四方仪器|红外气体分析仪在煤气发生炉中的应用

　　工业煤气分为高炉煤气、水煤气、半水煤气、发生炉煤气、焦炉煤气等。发生炉煤气的生产装置又分为两段式煤气发生炉与单段式煤气发生炉，两种煤气发生炉的原理都是以块状煤为原料，用蒸汽与空气的混合气体作气化剂，生产以CO和H2为主要可燃成分的发生炉煤气。

　　一、两段式煤气发生炉

　　两段式煤气发生炉产生的煤气分为上段煤气和下段煤气。上段煤气先进入一级电捕焦油器脱除重质焦油及灰尘，其工作温度在80~150℃，再进入间冷器，在间冷器内煤气冷却至35~45℃左右。下段煤气经旋风除尘器除尘，继而进入余热换热器，煤气温度降至200~230℃，再进入风冷器冷却，温度降至65~80℃，通过间冷器冷却至35~45℃。被间冷器冷却后的上、下段煤气进入二级电捕焦油器脱油、除尘，通过煤气加压机输送到用户。

两段式煤气发生炉流程示意图

　　应用特点：

　　1、双段煤气发生炉生产煤气，气化效率高、热效率高、生产运行成本较低、自动化程度高、劳动强度低、操作环境良好。煤气杂质含量少、发热值高而且产气量稳定。

　　2、下段煤气出口设旋风除尘器和余热换热器，使下段煤气先经除尘后再进余热换热器，煤气温度降到230℃左右，使煤气显热得到了充分回收利用，同时又副产0.294KPa的蒸汽，蒸汽可作为煤气炉探火汽封用或电捕焦油器绝缘子箱保温及焦油管道伴热用。

　　3、采用风冷间冷工艺，对煤气进行降温处理，避免了煤气与水直接接触产生的大量洗涤污水。

　　二、单段式煤气发生炉

　　单段式煤气发生炉料层较薄，只有气化段，没有明显的敢留短，煤炭在煤气炉进行气化反应，生成的煤气经除尘、冷却、脱硫等工艺处理，经过处理后的洁净煤气经加压输送系统供给客户。

单段式煤气发生炉流程示意图

　　应用优点：

　　1、建设投资少。主要体现在单段式煤气发生炉设备投资和土建投资较少等方面。

　　2、建设周期短。单段式煤气发生炉热煤气站无论是设备制造周期、设备安装调试周期还是厂房基础建设周期都要比其他炉型要缩短许多。

　　应用缺点：

　　1、煤气携灰较多，从而造成资源浪费，并造成煤气管道堵塞。

　　2、产生的焦油质量较差。单段式煤气发生炉干馏产生黏度较高、流动性较差的高温裂解焦油，这部分焦油不易处理和利用，而且，很容易和煤气携出的煤粉胶粘在一起，堵塞煤气管道。

　　3、煤气输送距离短。煤气中的焦油和煤粉在煤气管道中沉积，经常会堵塞管道，致使煤气输送阻力假发，煤气输送距离收到限制。

　　三、对比分析

　　1、两段式煤气发生炉的炉内反应层次分明，块煤自上而下按煤的干燥、干馏、还原、氧化不同反应区段渐序升温，不仅炉内反应工况稳定，而且反应也比较完全。而单段式煤气发生炉炉内反应层次不分明，在有限的煤层厚度内，煤的干燥、干馏、还原、氧化几乎在较短的时间内同时进行，炉内易产生波动，反应也不够完全。

　　2、两段式煤气发生炉制气所产生煤气比单段式煤气发生炉制气干净，有利于操作管理与环境保护。两段式煤气发生炉由于干馏段的存在，煤在45~65℃低温干馏条件下所产生的焦油属轻质焦油，流动性好，便于利用。另外，由于煤层较厚，对上行煤气能起到一定的过滤作用，因此煤气中的灰尘比单段式煤气发生炉明显减少，而落入气化段的半焦在气化过程中，几乎没有焦油，灰尘也相对地少了许多。因此，冷煤气净化系统中所产生的流动性好的轻质焦油，有利于贮运和再利用，又不会产生大量的含酚废水，而生成的少量酚液，或采用焚烧炉焚烧，或用此酚液制成水煤浆，还解决了煤气站含酚废水对环境的污染。单段式煤气发生炉由于其没有明显的干馏段，气化反应过程所产生的焦油属重质焦油，流动性较差，不利于贮运和再利用。

　　3、单段式煤气发生炉煤层较两段式煤气发生炉薄，生产过程中容易产生空洞，空洞可导致煤气中氧含量增高，当达到爆炸极限时遇货源则发生爆炸。大部分事故都是发生在单段炉，此外，由于煤层薄，也容易烧偏或结疤，影响产气量，恶化操作条件，造成煤气成分波动，煤气质量不稳定。

　　4、对环境的污染，单段炉的出口煤气温度较高，通常在净化过程中煤气直接用水来洗涤、降温，产生的含酚污水量比较大，处理困难；两端炉的净化采用间接冷却，水和煤气不直接接触，避免了对水的污染，只有煤气冷凝产生的含酚污水，数量少得多，处理比较容易。

　　5、单段式煤气发生炉比两段式煤气发生炉造价低，投资回收较快；建设周期短，可较快简称投入使用。

　　四、总结

　　1）综上所述，两段炉制气与单段炉制气相比，虽然两段炉的价格比单段炉高，但是两段炉制气不仅炉内制气稳定，煤气热值与气化效率较高，而且更重要的是环境效果好。

　　2）有的行业对煤气的质量要求不高，使用单段式煤气发生炉，热煤气仅作除尘处理后不经洗涤除油除酚就直接作为燃料在窑炉燃烧，表面上似乎没有污水产生，实际上是把污染源转移到窑炉，通过燃烧排到大气中去。

　　3）资料显示，很多地方已经开始禁用单段式煤气发生炉，原因是单段式煤气发生炉污染大，危险性也大，单段式煤气发生炉生产冷净煤气的工艺技术已呈现逐步淘汰趋势，将由较为先进的两段式煤气发生炉替代。

　　煤气分析仪厂商与产品推荐

　　单位名称：四方仪器自控系统有限公司

　　产品推荐：煤气分析仪Gasboard-3100

　　Gasboard-3100采用国际先进的非分光红外气体分析技术，长寿命电化学传感技术和基于MEMS的热导技术，可同时在线测量煤气、生物燃气的热值，以及CO、CO2、CH4、H2、O2、CnHm等气体的体积浓度。同时具有如下特点：

　　①可替代燃烧法热值仪。

　　②多组分测量气体间无交叉干扰：CnHm对CH4测量结果无干扰，CO、CO2、CH4对H2测量结果无干扰。

　　③受外界影响小，气体采样流量变化对H2热导传感器测量结果无影响。

　　④自动化程度高。配置专业化预处理方案，具备数字和模拟输出功能，高自动化低维护，无需人工值守即可实现在线监测，大幅减轻企业人工成本。

　　⑤传感器恒温设计，消除环境温度对红外传感器的影响，保证仪器长期在线运行；

　　⑥所有与样气接触的部分均采用耐热、耐腐蚀的特种不锈钢、聚四氟乙烯等材料，设备不易被腐蚀，使用寿命长，工作性能稳定。

（来源：工业过程气体监测技术）