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干馏式煤气发生炉较其它煤气炉产生煤气及焦油的优势分析

来源:郑州宝旺机械制造有限公司 | 2016-2-20 10:24:43

   干馏式煤气发生炉结构
   炉型与两段式煤气发生炉的不同之处在于该炉去掉了下段煤气出口,炉内产生的所有煤气全部从炉顶煤气出口导出炉外。干馏式煤气发生炉的煤气生产过程:作为气化剂的空气和水蒸气自炉底鼓入炉内,在高温条件下,与进入气化段的呈半焦性质的煤发生氧化还原反应,形成以一氧化碳和氢气为主要成分的煤气。煤气向上运行进入干馏段,通过与缓慢下移的气化用煤直接接触,将其热量直接传给气化用煤,对煤进行干馏和干燥,同时产生一部分以烷烃高热值气体为主的干馏煤气,这部分上行煤气及干馏过程中产生的干馏煤气一起由煤气出口导出。
    接下来我们针对干馏式煤气发生炉较其它煤气炉产生煤气及焦油的优势进行分析,详细介绍如下。
    由3种煤气发生炉炉型(一段式煤气发生炉•●、两段式煤气发生炉•●、干馏式煤气发生炉)的结构可以看出,其灰层区•●、氧化层区和还原层区处的炉体结构基本相同,不同之处在于其干馏层区的结构,而干馏层区结构的不同直接影响到煤炭在此进行干馏热解的传热介质的变化,从而影响到干馏热解过程中干馏煤气及副产焦油的析出清况。
    煤的热解过程大致可分为3个阶段:第1阶段,室温-300摄氏度为干燥脱气阶段,脱水主要发生在120摄氏度以前,甲烷•●、二氧化碳和氮气等气体的脱除大致在200摄氏度时完成。
    第2阶段,300-600摄氏度,以解聚和分解反应为主,析出大量煤气和焦油,450摄氏度左右焦油析出量最大。
    第3阶段,600-1000摄氏度,以缩聚反应为主,半焦变成焦炭,该阶段析出焦油量极少,产生的气体主要是氢气和少量甲烷。
    温度是影响干馏热解产物的最主要因素,煤在干馏热解过程中产生干馏煤气,其中氢气在400-600摄氏度开始缓慢生成,600-900摄氏度时氢气生成量最大,一氧化碳的最大生成速度在700--900摄氏度。甲烷的释放峰温在550-700摄氏度范围内,烃类气体释放峰温为500-600摄氏度;400-700摄氏度干馏热解过程中焦油的产率最大,400-600摄氏度时产生的焦油主要由脂肪烃•●、芳香烃以及含氧化合物组成,其密度和黏度较低;高温状态下产生的焦油基本完全是芳烃,密度和黏度度较高,而且由于二次反应的存在,焦油产率明显下降。
    一段式煤气发生炉的干馏热解介质为还原层产生的全部煤气,其温度约为550-650摄氏度,煤气“炉出温度”为500-550摄氏度,由于一段式煤气发生炉的干馏层较薄,煤炭在干馏层内进行的低温干馏热解时间较短,煤中的挥发分只有一小部分在干馏层中通过低温干馏热解析出,大部分未脱除的挥发分随煤进入还原层上部,在700-800摄氏度下进行中温热解脱除。由于炉内主要进行的是中温干馏热解,干馏煤气主要以氢气和一氧化碳为主,甲烷类物质相对较少;另外热解出的焦油中低温干馏焦油比例较少,大部分为温干馏焦油,焦油的密度和黏度较高,同时焦油产率也明显较少。入炉煤挥发分为25%-28%时,一段式煤气发生炉炉出煤气热值大于等于5643kJ/NM3,焦油产率为3%左右。
    两段式煤气发生炉的干馏段较高,干馏段高度一般为6m左右,两段式煤气发生炉上段煤气“炉出温度”只有80-120℃,由此可以判断,尽管其干馏段高度较高,但其有效干馏层高度预计只有3m左右。由于干馏段内的干馏热解热源只由气化段产生的煤气的一部分M提供(热介质温度约为550-650℃),所以尽管煤在两段式煤气发生炉干馏段内进行的低温热解时间相对较长,但由于干馏热量提供不足,致使低温热解程度不够,进入还原层的半焦挥发分含量偏高,还原层上部中温热解脱除的挥发分比例较高。与一段式煤气发生炉相比,两段式煤气发生炉干馏煤气主要以氢气•●、甲烷和C类物质为主,煤气热值相对较高;另外热解出的焦油中低温干馏焦油比例也明显增高,焦油的密度和黏度较低,同时焦油产率也明显增高。入炉煤挥发分为25%-28%时,两段式煤气发生炉炉出煤气热值大于等于6061 kJ/Nm3,焦油产率为5%左右。
    干馏式煤气发生炉干馏段高度与两段式发生炉相同,干馏式发生炉煤气“炉出温度”一般在400--450℃,由此可以判断,其有效干馏层高度应该在5m左右,约为一段式煤气发生炉的16倍,干馏段内低温干馏热解时间是一段式煤气发生炉的16倍,干馏热解的热介质总量与一段式煤气发生炉相同,是还原层产生的全部煤气(热介质温度约为550-650℃),单位时间内提供的热解热量基本是两段式发生炉的2倍以上。即干馏式煤气发生炉内干馏段内单位时间内低渴热解热量与一段式煤气发生炉相同,低温干馏热解时间与两段式煤气发生炉相同,低温干馏热解程度高于其它两种炉型。与另外两种炉型相比,干馏式煤气发生炉干馏煤气中氢气•●、甲烷和C类物质的析出量较大,煤气热值相对较高;另外热解出的焦油主要是低温干馏焦油,焦油密度和黏度较低,同时焦油产率也明显增高,入炉煤挥发分为25%-28%时,干馏式煤气发生炉炉出煤气热值为6479 kJ/Nm3,焦油产率为7%左右。

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