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间歇式固定层煤气发生炉的制气原理

在合成氨生产中,需要制备氢氮比为3∶1的原料气。在中小型氮肥厂中,大都以空气和蒸气为气化剂,间歇通入固定层煤气炉,与灼热的炭起反应,生产半水煤气。
   
    间歇法制造半水煤气时,空气和蒸气交替送入。自上一次开始送入空气到下次开始送入空气为止,称为一个工作循环。每个工作循环包括吹风、上吹制气、下吹制气、二次上吹、吹净五个阶段,概括起来可分为吹风和制气两个阶段。
①  吹风阶段:空气从炉底吹入,自下而上以提高煤层温度,然后将吹风气经回收热量后放空。为了回收利用吹风气中CO的反应热量,将吹风气送入燃料室,并加入适量的空气,与一氧化碳燃烧放出热量储于燃料室的储热砖内,吹风气从烟囱放出。
 
②  一次上吹制气阶段:水蒸气自下而上送入煤层进行气化反应,此时煤层下部温度下降,而上部温度升高,被煤气带走的显热增加。制气阶段给蒸气中加入空气的目的主要是为了得到氮气,制得半水煤气,故称为加氮空气。
 

 

 
③  下吹风阶段:水蒸气自上而下吹入煤层继续进行气化反应,使煤层温度趋于均匀,制得煤气从炉底引出系统。使气化层上移,煤气炉上部温度升高,煤气带走地显热损失增加。所以,在上吹制气阶段之后,必须改变气流方向。

 
④  二次上吹气阶段:蒸汽下吹制气后煤层温度已显著下降,且炉内尚有煤气,如马上吹入空气势必引起爆炸。为此,先以蒸汽进行二次上吹,将炉子底部煤气排净,为下一步吹风创造条件。
 

⑤  空气吹净阶段:目的是回收存在炉子上部及管道中残余的煤气,此部分吹风气应加以回收,作为半水煤气中N2 的来源。二次上吹后,煤气炉上部空间及管道中的半水煤气,如果随着转入吹风阶段就马上放空,不仅损失半水煤气,而且半水煤气排出烟囱时和空气混合,遇到火星也可能引起爆炸。

因此,再转入吹风之前,从炉底部吹入空气,所产生的空气煤气与原来残余的半水煤气一并送入气柜,加以回收。然后转入吹风阶段,重复循环。