用煤氣發(fā)生爐生產(chǎn)煤氣已經(jīng)有了很長(zhǎng)的歷史，主要用于工業(yè)生產(chǎn)及家庭日常生活，并得到了一定的發(fā)展和完善。隨著資源的日益減少，發(fā)生爐的灰渣含碳量在其各項(xiàng)指標(biāo)中顯得越來(lái)越重要，降低灰渣含碳量成為用煤氣企業(yè)節(jié)能降耗、充分利用資源的重要途徑。
一、發(fā)生爐生產(chǎn)原理
要了解煤氣發(fā)生爐的生產(chǎn)原理，必須先了解發(fā)生爐運(yùn)行時(shí)的內(nèi)部情況。爐內(nèi)料層自下而上依次分為灰層、氧化層、還原層、干餾層、干燥層，料層和頂部夾套之間區(qū)域俗稱空層。煤倉(cāng)里的煤通過(guò)加煤系統(tǒng)進(jìn)入爐內(nèi)，灰層適當(dāng)時(shí)排走，保持爐內(nèi)一直有燃料。鼓風(fēng)機(jī)來(lái)的空氣穿過(guò)水夾套上部，與水套自產(chǎn)蒸汽混合，進(jìn)入飽和管，再與外來(lái)蒸汽混合作為氣化劑進(jìn)入爐內(nèi)，在氧化層與灼熱的煤發(fā)生反應(yīng)，主要有C+02=CO2+Q（氧化反應(yīng)）。高溫的氣體繼續(xù)上升，在還原層發(fā)生如下反應(yīng)：CO2+C=CO-Q，H2O+C=H2+CO-Q（還原反應(yīng)）。最后，所有的氣體（此時(shí)已稱煤氣）從爐出口管導(dǎo)出，進(jìn)入洗滌、凈化、輸送工序。
二、發(fā)生爐生產(chǎn)過(guò)程主要指標(biāo)
灰層高度：目前通過(guò)插釬探火，根據(jù)釬子溫度、顏色能了解灰層高度，灰層過(guò)高過(guò)低對(duì)爐子生產(chǎn)和設(shè)備本身都不好。
空層高度：可用釬子測(cè)出。
煤氣成分和質(zhì)量：煤氣的成分和質(zhì)量影響到煤氣的熱值，進(jìn)而影響到用戶的正常生產(chǎn)，氧含量超標(biāo)對(duì)煤氣站和用戶會(huì)造成威脅。因此在煤氣生產(chǎn)中，操作工及時(shí)了解煤氣的質(zhì)量是十分必須的。當(dāng)前，主要由專職化驗(yàn)員利用奧氏氣體分析儀定期分析，然后將結(jié)果反饋給司爐工，司爐工根據(jù)結(jié)果去調(diào)整爐況。
飽和溫度：也就是氣化劑的溫度，它反映的是氣化劑中所含蒸汽的量，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)生爐補(bǔ)充蒸汽閥門或入爐軟水量可以調(diào)整飽和溫度。
反應(yīng)溫度：由于生成煤氣的化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此爐內(nèi)反應(yīng)溫度是一個(gè)非常重要的參數(shù)。當(dāng)前無(wú)法準(zhǔn)確的測(cè)量出該參數(shù)，生產(chǎn)中也沒(méi)有對(duì)該參數(shù)進(jìn)行直接控制，而是通過(guò)人工插釬探火，根據(jù)釬子顏色判斷反應(yīng)層的溫度，然后通過(guò)調(diào)整飽和溫度間接控制反應(yīng)溫度。
爐出溫度：也就是出口煤氣溫度。
空氣流量：指入爐空氣的流量，能反映煤氣產(chǎn)量。
爐出壓力：煤氣要安全運(yùn)行，爐出壓力必須穩(wěn)定在正壓。
爐底壓力：指氣化劑進(jìn)入料層前的壓力，決定于料層阻力。料層阻力大，爐底壓力就高。通常，空氣流量改變，爐底壓力、爐出壓力也隨著改變。
反應(yīng)時(shí)間：可以認(rèn)為是同一料層做為火層來(lái)燃燒的時(shí)間。
三、影響煤氣發(fā)生爐灰渣含碳量的因素
從上述情況看來(lái)，灰渣含碳量的高低應(yīng)決定于反應(yīng)溫度。反應(yīng)溫度高，氧化層的煤燃燒得較完全，灰渣含碳量就低；反之亦然。而在灰熔點(diǎn)之上，熔融的煤漿將燃料包住，使之得不到充分反應(yīng)；熔化的煤冷卻后會(huì)凝固，難以排走，不利于運(yùn)行和保護(hù)設(shè)備，因此是盡量避免的。此外，反應(yīng)時(shí)間和料層的穩(wěn)定也很重要，設(shè)想爐體內(nèi)同一水平面有灰層、氧化層、還原層、干餾層，該水平面排出的灰含碳量一定高。而如果同一料層維持為氧化層狀態(tài)的時(shí)間越長(zhǎng)，則燃燒反應(yīng)就越完全，灰渣含碳量就越低。增加反應(yīng)時(shí)間、維持氧化層高溫及爐內(nèi)料層穩(wěn)定，是降低灰渣含碳量的關(guān)鍵。
在發(fā)生爐的控制指標(biāo)中，目前可顯示及控制的有空氣流量、爐底壓力、爐出壓力、爐出溫度和飽和溫度，爐內(nèi)各層次的高度可通過(guò)探火測(cè)釬來(lái)得知。這些指標(biāo)中，空氣流量、保和溫度、灰層高度與反應(yīng)溫度及料層穩(wěn)定有較大關(guān)系，能影響到灰渣含碳量。而其他指標(biāo)一般用來(lái)控制發(fā)生爐的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。
空氣流量控制著同一時(shí)間段內(nèi)進(jìn)入發(fā)生爐的空氣體積。流量小，氧化層反應(yīng)時(shí)間就長(zhǎng)，灰渣含碳量就低。但空氣流量的調(diào)整受到煤氣產(chǎn)量、煤氣壓力等因素的制約，調(diào)整的機(jī)會(huì)較少。況且，空氣流量與氧化層溫度有一定的關(guān)系，簡(jiǎn)單說(shuō)，空氣流量小，與煤反應(yīng)的氧氣也少，氧化層溫度自然低所以，空氣流量要根據(jù)不同的要求來(lái)確定。
灰層高度起到保護(hù)爐篦、均勻分布并加熱氣化劑等作用。一般情況下，維持在300—600mm最好。
在所有的指標(biāo)中，飽和溫度包含的內(nèi)容最復(fù)雜，它體現(xiàn)出了氣化劑的溫度、含水量等內(nèi)容。一定體積的空氣，其溫度不同，能包含的水分也不同。溫度越高，可汽化的水越多，氣化劑所含水分也越多，不利于反應(yīng)溫度的提高，煤碳得不到很好的氣化，難以降低灰渣含碳量。反之，飽和溫度太低，氧化層溫度有可能超過(guò)灰熔點(diǎn)，造成結(jié)渣，同樣達(dá)不到效果。氣化劑參與了煤的氣化反應(yīng)，而飽和溫度決定了氣化劑的性質(zhì)，所以，控制好飽和溫度，對(duì)降低灰渣含碳量有重大意義，可以說(shuō)是問(wèn)題的關(guān)鍵。
既然飽和溫度對(duì)灰渣含碳量有重大影響，那么，影響飽和溫度的因素又有哪些呢？發(fā)生爐的氣化劑由空氣進(jìn)入水夾套上部，帶走水夾套內(nèi)的蒸汽而形成，此外，在飽和管還有補(bǔ)充蒸汽加入。因此，飽和溫度主要在這兩個(gè)環(huán)節(jié)受到影響。分析和研究這兩個(gè)環(huán)節(jié)，找出影響飽和溫度的因素，就能很好地控制飽和溫度，達(dá)到降低灰渣含碳量的目的。
在第一個(gè)環(huán)節(jié)，水夾套內(nèi)的軟化水被爐內(nèi)燃燒的煤加熱，產(chǎn)生水蒸汽，熾熱的水蒸汽將通過(guò)的空氣加熱，形成氣化劑，氣化劑的溫度就是飽和溫度。水夾套內(nèi)的軟化水由外部補(bǔ)充，因此，補(bǔ)充的軟化水溫度和流量直接影響到飽和溫度。水溫越低，流量越大，水夾套產(chǎn)生的蒸汽越少，空氣帶走的蒸汽也少，飽和溫度就越低。
在第二個(gè)環(huán)節(jié)，補(bǔ)充蒸汽加入氣化劑，可增加氣化劑的含水量，飽和溫度也會(huì)升高。
另外，無(wú)煙煤的粒度對(duì)反映的質(zhì)量影響也很大。目前無(wú)煙煤的粒度一般為13~50mm，在其他條件相同且氣化反應(yīng)穩(wěn)定的情況下，粒度越小，則燃燒反應(yīng)進(jìn)行得越完全。粒度越均勻，空氣分布也均勻，燃燒也越完全。
此外，灰層的高度、溫度，氣化劑分布均勻與否，都能影響氣化劑在反應(yīng)前的飽和溫度。但相對(duì)前幾個(gè)因素，顯得微不足道，也不好分析，可以忽略。
綜上所述，影響灰渣含碳量的因素有飽和溫度及料層穩(wěn)定與否。而影響飽和溫度的因素又有軟化水溫度和流量。通過(guò)控制軟化水溫度，調(diào)節(jié)軟化水流量，進(jìn)而控制飽和溫度，就能很好地降低發(fā)生爐的灰渣含碳量。
四、結(jié)束語(yǔ)
煤氣生產(chǎn)行業(yè)已經(jīng)有較長(zhǎng)的歷史，由于經(jīng)驗(yàn)的積累，各種指標(biāo)已基本定型。隨著資源的不斷減少和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日愈激烈，深入研究生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)參數(shù)，找到生產(chǎn)效率和節(jié)能降耗的****結(jié)合點(diǎn)，對(duì)提高生產(chǎn)力很有好處。
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