两段式煤气发生炉作为清洁转化煤炭、生物质等固体燃料的核心装备,其核心特征在于将燃料的干馏(热解)与气化过程在物理空间上分离。这种结构设计显著提升了煤气品质与热效率。为了深入理解其技术特点与应用选择,对其分类至关重要。
一、按干馏段位置划分:气流组织的关键差异
上吸式两段炉: 干馏段位于气化段上方。气化剂(空气、蒸汽等)从底部进入气化段,生成的炽热煤气向上流动,穿过上部干馏段的燃料层。上升煤气提供干馏所需热量,同时携带干馏产生的挥发分(焦油蒸汽、干馏气等)一同从炉顶排出。其特点是:
煤气出口温度较低(约120℃左右),焦油以蒸汽状态存在,需后续冷凝回收处理。
干馏段热源直接来自下方气化段高温煤气,热效率较高。
结构相对简单,但煤气中焦油含量较高,净化系统复杂。
下吸式两段炉: 干馏段位于气化段上方,但气化剂(通常为空气与蒸汽混合物)从干馏段顶部附近引入。气流向下贯穿干馏段和气化段。在干馏段,燃料被热解,产生的焦油蒸汽随气流向下进入下方高温气化段(温度通常>1000℃),在此处焦油被深度裂解为小分子可燃气体(如H2、CH4、CO等)。煤气从气化段下方排出。其特点是:
煤气出口温度较高(可达500-700℃),焦油含量极低(热裂解充分),净化相对简单。
干馏段热源主要依靠气化剂预热和部分辐射热,对气化剂温度要求较高。
结构相对复杂,但产出煤气较洁净,更符合环保要求。
二、按气化剂类型划分:决定煤气成分与热值
空气气化两段炉: 以空气(主要含O2和N2)作为气化剂。生成的煤气中因含有大量不可燃的氮气(N2占比可达50%以上),导致煤气热值较低(通常4-6 MJ/Nm³),属于低热值煤气。优点是系统简单,成本低。
空气-蒸汽气化两段炉: 同时鼓入空气和蒸汽(H2O)作为气化剂。蒸汽的加入能促进水煤气反应(C + H2O -> CO + H2),增加煤气中H2和CO含量,降低氮气稀释效应,煤气热值提升至中等水平(5.5-7.5 MJ/Nm³)。这是目前应用广泛的类型,在热值与成本间取得较好平衡。
氧气-蒸汽气化两段炉: 以纯氧(或富氧)和蒸汽作为气化剂。避免了氮气的稀释,煤气主要成分为CO、H2、CH4及少量CO2,热值可达中高热值(10-14 MJ/Nm³)。煤气品质好,但需配套昂贵的制氧设备,运行成本高,多用于化工合成气或燃气需求场景。
三、按排渣方式划分:影响连续运行与燃料适应性
固态排渣两段炉: 气化段温度控制在灰熔点以下(通常低于1200℃),灰渣以固态形式排出。操作相对简单,对耐火材料要求较低。但需控制燃料灰熔点,高灰熔点燃料适用性好,低灰熔点燃料易结渣。
熔渣式两段炉: 气化段温度远高于灰熔点(可达1500℃以上),灰分熔融成液态渣排出。优点是可处理灰熔点较低的燃料,碳转化率高,排渣顺畅。缺点是对炉衬材料耐高温、抗熔渣侵蚀性能要求极高,能耗也大,多用于大型装置或特定难熔灰燃料。
掌握两段式煤气发生炉的分类体系,是理解其工作原理、选择适配炉型、优化运行参数的关键基础。从气流组织方式、气化剂选择到排渣形态,每一种分类维度都深刻影响着终煤气的品质、热值、净化难度以及炉子的运行成本与适用范围。在迈向更、更清洁的能源利用道路上,对两段炉分类的深入认知,是点燃技术革新火焰的束火花。
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