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1、山 东 理 工 大 学 教 案 第 30 次课教学课型：理论课 实验课 习题课 实践课 技能课 其它主要教学内容（注明：* 重点 # 难点 ）：第五章 固体燃料的气化过程及设备一、发生炉煤气的种类（1） 空气煤气（2） 水煤气（3） 混合煤气二、气化过程教学目的要求：了解发生炉煤气的种类及气化过程教学方法和教学手段：讲授讨论、思考题、作业：参考资料：沈慧贤，胡道和. 硅酸盐热工工程. 武汉工业大学出版社，1996注：教师讲稿附后第五章 固体燃料的气化过程与设备煤的燃烧方式：（1）直接燃烧：缺点：燃烧容易产生不完全，热利用低，造成能源浪费，污染严重，不易控制；（2）半煤气燃烧：一部分直接燃烧，一
2、部分气化后再燃烧；（3）全煤气燃烧：全部气化后燃烧，效率高，易实现温度控制。一、 发生炉煤气的种类气化过程需要气化剂，常用的气化剂有空气、水蒸气、空气+水蒸气，根据气化剂的不同将发生炉煤气分为：空气煤气、水煤气、混合煤气。（1） 空气煤气气化剂：空气所进行的反应：C+O2+3.76N2=CO2+3.76N2+Q CO2+C=2COQ所以综合反应为 2C+O2+3.76N2=2CO+3.76N2+Q理想空气煤气（纯炭与空气反应）的废气组成为：CO2=N2(%)=产气率：每单位气化用煤转变为煤气的体积，单位Nm3/kg 理想空气煤气的产气率V= Nm3/kg制取空气煤气的过程存在温度：由于C+O2
3、反应，氧化层温度高，会使灰分软，成熔融状态（结渣）。影响正常气化过程的进行。（2） 水煤气：气化剂：水蒸汽主要反应： C+H2O=CO+H2Q (5-4)C+2H2O=CO2+2H2Q (5-5)CCO2=2COQCOH2O= CO2+H2Q从反应平衡式可以看出，吹气阶段反应多属吸热反应，要维持窑炉内的温度，需要源源不断供入热蒸汽。为了产生热量，工业上常采用间歇式送风法：空气 发生炉煤气煤气 即：当需要热时，通入空气，使反应C+O2=CO2放热，当温度高到要求时，停止空气，供入蒸汽开始造汽，前者为吹气阶段，后者为吹汽（制）汽阶段，构成水煤气工艺的基本循环。 缺点：水煤气热值比空煤气高，但对原料
4、的要求苛刻，采用优质无烟煤或焦炭，操作复杂，故一般的硅酸盐窑炉不采用水煤气。（3） 混合煤气气化剂：空气水蒸汽利用 C+O2=CO2反应提供热量，利用CO2与H2O反应造气，混合煤气。理想混合煤气产率：反应：2C+O2+3.76N2=2CO+3.76N2+246388KJ/kmol (与氧反应) C+H2O=CO+H2118798 kJ/kmol一个反应为放热，一个反应为吸热，恰好能维持炉内温度的稳定，放热能使 kmol的炭与水反应。故反应的总体积为： 2 + 3.76 + 2.07 + 2.07=9.9kmol CO N2 CO H2 所以理想混合发生炉煤气的组成为：CO： H2： N2：从
5、组成中可以看出CO、H2 所占比例为62%，所以混合煤气的热值比较高产气率：V= 对比空气煤气，谁煤气，混合煤气产气率最小，但是由于含CO、H2的比例高，故热值最大。二、 气化过程（以混发生炉煤气为例）图5-11-加煤口 2-钎孔 3-煤气出口 4-炉篦 5-水封 6-灰盘 7-空层 8-干燥干馏层 9-第二还原层 10-第一还原层 11-氧化层 12-灰层 13-气化剂进口在各个层内进行反应：1、氧化层（火层） C+O2=CO2 放热反应，温度：110012002、第一还原层 C+H2O=CO2+H2 C+H2O=CO+H2 C+2H2O=CO2+2H2 吸热反应，温度：800-11003、
6、第二还原层 CO2+C=CO 4、干馏层（干燥层） 挥发分溢出，煤背干燥，温度：500-800山 东 理 工 大 学 教 案 第 31 次课教学课型：理论课 实验课 习题课 实践课 技能课 其它主要教学内容（注明：* 重点 # 难点 ）：三、 气化指标四、 发生炉炉的炉型及构造五、 煤气的净化1、热脏煤气的净化教学目的要求：了解气化指标、发生炉炉的炉型及构造以及热脏煤气的净化过程教学方法和教学手段：讲授讨论、思考题、作业：参考资料：沈慧贤，胡道和. 硅酸盐热工工程. 武汉工业大学出版社，1996注：教师讲稿附后三、气化指标1、 产气率：指气化每单位气化用煤转变为煤气的体积，单位Nm3/kg，又
7、称气化率。2、 气化强度：单位时间在单位截面上所气化的煤量（化煤量）kg/m2.h 生产能力=气化强度横截面积3、 比消耗量：气化单位质量煤所消耗的气化剂用量4、 气化过程的热量（1） 气化煤的化学热（2） 蒸汽带入的热量（3） 煤气的化学热（4） 热煤气所含的热量（5） 焦油化学热5、 气化效率：单位质量的煤的发热量转化为煤气发热量的百分数。6、 热效率：又称为热量利用程度，7、 提高气化用煤的途径：，进行预处理，把煤加工程型煤，可以采用多种煤配比，对于粘结性差的煤可以适当的加入粘结剂。优点：（1）扩大了煤的应用范围（2） 用配煤技术，节省烟煤（3） 改善气体流动，便于操作（4） 加入适当的
8、粘结剂可以调整灰分软化温度缺点：型煤需要一定成本四、发生炉炉型及构造 结合图5-(6a)主要构造包括：炉身、搅拌装置、风气帽、排灰装置、送料装置 炉身：造气空腔 搅拌装置：打碎大的焦块，破除焦拱，灰渣块加煤装置：送煤 风气帽：分配气化剂，打碎渣，实现连续均匀的排灰五、煤气的净化从发生炉出来的煤气含有各种的杂质：灰尘、煤尘、焦油、醋酸、硫化氢、氨气及水蒸气，需要净化一一除去。1、 热脏煤气的净化工艺流程 放散 除尘 盘形阀管道 窑炉使用 存烟斗（1） 除尘：图5-10为旋风除尘器。图5-10旋风除尘器工作原理： 煤气沿切线方向进入旋风筒后，围绕旋风筒作圆周运动，由于离心力的作用，煤气中得尘粒被抛
9、向器壁，与器壁碰撞后失去速度而沉降，被净化的煤气经旋风筒上升由出口排出。山 东 理 工 大 学 教 案 第 32 次课教学课型：理论课 实验课 习题课 实践课 技能课 其它主要教学内容（注明：* 重点 # 难点 ）：2、 冷煤气的净化六、气化方法的新进展教学目的要求：了解冷煤气的净化过程以及气化方法的新进展教学方法和教学手段：讲授讨论、思考题、作业：参考资料：沈慧贤，胡道和. 硅酸盐热工工程. 武汉工业大学出版社，1996注：教师讲稿附后（2） 盘形阀：控制发生炉煤气与管道之间煤气的流动（3） 存烟斗：存放尘土及焦油，缺点：不能加压，实现增速运输。2、冷煤气的净化洗涤除焦油除硫净化焦油量较少的
10、冷煤气流程：发生炉冷却器（换热器） 洗涤塔 排风机 用户 预冷+除尘 冷却+除尘 净化焦油量较多的冷煤气流程： 发生炉冷却器（换热器） 焦油净化装置 洗涤塔 排送机 用户 预冷+除尘 冷却+除尘注意：煤气净化用水应该采用循环水，循环使用，因为水中的苯、酚类等物质会危害人体健康，严禁与生活用水混合。六、气化方法的新进展介绍几种新的气化方法：流化床、汽化床等新型炉1、 两段式发生炉图5-14特点：两段式发生炉的干燥层、干馏层较长，发生炉的炉膛可以分为两个区域：位于上端的为干馏段，位于下段的为气化段，气化过程中，煤的干馏与气化时分开进行的。煤气出口由两个：上煤气出口和下煤气出口。优点：（1）燃用煤的品种多（2）产生的煤气热值高，质量好（3）产量大，气化效率高。2、 加压气化法：发生炉中的气化过程一般是在常压下进行的，采用高压方法就是提高气化剂的压力，从而大幅度的提高发生炉的产量，同时制得符合城市要求的中等热值的煤气。 加压气化主要是促使甲烷含量增加。