【正文】 選擇適中的，即在 22～30%，過(guò)高的灰份及過(guò)高的揮發(fā)份產(chǎn)率，其固定碳一定要較低，這對(duì)于產(chǎn)氣率就有了保證，對(duì)于煙煤熱煤氣生產(chǎn)中，則揮發(fā)分高，可以成為氣態(tài)方式混合熱煤中燃燒，所以揮發(fā)份產(chǎn)率可選擇在30%以上。 選擇用煤時(shí)，要觀察其外觀情況，即粒度、色澤、外形、矸石量。 是屬統(tǒng)煤還是塊煤，還是無(wú)煙煤，要選擇合適粒度，如煙煤應(yīng)選用 25 ?以上，100 ?以下的粒度，不能選用過(guò)細(xì)的煤，而無(wú)煙煤則不應(yīng)選擇過(guò)大塊度。 無(wú)論是煙煤，還是無(wú)煙煤，要外觀色澤應(yīng)是亮黑。 外形上應(yīng)是團(tuán)塊，尤其是煙煤的斷口較園鈍。 要觀察其含矸石的含量，其中明石較為顯見(jiàn)，尚有扁平狀的夾矸，應(yīng)選擇低矸石含量。 從氣化的效果上來(lái)看,雖然其灰熔點(diǎn)(ST)有的在 1150℃左右, 但是因?yàn)槠浠曳莸?有的只有 5～6 %),所以不會(huì)結(jié)渣,同時(shí)反應(yīng)活 性較好,經(jīng)測(cè)定為 %,所以煤氣中 CO 也達(dá)到 28～29 %,由于其 機(jī)械強(qiáng)度高(80～88%),熱穩(wěn)定性好,所以生產(chǎn)中的帶出物較低,由于膠質(zhì)層厚度0,所以在干餾層內(nèi)也不會(huì)產(chǎn)生發(fā)粘現(xiàn)象。 我國(guó)地域廣大，煤炭資源豐富，煤炭?jī)?chǔ)量占世界第三，而開(kāi)采量也達(dá)世界首位，如在氣化中常用的煤有大同、神木、黃陵、銅川、 撫順、阜新、鶴崗、義馬、兗州、新汶、淮南等煤地?zé)熋海饕侨跽趁?，貧煤和長(zhǎng)焰煤等類別的煤。 幾種常用煙煤的煤質(zhì)指標(biāo)，見(jiàn)表 3： 常用氣化用無(wú)煙煤。我國(guó)的無(wú)煙煤資源主要集中在山西、貴州、河南、河北、四川、寧夏等地，在氣化中常用的無(wú)煙煤煤種中如陽(yáng)泉、晉城、焦作、京西、 汝箕溝等煤礦，其中用量較多是陽(yáng)泉和晉城兩地的無(wú)煙煤。 我國(guó)常用無(wú)煙煤質(zhì)量分析，見(jiàn)表 4： 在這幾種無(wú)煙煤中以寧夏的無(wú)煙煤質(zhì)量最好,具有低灰、低硫、低磷、高發(fā)熱量、高機(jī)械強(qiáng)度、高化學(xué)反應(yīng)性等特點(diǎn)。同時(shí)我國(guó)貴 州的無(wú)煙煤（織納煤田），也是低揮發(fā)份、高發(fā)熱值的煤，但目前只有極少量應(yīng)用于氣化，屬于可開(kāi)發(fā)的無(wú)煙煤。 煤的工業(yè)分析對(duì)氣化的影響 各種煤,除了其外表特征不同外,更主要的是它們的工藝性能也 有很大的差別。為了合理的利用煤炭資源，對(duì)煤作出正確的評(píng)價(jià)， 在工業(yè)上，我們通常采用工業(yè)分析的方法。煤的工業(yè)分析通常包括 煤的水分、 灰分、 揮發(fā)份和固定碳四種， 它們對(duì)煤的氣化影響很大， 現(xiàn)分述如下。 水份：煤的水份通常以三種狀態(tài)存在。即游離水，一般由外界條件 造成，如雨、雪等，二是結(jié)晶水，是組成煤的分子與水化合而成 為結(jié)晶狀態(tài)的水；三是吸附水，是煤本身的空隙形成毛細(xì)吸附現(xiàn) 象所吸附的水。 一般所指煤的水份是指實(shí)驗(yàn)室水份，這主要是吸收水。這種水 份的含量與煤形成時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)系， 通常泥煤和褐煤含 10～30 % 的水份，而煙煤和無(wú)煙煤的水份在 5%以下。 煤中的水份不但對(duì)煤的運(yùn)輸、破碎、篩分都不利，而且煤的水 份直接影響煤的發(fā)熱值，還在氣化中吸收大量的熱量，降低煤氣的溫度，甚至降低還原層的溫度，使煤氣質(zhì)量變壞，CO2 含量增加。同時(shí)在干燥層溫度較低時(shí)，氣化煙煤時(shí)，干餾層逸出的焦油將會(huì)發(fā)生重新凝聚，而影響發(fā)生爐的透氣性。所以，一般要求煤中的水份 不超過(guò) 8%。另外，由外界條件造成的游離水，特別是雨天，將嚴(yán)重影響煤的篩分，使大量煤末混入兩段爐，使料層透氣性變壞，煤氣質(zhì)量下降。故大多數(shù)南方工廠的煤氣站，設(shè)置了干煤棚或采取了其它的降低外界水份的措施。 灰份： 煤的灰份是指除去水份、揮發(fā)份外，一切可燃物質(zhì)在一定溫度 （800℃上下）完全煅燒后的殘留物。 煤的灰份，主要由二氧化硅（SiO2） 、三氧化二鋁（AL2O3） 、三氧化二鐵（Fe2O3）、氧化鈣(CaO)、和氧化鎂(MgO)等組成。這些礦物質(zhì) 由于是由燃燒得來(lái)，故與原來(lái)煤中礦物質(zhì)的真實(shí)情況是不同的。在燃 燒時(shí)，它們經(jīng)歷了分解、脫水等過(guò)程。 煤的灰份是其原生植物的物質(zhì)及其在形成過(guò)程中外部滲透沉 積而混入的。因此，它的種類、數(shù)量以至分布狀態(tài)，由于煤層所在 位置、種類以及形成過(guò)程的不同而異。往往在同一煤層中，灰份的 分布也不均勻。 每種煤的灰份含量差別極大，低的僅 5%左右，高的可達(dá) 30% 以上，煤中灰的含量，相對(duì)的降低了煤中的有用成分的含量，增加了運(yùn)輸費(fèi)用， 降低使用效果，對(duì)氣化來(lái)講， 希望煤的灰分越少越好。 灰分高的煤， 熱值低， 既妨害氣化劑與碳的接觸， 又帶走大量熱量， 使?fàn)t子熱效率降低，故一般要求煤的灰分在 20%以下為宜。 另一個(gè)重要方面是灰份的組成決定了煤的灰熔點(diǎn)，這是兩段爐 爐煤氣能否穩(wěn)定生產(chǎn)的一個(gè)重要因素。由于某些組分的影響，某些灰熔點(diǎn)低的煤無(wú)法用于氣化。 揮發(fā)份： 揮發(fā)份，是煤在實(shí)驗(yàn)室隔絕空氣條件下，加熱至 850℃時(shí)， 揮發(fā)出來(lái)的物質(zhì)，其中包括氫氣、甲烷、重碳?xì)浠衔镆约敖褂汀?蒸汽等，煤的揮發(fā)分含量，視煤種而異。一般年青的煤，如褐煤的揮發(fā)多，其波動(dòng)范圍約 5～40%，年老的煤，如無(wú)煙煤揮發(fā)份少。 煤揮發(fā)份對(duì)煤氣熱值影響較大，因揮發(fā)份中甲烷、重碳?xì)浠?合物的發(fā)熱值都很高，對(duì)兩段爐煤氣熱值影響較顯著。在氣化時(shí)， 揮發(fā)份的煤在入氣化區(qū)時(shí)，氣孔率大，反應(yīng)性好。在使用煤氣時(shí)， 揮發(fā)物中的焦油直接隨煤氣去燃燒使用，也增加了煤氣的熱值。使用冷煤氣時(shí)，揮發(fā)份中的焦油則必須很好地清除并利用。 另外揮發(fā)份中含有酚類等，有機(jī)物將嚴(yán)重污染洗滌循環(huán)水，必須進(jìn)行脫酚處理，否則排放時(shí)，將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，這些都是必須 給予注意的。 固定碳：煤中的固定碳，是除去灰份、揮發(fā)份、水份以外的其余可燃物。 固定碳的含量受上述幾種組分的影響。一般固定碳含量高的煤，其發(fā)熱值較大。碳是氣化反應(yīng)的主要參加者，它在火層與氧，化 合生成 CO、CO2，并放出大量的熱量，對(duì)煤氣的產(chǎn)率影響大。三、其它 兩段爐水夾套作用： 一般兩段爐，爐體中常常設(shè)有水夾套，其主要目的是防止氣化過(guò)程中煤或灰的熔渣，粘附爐身，影響料層的均勻下落。熔渣易于 掛在耐火磚的爐壁上，進(jìn)而侵蝕耐火磚，嚴(yán)重影響爐子的壽命，而用水夾套可以避免這一點(diǎn)。另一方面水夾套，還能減少爐內(nèi)向外的熱輻射，副產(chǎn)低壓蒸汽，供作氣化劑用。 為了保持水夾套正常的水循環(huán)，一般在爐面上設(shè)有集氣包（又稱蒸汽匯集器），并附設(shè)有水位表、進(jìn)水裝置，安全閥、蒸汽引出管等。一般大的兩段爐汽包給水，往往采用各種自動(dòng)進(jìn)水裝置來(lái)保 持汽包水位的穩(wěn)定。 根據(jù)生產(chǎn)需要，目前大部分水夾套是低壓運(yùn)行，其工作壓力 ～，其產(chǎn)生的蒸汽幾乎全部用作爐底氣化用。有的發(fā)生爐將水夾套工作壓力定為 2～3 kg/cm2，其目的是為了兩段爐能做到蒸汽自給，除供應(yīng)爐底氣化用外，還將部分蒸汽用于探火孔汽封。 兩段爐用水標(biāo)準(zhǔn)及要求見(jiàn)表 5： 為了保證水套安全運(yùn)行，必須建立定期的排污制度，其排污量約為進(jìn)水量的 5～10%，排污前先將汽包水位調(diào)至上水位，排污期間水 位計(jì)水位約下降 100 毫米，排污時(shí)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)必須緩慢，排污量和排 污時(shí)間均需嚴(yán)格控制，排污時(shí)必須有人監(jiān)督管理。 關(guān)于爐用加煤量：一臺(tái)兩段爐投入生產(chǎn)后，如何控制加煤量，在生產(chǎn)中，實(shí)際是煤氣產(chǎn)量問(wèn)題。兩段爐單位時(shí)間生產(chǎn)能力以下式計(jì)算： V=FIr 氣 其中：F――兩段爐橫斷面積（m）； I――氣化強(qiáng)度（kg/?h）； r 氣――煤氣產(chǎn)率（m / 3 kg）；一般來(lái)說(shuō)，對(duì)煤氣發(fā)生爐，有關(guān)煤種的氣化強(qiáng)度參考表 6： 對(duì)小煤氣爐而言，由于其熱損失大，氣化強(qiáng)度取下限為宜。對(duì)一 般兩段爐，可用上式計(jì)算，煤氣產(chǎn)量和加煤量。 兩段爐煤氣是連續(xù)生產(chǎn)、連續(xù)供氣的，有的設(shè)貯氣柜，作生產(chǎn)與用戶間的緩沖作用。在實(shí)際生產(chǎn)中，用戶要多少煤氣，我們就供多少煤氣，只要不超出兩段爐的最大能力就行，兩段爐不總是滿負(fù)荷生產(chǎn)，而是變化的，加煤量也是變化的。兩段爐煤氣生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)連續(xù)干燥、干餾、還原、氣化的過(guò)程，加煤應(yīng)使煤層少改變，以確保煤氣質(zhì)量，故需均勻連續(xù)加煤。 如采用手動(dòng)人工加煤時(shí)，也應(yīng)均勻間隙時(shí)間進(jìn)行加煤，而且每次少加些，使煤氣爐層次變化均勻連續(xù)。 生產(chǎn)工人，可以通過(guò)多方面來(lái)判別加煤情況，目前常用的有， 用爐出溫度自動(dòng)控制加煤機(jī)，在正常情況下，爐出溫度正確的反 應(yīng)了料層表面的變化，用它來(lái)控制加煤機(jī)，能基本保持爐內(nèi)的平 衡。 關(guān)于爐的出渣量：出渣是一項(xiàng)重要的操作，其數(shù)量要根據(jù)煤種的含量來(lái)確定，其原則是保持爐中有一定的渣層厚度，故應(yīng)采取多次少清的辦法。不論何種兩段爐，其爐篦中心處，都要求保持 50 ㎜以上的灰層，以保護(hù)爐篦，不被氧化層高溫的煤所燒壞。所以，如果一次清灰過(guò)多， 即不利于爐篦的保護(hù)， 又容易將未燒盡的煤混入渣中排出， 增加灰渣含量，浪費(fèi)燃料。一般要求保持中灰 100～300 ㎜，邊灰 400～800 ㎜。當(dāng)中灰高于 300～350 ㎜時(shí)，才啟動(dòng)灰盤(pán)慢慢出灰。 兩段爐的出渣量可以通過(guò)計(jì)算來(lái)預(yù)測(cè)。 煤的粘結(jié)性對(duì)爐結(jié)構(gòu)的影響：煤在干餾過(guò)程中，溫度在 400～450℃時(shí)，會(huì)發(fā)生熔觸的現(xiàn)象，揮發(fā)份逸出后，形成多孔性的硬塊即焦炭，這種煤稱為粘結(jié)性煤。而另一些煤在這種情況下，不發(fā)生或稍微發(fā)生熔融現(xiàn)象，而在放出揮發(fā)份本身成為粉末狀的死渣，這種煤稱為不粘結(jié)煤，煤的這種性質(zhì)，稱為粘結(jié)性。褐煤和無(wú)煙煤屬于不粘結(jié)煤，煙煤屬于粘結(jié)性煤，但其粘結(jié)情況（即強(qiáng)弱）差異很大。 粘結(jié)性的表示方法有兩種： 一種是用數(shù)字表示，以測(cè)定揮發(fā)后，所得焦渣外形來(lái)確定，用 1～7 數(shù)字來(lái)表示： 粉狀； 粘著―手指用力壓即碎成粉； 弱粘結(jié)―用手指用力壓即碎成小塊； 不溶化粘結(jié)―用手指用力壓即分裂成小塊； 不膨脹熔化粘結(jié)―有銀白色金屬光澤； 弱膨脹熔化粘結(jié)―不揮發(fā)殘留物之表面，有銀白色金屬光澤，其 高度不大于 15 ㎜； 強(qiáng)膨脹熔化粘結(jié)―不揮發(fā)殘留物之表面。有銀白色金屬光澤，且高度大于 15 ㎜。 一般情況下，粘結(jié)指數(shù)在 1～4 之間能在兩段爐內(nèi)氣化。 另一種是用膠質(zhì)層厚度（Y 值）表示： 膠質(zhì)層厚度的測(cè)定是將一定數(shù)量（100 克） ㎜的試樣,放在一圓筒中，從下面加熱，并在煤上加一定的不變負(fù)荷， 到 350～430℃時(shí)，煤發(fā)生軟化，熔融并生成膠質(zhì)層，隨著溫度提 高其厚度先增大后減少，而膠質(zhì)層的最大厚度 Y，就是煤的粘結(jié)性指標(biāo)。在一般情況下，煤的 Y 值在 12 ㎜以下較易氣化，煤的 Y 值在 12～16 ㎜之間，氣化比較困難，而 Y 值在 29 以上時(shí)，就不宜氣化了。 所以，在選用煤種時(shí)，要對(duì)粘結(jié)情況給予重視，否則粘結(jié)性較 大的煤在一般兩段爐中將無(wú)法使用。 煤的機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性與氣化關(guān)系： 煤的機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性與氣化關(guān)系：煤的機(jī)械強(qiáng)度是指它的抗破碎力，即破碎難易程度。用于兩段爐的燃料，要求機(jī)械強(qiáng)度大，以減少輸送過(guò)程中的破碎量。機(jī)械強(qiáng)度差的煤，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程易于破碎，使煤的含粉量過(guò)高，塊煤量降低。另一方面，在氣化過(guò)程中煤還要承受上層燃料的擠壓，易被壓碎，影響料層的正常通風(fēng)，不利于氣化。 機(jī)械強(qiáng)度一般用轉(zhuǎn)鼓方法和落下方法來(lái)確定。轉(zhuǎn)鼓方法是把經(jīng)過(guò)篩分的一定粒度的煤（13～100mm）塊，放在直徑φ100 的鋼制卷筒中，轉(zhuǎn)筒以 25 轉(zhuǎn)/分的速度，回轉(zhuǎn) 4 分鐘，在 100 轉(zhuǎn)之后停止 轉(zhuǎn)動(dòng)，將試料倒出用 1313 mm 的篩孔過(guò)篩，用篩上殘留燃料與原加入燃料的百分比， 表示煤的機(jī)械強(qiáng)度。 落下試驗(yàn)是將粒度為 60～ 100 mm 的煤樣 25 公斤（或 10 塊），從 2 米高自由落下三次（落在 鐵板上） ，大于 25 mm 的煤與原樣的質(zhì)量百分比，來(lái)表示煤的機(jī)械 強(qiáng)度。煤的熱穩(wěn)定性又叫熱強(qiáng)度，是指煤在高溫下，是否易于破碎的性質(zhì)，熱穩(wěn)定性的強(qiáng)弱直接影響氣化過(guò)程，熱穩(wěn)定性差的煤在高溫作用下，易在爐內(nèi)碎裂，產(chǎn)生大量煤末，使燃料層阻力增加，氣流分布不均勻，使氣化條件惡化。 固體燃料受熱不穩(wěn)定，主要是由于下列原因引起的： 燃料受熱時(shí)，由于內(nèi)部的水分蒸發(fā)和放出揮發(fā)分而導(dǎo)致碎裂。 燃料中的碳酸鹽受熱分解，生成二氧化碳的過(guò)程中引起碎裂。 燃料受熱時(shí)，粒度內(nèi)、外溫度差較大，以及由于不同組成物質(zhì)的膨脹系數(shù)不同，發(fā)生肢解破裂。無(wú)煙煤與煙煤相比，熱穩(wěn)定性較差。 這是因?yàn)闊o(wú)煙煤結(jié)構(gòu)緊密，含脆性的固定碳多， 含揮發(fā)分少， 而且與煙煤相比熱傳導(dǎo)率低。 褐煤的熱穩(wěn)定性也較差。這是因?yàn)榧訜釙r(shí)，褐煤內(nèi)的水分蒸發(fā)使煤破裂。 熱穩(wěn)定性的測(cè)定方法是：從煤中選出 10 塊 60～100 mm 的標(biāo) 準(zhǔn)煤塊，在 900℃的馬弗爐內(nèi)加熱 15 分鐘，拿出冷卻后，放在直 徑為Ф200 mm 的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，以 50 轉(zhuǎn)/分的速度，轉(zhuǎn)動(dòng) 5 分鐘，然后 用 2525 mm 的篩子過(guò)篩，用殘留煤與加入煤的重量。百分比來(lái)表 示熱穩(wěn)定性： 由于原料煤的粘結(jié)性大小不同，所用兩段爐的結(jié)構(gòu)也不同，對(duì)粘結(jié)性煤，需配有專門(mén)的攪拌設(shè)備。