煤氣發生爐的工作原理

【資料簡介】

煤氣發生爐煤氣的成分：主要成分是H2、CO、CH4、CO2等。
　　在一般的煤氣發生爐中，煤是由上而下、氣化劑則是由下而上地進行逆流運動，它們之間發生化學反應和熱量交換。這樣在煤氣發生爐中形成了幾個區域，一般我們稱為“層”。按照煤氣發生爐內氣化過程進行的程序，可以將發生爐內部分為六層：1）灰渣層；2）氧化層（又稱火層）；3）還原層；4）干餾層；5）干燥層；6）空層；其中氧化層和還原層又統稱為反應層，干餾層和干燥層又統稱為煤料準備層。

　　（1）灰渣層：煤燃燒后產生灰渣，形成灰渣層，它在發生爐的zui下部，覆蓋在爐篦子之上。其主要作用為：a保護爐篦和風帽，使它們不被氧化層的高溫燒壞；b預熱氣化劑，氣化劑從爐底進入后，首先經過灰渣層進行熱交換，使灰渣層溫度降低，氣化劑溫度升高。一般氣化劑能預熱達300-450℃左右。c灰渣層還起了布風作用，使進入的氣化劑在爐膛內盡量均勻分布。

　　（2）氧化層：也稱為燃燒層（火層）。從灰渣中升上來的氣化劑中的氧與碳發生劇烈的燃燒而生成二氧化碳，并放出大量的熱量。它是氣化過程中的主要區域之一，其主要反應是：
　　C+O2→CO2+97650大卡
　氧化層的高度一般為所有燃料塊度的3-4倍，一般為100-200毫米。氣化層的溫度一般要小于煤的灰熔點，控制在1200℃左右。　

　（3）還原層：在氧化層的上面是還原層。赤熱的碳具有很強的奪取氧化物中的氧而與之化合的本領，所以在還原層中，二氧化碳和水蒸氣被碳還原成一氧化碳和氫氣。這一層也因此而得名，稱為還原層，其主要反應為：
　　CO+C→2CO+38790大卡　
　　H2O+C→H2+CO+28380大卡
　　2H2O+C→CO2+2H2+17970大卡　

　由于還原層位于氧化層之上，從上升的氣體中得到大量熱量，因此還原層有較高的溫度約800-1100℃，這就為需要吸收熱量的還原反應提供了條件。而嚴格地講，還原層還有*、第二之分，下部溫度較高的地方稱*還原層，溫度達950-1100℃，其厚度為300-400毫米左右；第二層為700-950℃之間，其厚度為*還原層1.5倍，約在450毫米左右。

　（4）干餾層：干餾層位于還原層的上部，由還原層上升的氣體隨著熱量的被消耗，其溫度逐漸下降，故干餾層溫度約在150-700℃之間，煤在這個溫度下，歷經低溫干餾的過程，煤中揮發份發生裂解，產生甲烷、烯烴及焦油等物質，它們受熱成為汽態，即生成煤氣并通過上面干燥層而逸出，成為煤氣的組成部分。干餾層的高度隨燃料中揮發份含量及煤氣爐操作情況而變化，一般＞100毫米。

    （5）干燥層：干燥層位于干餾層上面，也即是燃料的面層，上升的熱煤氣與剛入爐的燃料在這層相遇，進行熱交換，燃料中的水分受熱蒸發。一般認為干燥溫度在室溫--150℃之間，這一層的高度也隨各種不同的操作情況而異，沒有相對穩定之層高。

    （6）空層：空層即燃料層上部，爐體內的自由區，其主要作用是匯集煤氣。也有人認為：煤氣在空層停留瞬間，在爐內溫度較高時還有一些副反應發生，如：CO分解、放出一些炭黑： 2CO→CO2+C以及2H2O+CO→CO2+H2 　

　　　從上面六層簡單敘述，可以看出煤氣發生爐內進行的氣化過程是比較復雜的，既有氣化反應，也有干餾和干燥過程。而且在實際生產的發生爐中，分層也不是很嚴格的，相鄰兩層往往是相互交錯的，各層的溫度也是逐步過渡的，很難具體劃分，各層中氣體成份的變化就更加復雜了，即使在專門的研究中，看法也是分歧的。