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煤气发生炉富氧燃烧的应用

    富氧煤气化是使用含氧量23%-19%的助燃空气送入煤气发生炉进行燃烧,与传统蒸汽 ——空气制取的混合煤气相比,富氧气采用富氧空气与蒸汽的混合物作为气化剂,提了气化剂中氧气的浓度。由于气化剂中氧的浓度加,煤气成分中可燃部分(CO和H2)的含量增加,惰性成分的浓度相对下降。碳的氧化反应加剧,炉温随之上升,使气化反应速度加快,煤气热值提高,化效率和气化强度也得到了提高。
   在采用富氧空气制取煤气时,为了降低氧化层的温度需要增加水蒸汽的供入量。因为,在氧化层的件下,H2+1/2O2 = H2O的反应速度不可比拟地高于C+H2O = H2+CO的反应速度,所以通过氧化层的水蒸汽与燃料中的碳不发生互相作用,像氮气那样为惰性物,从氧化层将显热带到还原层,提高了还原层的温度。为了防止操作温度高和煤气离开发生炉的温度高,热损失增大,造成炉渣溶结而影响炉料的透气性和顺行,在鼓风中需要增加水蒸汽的供入量。利用碳和水蒸汽的吸热反应,降低气化层的温度。向气化剂中掺入许多水蒸汽,此时所制取的煤气称为蒸汽— 富氧煤气,它是碳用氧和水蒸汽气化产物的混合物。
 
富氧气化工艺分析:
A、燃料层温度上升、煤气热值提高
混合煤气发生炉中的有效成分(H2 +CO)的含量主要取决于CO2还原反应和水蒸汽分解反应的进行,即
C + CO2 = 2CO – 162.4 MJ/mol
C +H2O = CO + H2 – 118.8 MJ/mol
 以上两反应均为吸热反应,因而炉温的提高有利于H2.和CO 平衡浓度的增加。而且在通常的发生炉操作温度下,上述两反应的反应速度均处于动力学控制区范围,气化温度可通过鼓风空气和饱和温度进行调节控制。当采用富氧气化时随着气化剂中氧浓度的提高,反应温度随之提高,只要增加蒸汽量,就可以在安全的温度范围内进行操作,此时,煤气的热值由原来的5930提高到6393 KJ/m3。
B、气化反应速度加快、气化强度提高
气化反应速度取决于碳的完全氧化反应。这是一个由外扩散控制的反应,提高气化剂中氧气的浓度,即采用富氧空气与蒸汽的混合物作为气化剂。这时,由于气化剂中氧浓度的增加,惰性成分的浓度,即采用富氧空气与蒸汽的混合物作为气化剂。这时,由于气化剂中氧浓度的增加,惰性成分的浓度相对下降。碳的氧化反应加剧,炉温随之上升,使氧化反应速度加快,单位时间释放的热量亦相应增加,从而给还原反应提供了充足的热量,它可使单位时间、单位炉截面上气化碳量增加,也就是提高了气化强度,降低灰渣含碳量。
 
富氧气化的收益:
1.灰渣含碳量明显降低、碳转化率大幅度提高
2.煤气质量热值显著提高、
3.气化效率有效提高
4..适用煤种更广