煤气发生炉工作原理.docx

煤气发生炉工作原理在普通的煤气发生炉中，煤是由上而下、气化剂则是由下而上地进行逆流运动，它们之间发生化学反应和热量交换。这样在煤气发生炉中形成为了几个区域，普通我们称为“层”。按照煤气发生炉内气化过程进行的程序，可以将发生炉内部份为六层（见混合煤气发生炉结构示意图）：1）灰渣层；2）氧化层（又称火层）；3）还原层；4）干馅层；5）干燥层；6）空层；其中氧化层和还原层又统称为反应层，干储层和干燥层又统称为煤料准备层。（1）灰渣层：煤燃烧后产生灰渣，形成灰渣层，它在发生炉的最下部，覆盖在炉篦子之上。其主要作用为：a保护炉篦和风帽，使它们不被氧化层的高温烧坏；b预热气化剂，气化剂从炉底进入后，首先经过灰渣层进行热交换，使灰渣层温度降低，气化剂温度升高。普通气化剂能预热达300-450摆布。c灰渣层还起了布风作用，使进入的气化剂在炉膛内尽量均匀分布。（2）氧化层：也称为燃烧层（火层）。从灰渣中升上来的气化剂中的氧与碳发生剧烈的燃烧而生成二氧化碳，并放出大量的热量。它是气化过程中的主要区域之一，其主要反应是：C+O2fC02+97650大卡氧化层的高度普通为所有燃料块度的3-4倍，普通为100-200亳米。气化层的温度普通要小于煤的灰熔点，控制在120OC摆布。（3）还原层：在氧化层的上面是还原层。赤热的碳具有很强的夺取氧化物中的氧而与之化合的本领，所以在还原层中，二氧化碳和水蒸气被碳还原成一氧化碳和氢气。这一层也因此而得名，称为还原层，其主要反应为：C0+C-*2C0+38790大卡H20+CH2+C0+28380大卡2H20+CC02+2H2+17970大卡由于还原层位于氧化层之上，从上升的气体中得到大量热量，因此还原层有较高的温度约800-1100eC,这就为需要吸收热量的还原反应提供了条件。而严格地讲，还原层还有第一、第二之分，下部温度较高的地方称第一还原层，温度达950-1100C,其厚度为300-400亳米摆布；第二层为700-950°C之间，其厚度为第一还原层1.5倍，约在450亳米摆布。（4）干偏层：干储层位于还原层的上部，由还原层上升的气体随着热量的被消耗，其温度逐渐下降，故干偏层温度约在150-700C之间，煤在这个温度下，历经低温干储的过程，煤中挥发份发生裂解，产生甲烷、烯燃及焦油等物质，它们受热成为汽态，即生成煤气并通过上面干燥层而逸出，成为煤气的组成部份。干储层的高度随燃料中挥发份含量及煤气炉操作情况而变化，普通100毫米。(5)干燥层：干燥层位于干储层上面，也即是燃料的面层，上升的热煤气与刚入炉的燃料在这层相遇,进行热交换，燃料中的水分受热蒸发。普通认为干燥温度在室温一一150之间，这一层的高度也随各种不同的操作情况而异，没有相对稳定之层高。(6)空层：空层即燃料层上部，炉体内的自由区，其主要作用是汇集煤气。也有的同志认为：煤气在空层停留瞬间，在炉内温度较高时还有一些副反应发生，如：CO分解、放出一些炭黑：2C0C02+C以及2H20+C0-C02+H2从上面六层简单叙述，我们可以看出煤气发生炉内进行的气化过程是比较复杂的，既有气化反应，也有干僧和干燥过程。而且在实际生产的发生炉中，分层也不是很严格的，相邻两层往往是相互交织的，各层的温度也是逐步过渡的，很难具体划分，各层中气体成份的变化就更加复杂了，即使在专门的研究中，看法也是分歧的。煤气炉的结构：对于固定床煤气炉有多种结构型式，按不同部位分述如下：1加煤装置：间歇式加煤罩；双料钟；振动给煤机；拨齿加煤机。2炉体结构：带压力全水套；半水套；无水套(耐火材料炉衬)；常压全水套。3炉篦：宝塔型；型钢焊接型。4灰盘传动结构：拨齿型；蜗轮蜗杆型。浅析煤气发生炉的安全使用一、发展概况煤作为世界上最重要的能源之一，在工业生产方面得到了广泛的垃用，其中把煤炭气化成煤气的技术应用至今已有百余年历史。随着研究的深入以及科学技术的发展，煤炭气化的技术得到长足的进步，煤气发生炉向小型化、简单化、生产低成本化发展，大大降低了能量损耗、生产成本和污染排放。改进后的煤气发生炉广泛应用于各行业，因此提高煤气发生炉的安全性具有十分重要的意义。二、工作原理煤气发生炉主要由机械加料系统、煤气发生系统，蒸汽发生系统，卸渣排污系统等组成，其核心是煤气发生系统。煤的气化就是发生在煤气发生系统中，它是一个在高温条件下，借助气化剂的化学作用，将固体煤炭气化成可燃气体的化学过程。根据煤炭的气化过程，可将炉内煤炭自下而上分成灰渣层、氧化层、还原层、干储层、干燥层。如图1所示：每个煤层中发生的物理、化学反应都是不同的，而且对整个气化过程所起的作用也有所不同。1 .灰渣层。由空气和水蒸气所组成的气化剂在灰渣层中预热，并通过灰渣层均匀地进入氧化层。同时灰渣层还起着保护灰盘的作用，使其工作期间温度保持一定范围内。多余的灰渣通过灰盘排出煤气发生炉。2 .氧化层。氧化层是产生煤气和热量的关键部位，其高度普通为15OmrTl摆布。在氧化层中煤炭中的炭被气化剂中的氧气氧化，生成CO2及少量CO,同时释放出大量热量。氧化层中温度最高，普通可达11OO°C'12OOo与氧化层接触的钢板最易发生腐蚀。C+O2CO2+CO+热量3 .还原层。还原层在氧化层上面，是产生煤气的主要部位，还原层经过氧化层的加温，还原层的温度达到IoOOC以上。煤中的炭马2和水蒸气发生氧化还原反应，生成Co和H2+,同时吸收大量热量。热量+C+C02->C0热量+C+H2+O-CO+H2+4 .干储层。干储层中也能产生少量煤气，把干储层的煤炭加热到700'C以后，煤炭开始浮现干裂、解体，同时干储出甲烷、co、氢气、焦油等气体。5 .干燥层。干燥层实际上就是煤炭烘干和预热的地方，煤块从煤气发生炉顶部加入后，迅速被加热到500C摆布，煤炭表面的水分迅速蒸发变成水蒸气，与煤气一起排出炉外。三、检验案例2022年上半年，我们对宁波某铸造厂的一台使用了3年的煤气发生炉进行了首次全面检验，在宏观检查中，我们发现筒体底部轻微鼓起，问询设备管理员后，得知在煤气发生炉投用后，曾经发生过一起夹套缺水事故，在夹套缺水，钢板过热的情况下，操作工没有采取紧急停炉出煤渣等措施，而是往煤气发生炉上方汽包紧急加水等错误操作，导致夹套内部压力蓦地增加，从而引起夹套底部变形。在了解情况后，我们要求用户单位打开人孔，并清除内部煤渣后，发现内罐底部未发生变形，但腐蚀严重，待打磨测厚后，发现处于氧化层的钢板腐蚀最严重，14mm的钢板已腐蚀了7mm摆布，位于人孔下方200mm处腐蚀最严重，壁厚仅为7.1mm,而还原层以上的钢板几乎未发生腐蚀。对焊缝进行磁粉探伤和对腐蚀区进行渗透探伤后，未发现裂纹等超标缺陷。根据GB150-1998钢制压力容器，对该台煤气发生炉进行强度校验，取内罐计算长度L=2350mm,内罐外直径DO=1628mm,C=(14-7.1)3=2.3mmy,e=7.l-2.3=4.8mm,1.DO=23501628=1.44,DOe=1628/4.8=339.2由GB150-1998钢制压力容器得，B=22,所以P=B(DOe)=22Z3392=006MPa.根据强度校验结果和夹套变形情况，依据压力容器定期检验规则，该台煤气发生炉安全等级定为5级，对该设备予以判废处理。四、原因分析1 .煤气发生炉内罐温度极高，且内部反应复杂。日常生产时，氧化层释放出大量的热量，使得煤气发生炉内罐温度可达到1200C以上，内罐中心温度其至可达到140CrC提布.此时夹套中的冷却水就对内罐钢板的保护起了至关重要的作用。在夹套缺水或者无水情况下，就会引起炉体钢板过热，甚至变形，若此时操作工作操作失误，紧急补水，就会引起夹套压力蓦地升高，导致夹套变形，甚至炉体爆炸，造成人员伤亡、经济损失。2 .在日常生产中，内罐钢板长期处于高温、高湿环境中，钢板的机械性能和抗腐蚀能力大大下降，而潮湿的水环境又使钢板极易发生电化学腐蚀，大量阴离子(如Cl)吸附在金属表面后，迅速破坏钢板表面钝化膜，钝化膜被破坏后而钢板又缺乏自钝化能力，钢板表面就发生腐蚀，腐蚀后的钢板表面缺陷处易漏出机体金属，其呈活化状态，而钝化膜处仍为钝态，这样就形成为了活性一钝性腐蚀电池，由于阳极面积比阴极面积小得多，阳极电流密度很大，腐蚀就不断往深处发展，钢板衣面很快就被腐蚀成小孔，形成点蚀。3 .国内的煤炭含硫量普遍较高，在高温潮湿的条件下，硫与气化剂中的氧和煤炭中的碳在氧化层和还原层中发生系列的氧化还原反应，生成SO2和H2+S,在水环境中，生成硫酸、亚硫酸和氢硫酸等，钢板就迅速被酸液腐蚀。同时，由于PH值的降低和温度的升高，这都增加点蚀发生的可能性，而钢板腐蚀后生成的Fe3+又能促进点蚀的发生，因此处于氧化层的钢板就不断发生点蚀。4 .在发生点蚀的同时,煤炭中的硫以及H2+S等硫化物，在高温条件下与夹套底部的钢板又发生高温硫化腐蚀，H2+S+FeFeS+H2+,S+FeFeSo在点饨和硫化腐蚀的共同作用卜.，夹套底部钢板就迅速减薄。五、防范措施针对煤气发生炉的工作原理以及发生腐蚀的主要原因，我们可以从以下几个方面对煤气发生炉的安全性和耐腐蚀性进行改进：1 .在煤气发生炉上方的汽包中装设自动进水装置，在少水的情况下，进水阀自动打开，保证夹套能够正常工作，这样既提高了煤气发生炉的安全性，又减少了操作工的工作量。2 .加强操作人员安全培训和教育，提高相关人员的安全意识，制定事故应急预案，在发生夹套缺水炉体过热的情况下，操作工能采取正确的操作，而不是紧急加水，从而杜绝事故发生。3 .在煤气发生炉上方的汽包上和夹套顶部装设大口径爆破片，在夹套压力蓦地升高的情况下，爆破片及时爆破，从而控制夹套压力在正常范闱内，不至于因为压力过高引起筒体变形或者破裂而引起安全事故。4 .在日常生产中不断的往灰盘中加碱性水（如石灰水），中和酸液，从而达到保护钢板，降低腐蚀速度的目的。5 .由于腐蚀的不可避免性，可在内罐底部氧化层与干储层之间的钢板处，加衬一层4mm摆布的钢板，隔断酸液与内罐本体钢板的接触，从而达到保护内罐本体钢板的目的。6 .加强检验，缩短全面检验周期，在发现衬板被腐蚀后的余量不能满足到下个全面检验周期后，就及时更换衬板，避免夹套钢板的腐蚀。这样就可以增加煤气发生炉的寿命，降低企业的生产成本。六、结语煤气发生炉广泛使用于铸造、玻璃、化工、冶金等行业，采用上述几种防护措施后，能有效地提高煤气发生炉的安全性和使用寿命，在某铸造厂推广使用后，得到了良好的使用效果。煤气发生炉安全操作规程作者：安全管理网来源：安全管理网点击数：308更新日期：2022年01月25日1、煤气发生炉点火前的检查工作：检查各管道是否畅通，各阀门是否灵便，各种零件是否齐全，位置是否正确，能否正常使用；检查各种电器、仪表是否指示准备，开关是否良好；检查自来水及蒸汽压力是否正常；检查各部位的安全防爆装置是否有效；点火前的准备工作：a、加煤斗内放满煤，所有水封部位灌满水；b、打开放气烟囱（把水放旧）；c、准备好点火用的木柴、刨花等引火材料，准备好封炉门的耐火泥。2、铺路及点火：选用充分燃烧过的30-100mm炉渣铺炉。炉渣高出风帽15020Omm摆布以保护风帽；近风帽处座铺些块度较大的灰渣，以利于均匀的鼓风，铺好后座吹风片刻，使渣层通风顺畅；放入木柴，当火力很旺时，可加入少量煤和启动鼓风机，使四周燃烧均匀后，便可加厚煤层，使之达到正常气化并准备送煤气，并同时把蒸汽进入一次风管内。3、煤气的输送：当放气烟囱处看到有黄色烟气时，把放散水封的水加满，把进炉的管道的水封水入掉，煤气就进入炉内，就可以点火。随时检查气化指标：a、煤气出口温度，普通控制在450600；b、混合气饱和温度在5570；C、一次风正常工作压力为10020OmmH20,变频调频在3045HZ以内。安全操作及保养注意事项：a、点火时必须关小一次风，人站在点火孔或者炉门侧面一米外，以防煤气窜出伤人；b、点火时先把火棒放在加热炉后，再送煤气，点燃后开二次风关小再逐然加大风二次风，若一次点火不成，应将废气排除后，再进行送煤气，逐个烧咀点火；c、当遇到蓦地停电时，应即将打开放气烟囱，把水放掉，关闭通向生产加热炉的一槽水箱（加煤气）；d、迅速打开六只观察孔盖（打钎孔盖），蓦地停电时使用；e、时常检查煤气管道，防止渣油阻塞或者煤气泄漏及时排除；f、煤气炉打钎时，打开汽封，蒸汽不要开得过大，封住即可，每次只准打开一只；g、普通控制高度在观察孔测下去至煤层1.8米摆布；h、看火普通看下去火层颜色是偏红的，不要有冒火情况；i、注意观察发生炉气化指标，使其保持正常工作范围；j、各机械转动部份，时常加油，保持润滑；k、时常保持四周清洁，炉渣倒入注定地点；I、司炉工必须经过专业培训，非工作人员严禁操作各类电器开关、阀门等；m、非工作人员普通不要进入生产现场。详细出处：来自：安全管理网()http:WWW煤气发生炉爆炸的原因及防范发布时间：2022-10-06浏览次数：528次本文简要介绍了发生煤气发生炉爆炸的一些基础常识，旨在使读者了解发生炉煤气发生爆炸的一些基本条件和可能浮现的场合，从而消除恐慌心理、加强防范意识、实施安全管理、实现企业的安全生产。一、煤气爆炸的必要因素煤气着火与煤气爆炸虽然都必须具备三要素，即可燃气体、空气（氧,）、火种（或者达到一定温度），但是它们也有不同之处：1、爆炸是在密闭容器内进行，或者在相对密闭的空间才会发生，而着火普通是在设备外或者设备内空间较大的场合进行。2、爆炸时，空气与可燃气体已经充分均匀混合，而着火是在不断的输入可燃气体与逐渐消耗氧气的情况下进行。3、爆炸是在瞬间产生的连锁氧化反应，而着火较为缓慢的氧化反应。4、爆炸后可使有限空间内气体升压，而着火过程的先后都是处于常压环境。5、爆炸时会产生很大的冲击波，并伴有着巨大的响声，而着火并无冲击波，只有热辐射。煤气爆炸，必须是三要素同时存在，如果缺少其中的任何一项，都不会产生爆炸。有时虽然这三个要素都同时存在，但是煤气中的可燃气体组分与含氧的空气未能达到均匀混合，也不能产生爆炸。还应该指出，不是任何数量的可燃气体与空气均匀混合都会发生爆炸，而是当煤气爆炸时，可燃气体应达到一定的比例，惟独达到这个比例范围内，才会产生爆炸。可燃气体在混合气体中低于这个范围或者超出这个范围时，虽然具有火种和高温条件也都不会产生爆炸，这个范围就是爆炸极限，又分上限和下限。二、容器内煤气爆炸时的压力上升速度及温度煤气爆炸是煤气中的可燃气体组分与含氧的空气在密闭的容器内混合后着火，并放出大量的氧化反应热，这些热量加速了氧化反应，这种连锁反应在短时间内迅速传递，可使容器内的可燃气体组分全部燃尽，此时容器内的温度即舍剧烈上升，在定容的容器内，气体压力也随之迅速上升，即而引起爆炸。爆炸所产生的爆震波为20003000ms,爆破压力为0.71.01MPa,温度可达1750eC左右。煤气在容器内产生爆炸时，瞬时间压力上升的速度相当的快，例如，在40m3煤气容积的煤气设备内爆炸时，其内压力上升到0.5MPa(5.1kg化m2),仅需0.269秒。当煤气成份为CO2=2.26%；CO=27.12%；H2=12.5%;CH4=1.7%；C2H6=0.38%；02=0.19%；N2=47.4%,初始温度为35,每100克份子干煤气中含水蒸汽5.85克份子时，其爆炸所产生的压力为076MPa(7.75kgf/Cm2)。煤气发生炉爆炸时，普通压力为0.71MPa'1.01MPae三、发生炉煤气的爆炸极限煤气因其成份中含有可燃气体和有毒气体一氧化碳，有较大的易燃易爆和中毒危险。例如发生护煤气的自燃点为530,在空气中的爆炸极限为2074%,在氧气中的爆炸极限为15%75%o煤气燃烧时火苗大，温度高，极易扩散蔓延。煤气主要危(Wei)险性是爆炸，其后果可能引起火灾，造成损失。导致煤气爆炸的原因主要有两种：1、煤气中含氧量过高，或者煤气系统内渗入空气。2、煤气系统发生泄漏。上述两种情况均能使煤气形成爆炸性混合物，遇到火源而发生爆炸°两种情观的区别仅在于一个在煤气系统内部，一个在煤气系统外部。四、引起煤气爆炸的可能性火源能引起煤气爆炸的火源不少，根据煤气生产和输配的特点来讲，主要有:1、各种煤气发生炉中炽热的燃烧，以及烧红的炉壁。2、电气设备不符合防爆要求以及电线短路产生的火花。3、铁器撞击、磨擦产生的火花。4、检修时使用的照明火。5、雷击、静电。6、含硫物质的自燃火。7、打火机、火柴等生活用火。五、煤气发生站的爆炸可能性场合在煤气发生站生产运行和停炉检修过程中，影响产生煤气爆炸的因素不少，煤气爆炸的可能性场合如下：1、停炉检修。由于设备或者管道内吹扫不彻底，残留有煤气，检修动火或者碰撞火花引起爆炸。2、停电。无计划蓦地停电，发生炉内是正压，煤气有可能倒流入煤气管道内，在来电生产时，引起爆炸事故；或者停电处理不及时，造成发生炉或者系统负压,空气从不严密处漏入，引起爆炸。3、负压。煤气排送机前的净化设备和管道有时浮现负压，在水封失效或者泄漏的条件下，将空气吸入体系内，遇电火花、磨擦火花或者局部过热达到着火温度均可引起爆炸。4、附属管网。煤气设备或者管道上附设的、水、油汽管道内时常存有煤气，检修动火或者其它原因可能引起爆炸。5、违章。违章操作或者操作不及时，或者操作失误，均可能引起爆炸。6、设备状况。设备技术状况不良，强行生产，有可能引起爆炸事故