煤气发生炉是一种将煤转化为水煤气的设备，通常和需要热量的设备或者工业企业使用。这些企业的燃料消耗成本，很大程度上决定了所生产的产品的生产成本，进而影响企业的利润和发展。所以泰达技术部刘下认为，如何提高其气化效率，降低生产成本是这些企业应当关注的问题。这里我们先阐述清楚第一个概念——煤气发生炉煤气转化效率。

　　煤气发生炉的气化效率是指煤气的发热量占原煤发热量的百分比，是煤气发生炉重要的气化指标之一，用公式表示为：η气＝Q煤气×V煤气Q煤炭×100%。

式中：η气———气化效率；Q煤气———煤气低位发热值，kcal/m3；Q煤炭———煤炭低位发热值，kcal/kg；V煤气———煤炭产气率，m3/kg。

　　由上式可知：在发生炉确定的情况下，煤气的热值、煤炭的产气率以及煤炭热值是衡量气化效率的三个指标。而煤气的热值和煤炭的产气率与气化工艺技术有直接关系。因此影响两段式煤气发生炉制气效率的因素主要在两方面：一是气化原料煤的理化性能；二是煤气发生炉设备操作管理。

　　我们先从气化原料煤的理化性能方面说明，一般认为对气化效率的影响原料煤的粒径大小、粒度均匀状况及煤粉含量，都直接影响气化效率。

　　当块煤粒度太小时，总的气化反应面积大，化学动力学条件好，为扩散控制。但是气流阻力较大，炉底鼓风压力不能提高，传质条件差，这个时候我们需要增加鼓风量，但是问题来了，一方面因增加鼓风量，随煤气带出的煤灰增多，造成燃料的损失增加并且容易堵塞管道；另一方面气化炉内气流不均匀，恶化煤气质量，最终减少了煤气产率。此外，小颗粒煤灰熔点低，易造成炉内结渣。当块煤粒度过大时，阻力小，颗粒间隙大同时接触面积小，非均相的气化反应面积小不利于完全气化，气化后碳粒被灰壳包围，化学反应动力学条件差，为动力学控制，造成灰渣中碳含量增加，并降低了气化效率。此外，块煤粒度过大还容易堵塞加煤阀，影响操作。粒度不均、大小不一的煤块不可以混杂入炉。在布煤过程中混杂大小不同的煤块会沿着发生炉截面不均匀分布。小颗粒及细煤易落于中心区域，细煤在料层中嵌填在块煤间的缝隙中造成料层阻力增大，致使气化强度降低，灰渣含碳量也会随之增加；而大粒度块煤落在边上，形成阻力小，气化速度快，易冒火，因此造成偏烧结渣等现象。合理控制好入炉煤块粒度大小以及粒度的均匀性，煤块的粒度大小比值在2左右；煤块中的煤屑煤粉尽量减少。

　　影响原料煤块的气化性因素有两个方面：一是煤的表面积，即气化剂所能到达的表面，接触面积越大气化强度越高。对于块煤而言，化学反应是在有孔的固体壁上进行，有效表面越大，煤气化过程完成越快越彻底，煤气质量越好，产率越高。二是煤中矿物质。矿物质中的催化组份起了决定性作用，有催化作用的物质是碱金属、碱土金属，而不是硫化物或其它物质，其中以Ca、Mg的作用最为明显。当煤灰中氧化钙含量低于35%时，随氧化钙含量增加，煤灰熔融温度不断降低。灰份的催化作用不仅影响非均相水蒸气气化反应，而且也影响均相反应的进行。加入上述碱金属和碱土金属可大大降低灰渣中含碳量，提高煤气产率。粘结性是指当烟煤被加热时，由于产生胶质体而使煤粘结成团块的性能。煤的粘结性是决定该煤是否可以在两段炉内气化使用的非常重要的指标，原因在于：在干馏段内煤料受热将出现膨胀与粘结的现象。如烟煤粘结性较强，则被加热到300~400°C时，就会出现粘结与膨胀，使较小的煤颗粒粘聚成较大的团块或煤饼，从而导致上升载热气流分布不均匀、影响干馏效果，而且还会阻碍、甚至堵塞料层均匀下移，导致整个炉内的气化过程恶化。因此，作为气化用煤，尤其是烟煤，煤的粘结性是非常重要的指标。灰熔点是判断煤在炉内气化过程中是否结渣的重要参数，气化过程中既可以满足炉内各层次反应热量需求又不会有熔渣或挂渣现象，通常要求块煤灰熔点ST应在1150~1250°C之间为宜。两段式炉体结构可降低煤气的携尘量；在干馏段内，煤中的挥发分转变为小分子烃类（如甲烷等小分子烃类），集中回收或提高煤气热值。所以我们希望煤中的挥发分含量相应较高，突出体现上述优越性。但是挥发分含量太高不仅存放的时候容易自燃，也产生大量的长链烃基有机物未分解小分子烃类而易析出焦油；一般来说，煤中的干燥无灰基挥发分含量不低于25%、不高于35%为宜，因此建议空干基挥发分在27%~33%比较合适。对固定床气化炉来说，煤的热稳定性是影响正常气化操作的重要因素。如果煤的热稳定性较差，煤炭入炉后就会因受热而迅速热分解，从而使煤块产生崩裂、破碎，这样一来就会提高炉内阻力和增加带出物的数量，不仅影响产气率，也可能产生其它的不利事件。所选煤块最好以高温热稳定性TS+6＞80%为宜。煤的水分含量高，使产生的煤气热量对新进入的煤进行烘干，损失了大量的煤气余热，降低了煤气出口温度，并使煤气含有大量的水分，煤气质量下降。水蒸气含量过高，导致煤气温度过低，致使大量焦油析出，粘结堵塞煤气管道等。另外，内在水分中的结合水容易突然析出产生汽化，从而导致煤块崩裂，是造成煤块热稳定性不良的主导因素之一。为了控制入炉煤的含水量，煤仓应设置煤棚，否则，湿煤进入振动筛之后，煤粉会堵塞筛网，降低筛分效果，很难保证入炉煤的粒度要求，进而影响气化效果。统计表明，两段式煤气发生炉上段煤气热值会随着气化煤中的水分增加而明显下降，十分敏感。原则上实际入炉煤块中的含水量以控制在＜15%为宜。两段炉内的煤层较厚，一般都在6米以上，煤在炉内下移过程中，会产生挤压与磨擦。因此，要求两段炉用煤比单段炉用煤更应具有较高的抗碎、落下和耐磨强度。所以要求落下强度S25＞65%。固定碳越高，煤块产气越多，通常要求空干基固定碳FCad≥55%。收到基低位发热量越高对煤制气越有利，通常要求收到基低位发热量Qnet.v.ar≥6000cal/g。灰分要求尽可能低，对煤制气越有利，通常要求空干基灰分Aad≤8%。硫含量要求尽可能低，主要影响设备腐蚀和排放问题；所以一般要求制气块煤空干基含硫量St，ad＜0.5%。

　　这些都是原料方面提高气化效率的核心知识点，下期文章我们会继续从操作管理方面来和大家探讨，如何提高煤气发生炉的气化效率。