【正文】 53032/=159空氣中水汽含氧量： 16/18=合計(jì)： 出項(xiàng)：吹風(fēng)氣中氧量：580=吹風(fēng)氣中水汽含氧量：16/18=合計(jì)：誤差：（－）/100%=%⑥硫平衡（以kg計(jì)）進(jìn)項(xiàng)：燃料帶入硫量：出項(xiàng)：吹風(fēng)氣中含硫量：580=誤差：（－）/100%=% 熱量衡算進(jìn)項(xiàng)（以kJ計(jì)）:①燃料熱值：10028476=2847600②燃料顯熱：10025=2625（[17]）③干空氣顯熱：53025=17225（[17]）④空氣中水汽的焓：=37418合計(jì)：2904868出項(xiàng)（以kJ計(jì)）:①吹風(fēng)氣熱值：580=6848521 m3吹風(fēng)氣熱值為：12810＋12684＋39984=②干吹風(fēng)氣顯熱：580600=489984＋＋＋＋＋=℃③吹風(fēng)氣中水汽的焓：3696=32931（32931為600℃時(shí)過(guò)熱蒸汽的焓[17]）④帶出物熱值：300302=60060（1－）=⑤帶出物顯熱：2600=1260（[17]）⑥灰渣中可燃物熱值：34020＋10500=75369（34020，10500分別為碳和硫的發(fā)熱值[17]）⑦灰渣顯熱：200=2858 （[17]）⑧熱損失（取燃料發(fā)熱量的8%）2847600=227808①～⑧合計(jì)：1575121 ⑨積蓄在煤層中的熱量：2904868－1575121=1329747（kJ）進(jìn)項(xiàng)出項(xiàng)燃料熱值 2847600吹風(fēng)氣熱值 684852燃料顯熱 2625干吹風(fēng)氣顯熱 489984干空氣顯熱 17225 吹風(fēng)氣中水汽的焓32931 空氣中水汽的焓 37418帶出物熱值 60060帶出物顯熱 12600 灰渣中可燃物熱值 75369灰渣顯熱 2858 熱損失 227808 積蓄在煤層中的熱量 1329747合計(jì) 2904868合計(jì) 2904868⑩吹風(fēng)效率：1329747/2847600100%=%（以100kg入爐燃料為基準(zhǔn)）①每Nm3半水煤氣中含有的元素量，kgC 12/（＋＋）=H O 32/（＋＋）=N 28/=S 32/34=②由碳平衡計(jì)算半水煤氣產(chǎn)量：③由氮平衡計(jì)算氮空氣用量：（344－）/（28/）=72N m3氮空氣中含水汽量：72=④氫平衡已知和假設(shè)數(shù)據(jù)上行半水煤氣產(chǎn)量為XNm3上、下吹蒸汽用量相等各為Wkg下行半水煤氣產(chǎn)量為（344－X）Nm3為方便計(jì)算，假設(shè)上、下吹氣體成分相同，上、下吹氮空氣作為均勻加入計(jì)。必須指出，各層之間并沒(méi)有嚴(yán)格的界限，即沒(méi)有明顯的分層，各層高度隨燃料的種類性質(zhì)和氣化條件不同而異[21]。一般將還原層和氧化層通稱之為氣化區(qū)。③還原層 氣化劑從下面進(jìn)入碳層氧化區(qū)中已含有各種氣體成分，而在還原層里，主要進(jìn)行CO的還原反應(yīng)。 制氣工作循環(huán)氣體流向圖階段1234567吹風(fēng)OXXOOXX一次上吹XOXOXOX下吹XXOXXOO二次上吹XOXOXOX空氣吹凈OXXOXOX注：O閥門(mén)開(kāi)啟：X閥門(mén)關(guān)閉 爐內(nèi)燃料分布情況 ①干燥層 新加入的燃料由于下層高溫燃料和爐壁的輻射熱以及下面的高溫氣流的導(dǎo)熱，使燃料中的水分蒸發(fā)，形成干燥層，干燥層的厚度與加入燃料的量有關(guān)。⑤吹凈階段 其工藝流程同上吹制氣階段，但不用蒸汽而改用空氣，以回收系統(tǒng)中的煤氣至氣柜。③下吹制氣階段 蒸汽自爐頂送入，經(jīng)灼熱的氣化層反應(yīng)，氣化層下移，爐溫繼續(xù)下降，生成的水煤氣由爐底引出，因下行煤氣通過(guò)灰渣層降低溫度，不再進(jìn)入廢熱鍋爐直接進(jìn)入洗氣塔洗凈降溫，由塔頂引出至氣柜。②上吹制氣階段 蒸汽與加氮空氣一起自爐底送入，經(jīng)與灼熱的燃燒層反應(yīng)后，氣體層上移，爐溫下降，生成半水煤氣由爐頂引出除去帶出灰塵。常壓固定床法制半水煤氣其工藝流程氣化過(guò)程按5個(gè)階段分別敘述如下：①吹風(fēng)階段 來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)的加壓空氣送入煤氣發(fā)生爐底部，經(jīng)與燃料層燃燒放出大量的熱量?jī)?chǔ)存于炭層內(nèi)，生成吹風(fēng)氣由爐頂出，經(jīng)旋風(fēng)除塵 器除去灰塵后，進(jìn)入廢熱鍋爐的管間的水換熱，水受熱蒸汽產(chǎn)生的低壓蒸汽經(jīng)氣包蒸汽管道可供本爐制氣用。方法是改變加氮?dú)?，或改變空氣吹凈時(shí)間。⑤循環(huán)時(shí)間制氣過(guò)程一個(gè)循環(huán)時(shí)間包括五個(gè)階段時(shí)間，各階段的時(shí)間分配要根據(jù)燃料性質(zhì)，氣化劑配分比和煤氣組成的要求而定，一個(gè)循環(huán)時(shí)間短時(shí)，爐溫的波動(dòng)小，煤氣產(chǎn)量和質(zhì)量也較穩(wěn)定，故循環(huán)時(shí)間不宜長(zhǎng)，但氣化活化較低的燃料時(shí)，因反應(yīng)速度慢，應(yīng)采用較長(zhǎng)的循環(huán)時(shí)間。④燃料層高度在制氣階段，較高的燃料層將使水蒸汽停留時(shí)間加長(zhǎng)，而且燃料層溫度較為穩(wěn)定，有利于提高蒸汽分解率，但在吹風(fēng)階段，由于空氣與燃料接觸時(shí)間家長(zhǎng)，吹風(fēng)氣中CO含量增加，更重要的是，過(guò)高的燃料層由于阻力增加，使輸送空氣的動(dòng)力消耗增加。但同時(shí)因燃料層溫下降快而應(yīng)縮短吹入蒸汽的時(shí)間。當(dāng)燃料活性好。蒸汽流量越大，制氣時(shí)間愈長(zhǎng)，則煤氣產(chǎn)量愈大。吹風(fēng)速度采用爐溫范圍10001200℃。后者使制氣時(shí)間縮短，不利于提高產(chǎn)量，而前者對(duì)制氣時(shí)間無(wú)影響，通過(guò)提高吹風(fēng)速度，迅速提高爐溫，縮短二氧化碳在還原層的停留時(shí)間。故爐溫通常應(yīng)比灰熔點(diǎn)低50℃左右，工業(yè)上采用爐溫范圍10001200℃。但爐溫高，吹風(fēng)氣中一氧化碳含量高，燃燒發(fā)熱少，熱損失大。操作溫度一般主要是指氧化層的溫度，簡(jiǎn)稱爐溫。煤氣質(zhì)量則根據(jù)生產(chǎn)要求以熱值或以指定成分要求來(lái)衡量[5]。氣化效率高，燃料利用率高，生產(chǎn)成本低[3]。投入的熱量包括氣化所消耗的燃料熱值和氣化劑帶入的熱量（后者主要指蒸汽的潛熱）?？傊瑢?duì)間歇式生產(chǎn)水煤氣，若要使生產(chǎn)取得良好的氣化指標(biāo)，應(yīng)采用熱穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高、不粘結(jié)、粒度均勻、水分較少、灰分和揮發(fā)分不高，灰分熔點(diǎn)較高的原料[4]，本設(shè)計(jì)采用無(wú)煙塊煤。所以要求煤的粘結(jié)性較低為宜。熱穩(wěn)定性差的燃料，不僅增加炭阻力和氣體帶出物，而且會(huì)堵塞爐膛和系統(tǒng)管道，增加動(dòng)力消耗，影響制氣產(chǎn)量。⑥對(duì)機(jī)械強(qiáng)度的要求機(jī)械強(qiáng)度高，以免燃料在爐內(nèi)或上料過(guò)程中受碰撞和擠壓而發(fā)生碎裂，機(jī)械強(qiáng)度低會(huì)使?fàn)t內(nèi)阻力和氣體帶出物增加，氣化能力下降，消耗增高。⑤對(duì)化學(xué)活性的要求化學(xué)活性高的燃料，有利于氣體物質(zhì)和氣化率的提高。④對(duì)硫份的要求煤中的硫份在氣化過(guò)程中轉(zhuǎn)化為含硫氣體，不僅對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)管道有腐蝕作用，而且會(huì)使催化劑中毒。這些物質(zhì)的含量對(duì)灰份有決定性影響。因此，要求燃料中揮發(fā)份較低為宜。因此，要求入爐煤的水分含量小于3%～5%。固定床氣化法其煤氣發(fā)生爐的排渣和加料不是連續(xù)的，而是間斷的排渣和加料，其致密的煤層在氣化過(guò)程中是靜止不動(dòng)的，隨著氣化反應(yīng)的進(jìn)行，以溫度劃分的各區(qū)域?qū)⒅饾u上移，必須經(jīng)過(guò)間歇排渣和加炭后各區(qū)域才恢復(fù)到原來(lái)的位置[6]?？諝獯祪魰r(shí)，氣體經(jīng)燃燒室、廢熱鍋爐和洗滌塔進(jìn)入氣柜，此時(shí)燃燒室不必加入二次空氣，在上、下吹制氣時(shí)，如配入加氮空氣，則其送入時(shí)間應(yīng)稍遲于水蒸汽的送入，并在蒸汽停送之前切斷，以避免空氣與煤氣相遇發(fā)生爆炸。由于煤氣溫度較低，可直接經(jīng)洗滌塔進(jìn)入氣柜。蒸汽上吹制氣時(shí)，煤氣經(jīng)燃燒室及廢熱鍋爐回收余熱后，再經(jīng)洗滌塔進(jìn)入氣柜。燃燒室中加入二次空氣，將吹風(fēng)氣中的可燃?xì)怏w燃燒，使室內(nèi)的格子蓄熱磚溫度升高。綜上所述，以②和③兩種流程為最佳，流程④效率高于③、④中由于加了回收下行煤氣顯熱，使得閥門(mén)和管道增多，操作變得復(fù)雜，投資增加，且由于煤氣溫度不高于200℃，從經(jīng)濟(jì)效益上考慮，流程③比流程④更為實(shí)用，本設(shè)計(jì)采用流程③。⑤增熱水煤氣流程在水煤氣生產(chǎn)中，用油裂解來(lái)提高煤氣熱值的方法稱為增熱。此流程適用于爐徑大于2740mm。上行、下行煤氣直接進(jìn)入冷卻凈化系統(tǒng)，不進(jìn)行熱量回收。根據(jù)水煤氣生產(chǎn)工藝流程中廢熱利用的程度，可分為五類：①不回收廢熱的流程：吹風(fēng)直接放空，上下行煤氣直接進(jìn)入冷卻凈化系統(tǒng)，故其熱效率差，一般為小型水煤氣站采用。序號(hào)反應(yīng)方程式1C＋O2（）=CO2（+）2 2C＋O2（）=2CO（+）3 C＋CO2（）=2CO（+）4 C＋＋O2＋=CO2＋序號(hào)反應(yīng)方程式1C＋H2O（汽）=CO＋H22C＋2H2O（汽）=CO2＋2H23CO＋2H2O（汽）=CO2＋2H242H2＋O2=2H2O（汽）5C＋2H2=CH46CO＋3H2=CH4＋H2O7CO2＋4H2=CH4＋2H2O（汽）在氣化爐燃燒層中，炭與空氣及水蒸汽的混合物相互作用時(shí)的產(chǎn)物稱為半水煤氣，其化學(xué)反應(yīng)按下列方程式進(jìn)行：2C＋O2＋=2CO (21)C＋H2O（汽）=CO＋H2 (22)這種煤氣的組成由上列兩反應(yīng)的熱平衡條件決定。用于合成氨的半水煤氣要求氫氮比為3：1。所以，雖然固定床氣化工藝較其它氣化工藝有不足之處且較為落后，但其工藝更成熟，根據(jù)我國(guó)基本國(guó)情采用常壓固定床間歇?dú)饣?。與固定床氣化相比，其它氣化方法的優(yōu)點(diǎn)是：①氣化能力大；②氣化用煤廣；③生產(chǎn)靈活性強(qiáng)，開(kāi)停車容易；④碳轉(zhuǎn)化率高；⑤環(huán)境污染小。煤種適用范圍廣，且氣化爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。③ATGAS熔鐵床氣化法ATGAS法的實(shí)質(zhì)是把煤粉與石灰石、蒸汽氧（或空氣）一起吹到熔鐵內(nèi)，使煤的揮發(fā)分逸出，殘留的碳溶解在熔鐵中被氣化。它是在熔融的Na2CO3鹽浴內(nèi)進(jìn)行，熔融的Na2CO3對(duì)煤與蒸汽的反應(yīng)具有強(qiáng)烈的催化作用，在較低溫度下就可獲得很快的反應(yīng)速度。①羅米方法此法為常壓粉煤熔渣浴氣法，有單筒式和雙筒式兩種爐型，適用于各種固體或液體燃料，氣體溫度高、強(qiáng)度高。20世紀(jì)50年代熔浴床煤氣化方法開(kāi)始得到開(kāi)發(fā)，有熔渣床、熔鹽床和熔鐵床三類。②德士古法它是一種濕法（水煤漿）進(jìn)料的加壓氣化工藝。它有以下兩種方法：①K—T法此法是最早工業(yè)化的氣流床氣化方法，它采用干法進(jìn)料技術(shù)，因在常壓下操作，存在問(wèn)題較多。④加氫氣化法它是在煤氣化過(guò)程中直接用氫或富含H2的氣體作為氣化劑，生成富CH4的煤氣的方法，其總反應(yīng)方程式可表示為：煤＋H2→CH4＋焦 它是一種并流氣化，用氣化劑將粒度為100um以下的煤粉帶入氣化爐內(nèi)，也可將煤粉先制成水煤漿，然后用泵打入氣化爐內(nèi)。煤氣經(jīng)廢熱鍋爐生產(chǎn)水蒸氣以回收余熱，然后經(jīng)水洗塔進(jìn)一步冷卻和除③灰團(tuán)聚氣化法它是在流化床中導(dǎo)入氧化性高速氣流，使煤灰在軟化而未熔融的狀態(tài)下在錐形床層中相互熔聚而粘結(jié)成含碳量低的球狀灰渣，有選擇性地排出爐內(nèi)。粗煤氣由氣化爐上方逸出進(jìn)入第一旋風(fēng)分離器，在此分離出的較粗顆粒、灰粒循環(huán)返回氣化爐。白云石、石灰石或石灰經(jīng)給料機(jī)輸入爐內(nèi)。在爐底部通入空氣或氧氣作介質(zhì)，煤與經(jīng)過(guò)預(yù)熱的氣化劑發(fā)生反應(yīng)。 它是以粒度為010mm的小顆粒煤為氣化原料，在氣化爐內(nèi)使其懸浮分散在垂直上升的氣流中，煤粒在沸騰狀態(tài)進(jìn)行氣化反應(yīng)，從而使得煤料層內(nèi)溫度均一，易于控制，提高氣化效率。②固定床加壓氣化固定床加壓氣化最成熟的爐型是魯奇爐。它有以下兩種方法：①固定床常壓氣化 此方法比較簡(jiǎn)單，但對(duì)煤的類型有一定要求，即要求用塊煤，低灰熔點(diǎn)的煤難以使用。它有以下幾種分類：①按制取煤氣的熱值分類，有低熱值煤氣法(煤氣熱值低于8347kJ/m3)、中熱值煤氣法（煤氣熱值1674733494kJ/m3）、高熱值煤氣法(煤氣熱值高于33494 kJ/m3)②按供熱方式分類，有間接供熱和直接供熱③按反應(yīng)器的形式分類，有固定床、流化床、氣流床、熔融床本設(shè)計(jì)按反應(yīng)器的分類方法來(lái)分別簡(jiǎn)要介紹各種方法[2]。對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展及人民生活水平的不斷提高，應(yīng)積極進(jìn)行煤氣化的研究，掌握和運(yùn)用國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)煤氣化及其應(yīng)用技術(shù)，對(duì)加快我國(guó)實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化有著重要的意義。氣化煤氣可用于城市煤氣、工業(yè)燃?xì)夂突ぴ蠚饧奥?lián)合循環(huán)發(fā)電等。煤炭氣化包括煤的熱解、氣化和燃燒三部分。當(dāng)前城鎮(zhèn)及大中型企業(yè)要求實(shí)現(xiàn)煤氣化的迫切性越來(lái)越大，至今以合成氣為原料的合成含氮、