【導讀】包含的內容有那些，有什么特點？本課程與本專業(yè)主要專業(yè)基礎課、專。業(yè)課有何區(qū)別和聯(lián)系。煤炭氣化技術廣泛應用于下列領域。成化工產品或液體燃料的有機化工生產過程。品，合成低碳醇、醋酸及系列產品，合成低碳烯烴、燃料添加劑等方面?；癄t、氣化劑、供給熱量，三者缺一不可。比較準確的稱其為移動床氣化。煤料在高于其灰熔點的溫度下與氣?；瘎┌l(fā)生燃燒反應和氣化反應，灰渣以液態(tài)形式排出氣化爐。部門，用以加熱各種爐、窯，或直接加熱產品或半成品。氣外，用直接氣化也可得到，采用魯奇爐較為適用。與直接燃煤相比，民用煤氣不僅可

　　

【正文】 上而下分別為： 空層、干燥層、干餾層、還原層、氧化層、灰渣層。 灰渣層 灰渣層中的灰是煤炭氣化后的固體殘渣，煤灰堆積在爐底的氣體分布板上具有以下三 個 方 面 的 作用： ①由于灰渣結構疏松并含有許多孔隙，對氣化劑在爐內的均勻分布有一定的好處。 ②煤灰的溫度比剛人爐的氣化劑溫度高，可使氣化劑預熱。 ③灰層上面的氧化層溫度很高，有了灰層的保護，避免了和氣體分布板的直接接觸，故能起到保護分布板的作用。 氧化層 也稱燃燒層或火層，是煤炭氣化的重要反應區(qū)域， 從灰渣中升上來的預熱氣化劑與煤接觸發(fā)生燃燒反應．產生的熱量是維持氣化爐正常操作的必要條件。 還原層 在氧化層的上面是還原層，赤熱的炭具有很強的奪取水蒸氣和二氧化碳中的氧而與之化臺的能力，水 (當氣化劑中用蒸汽時 )或二氧化碳發(fā)生還原反應而生成相應的氧氣和一氧化碳，還原層也因此而得名。 ? 干餾層 干餾層位于還原層的上部，氣體在還原層釋放大量的熱量，進入干餾層時溫度已經不太高了，氣化劑中的氧氣已基本耗盡，煤在這個過程歷經低溫干餾，煤中的揮發(fā)分發(fā)生裂解．產生甲烷、烯烴和焦油等物質，它們受熱成為氣態(tài)而進入干燥層。干餾區(qū)生成的煤氣中因為含有較多的甲烷，因而煤氣的熱值高，可以提高煤氣的熱值，但也產生硫化氫和焦油等雜質。 ? 干燥層 干燥層位于干餾層的上面，上升的熱煤氣與剛人爐的燃料在這一層相遇并進行換熱，燃料中的水分受熱蒸發(fā)。 空層 空層即燃料層的上部，爐體內的自由區(qū)， 其主要作用是匯集煤氣，并使爐內生成的還原層氣體和干餾段生成的氣體混合均勻。由于空層的自由截面積增大使得煤氣的速度大大降低，氣體夾帶的顆粒返回床層，減小粉塵的帶出量。 什么是沸騰床氣化 ?沸騰床氣化和移動床氣化相比較，有什么優(yōu)點 ? 答：在固定床階段，燃料是以很小的速度下移，與氣化劑逆流接觸。當氣流速度加快到一定程度時，床層膨脹，顆粒被氣流懸浮起來。當床層內的顆粒全部懸浮起來而又不被帶出氣化爐，這種氣化方法即為流化床 (沸騰床 )氣化工藝。 和固定床相比較，流化床的特點是氣化的原料粒度?。鄳膫鳠崦娣e大，傳熱 效率高，氣化效率和氣化強度明顯提高。 為什么煤的黏結性對氣流床氣化過程沒有太大影響 ? 答： 由于煤料懸浮在氣流中，隨氣流并流運動，煤粒的干燥、熱解、氣化等過程瞬間完成，煤粒被氣流隔開，所以煤?；旧鲜菃为氝M行膨脹、軟化、燃盡及形成熔渣等過程，所以煤的黏結性、機械強度、熱穩(wěn)定性等對氣化過程不起作用，原則上幾乎可以氣化任何煤種。 發(fā)生爐煤氣分為哪幾類 ? 答： 發(fā)生爐煤氣根據使用氣化劑和煤氣的熱值不同，一般可以分為 空氣煤氣、混合煤氣、 水煤氣、半水煤氣 等。 為什么實際混合煤氣組成與理想混合煤氣組成有一定的 差別， 答： 首先，氣化的燃料不是純碳，里面含有揮發(fā)分、灰分、水分等雜質，且氣化過程也不可能達到平衡，碳也不可能完全氣化，二氧化碳不可能完全還原，因而煤氣中的一氧化碳和氫氣的含量比理想情況的數值要低。 再者，混合煤氣的組成與料層高度有關 實際制得的混合煤氣除有一氧化碳、氫氣、二氧化碳和氨氣外，還含有干餾產生的一定量的高熱值甲烷及一些其他的碳氫化合物，以及一定量的硫化氫、氨氣及水蒸氣等。另外，進人氣化爐內的水蒸氣實際反應溫度較低，蒸汽的分解率較低，因此，蒸汽分解產生的氫氣和一氧化碳較理論值低，但由于于餾段生成部 分氫氣的補充，最終煤氣的組成視具體情況而定。對于實際煤氣的熱值而言，由于干餾段生成的甲烷等化合物熱值高，反而實際煤氣的熱值較理想煤氣的熱值高一些。 什么是水煤氣，什么是半水煤氣，有何區(qū)別 ? 答、典型的制取水煤氣的方法是煤的燃燒和水蒸氣的分解分開交替進行，可制得? (H2+CO)與 ? (N2)之比在 ～ 左右的水煤氣。在合成氨工業(yè)上需配入適量的氮氣， 使得 ? (H2+CO)和 ? (N2)之比約為 ，稱為半水煤氣。 1 比較空氣煤氣、混合煤氣和水煤氣的熱值大?。⒑唵握f明其理由。 答、 熱值 由 大到小的順序： 水煤氣 〉 混合煤氣 〉 空氣煤氣 。 理由如下： 水煤氣 的主要組成是 CO 和 H2，熱值高；混合煤氣的主要組成也是 CO 和 H2，但里面含有較多的 N2，故熱值低于水煤氣；空氣煤氣中的 H2 少，氮氣多， CO 的含量與混合煤氣的差不多，故熱值低于混合煤氣。 1 3M2l型煤氣發(fā)生爐的主要結構包括哪幾個部分 ? 3M2l 型氣化爐的主體結構由四部分組成．即爐上部有加煤機構、中部為爐身、下部有除灰機構和氣化劑的入爐裝置。 1 煤氣發(fā)生爐設水夾套的目的是什么 ? 水夾套是爐體的重要組成部分，由于強 放熱反應使得氧化段溫度很高，一般在 100O℃以上。 加設水夾套的作用一是回收熱量，產生一定壓力的水蒸氣供氣化或探火孔汽封使用；另一方面．可以防止氣化爐局部過熱而損壞。 1 爐箅的主要作用是什么？ 爐箅的主要作用作用是支撐爐內總料層的重量，使氣化劑在爐內均勻分布，與碎渣圈一起對灰渣進行破碎、移動和下落。 1 3M21型和 3M13 型兩種氣化爐的主要區(qū)別是什么 ? 3M13型和 3M21型的結構及操作指標基本相同，不同的是加煤機構和破黏裝置。 1 簡述制取水煤氣的工作循環(huán)。 間歇法制造水煤氣，主要是由吹 空氣 (蓄熱 )、吹水蒸氣 (制氣 )兩個過程組成的。在實際生產過程中，還包含一些輔助過程，共同構成一個工作循環(huán)。 第一階段為吹風階段：吹入空氣，提高燃料層的溫度，空氣由閥門 1 進人發(fā)生爐，燃燒后的吹風氣由閥門 5 后經過煙囪排出，或去余熱回收系統(tǒng)。 第二階段為水蒸氣吹凈階段：閥門 1 關閉，閥門 2 打開，水蒸氣由發(fā)生爐下部進入，將殘余吹風氣經閥門 5 排至煙囪，以免吹風氣混入水煤氣系統(tǒng)，此階段時間很短。如不需要得到純水煤氣時，例如制取臺成氨原料氣．該階段也可取消。 第三階段為一次上吹制氣階段：水蒸氣仍由閥門 2 進入發(fā)生 爐底部，在爐內進行氣化反應，此時，爐內下部溫度降低而上部溫度較高，制得的水煤氣經閥門 6(閥門 5關閉 )后，進入水煤氣的凈化和冷卻系統(tǒng)，然后進入氣體儲罐。 第四階段為下吹制氣階段：關閉閥門 4，打開闊門 7，水蒸氣由閥門 3 進入氣化爐后，由上而下經過煤層進行制氣，制得的水煤氣經過閥門 7后由閥門 6 去凈化冷卻系統(tǒng)。該階段使燃料層溫度趨于平衡。 第五階段為二次上吹制氣階段：閥門位置與氣流路線同第三階段。主要作用是將爐底部的煤氣吹凈，為吹入空氣做準備。 第六階段為空氣吹凈階段：切斷閥門 7，停止向爐內通入水蒸氣。打 開閥門 1，通入空氣將殘存在爐內和管道中的水煤氣吹人煤氣凈制系統(tǒng)。 1 要得到合成氨原料氣，常采用什么方法 ? 通常是在上述生產水煤氣的基礎上，在一次上吹制氣階段鼓入水蒸氣的同時，并適量鼓入空氣 (稱加 N2空氣 )，這樣制得的煤氣中氮氣含量增加，符合合成氨原料氣中 9(CO+H2)和 9(N2)之比約 的要求，但需注意的是，在配入加氮空氣時，其送入時間應滯后于水蒸氣，并在水蒸氣停送之前切斷。 1 制取半水煤氣循環(huán)時間的分配原則是什么 ? 對每一個工作循環(huán)，都希望料層溫度穩(wěn)定。一般而言，循環(huán)時間長，氣化層的溫度 、煤氣的產量和成分波動大；相反，則波動?。y門的開啟次數頻繁。 實際生產過程中，應根據具體使用的氣化原料和閥門的控制條件來確定。一般來說，氣化活性差的原料需較長的循環(huán)時間；相反，氣化活性高的原料，時間可適當縮短，因為活性高的原料氣化時，反應速度大，料層溫度降低快，適當縮短時間對氣化是有利的。工作循環(huán)的時間一般在 610min 之間。采用自動控制時，每一個工作循環(huán)可以縮短34min。 1 wG 型發(fā)生爐的加煤裝置和 3M21 型的有什么不同 ? wG氣化爐采用輸料管加煤或焦，輸料管和爐膛內都處于滿料狀態(tài)， 不存在一般氣化爐的爐膛空間。為避免裝料不均勻現象，爐內徑為 3m 的爐子，采用了四根輸抖管一煤料由提升機送入爐子上面的受煤斗，再進人中料倉，然后由四根輸料管加入爐內。輸料管上下都有加煤閥，通過連鎖裝置來控制開閉。加煤時，四個上閥門關閉打開下閥門，煤料即進人妒內；加煤完畢，下閥門關閉，上閥門又打開接受煤料，如此循環(huán)往復。 3M 一 21型的加煤機構主要是由一個滾筒、兩個鐘罩和傳動裝置組成。 滾筒用來實現煤的定量加入，上鐘罩接受滾筒落入的煤。 上下鐘罩是交替開閉，當上鐘罩打開時，下鐘罩與爐體斷開從而使煤料入爐。 分布錐 保證煤料在整個爐膛截面上均勻分布，不能出現離析現象，即大顆粒煤在四周，而小顆粒煤在中間，可能出現中間高而四周低的不良狀況。 比較間歇和連續(xù)式兩段爐的優(yōu)缺點。 連續(xù)式 兩段爐氣化原料為褐煤、不黏結煤等?？紤]到特殊的料層高度，煤的粒度大，比較有利。且要求均勻，選用中塊煤，粒徑在 20～ 50ram 之間。為了發(fā)揮兩段爐干餾段的特長，增加生成煤氣中的含烴量，提高煤氣的熱值，原料煤中的揮發(fā)分宜大于 20％。 間歇式兩段爐可以氣化的煤種有不黏結或弱黏結性的煙煤、熱穩(wěn)定性好的褐煤。塊度為20~40mm 或 30~60mm，煤 灰分含量最高允許在 40％～ 50％之間，最高允許的水分舍量為 5％～ 30％，超過此范圍，必須干燥脫水，否則干餾段吸熱太大而影響正常生產。 間歇式兩段煤氣爐生成氣的有效成分較多，既可作原料氣，也可以作燃料氣，還可以怍為中小城市的城市煤氣。 2l、 煤氣發(fā)生站常見的工藝流程有哪幾種 ? 比較常見的工藝流程分為下述三種形式。 (1)熱煤氣流程 (2)無焦油回收的冷煤氣流程 (3)有焦油回收的冷煤氣流程 2 簡述有焦油回收系統(tǒng)的冷煤氣流程。 當氣化煙煤和褐煤時氣化過程中產生的大量焦油蒸氣會隨同煤氣一起 排出。這種焦油冷凝下來會堵塞煤氣管道和設備，所以必須從煤氣中除去。 原料煤經過粗碎、破碎、篩分等準備階段，輸送到氣化爐廠房上部的爐頂煤倉，經過給料機落人氣化爐的爐內，與爐底鼓人的氣化劑反應。 氣化產生的煤氣由煤氣爐出來后，首先進 A． ig,豎管，煤氣被增濕降溫到 85～90176。 C 在此除去大部分粉塵和部分粒子較大的焦油霧，但細小的焦油霧滴難以去除，所以煤氣進一步送人除油霧效率較高的電捕焦油器脫除，然后進入洗滌塔使煤氣去濕降溫到 35176。 C 左右，經排送機加壓后進一步除霧，凈化后的煤氣送給用戶。 2 簡述 電捕焦油器的除塵原理。 靜電除粉塵和焦油效率較高，內部為直立式管束狀結構，每個圓管中央懸掛一根放電極，管壁作為沉降極，下端設有儲油槽。在每個放電極和接地的沉降極之問，建立一個高壓強電場。當煤氣通過強電場時，由于電離使煤氣中大部分粉塵和焦油霧滴帶上負電，而向圓管壁 (相當于正極 )移動，碰撞后放電而黏附在上面，逐漸積聚沉淀而向下流動，煤氣經兩極放電后由電捕焦油器導出。 2 什么是氣化溫度，它對氣化過程有何影響 ？ 氣化溫度一般指煤氣發(fā)生爐內氧化層的溫度。 氣化溫度的太小直接影響煤氣成分、煤氣熱值氣化效率和氣化強度 。 2 飽和溫度和蒸汽含量有什么關系 ? 氣化劑的飽和溫度提高，則進人爐內的氣化劑中水蒸氣盼含量增大、空氣的含量減少； 2 太高或太低的飽和溫度對氣化過程有什么影響 ? 氣化劑的飽和溫度太低，則其中水蒸氣的含量很小、空氣的含量很大因而氧化反應增多而制氣反應減少從而造成煤氣產量和質量的下降； 氣化劑的飽和溫度過高，則其中水蒸氣的含量很大、空氣的含量很小，溫度下降從而也會抑制制氣反應的發(fā)生。 2 如何通過調節(jié)飽和溫度來調節(jié)氣化爐的火層溫度 ? 當爐溫偏高時，提高氣化劑的飽和溫度，增加水蒸氣的含量，空氣中的氧氣不 足，則主要進行生成 CO 的反應，放熱較少氣化溫度下降；相反當爐溫偏低時，適當降低氣化劑的入爐飽和溫度，氧氣充足，主要進行的是生成 CO2 的反應，熱效應大，氣化溫度上升。 2 影響氣化溫度的主要因素有哪些 ？ 氣化劑的飽和溫度、原料煤的粒度、水分、灰分、灰熔點等。 2 什么是氣化爐的料層高度 ? 氣化爐內，灰渣層、氧化層、還原層、干餾層和干燥層的總高度即為料層高度。 影響混合煤氣發(fā)生爐水蒸氣分解率的 因 素有哪些 ? 水蒸氣的分解率除了和氣化溫度有關外，還與其消耗量有關。 3 間歇制取水煤氣的吹風階段，爐內溫度 如何影響吹風氣中 CO 和 C02 的含量 ? 當燃料層的溫度低時， 吹風氣中 C02 含量增多， 吹風氣中 C0 減少，因為低溫有利于燃燒反應，不利于制氣反應。 3 水煤氣發(fā)生爐的主要工藝指標有哪些 ? 水煤氣發(fā)生爐的主要工藝指標有 熱效率、制氣效率、氣流速度、水蒸氣用量、料層高度、循環(huán)時間。 3 加壓氣化有何優(yōu)點？ ①原料方面。加壓氣化所用的煤種有無煙煤、煙煤、褐煤等。煤的活性高，能在較低的溫度下操作，降低氧耗，并能提高氣化強度和煤氣質量，因此煤的活性越高越好；加壓氣化也可以采用弱黏結性煤種，爐內需設攪拌破黏裝置，依靠槳葉的 轉動，將結塊打碎；由于氣化溫度降低，因而可以采用灰熔點較低的煤種；煤的粒度可選擇 2～ 20mm、