煤炭气化基本知识（三）；第三讲煤气发生炉及煤的气化；第一讲，介绍了什么是煤气和发生炉煤气，特别介绍了；一、煤炭气化简史；煤制气的历史，至今已有200多年；1、1792年，美国人威廉·默多克在自己的家里，；2、1812年，英国在伦敦建造了世界上第一个炼焦；3、1839年，俄国的皮肖夫(Bishff)，设；4、1865年，上海建立了我国第一座高温干馏煤气；5、1
煤炭气化基本知识（三）
第三讲 煤气发生炉及煤的气化
第一讲，介绍了什么是煤气和发生炉煤气，特别介绍了混合发生炉煤气；第二讲，介绍了煤质及煤的特性以及对气化所产生的方方面面的影响；今天开始第三讲，内容包括煤气发生炉及煤的气化，我将向各位介绍煤炭气化简史：采用不同的气化方法和不同的炉型时，煤在炉内的气化反应过程；重点针对单段炉和两段炉，介绍影响煤炭气化的若干因素；煤炭气化过程的热平衡；以及气化过程所产生的煤气、煤尘、焦油、炉渣等。
一、煤炭气化简史
煤制气的历史，至今已有200多年。
1、1792年，美国人威廉·默多克在自己的家里，将煤装在铁制的圆筒形的蒸馏釜内，被装在砖砌的直立火炉里进行干馏，所生成的煤气用于照明，1802年制成了较大的煤气发生器。
2、1812年，英国在伦敦建造了世界上第一个炼焦煤气厂，当时主要是用于照明。
3、1839年，俄国的皮肖夫(Bishff)，设计实施了空气鼓风固定床上行式液态排渣煤气发生炉。
4、1865年，上海建立了我国第一座高温干馏煤气厂。
5、1895年，奥地利维也纳的斯曲勒巧(strchc)教授发明了采用两个容器的煤气发生炉用来制取水煤气，这就是两段炉的雏形。
6、1939年，德国研制的世界第一台现代化的高压气化鲁奇炉投入运行，目前已发展到了第四代了。
7、1943年，在奥地利建成世界上第一座两段炉煤气厂。
8、1940年以后，前苏联在总结以往煤气发生炉结构的基础上，设计制造了一直沿用至今的д型煤气发生炉，目前国内各煤气炉生产厂家所生产的煤气
炉，基本上都是参照д型炉的。
9、1945年以后，美国研制的威尔曼——格鲁沙单段式煤气炉投入商业运作。 10、1980年，美国研制的德士古水煤气气化炉投入商业运作。
就煤的气化方法而言，已不下百余种，简化分类如下：
、（太阳能气化炉）
二、常压固定床煤气发生炉
这里，我重点介绍的是生产混合发生炉煤气的常压固定床煤气发生炉，其
中包括单段炉和两段炉，这类炉型的特点如下：
1、常压气化：就是采用的是微正压操作，一般情况下，炉内的操作压力在6～1KPa，而加压气化的操作压力要比常压气化高得多。例如：加压气化鲁奇炉的操作压力为2.5MPa左右；加压鲁尔炉的操作压力高达9.8MPa。
2、固定床运行：固定床顾名思义即是指煤料在炉内相对呈固定状态，但是，实际上在气化反应过程中，煤料是在不断下移的，所以又被称为移动床，从某种意义上讲叫移动床更符合实际，根据被气化的煤料在炉内所处的状态，还有采用流化床(又称沸腾床)的温格勒炉、采用气流床(又称悬浮床)的K-T炉、采用不同熔池介质的铁浴床、盐浴床和渣浴床的气化炉。这里要特别说明的是：煤料在固定床气化时，煤的干燥、干馏、还原和氧化层次比较明显，而煤料在气流床气化时，煤的干燥、干馏、还原和氧化，仅1秒之内就完成了。
固定床、流化床、气流床工作原理示意图如下：
3、对入炉煤粒度要求：常压固定床：单段炉20-80mm，两段炉20-50mm
加压固定床：13-50mm(要求＞13mm占87%)
流化床：0-8mm
气流床：＜0.1(要求＞200目占80%)
4、煤料在炉内所停留时间：固定床：1～1.5h
流化床：～15min
气流床：＜1S
5、气化介质：常压固定床煤气炉绝大多数采用的是“空气+水蒸汽”，而“富氧+水蒸汽”至今还很少被采用。加压固定床、流化床、气流床煤气炉，大多数采用“氧+水蒸汽”。
6、煤气中的可燃气体，主要是CO和H2。
7、煤气热值：5.02～6.28MJ/Nm(1200～1500)Kcal/Nm)
8、气化强度：150～350kg/m·h
9、煤气产率：2～3.5Nm/kg
10、煤气炉的直径：φ1.0～φ3.6m
11、制气能力：1000～8000Nm/h
三、煤的常压固定床气化过程的影响因素
1、在气化过程中各气体成分在各层次内的分布
图8可以显示出从气化剂进入炉内后的变化过程
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(1)氧气：在灰渣层不起反应，主要反应是在氧化层与碳起反应，在氧化层结束时，氧气已经趋近于0，正常气化时在煤气中只含0.2%左右氧气。
(2)二氧化碳：是在氧化层生成，在氧气消耗逐渐下降时，二氧化碳就逐渐上升，在氧化层的上部至第一还原层时，由于二氧化碳与碳起还原反应，所以二氧化碳就逐渐下降，当到达第二还原层时，二氧化碳下降缓慢，然后又有上
升，这是因为一氧化碳与水蒸汽反应生成二氧化碳所造成。
(3)一氧化碳：在氧化层后段及第一还原层是生成一氧化碳最多的区域，此时主要是二氧化碳与碳起还原反应生成一氧化碳，在第二还原层上部就有微微下降的趋势，逐后在空层部分由于一氧化碳和水蒸汽反应生成二氧化碳，而此时一氧化碳就有下降趋势。
(4)水蒸汽：主要是耗用在第一还原层和第二还原层，在空层中也有少量耗用。
(5)氢气：主要在第一还原层生成，在第二还原层以空层中还有少量生成，从上面各种气体的消耗及生成的情况可以得到这样一些规律，即：
①氧的耗用与二氧化碳的生成是一消一涨，只有氧的下降才会有二氧化碳的生成；
②二氧化碳与一氧化碳也是一消一涨；
③水蒸汽与氢也还是一消一涨的趋向。
2、不同燃料的二氧化碳还原反应速度
在发生炉内不同性质的燃料对于二氧化碳还原反应的速度和生成物的浓度都有不同，图9示出木炭、焦炭和无烟煤在
1100℃的不同还原反应速度。
由上图可知，在1100℃时，木炭的反应速度最快，焦炭次之，而无烟煤的反应速度最慢，若为烟煤，则反应速度是在木炭和焦炭之间。
由此也可得知，为什么无烟煤在气化时，由于其还原反应速度慢，所以只能采用小于烟煤气化时的流量，这样以降低流速，使气化剂与碳有较长时间的接触。
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