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企业生产实际教学案例库 应用化工生产技术专业 （煤化工方向） 移动床的床层结构及温度分布 二、移动床内料层状况 目 录 三、移动床内温度分布 一、移动床内料层分布 炉内料层：当炉料装好进行气化时，以空气作为气化剂，或以空气(氧气、富氧空气)与水蒸气作为气化剂时，炉内料层可分为六个层带，自上而下分别为：空层、干燥层、干馏层、还原层、氧化层、灰渣层。气化剂不同，发生的化学反应不同。 一、移动床内料层分布 空层 作用 控制 注意事项 控制空层高度一是要求在炉体横截面积上要下煤均匀下煤量不能忽大忽小； 二是按时清灰。 必须指出：上述各层的划分及高度，随燃料的性质和气化条件而异，且各层间没有明显的界限，往往是相互交错的。 空层即燃料层的上部，炉体内的自由区，其主要作用是汇集煤气，并使炉内生成的还原层气体和干馏段生成的气体混合均匀。 由于空层的自由截面积增大，使得煤气的速度大大降低，气体夹带的颗粒返回床层，减小煤气中粉尘的带出量。 二、移动床内料层状况 干燥层 作用 过程 控制 干燥层位于干馏层的上面，上升的热煤气与刚人炉的燃料在这一层相遇并进行换热，燃料中的水分受热蒸发。 一般地，利用劣质煤时．因其水分舍量较大，该层高度较大，如果煤中水分含量较少，干燥段的高度就小。 脱水过程有三个阶段 (见下页图示) 二、移动床内料层状况 第一阶段(图中I段)，煤中的水分分为外在水分和内在水分。在干燥层的上部，上升的热煤气使煤受热，首先使煤表面的润湿水分即外在水分汽化，这时煤微孔内的吸附水即内在水分同时被加热。随燃料下移温度继续升高。 第二阶段(图中II段)，煤移动到干燥层的中部，煤表面的外在水分已基本蒸发干净，微孔中的内在水分保持较长时间，温度变化不大，继续汽化，直至水分全部蒸发干净，温度才继续上升，燃料被彻底干燥。 第三阶段(图中Ⅲ段)，燃料移动到干燥层的下部时，水分已全部汽化，此时不需要大量的汽化热，上升的热气流主要是来预热煤料，同时煤中吸附的一些气体如二氧化碳等逸出。在干燥段的升温曲线如图所示。 脱水过程的三个阶段 干馏层 原因及分解作用 煤气性质 干馏层位于还原层的上部，气体在还原层释放大量的热量，进入干馏层时温度已经不太高了，气化剂中的氧气已基本耗尽，煤在这个过程历经低温干馏，煤中的挥发分发生裂解。产生甲烷、烯烃和焦油等物质，它们受热成为气态而进入干燥层。 干馏区生成的煤气中因为含有较多的甲烷因而煤气的热值高，可以提高煤气的热值,但也产生硫化氢和焦油等杂质。 二、移动床内料层状况 还原层 作用 控制 有无反应 还原层厚度一般控制在300～500mm左右。如果煤层太薄．还原反应进行不完全，煤气质量降低；煤层太厚，对气化过程也有不良影响，尤其是在气化黏结性强的烟煤时，容易造成气流分布不均，局部过热，甚至烧结和穿孔。 习惯上，把氧化层和还原层统称为气化层。气化层厚度与煤气出口温度有直接的关系，气化层薄出口温度高；气化层厚，出口温度低。因此，在实际操作中，以煤气出口温度控制气化层厚度，一般煤气出口温度控制在600℃左右。 还原反应是吸热反应，其热量来源于氧化层的燃烧反应所放出的热 量 在氧化层上面是还原层，赤热的炭具有很强的夺取水蒸气和二氧化碳中的氧而与之化合的能力，水(当气化剂中用蒸汽时)或二氧化碳发生还原反应而生成相应的氢气和一氧化碳，还原层也因此而得名。 二、移动床内料层状况 氧化层 作用 控制 有无反应 也称燃烧层或火层，是煤炭气化的重要反应区域，从灰渣中升上来的预热气化剂与煤接触发生燃烧反应，产生的热量是维持气化炉正常操作的必要条件。 考虑到灰分的熔点，氧化层的温度太高有烧结的危险，所以一般在不烧结的情况下，氧化层温度越高越好，温度低于灰分熔点的80～120℃为宜，约1200℃左右。氧化层厚度控制在150～300mm左右，要根据气化强度、燃料块度和反应性能来具体确定。 氧化层温度低可以适当降低鼓风温度，也可以适当增大风量来实现。 氧化层带温度高，气化剂浓度大。发生的化学反应剧烈。 主要的反应为： C+O2 → C02 2C+02 → 2C0 2C0+02 → C02 上面三个反应都是放热反应，因而氧化层的温度是最高的。 二、移动床内料层状况 灰渣层 作用 控制 有无反应 煤灰堆积在炉底的气体分布板上具有以下三个方面的作用： ①由于灰渣结构疏松并含有许多孔隙，对气化剂在炉内的均匀分布有一定的好处。 ②煤灰的温度比刚人炉的气化剂温度高，可使气化剂预热。 ③灰层上面的氧化层温度很高，有了灰层的保护，避免了和气体分布板的直接接触，故能起到保护分布板的作用。 根据煤灰分含量的多少和炉子的气化能力制定合适的清