（1）颗粒内扩散经常可以忽略； （2）没有向炉壁的传质；
（3）没有与辐射传热相对应的传质方式。
传热与传质过程可能伴随化学反应，也可能不伴随化学反应。下面对常压固定床煤气化反应炉内部的传热与传质进行简单归纳。
气体和固体的许多特性（如热容、粘度、传质系数等）都是温度和压力的函数，当温度变化范围较小时，可以采用平均值的方式来简化传热与传质的数学模型。但在煤气化反应炉中，温度沿床层高度的变化很大，因而必须确定各种性质与温度之间的函数关系。
由于煤粒在粒度和形状上的多变性，再加上床层不同高度空隙率的不同，总传热系数很难精确地求得，现有公式计算的理论值和实验值之间的偏差达到20%以内时便可以认为足够精确。
除了总传热系数以外，气相和固相之间的传热系数也是一个很重要的参数。这一系数的计算要更困难一些，炉内气固相间传热的扰动、化学反应的存在、煤粒形状的不规则都有可能带来计算结果的偏差，有时候这种偏差甚至会高达几十倍。
二、工艺流程的确定及流程简图
（一）工艺流程的确定
将焦炭先送入加料器中，再送入气化炉中气化，所得产品一部分送入集尘器除尘，继而将高温产品加热废热锅炉回收废热，另一部分直接进入汽包，进入汽包的产品一部分进入饱和器中，在此与空气、氢气和水蒸汽混合并再次进入气化炉中；一部分直接返回至气化炉中在生产【2】；还有一部分经废热锅炉吸收完湿热后送入洗涤塔洗涤去尘。气体部分送气柜储存，所得粗煤气再进一步净化；而液渣部分被送至循环水池中除尘，洗涤后再经循环水泵送入洗涤塔进行循环使用。
（二）流程简图
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图3 富氧连续气化工艺流程图
1 —自动加焦机 2 — 煤气发生炉 3 —鼓风机 4—混合器 5 — 灰斗 6— 废锅
7 —汽包 8 — 蒸汽过热器 9 — 洗气箱 10 —洗气塔 11 —水封
（三）生产条件的确定和说明
1. 气化过程的工艺条件
气化过程的工艺条件对于既定的原料、设备和工艺流程，为了获得质量优良的煤气，和足够高的气化强度，就必须选择最佳的气化条件。
（1）燃料层温度 合适的燃料层温度对煤气质量、气化强度及气化热效率至关重要，发生炉煤气中的有效成分（CO＋H2）的含量主要取决于碳的氧化与还原反应（C＋CO2→2CO）和水蒸气的分解反应【C＋H2O（g）→CO＋H2】上面的两个反应均属吸热反应。而在煤气炉操作温度下，上述反应属于动力学控制区。所以提高炉温不仅有利于提高CO和H2的平衡浓度，而且可以提高反应速度，增加气化强度，从而使气化炉的生产能力提高。
（2）燃料层的运移速度和料层高度
【5】
在固定床气化过程中，整个床层高度是
相对稳定的。随着加料和排灰的进行，燃料以一定速度向下移动。这个速度的选择主要依据气化炉的气化强度和燃料灰分含量。在气化强度较大或燃料灰分较高时，应加快燃料层的移动速度，反之亦然。燃料层分为灰分、氧化层、还原层和干馏干
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燥层，其作用各不相同，灰层有预热气化剂和保护炉箅不致过热的作用、氧化、还原层是进行气化反应的部分，直接影响煤气的质量。干馏干燥层则既对煤气降温有对煤料预热。各层高度大致如下：灰层100～300㎜，氧化还原层约500㎜，干馏干燥层300～500㎜。总之，稍高的原料层高度有利于气化过程。
（四）操作条件
操作条件因工艺流程、炉型、煤种而异。某厂如下表：
表1 煤气炉的操作指标
炉底压力 炉出口压力 饱和温度 炉出口温度 980～3430pa 340～780pa 45～57℃ 450～520℃ 空气流量 灰层厚度 火层厚度 料层厚度 3500～4000m 3h150～300㎜ 150～250㎜ 450～600㎜
三、气化炉的设计计算
用实际数据计算法进行发生炉煤气化过程计算如下：
（一）已知直接测定和在煤气发生炉试验时所获原始数据
无烟煤的工业分析【7】
War?7.0%;Ad?19%;Vdaf?2.0%
无烟煤的元素分析。
w?C?daf?80.86%;w?Hw?N?daf?5.58%;w?O?daf?11.15%
?daf?1.39%;w?S?daf?1.02%
干发生炉煤气组成。
??CO2??5.0%;??O2??0.2%;??CnHm??0.3%
??H2S??0.3%;??CO??26.5%;??H2??13.5%
??CH4??2.3%;??N2??51.9%
焦油产率Vj?0（即表示煤气中几乎不带焦油，可忽略，如果煤气中带有焦油，则必须取得焦油组成）。
7
（二）物料衡算
物料衡算，以1900kg应用基煤为计算基准。 1. 确定工作原料组成.
?100?7.0??100?7.0?Aar?Ad?19?????17.67%?100??100?
由可燃基转变成应用基的转换系数为 K?100??War?A100ar??10?0??7.01001?7.67 3?0.753由此可求得按应用基计算的原料组成为：
w?C?ar?w?C?dafK?0.7533?80.86?60.91%w?H
?ar?w?H?dafK?0.7533?5.58?4.2%
w?O?ar?w?O?dafK?0.7533?11.15?8.4%w?N?ar?w?N?dafK?0.7533?1.39?1.05%w?S?ar?w?S?dafK?0.7533?1.02?0.77%
2. 确定干灰渣生成率
因原料中的灰分分配在带出物和灰渣中，故：
Aar?ATVT?AFVF17.67?0.955?21?0.12
VF?Aar?ATVTAF?17.91%
式中 VF—灰渣生成率，%（占工业原料质量） VT—带出物产率，%（占工业原料质量）
AF—灰渣中灰含量，kg/kg; AT—带出物灰含量, kg/kg。
确定干煤气产率，按碳平衡计算：
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Vg??w?C?ar???w?C?F?w?C?T?1222.4????CO2????CO????CH4??2??C2H4????60.91??2.15?3.4?0.09?1222.4?3.00m3?5?26.5?2.3?0.6?kg
式中 Vg—干煤气产率， m3100kg 煤 ；
w?C?ar—原料煤含碳量，m3100kg 煤 ；
w?C?F—灰渣中的含碳量，w?C?F?17.91?0.12?2.15kg100kg
w?C?j—焦油中的含碳量，w?C?j?3.4；
w?C?T—带出物的含碳量，w?C?T?0.045?2?0.09kg100kg煤；
??CO2?、??CO?、??CH4?、??C2H4?_每1m3煤气中各成分含量，m3。
按氮平衡确定空气消耗量。
??NVK??2Vgg?w?N0.79?ar1.25?0.519?3.00?1.051.250.79?0.91m100kg3煤
式中 VK—空气消耗量，m3100kg煤
??N?2Vg—每1m3干煤气中氮含量，??N2??0.519
Vgg—干煤气产率，m3100kg煤；
w?N?ar—煤中氮含量，w?N?ar?0.084m3100kg煤
3. 确定湿煤气的产率
湿煤气产率为干煤气的体积和煤气中水分体积之和。
'3Vg?Vg?1?m?H2O?g0.8255??3?1?0.1060.8255??3.39mkg
??式中 Vg'—湿煤气产率，m3kg煤；
Vg—干煤气产率，m3kg煤；Vg?3.0m3kg煤； —干煤气中含水分，m?H2O?g?0.106kgm3；
m?H2O?g0.8255—蒸汽密度，kgm3
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