硅酸盐热工基础资料

反应式： C O2 3.76N2 CO 2 3.76N2
408763(kJ / kmol ) C CO 2 2CO 162375(kJ / kmol )
总反应：
2C O2 3.76N2 2CO 3.76N2 246388(kJ / kmol )
理想空气煤气中CO和N2组成：
总反应： 3C 4H2O CO2 2CO 4H2
- 312801(kJ / kmol )
则理想水煤气的组成百分比：
CO(%) 1 100% 50% 11
H2 (%)
1
1
1
100%
50%
理想水煤气产率：
V (1 1) 22.4 3.73(Nm3 / kg碳) 1 12
？
理想水煤气的热值：
Qnet 0.510800 0.512750 11720kJ / m3
CO的低热值为：12750kJ / m3
H
的
2
低热值
为：10800kJ
/
m100% 100% ？ 408763
3C 4H2O CO2 2CO 4H2 - 312801(kJ / kmol )
理想空气煤气对应煤的气化率：
VQnet 12 100% 5.38 442412 100% 69.8%
408763
408763
加
在实际气化过程中，总有不同程度的热损 失，且所制得的空气煤气中存在部分CO2。 因此，实际气化效率比上述理性气化效率 要低。
用烟煤或无烟煤制取空气煤气时，煤气中 除CO、CO2、N2外，还含有一定量的 CH4等烷烃，所制得的煤气低热值为 4000~6400kJ/m3。
煤或焦炭 煤气
煤的气化是一热化学过程。
用氧或含氧化合物（如水蒸
气、氧、二氧化碳）通过高
温的煤层或焦炭层，使燃料 蒸汽、空 中的有机物氧化，并转化生 气或氧
灰渣
成含有H2、CO等可燃气体的 过程。
发生炉煤气是制取煤气的主要方法。
§5.1 发生炉煤气的种类
气化基本条件：
1、气化剂 2、发生炉 3、一定的温度、
燃料层基本只有氧化层，层内燃烧温度达1300℃以 上，燃烧后产物主要是CO2，几乎没有其他可燃气 体。
ⅹ ⅹvv ⅹv ⅹ ⅹ
（2）半煤气燃烧
略
氧化层主要进行氧化反应放热
C O2 CO2 Q 2C O2 2CO Q 2CO O2 2CO2 Q
氧化层中的CO2向上通过炙热焦炭层还原层
2C O2 3.76N2 2CO 3.76N2 246388(kJ / kmol )
空气煤气有什么缺点？
空气煤气缺点： ✓反应放热，使温度不断升高，煤中部分灰分会熔融 结渣，影响煤的正常气化 ✓发热量低、气化效率低、出口温度高，带走热量多
二、水煤气—以水蒸汽为气化剂制得的煤气
纯C 水蒸气 CO H2
CO(%) 2 100% 34.7% 2 3.76 3.76
N2(%) 2 3.76 100% 65.3% 理想空气煤气产率（单位质量碳获得的煤气量）：
V (2 3.76) 22.4 5.38(Nm3 / kg碳) 2 12
理想空气煤气的热值：
Qnet 0.37412750 4424kJ / m3 CO的低热值为：12750kJ / m3
CO2 C 2CO 163kJ / mol
燃烧室中的半煤气，根据需要可在燃烧室中或在 窑炉内与二次空气混合再燃烧 ⅹ ⅹvv ⅹv ⅹ ⅹ
略
（3）全煤气燃烧
燃烧产物中可燃成分占35~48% 实质是煤的气化
ⅹ ⅹvv ⅹv ⅹ ⅹ
2 、 煤的气化
将煤（或焦炭）加热，并与水 蒸汽和空气（或氧）等进行化 学反应，生成以氢、一氧化碳 或甲烷等为主的混合煤气。
第五章 固体燃料气化过程 及设备
煤是目前人类主要能源,被称为“工业粮食”
从全世界来讲煤是 世界的第二能源
煤是我国最主要的能源，产量和
消费量均占世界第一位（被称为我国 的第一能源）。
在一次能源的消费量中占75%左右， 对我国的国民经济发展起了非常重要的 作用。
露天煤矿
煤的传送
煤作为燃料来获得能量的弊端：
煤的干 馏产品
焦炉煤气（气体燃料）：H2、CO、CH4 、
C2H2
煤焦油（有机化工原料） 焦炭（冶金工业的重要原料）
粗氨水（制氮肥）
煤焦油 分馏 （物理变化）
苯
甲苯、二甲苯 酚、萘
工业上煤的干馏称之为炼焦
炼焦炉
焦炉出焦
焦炉炼焦
**块煤三种燃烧方式：
略
（1）直接燃烧法
C O2 CO2 Q 2C O2 2CO Q 2CO O2 2CO2 Q
（1） 不能完全烧尽，热能利用率低， 造成能源浪费。
（2）浪费了宝贵的化工原料。
（3）对周围环境造成污染（烟气中的 粉尘、SO2等）。 （4）劳动强度大、工作环境差。
综合利用
煤的综合利用:就是将固体煤加工成气体或 液体燃料或焦化成焦炭，同时得到大量的 化工原料。
1、 煤的干馏
将煤放在炼焦炉里隔绝空气（缺氧）加热到1000℃ 左右，使煤分解的过程。
压力 4、固体燃料
煤或焦碳 煤气
煤气发生炉
(物理化学反应)
气化剂
加
根据所用气化剂及煤气成分、热值的不同， 生产的煤气可分为：空气煤气、 水煤气、混合煤 气以及半水煤气等 。
一、空气煤气—以空气为气化剂制得的煤气
纯C 空气 CO
理想空气煤气
忽略空气中的其他组分，认为仅含21%氧气及79%氮气， 则1kmol氧气对应3.76 kmol氮气
理想水煤气
反应式：
C H 2O CO H 2 118798(kJ / kmol ) C 2H 2O CO2 2H 2 75222(kJ / kmol ) CO H 2O CO2 H 2 43576(kJ / kmol ) C CO2 2CO 162357(kJ / kmol )
问题:总反应吸热,导致反应最终停止,怎么办?
解决方法:间歇送风法： Ⅰ—先通空气 Ⅱ—再通水蒸气
Ⅰ—先通空气：
C O2 3.76N2 CO2 3.76N2 408763(kJ / kmol ) 产物（CO2及N2）放空，热量利用
燃烧阶段或吹气阶段
吹气阶段的目的是使焦炭层进行燃烧放热，达到 一定温度。
吹气阶段的燃料层保持1200℃左右的炙热状态， 按上述理想反应，此阶段所得的煤气中仅含有CO2 和N2，称为废气，由发生炉单独排出。