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     邳州市兴亚炉箅有限公司,由我国著名炉箅设计专家秦兴亚高工于2001年创办,本公司主要从事造气技术研究和炉箅及煤气系统设备的研制生产。主要产品有∮1600-∮3600系列炉箅、自动加煤机、滚动底盘总成、水夹套、锥形水夹套、炉底、灰仓、油压炉口、灰盘、齿圈、炉条机总成及配件、鼓风箱、灰渣箱、灰犁、热管废锅、热管空气预热器、热管水加热器等。               [更多]
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大块煤的烧透问题分析
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                         大块煤的烧透问题分析

    固定层制气制气对煤焦的粒度有一定的要求,最大粒度不超过120mm,最小的小籽粒度在5mm以上,一般来说80mm以上的块煤被认为是大块煤,一些买混装块煤的厂把80~120mm粒度的煤进行分级筛选出来直接入炉燃烧,从烧的情况看,大块煤透气性好,吹风阻力小适合较强负荷的生产,但是容易出现烧不透的现象。大粒度煤焦的烧透问题可以从灰渣的情况看到,大粒度的煤焦表面看似已完全燃烧,但破碎后内部却存在着大量的未烧透的煤。大粒度煤焦烧透问题应从煤焦进入气化炉的几个阶段分别进行分析。

1.干燥干馏层的分析

    煤焦入炉后,首先进入干燥干馏层,煤的表面温度迅速增高,析出水分以及挥发分,使得大块煤的表面形成孔状结构。单纯从烧大粒度煤焦的问题上来看,形成孔状结构越多、越大越好,这时因为进入气化层后,空气中的氧能够比较容易渗透到煤焦的内部进行燃烧,燃烧后的生成物也会比较容易从孔状结构中脱附出来,大颗粒的块煤表面的孔状结构形成的好,进入气化层后的反应越好,活性也越好。但是形成的孔状结构多,说明析出的挥发分就越多,挥发分中的成分大多数都是有C-H化合物组成的,而挥发析出的多,必然把大量的制气所需要的C带出,造成消耗升高。因此在干燥干馏层中形成的孔状结构的多少对于消耗来说是很矛盾的。

    对于孔状结构的形成来说,炉上温度高,挥发分大量快速的溢出,特别是制气所需要的碳原子,据科学实验分析结果,在快速热解的条件下,一个氢原子能带出更多的碳原子,因此炉上温度高,形成的孔状结构就会越多,同时消耗也会随之增加。低炉上温度,使挥发分溢出速度均匀缓慢的进行,当炉面温度较低时,煤进入炉内后可以得到缓慢的加热,挥发分缓慢地析出,在向炉外逸出过程中,它们会发生裂解或聚合反应,最终在炭表面产生沉积物,特别是碳氢化合物的脂肪裂解产生CH4和C2H6,重CH化合物裂解产生焦油,最终发生裂解产生的沉积物是C,发生再聚合反应产生的是挥发的高碳聚合体。

    综合消耗的问题以及孔状结构的问题来看,炉上温度高对孔状结构的形成有好处,对下一步进入气化层增加煤的活性也是很有利的,但是对挥发分大量溢出所造成的消耗增加是不利的。从前述的情况来看,炉上温度的高低对于烧好大块煤是很重要的,因此根据各地煤种的不同、活性的不同因素来制定相应的炉上温度控制指标,烧大块煤炉上温度要控制的适当的高一些,活性差的煤应控制的更高。

2.气化层的分析

    进入气化层的煤焦在吹风阶段处于气化层的最上层,接触的氧是有限的,在气化层下部大量消耗掉了氧,只有少部分未反应的氧进入煤焦表面的孔状结构中,与氧反应的C进入气相,留下的灰分依然维持孔状结构的骨架,在气化层的上层只是煤焦的表层部分开始燃烧反应,当进入气化层的中部,大量未反应的氧开始渗透到煤焦的孔状结构中,使得表层的孔状结构的C很快燃烧完,并在大块煤的表面形成了一层较厚的灰壳。再往下未完全烧透的大块煤进入气化层的下部,大量的新鲜空气进入包裹住大块煤,这时高浓度的氧气可以充分的向灰壳的孔状结构中渗透反应,但是随着灰壳的加厚,氧气进入灰壳内部越来越困难,一般来说,氧进入灰壳反应需要经历五个复杂的过程,即渗透、吸附、反应、脱附、脱离。越往灰壳内部走,反应物和未反应物的通道越加拥挤,因此氧进入大块煤的内部反应是非常困难的。这也就是大块煤不能烧透的主要原因。

    由于大块煤的堆密度小,同时孔状结构的比表面积也小,同样的空气量进入炉内,要把氧气完全反应掉,大块煤的气化层肯定就会厚,同时干燥干馏层就会变薄,炉上温度随之升高,为了控制炉上温度又不减单炉负荷就应该适当的提高碳层高度,因此对于烧大块煤来说,适当的提高碳层高度时必须的。

    从前面的分析可以看出大块煤的气化层比较厚,当系统工艺条件发生改变时,气化层温度控制不好的话,更容易结大疤块,由于大疤块不容易破碎和排出,很容易造成炉条机电流高甚至损坏设备的恶性事故。因此在烧大块煤时应适当的控制发生炉的负荷,减少入炉空气量,调节气化层厚度不超过排灰口的高度为宜。

3.过渡区和灰渣层的分析

    这里给固定层气化反应又分出一个过渡区,大块煤不能完全烧透,增加一个过渡区来专门分析是非常有意义的。所谓的过渡区应该是气化层和灰渣层之间的一层,它还能进行微弱的燃烧放热反应,但是所产生的热量是非常有限的。对于小粒煤来说,不存在烧透的问题,因此也就没有这层过渡区。

    未完全烧透的大块煤进入气化层和灰渣层之间的过渡区时,由于有较厚的灰壳包裹,气化反应较难进行,但是在吹风阶段,有大量的新空气包裹着,内部的煤仍然能够燃烧,虽然燃烧反应有限,所产生的热量积蓄不能够分解蒸汽,但是仍然可以加热蒸汽,高温蒸汽进入气化层当然是非常有利的。

    随着灰壳厚度的增加,燃烧反应越来越困难,加之上吹蒸汽进入吸热,过渡区未烧透的煤便完全熄灭成为了灰渣。

    对于大块煤来说,由于炉下存在过渡区和灰渣层,它们的厚度相对要比烧中块煤及小粒煤的渣层厚得多,气化层也就是我们所说的火层就会上移,炉上温度就会不容易控制,炉况会产生恶化。根据这种情况,在烧大块煤时,尽量减薄灰渣层的厚度,这时过渡区就会下移,同时炉条温度就会上涨,但是由于过渡区的温度毕竟有限,因此炉条温度的上涨也是有限度的。因此烧大块煤时,炉条温度的指标要制定的相应高些。

4.结论

    通过大块煤从入炉到成渣的几个过程分析可以看出,大块煤的烧透问题是复杂的并且充满矛盾的,要想完全烧透也是非常困难的,这里提出几点建议以供参考。

(1)如果条件允许尽量不要烧大块煤,因为消耗肯定要比烧中块煤高。

(2)烧大块煤必需控制发生炉的负荷,这样可以在尽量烧透的同时,炉况能够控制住。

(3)适当提高炉上温度,这样虽然会增加潜热显热的消耗,但是可以提高块煤的活性。

(4)适当提高炉下温度,不但可以保持气化层的位置,还可以加热上吹蒸汽。

(5)适当提高碳层高度,维持发生炉各层厚度达到相应的要求,维持炉上炉下温度的合理性。

 

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