试谈热壁高效造气炉的推广原理

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燃气壁挂炉的工作原理

燃气壁挂炉的工作原理

燃气壁挂炉的工作原理
燃气壁挂炉是一种使用燃气作为燃料的供暖设备,其工作原理主要包括燃烧系统、热交换系统和控制系统。

燃烧系统是燃气壁挂炉的基础,它由燃烧器和燃气供应系统组成。

当燃气进入燃烧器时,燃气与空气混合并喷入燃烧室,然后点火使混合气体燃烧。

燃气壁挂炉通常采用闭燃烧方式,其中燃气和空气的供应通过阀门进行控制,以确保燃烧效果良好且燃气利用率高。

燃烧产生的高温燃烧气体通过热交换器传递给供暖系统。

热交换器通常由金属管道组成,其内部通过流体循环,将燃气燃烧产生的热量传导给流经管道的水或其他供暖介质。

通过热交换器的传热过程,冷却的燃烧气体失去部分热量,水或供暖介质则被加热。

控制系统是燃气壁挂炉的核心组成部分,负责对炉内温度、燃气供应、循环水流等进行监测和控制。

通过传感器感知温度、压力等参数,并通过控制器对燃气阀门、水泵等进行调节,以实现对燃烧和供暖系统的精确控制。

总体而言,燃气壁挂炉的工作原理是通过燃气燃烧产生高温气体,通过热交换器将热量传递给供暖系统,同时通过控制系统对供暖过程进行监测和控制,以实现高效、安全和舒适的供暖效果。

气化炉的制作方法和原理

气化炉的制作方法和原理

气化炉的制作方法和原理一、气化炉的制作方法气化炉的制作主要涉及上下炉体制作、炉膛制作、气化室制作、燃气喷嘴的制作,下面对其详细介绍。

1、上下炉体制作采用优质的碳素结构钢板,将钢板切割成下炉体(炉门)、上炉体(载物炉膛)等多个零部件,然后在合适的位置和方式上进行焊接。

首先将下炉体和上炉体的连接部压合,利用易于操作和强度足够的4mm、6mm钢板焊接固定,确保耐腐蚀和耐高温,再对炉膛的下部进行披挂防灰构造处理,即将炉底部位焊接防灰板,为炉膛正常运行提供良好的支撑。

2、炉膛制作炉膛的制作需要选用一些特殊材料,如汽车刹车片、高铝陶瓷、高铝水泥等硬化耐磨材料,平整排列并用直道钢条进行固定。

然后在炉膛内部制作特殊的燃烧和喷嘴系统,确保燃气与载物之间充分接触和反应。

3、气化室制作气化炉的气化室与载物炉膛相连,其制作采用优质不锈钢板,将不锈钢板弯曲成几个零部件,用螺栓和铆钉,诺轴创实现结合。

将气化室与炉膛充分连接,温度以及气体压力达到设定值时确保气体反应有效。

4、燃气喷嘴的制作燃气喷嘴的选择包括四种类型,分别为‘U’形喷嘴、‘I’形喷嘴、‘S’形喷嘴和‘H’形喷嘴,其中‘S’形喷嘴和‘I’形喷嘴是日常使用比较常见的两种喷嘴。

在材料上,一般选用耐高温、耐磨、耐腐蚀的石墨材料,制作成相应的喷嘴。

二、气化炉的原理气化炉是利用固体燃料或液体燃料在高温、高压气氛中发生热化学反应,将燃料中的碳、氢、氧等元素在气化过程中分离出来,得到一种气态混合物,称之为合成气。

气化炉的原理主要包括以下两个方面:1、气化原理气化炉主体的气化过程与燃烧有所不同,其燃料在高温、高压气氛下达到化学热反应,将固体或液体燃料转化为气态混合物,籍此获得高效新型燃料气。

因此,气化炉建立在高积压条件下,提高了气化率和合成气质量,有低温式、介温式和高温式三种不同形式的炉型,需要根据需求选用合适的炉型。

2、燃气生成原理气化炉的原始燃料经过气化,产生气态氧化氮、水等成分,在高温压况下,由化学热反应生成化学品,如一氧化碳、氢气、乙烷等,支持启动炉膛,同时也是进行加料安全的重点组成部分。

燃气蒸汽锅炉的工作原理与热效率优化

燃气蒸汽锅炉的工作原理与热效率优化

燃气蒸汽锅炉的工作原理与热效率优化燃气蒸汽锅炉是一种能够将燃料燃烧产生的热能转化为蒸汽能量的设备。

它广泛应用于工业、商业和住宅领域,为供暖、加热和动力提供了可靠高效的解决方案。

本文将介绍燃气蒸汽锅炉的工作原理以及如何优化其热效率。

首先,我们来了解一下燃气蒸汽锅炉的工作原理。

燃气蒸汽锅炉由燃烧器、燃烧室、烟道、热交换器、水循环系统和控制系统等部分组成。

燃气蒸汽锅炉的工作过程如下:1. 燃气通过燃烧器进入燃烧室,在与空气混合后发生燃烧。

2. 燃烧产生的高温燃烧气体通过热交换器,将热能传递给水。

3. 水在热交换器内吸收了燃烧气体释放的热能,逐渐升温并转化为蒸汽。

4. 产生的蒸汽被送往需要蒸汽供应的设备或系统中进行利用。

5. 燃烧产生的烟气从烟道中排出,通过排烟系统排放至大气中。

要优化燃气蒸汽锅炉的热效率,可以从以下几个方面入手:1. 定期维护和清洁:定期对燃烧器、热交换器和烟道进行清洁和维护。

清除积灰和积碳等杂质,使燃气和烟气通道畅通无阻,提高热传递效率。

2. 合理调整燃烧参数:根据不同的工况和负荷需求,调整燃气蒸汽锅炉的燃烧参数,如燃烧器的进气量、燃气与空气的混合比例、烟气排放温度等。

通过优化燃烧参数,可以提高燃烧效率和热效率。

3. 安装节能设备:在燃气蒸汽锅炉系统中安装节能设备,如烟气余热回收装置、烟气再循环装置等。

这些设备可以有效利用废热和回收烟气中的热能,提高系统的整体热效率。

4. 使用高效节能的控制系统:采用优化控制策略和先进的自动控制装置,实现对燃气蒸汽锅炉的精确控制和调节。

合理的控制系统可以保持蒸汽压力和温度的稳定,减少能源的浪费,提高热效率。

5. 定期检测和监测:建立完善的监测系统,定期对燃气蒸汽锅炉进行性能检测和排放监测。

通过监测和分析数据,及时发现和解决问题,保持燃气蒸汽锅炉的高效运行。

总结起来,燃气蒸汽锅炉是一种常见且重要的供热设备,其工作原理基于燃烧和热交换的原理。

要优化其热效率,可以通过定期维护和清洁、合理调整燃烧参数、安装节能设备、使用高效节能的控制系统以及定期检测和监测等方式进行。

燃气蒸汽锅炉工作原理及优势分析

燃气蒸汽锅炉工作原理及优势分析

燃气蒸汽锅炉工作原理及优势分析燃气蒸汽锅炉是一种重要的能源转换设备,广泛应用于工业、商业和家庭等领域。

它能够将燃气能源转化为热能,并进一步转化为蒸汽能源,提供热力或动力供应。

本文将对燃气蒸汽锅炉的工作原理进行详细阐述,并分析其在实际应用中的优势。

燃气蒸汽锅炉的工作原理主要分为三个步骤:燃气燃烧、烟气传热和蒸汽产生。

首先,燃气燃烧阶段是燃气蒸汽锅炉的关键步骤。

燃气通过燃烧器进入燃烧室,与空气混合并点燃。

燃烧产生的高温气体形成火焰,使炉膛内的温度升高。

其次,在燃烧过程中,火焰和炉膛内的热传导导致燃烧室内的水壁变热,从而使水变成蒸汽。

燃烧室内的水壁由水管组成,被高温烟气包围。

通过烟气和水管之间的热交换,水的温度逐渐升高,并在一定压力下转化为蒸汽。

最后,蒸汽产生后,从锅炉的出口进入使用场所,提供热量或动力。

蒸汽通过管道输送到需要的地方,如加热系统或蒸汽动力设备。

在使用过程中,蒸汽的温度和压力需要根据实际需求进行调节。

燃气蒸汽锅炉具有以下优势:1. 高效节能:燃气蒸汽锅炉采用燃烧器燃烧,能够充分利用燃气能源,燃烧效率高。

同时,锅炉采用烟气和水之间的热交换,最大程度地提高能量利用率。

相比其他能源转换设备,燃气蒸汽锅炉的能效更高。

2. 清洁环保:燃气作为一种新能源,燃烧过程中产生的污染物排放量较低。

相对于燃煤锅炉而言,燃气蒸汽锅炉的烟气中含有的二氧化硫、氮氧化物等有害物质大大减少,对环境影响较小。

3. 安全可靠:燃气蒸汽锅炉采用燃气作为燃烧介质,排除了燃煤锅炉燃烧过程中可能引发的火灾、爆炸等安全隐患。

燃气蒸汽锅炉具有自动控制系统,能够对燃烧状态进行实时监测和调整,保证锅炉运行的安全可靠性。

4. 操控简便:燃气蒸汽锅炉的运行和控制相对较简单,无需特别培训的操作人员即可进行调节和控制。

锅炉具备自动点火、压力调节和故障警报等功能,能够辅助人工控制操作,提高工作效率。

5. 灵活多样:燃气蒸汽锅炉在设计和安装上具有一定灵活性,可以根据实际使用需求进行个性化定制。

烧成五大热工设备的性能工作原理及相互关系讲解

烧成五大热工设备的性能工作原理及相互关系讲解

烧成五大热工设备的性能工作原理及相互关系水泥厂生产工序中较为复杂的就是熟料的煅烧。

而熟料的烧成,包括物理、化学反应直接体现在烧成系统五大热工设备性能、特点上,即预热器、炉、窑、冷却机和燃烧器上。

这五大热工设备各自发挥着自己性能、特点,操作中有目的、无条件地将其结合起来,使其达到完美的状况,从而保证回转窑热工制度稳定,使回转窑安全稳定的运行,从而达到安全、高效、节能、低消耗的目的。

了解和掌握这五大热工设备关系、特点、性能,在回转窑操作和管理上显得尤为重要。

现一一作介绍。

(一)预热器目前悬浮预热器的种类很多,基本上分为:旋风预热器和立筒预热器。

它们具有的共同特征:利用稀相气固系统直接悬浮换热。

无论是旋风式和立筒式的都由多级换热单元组成,多级换热的目的在于提高预热器的热效率。

多级预热器串联的组合方式形成了单体内气固同流而宏观气固逆流的系统,每级预热单元,必须同时具备气固混合(物料分散),换热和气固分离三个功能。

旋风预热器每一级换热单元由旋风筒和换热管道组成以及下料溜子上的撒料装置和锁风装置。

每级预热单元同时具备气固混合、换热和气固分离三个功能。

旋风筒进风管道的风速以一般在16-22m/s 沿切线方向经导流板,270℃大蜗壳角进入。

气固之间80%的换热在进风管道中就已完成,换热时间仅需0.02-0.045,只有20%以下的换热在旋风筒中完成。

在管道中完成大部分热交换后,生料粉随气流以切线方向高速进入旋风筒,在筒的旋转下,自旋风筒锥体部又反射旋转向上,固体颗料在离心力的作用下甩向筒壁滞流区,或与筒壁碰撞,失速坠落而沉降下来与气体分离,经下料管喂入下一级旋风筒或入窑,气体经内筒排出。

采用的是南京院设计的双系列C5级低压损带NST-1型分解炉的预热器。

预热器特点:1、低阻、强化分离功能C1筒带旋流叶片,C1锥部有尾涡隔离器,有效降低阻力,提高收尘效率,使C1筒收尘效率达90%以上;2、斜锥(旋风筒),防止物料堵塞,打破物料分散的对称性,防止二次飞扬,改变和降低气流的速度和方向。

户外气炉预热原理-概述说明以及解释

户外气炉预热原理-概述说明以及解释

户外气炉预热原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:户外气炉是户外运动爱好者常用的烹饪工具,它可以利用液化气或者其他气体燃料来加热食物。

在使用气炉之前,预热是非常重要的步骤。

预热可以提高燃料的燃烧效率,保证食物能够均匀加热,同时也可以延长气炉的使用寿命。

本文将重点介绍户外气炉预热的原理、方法及其重要性。

通过深入了解户外气炉预热的相关知识,希望能够帮助读者正确合理地操作气炉,在户外活动中享受更为便利和安全的烹饪体验。

json{"1.2 文章结构":{"本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

在引言部分,将会简要介绍户外气炉预热的概念和重要性,同时说明文章的目的。

在正文部分,将详细探讨气炉预热的重要性、原理和方法,为读者解析预热的必要性和实现方法。

最后,在结论部分,将对整个文章进行总结,探讨预热在实际应用中的意义和未来发展的展望。

"}}1.3 目的:本文旨在深入探讨户外气炉预热的原理和方法,旨在帮助读者更好地了解户外气炉的工作机制,提高户外炊具使用的效率和安全性。

通过对气炉预热的重要性、原理和方法的详细分析,希望读者能够在户外活动中正确使用气炉,避免因不当操作而导致的危险和效率低下的问题。

同时,也为未来户外烹饪装备的改进和发展提供一定的参考和借鉴。

2.正文2.1 气炉预热的重要性在户外烹饪和野外生存中,气炉是一种非常常见和重要的工具。

而对于气炉来说,预热是一个至关重要的步骤。

为什么要对气炉进行预热呢?这是因为预热可以有效地提高燃料的燃烧效率,使得气炉可以更快更稳定地达到理想的工作温度,从而更好地完成烹饪任务。

首先,预热可以让燃料充分燃烧,提高炉内温度。

在户外环境中,温度波动较大,燃料可能受到湿气或者低温的影响而燃烧不充分,如果不进行预热,可能会导致炉具出现火苗不稳定、炉体热度不均匀等问题,影响烹饪效果。

其次,预热还可以延长气炉的使用寿命。

在使用气炉之前,首先对炉具进行预热,可以让金属材质逐渐升温,避免突然升温引起金属热胀冷缩,从而减少材质的损耗,延长气炉的使用寿命。

天然气综合门站加热炉原理与应用

天然气综合门站加热炉原理与应用

天然气综合门站加热炉原理与应用摘要:我国天然气用量逐年上升。

加热炉作为一种天然气场站主要的加热设备,在天然气输送时作用十分重要。

为探讨目前常用天然气加热炉的优缺点和选用原则,分析了水套炉、电加热炉、催化红外辐射加热炉和管壳式换热器的原理及特点;总结了常用天然气加热炉的应用与发展;以水套炉为例,建立模型,对加热过程中的热力学参数进行了计算分析;最后预测多功能、智能化、安全性好、成本更低的天然气加热炉将是未来的发展方向。

关键词:天然气加热炉水套炉1 引言相比传统能源,天然气具有多种优点,在众多领域应用广泛。

天然气场站是天然气在输送过程中进行多种工艺处理的场所。

由于场站上下游的天然气压力需求往往不同,因此在分输时需要进行降压处理。

气体介质经节流降压会产生焦耳-汤姆生效应,使得气体的输送温度急剧下降[1]。

当天然气的输送温度接近场站的最低设计温度时,发生事故的风险增加。

场站天然气组分中常常含水,温降可能导致天然气中的水汽液化甚至形成固态,对设备造成损伤并影响正常的生产运行[2]。

所以当温降达到一定值时需要在天然气场站设置加热装置。

本文总结了常用天然气场站加热装置的结构,分析了工作原理,对比了优劣。

2 加热炉的功用天然气场站一般采用加热炉对天然气进行升温处理,用于防止管道内的水产生固态物质,影响正常生产运行。

加热炉利用外部能源作为工作的能量来源。

加热炉选用合理可使天然气场站保持安全稳定和经济高效运行。

天然气场站的加热炉根据工作原理分为水套炉、电加热炉、红外辐射加热炉和换热器等。

2.1 水套炉水套炉的结构多为卧式,由壳体、盘管和加热系统组成,加热系统由烟囱、烟管和火筒等组成。

水套炉是将燃料燃烧产生的热量通过中间介质传导给被加热介质,使其温度升高的设备[3]。

天然气场站水套炉以天然气为燃料,天然气燃烧产生的高温烟气通过烟火管将热量传导给中间介质(水和乙二醇的混合物),中间介质再对流经盘管的天然气进行加热。

传统的水套炉换热效率不高,且结构复杂,运行维护难度大。

探析提高加热炉热效率的因素

探析提高加热炉热效率的因素

探析提高加热炉热效率的因素加热炉是化工企业中能耗最大的组成部分,其单纯的燃料能源消耗就占据了企业总消耗的70%,在这样的情况下,企业在燃料上花费的费用极其巨大。

为了降低能耗,减少经济开支,提升工作效率,企业就需要进行加热炉热效率的提高,从而提升经济水平。

1 控制加热炉空气系数过高的空气系数会提高加热炉的热损失,降低加热炉的工作效率。

通过研究表明,当加热炉的排烟量控制在一定程度时,空气系数的增加会带动排烟量增加,空气系数的提高和排烟量的增加会提高加热炉的热损失,两者之间呈正比关系。

同时,当加热炉的空气系数过高时,加热炉内会产生氧化反应,氧化物出现会降低加热炉的使用寿命。

当加热炉内的空气系数过低,也会使加热炉里面的燃料无法完全燃烧,降低加热炉的热功率。

燃料燃烧带来的有毒气体也会影响空气质量,危害工作人员的工作环境。

有关人员应当根据加热炉的实际情况,从加热炉的材质、容量和大小等方面进行分析,找出一个空气系数的稳定平衡点,使加热炉的工作效率达到最高。

企业应当在加热炉的出口处安装一个检查和控制空气系数的装置,通过高科技装置对空气系数起到监视和控制的作用。

企业还应该要建立一个专业的空气系数管理系统,通过检查装置对空气系数进行检测,然后将检测到的数据直接传递到PIC控制器中,员工根据信息进行推算,找到一个既可以让燃料充分燃烧,又不会提升空气系数的平衡点对加热炉进行调节。

或者,企业可以进行空气预热,对进入加热炉中的空气进行提前加热,预热的空气温度要保持在300℃以下,经过排烟余温加热后的空气会有效的提升加热炉的工作效率,有效地降低热损失。

2 进行排烟温度控制排烟是加热炉工作中必须要经历的一个过程,不合理的排烟温度会影响加热炉的工作,而且,排烟温度的高低很容易造成漏点处被腐蚀,这样的情况会导致加热炉的工作效率和安全系数同步降低。

所以,工作人员在进行加热炉的工作的时候,应当注重对排煙温度的控制,保证将排烟温度控制在一个合理的范围之内。

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系统思考实现造气炉节能减排的极限—热壁高效造气炉的推广原理王子国1概述何谓系统思考?就是对相对封闭的一个系统内部及外部所进行的思考。

如同热力学为研究方便建立个体系一样。

只有划分出来相对封闭的系统(虽然这个系统不可能完全封闭),才能对系统内部要素进行分析,才能知道各系统对本系统外部及内部的影响。

系统外部总有更大的系统,系统内部至少分为两个小系统。

对造气的消耗分析,很多厂家往往以吨氨(吨醇)来考核造气,这不完全正确。

因为以吨氨(吨醇)来计量,就涉及到造气系统外的整个厂的大系统,应该以单位有效气的折标煤耗较为公平。

有的人喜欢把固定床造气炉和气流床、流化床气化炉直接对比气化效率,这也不完全正确。

我们要分析大系统,因为气流床流化床要进行空分,要多耗电,要多投资。

多耗电、投资多那个不是用排放CO2换来的?固定床造气炉通过吹风气回收燃烧后排CO2,最小投资获得空气的分离,更适合活性较低的无烟煤进行气化。

气流床流化床采用无烟煤进行气化,比氧耗要增加,即使加活性剂助熔剂仍不能很好地适应。

固定床造气炉和气流床流化床各有适用的范围。

从系统内外来看,对企业的投资收益最好,对环境的影响最小,这样的造气配置就是最好的技术,但对每个企业二者都有个最合适值。

每种气化炉对所用原料煤都有其具体要求,生产的煤气用途也不一样,"万能"气化炉是不存在的。

本文的目的就是把固定床间歇造气炉进一步改进完善。

我们把固定床造气作为一个系统一分为二的分析看,它可分为人员操作和设备管线配置两项决定因素。

两者一个是人,一个是物。

在设备管线未配置之前,设备管线只能适应工程人员的要求配置,这是工程人员的责任。

在设备管线配置到位之后,操作人员只能适应已成形的设备管线配置而操作,这是生产管理人员的责任。

当设备管线配置不能很好地适应人员操作,就要进行技术改造,这是技改人员的责任。

联系二者的是工艺,工艺是设备的灵魂,设备为工艺而存在,但设备已存在,制定工艺必须适应设备以发挥设备的最大作用。

推动二者更好适应的办法就是技改提高配置,管理提高人员操作技能。

本文要重点阐述的是,为了更好地完成造气的工艺要求,如何进行设备管线配置才最合理。

2工艺系统分析的工具长期以来,很少人能对固定床造气进行深刻的工艺系统分析,主要原因是缺少系统分析工具,试想整个造气工艺计算下来要好几天才可完成,而系统分析需要人为变动调节其中的某几个数据看其对整个系统的影响,一项数据关联很多数据,要解很多方程组,计算下来要不知道耗费多少时日。

计算机是进行系统分析的很好工具,近二十年来,各设计院大量引进国际上著名的化学工程专业计算软件,如PRO(Ⅱ)、ASPEN PLAS、 HYSYS、HTFS、FRI、HTRI等,版次不断更新。

其中应用比较广泛的是PRO(Ⅱ)、ASPEN PLAS、 HYSYS。

但这些软件使用费用相当昂贵,并且熟练掌握需要花费比较多的时间,国外也没模拟计算固定床造气的参考例子,因为目前它基本上是只属于我们中国独有研究的东西了。

采用办公软件Excel表格进行物料热量衡算是比较快捷准确的方法。

人们对Excel普遍熟悉的功能是表图的处理,不太了解其在工程计算(如锅炉、化工物料热量衡算)中的应用。

Excel每一个单元格就是一个电子表格,很容易进行一般的加、减、乘、除、乘方、开方,而三角函数、指数函数在EXCEL 中可以直接引用内部函数。

用Excel编制一般的工程计算程序还需解决的有以下两个问题:(1)循环计算,(2)表、单曲线、曲线组的查找(如表:常压气体在不同温度下的焓),也就是书中一些数据表格曲线的函数化是个难题。

对于问题(1)循环计算,Excel在工具菜单中提供了两个命令:单变量求解和规划求解,利用这两条命令很容易解决,单变量相当于解一元方程,规划求解相当于解多元方程组。

对于问题(2)表、曲线的查找,Excel没有提供现成的函数,可用VLOOKUP、MATCH、IF、OFFSET等函数的组合或者用图表拟合公式来解决,但精度太差,只能是勉强近似解决。

上海的赵明利公布了一种应用C++程序设计语言,用拉格朗日插值计算法在Excel中建立了自定义函数数据文件生成器LCZmaker,可自定义函数,笔者把常压气体在不同温度下的焓等表格和设计手册中的一些曲线函数化,以方便在Excel中调用。

国外也有类似的函数插件,但不如他的好用。

另一个比较好的插件是上海发电设备成套设计研究所杨宇设计的,他根据IAPWS-IF97和IFC67标准编制《水和蒸汽性质计算软件包》,设计了Excel加载插件,可很方便地在Excel表中加载水、蒸汽有关函数。

有了这些插件,我们就可用Excel完整解决物料热量的工艺计算。

目前笔者已编制完成了气液固三废能源燃烧物料热量衡算、固定床间歇造气物料热量衡算及固定床间歇造气生产甲醇的物料衡算软件。

使用非常方便,可随意选择更改几项数据进行工艺过程静态模拟,原来需要几天算出来的可在几分钟内完成。

各厂技术人员可考虑分工段进行编制计算书,留好数据接口,然后可很方便地组合成全厂的物料热量衡算书,然后进行全厂工艺过程模拟,找出系统需解决的优化问题。

3系统分析降低固定床造气炉煤耗的方法我们以造气炉作为一个系统分析。

在这个系统中,有投入的气化原料(原料煤和气化剂),有产出物,产出物又分为我们需要的产物(水煤气或半水煤气)及副产物(炉渣、吹风气、夹套蒸汽、炉子散热)。

当气化原料既定时,气化效率就和产物和副产物有关。

当产物的有效成分越好、量越大,副产物的有效成分越少、量越小时,气化效率最高。

造气炉气化反应是气固间歇反应,提高气固反应的效率,加强间歇反应后气体产物水煤气和吹风气的分离效率是提高造气炉气化反应的关键。

原理的突破是最大的突破,下面我们分别从原理上和配置上来讨论如何使造气炉气化效率最高。

3.1提高气固反应的效率气固反应的效率与气固原料的活性及气固原料的接触均匀程度有关。

3.1.1气固原料的活性气体原料提高活性的方法,主要提高其温度,但要受制于炉渣的热量回收。

其它提高气体原料活性的方法可采用电磁波辐照等,目前还没有从事这方面研究的。

我们重点讨论原料煤的活性。

3.1.1.1原料煤本身的活性煤的活性与原有煤种的性质有关,它们对CO2的还原能力是按照下列顺序递减的:泥煤、木炭、褐煤、烟煤、贫煤、无烟煤。

而且其活性与其形成焦炭的内部疏松程度、表面状况、密度、粒度等关系很大。

无烟煤挥发分含量最低,一般≤10%,含碳量很高,灰分、水分等杂质较少,因而发热量高约在21000 ~32500kJ/kg,着火和燃烬都很困难。

一般来说,煤的活性和其碳化年龄有关,灰熔点大的往往活性不好,活性好的往往灰熔点低,了解煤的活性灰熔点的不同,我们就可进行混煤掺烧。

有些劣质煤机械强度和热稳定性差,但是化学活性好,就可以选用少部分冷热强度高的块煤或焦炭掺烧,这部分强度好的煤(焦),在炉膛里起骨架作用,有利于降低床层阻力和提高入炉风量。

活性高的和活性低的、灰熔点高的和灰熔点低的不同煤配烧,以达到兼顾二者的目的。

3.1.1.2影响原料煤活性的因素—温度煤的燃烧速度随温度的增加而很快增加,碳与氧进行反应的活化能,无烟煤为140~146.5kJ/mol,烟煤为117~134 kJ/mol。

当无烟煤和烟煤同时从1200K提高到1500K时,按其活化能分别为140、117计算,无烟煤的燃烧速度增加16.55倍,烟煤的燃烧反应速度只增加10.44倍。

可见活化能越大的煤种,提高温度对反应速度的影响越大。

提高温度对无烟煤的活性影响很大,但要受制于煤的灰熔点以防气固原料接触的偏流。

固定床造气炉一般要求最好操作在灰熔点T1和T2之间,在这个温度下,以一些难熔灰渣为框架,一些易熔碳粒形成液滴均布在相当于渣填料的框架中,此时气固液接触最为均匀传质反应速度最快。

通过观察下渣形状可看出造气炉气化层温度是否处于这个阶段,气化层工作在灰熔点T1和T2之间,就可使无烟煤达到兼顾最大活性及最大均布性。

3.1.1.3影响原料煤活性的因素—催化剂针对无烟煤活性不高的情况,除了采用提高温度外,还可采用添加催化剂来解决。

催化剂增加煤的反应活性,降低煤的燃点,吹风时可在短时间内使气化层达到较高的温度,相应缩短了吹风时间,增加单炉制气能力。

另外由于添加催化剂,燃料可以在较低的温度下具备气化反应的活性,就可使气化反应尽快由动力学控制转入扩散控制,提高制气效率。

燃煤催化剂种类繁多,它包括碱金属、碱土金属和过渡元素的氧化物、氢氧化物及其盐类,其中应用最多的是碱金属、碱土金属的盐类。

煤自身也存在上述催化元素。

不同催化剂具有不同的催化活性,催化剂活性越强,效果越好。

实验证明,添加量一定时,对于相同的阴离子,不同阳离子催化活性顺序是Cs >Rb>K>Na>Ba>Li>Sr>Ca>Mg>Be,另有资料说明Cr > Mn, Fe > Ni, Co > Ca, Zn > Al,Cu > K。

对于相同的阳离子,不同阴离子的催化活性顺序是OH- > CO-3 >Cl- > SO4-2。

实际应用的催化剂往往不是单一组分,常由多种成分配合而成。

合理的配方可以使各组分之间相辅相成,甚至利用痕量元素成分做助催化剂,能使催化效果明显增加。

另外加入的催化剂不能降低煤的灰熔点。

针对粘结性过大的煤种,可采用微爆剂来增加碳粒的裂纹,扩大气固接触面。

微爆剂的加入量不能造成碳粒破碎严重,带出物过大。

选用催化剂应尽量做到废物利用,不少工农业废弃物可能是性能优良的催化剂,例如含有大量Na、Ca 离子的造纸黑液、用完废弃的电石、含有NaOH的废水等。

腐植酸型煤的活性比碳化煤球、黄泥白泥煤球的活性高,主要原因为原料褐煤活性好,又很少降低型煤中的固定碳,制作过程中加入了NaOH,形成的-C-O-Na-链是很好的催化结构。

应用催化剂的关键就是投入产出比,配方中要通过采用降低主催化剂的单价及使用量,添加合理的助催化剂来提高主催化剂的催化活性等方法来达到最佳效果。

3.1.1.3原料煤气化反应的三个过程造气工艺中,可分为碳的空气燃烧贮热同时产生吹风气、碳的蒸汽降温气化同时产生水煤气两个间歇交替过程。

碳的燃烧和碳的蒸汽气化反应都可分为三个过程:动力控制区、过渡控制区、扩散控制区。

我们以碳的燃烧反应为例来分析三个控制区的有关规律。

在碳的燃烧反应中,碳的燃烧速度ωc=βKC∞=βC∞/(1/αk+1/k) 式(1-1)其中β为C与O2燃烧反应化学当量比,C∞为周围介质中的氧气浓度,k为化学反应速度常数,αk为质量扩散系数根据k与αk的大小不同,可以把燃烧分为三种不同规律的燃烧区域(或燃烧状态)。

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