0 前 言
造气工段是合成氨生产能耗最高的工序，生产一吨合成氨理论能耗为22.78 MJ，但从目前的现实情况看，即使一些较为先进的企业，实际生产的能耗水平也远大于此值。为此，就造气的一些基本理论和控制要点和大家进行探讨，以更好地实施“节能减排”工作。
1 造气的基本原理
固体燃料用气化剂进行热加工，得到可燃性气体的过程称为固体燃料的气化，又称造气，所得的气体统称为气化煤气，用来与燃料进行气化反应的气体称为气化剂。常压固定床煤气发生炉，一般以块状无烟煤或烟煤等为原料，用蒸汽或蒸汽与空气的混合气体作气化剂，生产以一氧化碳和氢气为主要可燃成分的气化煤气。
1.1 固体燃料气化反应的基本原理
固定床煤气发生炉制煤气，首先得使空气通过燃料层，炭与氧发生放热反应以提高温度。随后使蒸汽和空气混合通过燃料层，炭与蒸汽和氧气发生吸热和放热的混合反应，生成煤气。
1.1.1 以空气作为气化剂的气化反应
空气从炉底经过，经灰渣层预热后到达氧化层，此时气体中的氧与炽热的炭接触，发生如下反应：
2C＋O2＝2CO＋221.2 kJ
2CO＋O2＝2CO2＋566.0 kJ
C＋O2＝CO2＋393.8 kJ
气体往上升，到还原层，气体中的CO2与炭发生化学反应：
CO2＋C＝2CO－172.6 kJ
1.1.2 蒸汽为气化剂的气化反应
水蒸气与炭的气化反应，主要是灼热的炭将氢从其氧化物水中还原出来，在煤气生产中，通常叫作蒸汽分解。蒸汽通过高温燃料层时，最先通过的气化层称为主还原层，随后通过的气化层称为次还原层。
在还原层里，主要发生如下反应：
C＋2H2O＝CO2＋2H2－90.2 kJ
C＋H2O＝CO＋H2－131.4 kJ
在主还原层生成的二氧化碳，在次还原层被还原成一氧化碳：
C＋CO2＝2CO－172.6 kJ
从造气阶段的化学反应原理来看，希望形成有利于蒸汽分解和二氧化碳还原反应的条件，所以可以认为提高气化层的厚度和温度是有利的，适当地降低蒸汽的流速也是很有利的。在炭与蒸汽的化学反应中，增加气化层厚度、降低气流速度等，可使反应速度加快，又能使一氧化碳的含量增加，提高蒸汽分解率。
1.2 煤气炉内燃料层的分区
在炉内自下而上大致形成以下几个区段。
（1）灰渣层——处于炉箅上方，经燃烧反应所形成的灰渣层，通过与鼓进的气化剂进行热交换之后，温度有所下降，既能保护炉箅使其不被烧坏，又对气化剂起到一定的预热作用。
（2）氧化层——炉内气化反应过程的主要区段之一。经灰渣层预热过的气化剂，自下而上穿行，与灼热的焦炭接触反应，并放出大量的热：
C＋O2→CO2＋393.8 kJ
炉内氧化层的温度最高，通常可达到1100～1200 ℃。在氧化层内，气化剂中的氧迅速被消耗殆尽并生成CO2，在氧化层上端截面上，CO2的生成量达到最大值。
（3）还原层。还原层是造气炉内炭被气化的重要场所。在该层下部，由新生成的CO2与水蒸气和N2混合而成的气流，以3～6 m/s的速度向上流动，与以10～40 cm/s的速度向下移动的灼热炭料接触反应。此时CO2被....
