．

　　4、注意检查易磨损件的磨损程度，随时注意更换被磨损的零件．

　　5、放活动装置的底架平面，应出去灰尘等物以免机器遇到不能破碎的物料时活动轴承不能在底架

　　上移动，以致发生严重事故．

　　6、轴承油温升高，应立即停车检查原因加以消除．

　　7、转动齿轮在运转时若有冲击声应立即停车检查，并消除

二.安装试车:

　　1、该设备应安装在水平的混凝土基础上，用地脚螺栓固定。

　　2、安装时应注意主机体与水平的垂直。

　　3、安装后检查各部位螺栓有无松动及主机仓门是否紧固，如有请进行紧固。

　　4、按设备的动力配置电源线和控制开关。

　　5、检查完毕，进行空负荷试车，试车正常即可进行生产。

煤气发生炉的事故处理

　　一、遇到下列情况应立即改热备用或停炉

　　1、供电停电时。

　　2、供气或供水停止4小时以上时。

　　3、煤气发生炉裙板被烧穿，炉底送风从灰盘外溢而不能处理时。

　　4、煤气发生炉水夹套破裂或开焊，在运行中不能立即维修处理时。

　　5、投料设施有问题，用人工无法满足投料，煤气炉出口温度达到600℃以上时。

　　6、煤气管道或除尘器发生严重故障，而无法处理时。

　　二、将运行中的煤气发生炉改热备炉操作方法

　　生产中的煤气发生炉改热备炉的操作程序，按煤气发生炉正常生产转热备炉的操作步骤执行。

　　三、将运行中的煤气发生炉停运熄火操作程序

　　1、接到上级停炉熄火的指令后，通知窑炉操作人员停用煤气燃烧器，并关闭煤气、空气阀门。

　　2、降低煤气发生炉鼓风量，同时加大饱和温度。

　　3、停止加料，停止运转灰盘。

　　4、打开煤气发生炉侧的安全放散阀，关闭炉底空气阀，停运鼓风机。

　　5、开大炉底蒸汽，直至煤气炉出口温度与蒸汽温度相同时，停止给蒸汽，炉内冷却到40-8时，可转动灰盘除灰，停炉。

　　煤气发生炉技术参数

　　

名称	单位	发生炉规格
炉膛直径	mm	1600	1800	2000	2400	2600	3000	3200
炉膛断面积	m2	2	2.54	3.14	4.52	5.31	7.07	8.04
燃料层高度	mm	1000	1000	1000	1000	1000	1000	1000
火层高度	mm	100～300
灰层高度	mm	100～300
适用燃料	不粘结性烟煤、无烟煤、焦炭
燃料粒度	mm	13～25 25～50
燃料耗量	Kg/h	350～460	500～600	500～720	700～1040	850～1200	1700～2000	1800～2200
气化剂	空气、水蒸气
煤气产量	Nm3/h	1200～1600	1500～2100	1750～2500	2500～3600	3000～4300	6000～7000	6500～7500
灰盘转速	r/h	3.5	3.5	2.23	2	1.7	1.7	1.7
煤气热值	KJ/Nm3	5020～5670
煤气出口温度	℃	400～550
煤气出口压力	Pa	980～1470	1470-1960
鼓风压力	Pa	<4000	<6000
饱和空气温度	℃	50-65
水套工作压力	Pa	<100Kpa	<294Kpa
探火孔压力	Pa	<100Kpa	<294Kpa
炉箆传动 电机功率	KW	4	5.5
煤斗提升 电机功率	KW	1.5	3
设备总重	T	12	15	19	24	28	42	45

 

 

 

基本原理：煤气发生炉工作原理是以煤为原料生产煤气，供燃气设备使用的装置。固体原料煤从炉顶部加入，随煤气炉的运行向下移动，在与从炉底进入的气化剂（空气、蒸汽）逆流相遇的同时，受炉底燃料层高温气体加热，发生物理、化学反应，产生粗煤气。此粗煤气（即热煤气）经粗除尘后可直接供燃烧设备使用。这样在煤气发生炉>中形成了几个区域，一般我们称为“层”。
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。
（1）灰渣层：

  煤燃烧后产生灰渣，形成灰渣层，它在发生炉的最下部，覆盖在炉篦子之上。其主要作用为：

a保护炉篦和风帽，使它们不被氧化层的高温烧坏；

b预热气化剂，气化剂从炉底进入后，首先经过灰渣层进行热交换，使灰渣层温度降低，气化剂温度升高。

c灰渣层还起了布风作用，使进入的气化剂在炉膛内尽量均匀分布。
（2）氧化层：
也称为燃烧层（火层）。从灰渣中升上来的气化剂中的氧与碳发生剧烈的燃烧而生成二氧化碳，并放出大量的热量。它是气化过程中的主要区域之一，其主要反应是：C O2→CO2氧化层的高度一般为所有燃料块度的3-4倍，一般为200毫米。气化层的温度一般要小于煤的灰熔点.

（3）还原层：
在氧化层的上面是还原层。赤热的碳具有很强的夺取氧化物中的氧而与之化合的本领，所以在还原层中，二氧化碳和水蒸气被碳还原成一氧化碳和氢气。这一层也因此而得名，称为还原层，其主要反应为：CO C→2CO<BR>H2O C→H2 CO<BR>2H2O C→CO2 2H2

（4）干馏层：
就是把煤中的挥发份,焦油等物质经过加热后所产生的CmHm化合物分离出来,然后再进入还原进行化学反应,其高度为200厚
（5）干燥层：
干燥层位于干馏层上面，也即是燃料的面层，主要是把煤中的水发蒸发即可
（6）空层：
空层即燃料层上部，炉体内的自由区，其主要作用是汇集煤气。然后出去2CO→CO2 C以及2H2O CO→CO2 H2

     从上面六层简单叙述，我们可以看出煤气发生炉内进行的气化过程是比较复杂的，既有气化反应，也有干馏和干燥过程。而且在实际生产的发生炉中，分层也不是很严格的，相邻两层往往是相互交错的，各层的温度也是逐步过渡的，很难具体划分，各层中气体成份的变化就更加复杂了，即使在专门的研究中，看法也是分歧的.