第41卷 2010年7月工程機械.........Contending Area拌和設備煤氣化過程研究及應用何志勇B,李自光',李濤2,何清華3(1.長沙理工大學;2.湘潭公路機械制造有限公司;3.中南大學)摘要:闡述了瀝青混合料拌 和站以柴油.重油或煤作為燃料燃燒加熱骨料存在的缺點,分析了一段式煤氣發(fā)生裝置煤轉(zhuǎn)氣的基本原理和物化過程介紹了千餾煤氣發(fā)生裝置的基本結構,試驗得出了某小型瀝青混合料拌和站分別采用柴油、重油、煤或煤轉(zhuǎn)氣作為燃料的單位生產(chǎn)成本。對煤轉(zhuǎn)氣技術的工程應用具有-定的參考價值。關鍵詞:煤氣化;煤氣發(fā)生裝t;反應機理;瀝青混合料拌和站目前瀝青混合料拌和站生產(chǎn)通常都以柴油為煤 進行干餾，從而產(chǎn)生大量的一-氧化碳、氫氣、甲烷燃料來加熱骨料,但隨著原油價格不斷上漲,為降等混合氣體;水煤氣的產(chǎn)生方法是將煤從爐頂加.低生產(chǎn)成本,人們不得不尋求以煤或重渣油來取代人,在下落過程中,與從爐底鼓入的氣化劑(蒸汽+柴油(輕油嚴。但重渣油黏性大,不易流動，燃燒效果空氣)逆流相遇,在高溫作用下發(fā)生物理、化學反不好,會對瀝青混凝土質(zhì)量產(chǎn)生不利影響,在應用應，產(chǎn)生粗煤氣(即為水煤氣)。時必須在燃燒器上增加預熱裝置以增加流動性,而利用煤氣發(fā)生爐使煤在高溫下進行干餾，產(chǎn)生預熱能源仍然需用柴油或燃氣獲得，成本降低有一 氧化碳和氫氣等的混合氣體,熱效率高達80%以限。更為重要的是重渣油燃燒后的產(chǎn)物二氧化硫和上。根據(jù)煤氣發(fā)生爐內(nèi)所進行的氣化過程特點，可三氧化硫排到大氣中形成酸雨，造成空氣污染,并將煤層自下而上地分為灰渣層、氧化層、還原層、干.嚴重污染土壤以及水體,造成生態(tài)的失衡,對人體餾層、干燥層和空層門。產(chǎn)生危害。而煤粉作為直接燃料使用成本低,但存1.1 灰渣層在著污染大,操作環(huán)境惡劣,酸化瀝青,燃燒器易結灰渣層是煤粉燃燒與氣化后的混合物在發(fā)生渣等缺點。我國煤炭資源相當豐富,如果把相對豐爐中由 上向下移動的最后一層，其高度約為200~富的煤炭資源轉(zhuǎn)化為無污染、清潔的氣體資源再用300 mm,其作用一個是保證除渣裝置的安全運轉(zhuǎn),于瀝青混合料拌和設備上當作燃料,既達到了降低另一個作用是將煤氣和空氣進行冷熱的交換,以提生產(chǎn)成本的要求，又和國家建設“資源節(jié)約型、環(huán)境供給氧化層最佳的所需物質(zhì),為氧化層的熱化學反友好型社會”的戰(zhàn)略-致。應帶來優(yōu)越條件,以供加速燃燒。1.2氧化層1煤轉(zhuǎn)氣的原理氧化層又稱為燃燒層或火層，其高度約為500目前煤轉(zhuǎn)氣技術應用于拌和設備主要是- -段mm, 其主要目的是使從灰渣中升上來的氣化劑中式煤氣發(fā)生裝置,其生產(chǎn)方式有干餾煤氣和水煤氣的氧 與煤強烈反應而生成二氧化碳,同時釋放大量兩種四:干餾煤氣的產(chǎn)生方法是將煤在煤氣發(fā)生爐的熱量。它是煤氣化過程中的主要區(qū)域之- - ,其反中點燃后，在爐底吹入適當?shù)目諝庾鳛闅饣瘎?對應過程是:作者簡介:何志勇(1973- -),男,湖南人,講師,博士.研究方向:工程機械產(chǎn)品優(yōu)化設計,液壓系統(tǒng)減振與降嗓。一69一Contendling Area工程機械第41卷2010年7月]C+02=C0+393.8 MJ/kmol厚度均勻的料層,經(jīng)上下爐門鼓人的氣化劑及高溫1.3 還原層的作用,產(chǎn)生物化反應,生成的煤氣聚集在爐體空還原層是生成煤氣的主要區(qū)域，其高度約為層,隨后進入煤氣輸送系統(tǒng)。300 400 mm,在此層中二氧化碳和水蒸氣被碳還原2.2除塵及輸送 系統(tǒng)成一氧化碳和氫氣，還原層也因此而得名,其反應煤氣由爐膛內(nèi)出來后,一路通過管道輸送與鐘過程是:罩閥相連，另一路通過管道輸送進人除塵系統(tǒng),除CO+C=2C0-162.4 MJkmol去灰塵及其他有害物質(zhì)后,進人燃燒器燃燒產(chǎn)生熱C+H20=CO+H2+131.5 MJ/kmol能，對瀝青混合料拌和站中的冷集料進行烘干加C+2H20=CO+2H2+41.0 MJkmol熱。鐘罩閥能起放散閥及安全閥作用,煤氣管路上1.4干餾層 :還接有水封,用于管道煤氣的切斷。干餾層位于還原層的上部,由于還原層上升的2.3 煤氣燃燒裝置氣體隨著熱量被消耗,其溫度逐漸下降,煤在這個由調(diào)節(jié)閥、風機、燒嘴等組成。煤氣進入燒嘴溫度下，歷經(jīng)低溫干餾的過程,煤中氣化物發(fā)生裂前，與鼓風機吹人的空氣按-一定比例混合,以達到解,產(chǎn)生甲烷、烯烴及焦油等物質(zhì),它們受熱成為氣最佳燃燒效果。各種調(diào)節(jié)閥分別用于煤氣量、空氣態(tài),即生成煤氣并通過上面干燥層而逸出,其高度量的合理控制。為200 mm。2.4安全控制系統(tǒng)1.5 干燥層采用煤氣換向閥聯(lián)合自鎖動作機構,在出現(xiàn)停干燥層位于干餾層之上,干餾層產(chǎn)生的熱煤氣電 或電路故障的情況下，保證煤氣排空,拌和簡體在上升過程中與從爐頂加人的煤燃料在此層相遇內(nèi)不會因大量囤積煤氣而引發(fā)點火爆噴事故 ,爐體并進行熱交換,燃料中的水分受熱蒸發(fā),所以稱之內(nèi)也不會產(chǎn)生回火現(xiàn)象。同時點火前采用強制吹掃為干燥層,其高度不固定。程序，使點火通道不會因囤積煤氣而造成爆燃事1.6空層故?？諏蛹礌t體內(nèi)燃料層上部的自由區(qū),是煤氣在3不同燃料使用成本的對比分析爐體內(nèi)瞬間停留的空間,在爐體內(nèi)溫度較高時還有一些副反應發(fā)生,如CO分解放出- -些炭黑:2009年3月,由湘潭公路機械制造有限公司對2C0- +CO2+C國產(chǎn)某小型瀝青混合料拌和機進行了煤轉(zhuǎn)氣加熱實際生產(chǎn)中,氣化過程在煤氣發(fā)生爐內(nèi)是物化方式的改造(圖1),通過工業(yè)考核,得出該產(chǎn)品每生反應的復雜過程,其分層也不是很嚴格的,相鄰兩產(chǎn)1t瀝青混合料使用不同燃料時的成本如表1。從層往往相互交錯+,很難具體劃分,因此各層中氣體表中的對 比結果可以看出,使用煤轉(zhuǎn)氣作燃料后該成分的變化就更加復雜。2 - -段式煤氣發(fā)生裝置主要組成結構整套煤氣發(fā)生裝置由煤氣發(fā)生爐主體、除塵及輸送系統(tǒng)煤氣燃燒裝置和安全控制系統(tǒng)等組成。2.1煤氣發(fā)生爐主體由爐體調(diào)風門、上下爐門、排渣口等部分組成。爐體為盛料、反應和產(chǎn)生煤氣的主體空間,煤料沿鐘罩圓錐面均勻進人爐體內(nèi),形成81 應用煤轉(zhuǎn)氣加熱方式的瀝青混合料拌和機一70一