固定層制氣制氣對煤焦的粒度有一定的要求，最大粒度不超過120mm，最小的小籽粒度在5mm以上，一般來說80mm以上的塊煤被認為是大塊煤，一些買混裝塊煤的廠把80～120mm粒度的煤進行分級篩選出來直接入爐燃燒，從燒的情況看，大塊煤透氣性好，吹風阻力小適合較強負荷的生產(chǎn)，但是容易出現(xiàn)燒不透的現(xiàn)象。大粒度煤焦的燒透問題可以從灰渣的情況看到，大粒度的煤焦表面看似已完全燃燒，但破碎后內部卻存在著大量的未燒透的煤。大粒度煤焦燒透問題應從煤焦進入氣化爐的幾個階段分別進行分析。
1.干燥干餾層的分析
煤焦入爐后，首先進入干燥干餾層，煤的表面溫度迅速增高，析出水分以及揮發(fā)分，使得大塊煤的表面形成孔狀結構。單純從燒大粒度煤焦的問題上來看，形成孔狀結構越多、越大越好，這時因為進入氣化層后，空氣中的氧能夠比較容易滲透到煤焦的內部進行燃燒，燃燒后的生成物也會比較容易從孔狀結構中脫附出來，大顆粒的塊煤表面的孔狀結構形成的好，進入氣化層后的反應越好，活性也越好。但是形成的孔狀結構多，說明析出的揮發(fā)分就越多，揮發(fā)分中的成分大多數(shù)都是有C－H化合物組成的，而揮發(fā)析出的多，必然把大量的制氣所需要的C帶出，造成消耗升高。因此在干燥干餾層中形成的孔狀結構的多少對于消耗來說是很矛盾的。
對于孔狀結構的形成來說，爐上溫度高，揮發(fā)分大量快速的溢出，特別是制氣所需要的碳原子，據(jù)科學實驗分析結果，在快速熱解的條件下，一個氫原子能帶出更多的碳原子，因此爐上溫度高，形成的孔狀結構就會越多，同時消耗也會隨之增加。低爐上溫度，使揮發(fā)分溢出速度均勻緩慢的進行，當爐面溫度較低時，煤進入爐內后可以得到緩慢的加熱，揮發(fā)分緩慢地析出，在向爐外逸出過程中，它們會發(fā)生裂解或聚合反應，最終在炭表面產(chǎn)生沉積物，特別是碳氫化合物的脂肪裂解產(chǎn)生CH4和C2H6，重CH化合物裂解產(chǎn)生焦油，最終發(fā)生裂解產(chǎn)生的沉積物是C，發(fā)生再聚合反應產(chǎn)生的是揮發(fā)的高碳聚合體。
綜合消耗的問題以及孔狀結構的問題來看，爐上溫度高對孔狀結構的形成有好處，對下一步進入氣化層增加煤的活性也是很有利的，但是對揮發(fā)分大量溢出所造成的消耗增加是不利的。從前述的情況來看，爐上溫度的高低對于燒好大塊煤是很重要的，因此根據(jù)各地煤種的不同、活性的不同因素來制定相應的爐上溫度控制指標，燒大塊煤爐上溫度要控制的適當?shù)母咭恍钚圆畹拿簯刂频母摺?/SPAN>
2.氣化層的分析
進入氣化層的煤焦在吹風階段處于氣化層的最上層，接觸的氧是有限的，在氣化層下部大量消耗掉了氧，只有少部分未反應的氧進入煤焦表面的孔狀結構中，與氧反應的C進入氣相，留下的灰分依然維持孔狀結構的骨架，在氣化層的上層只是煤焦的表層部分開始燃燒反應，當進入氣化層的中部，大量未反應的氧開始滲透到煤焦的孔狀結構中，使得表層的孔狀結構的C很快燃燒完，并在大塊煤的表面形成了一層較厚的灰殼。再往下未完全燒透的大塊煤進入氣化層的下部，大量的新鮮空氣進入包裹住大塊煤，這時高濃度的氧氣可以充分的向灰殼的孔狀結構中滲透反應，但是隨著灰殼的加厚，氧氣進入灰殼內部越來越困難，一般來說，氧進入灰殼反應需要經(jīng)歷五個復雜的過程，即滲透、吸附、反應、脫附、脫離。越往灰殼內部走，反應物和未反應物的通道越加擁擠，因此氧進入大塊煤的內部反應是非常困難的。這也就是大塊煤不能燒透的主要原因。
由于大塊煤的堆密度小，同時孔狀結構的比表面積也小，同樣的空氣量進入爐內，要把氧氣完全反應掉，大塊煤的氣化層肯定就會厚，同時干燥干餾層就會變薄，爐上溫度隨之升高，為了控制爐上溫度又不減單爐負荷就應該適當?shù)奶岣咛紝痈叨�，因此對于燒大塊煤來說，適當?shù)奶岣咛紝痈叨葧r必須的。
從前面的分析可以看出大塊煤的氣化層比較厚，當系統(tǒng)工藝條件發(fā)生改變時，氣化層溫度控制不好的話，更容易結大疤塊，由于大疤塊不容易破碎和排出，很容易造成爐條機電流高甚至損壞設備的惡性事故。因此在燒大塊煤時應適當?shù)目刂瓢l(fā)生爐的負荷，減少入爐空氣量，調節(jié)氣化層厚度不超過排灰口的高度為宜。
3.過渡區(qū)和灰渣層的分析
這里給固定層氣化反應又分出一個過渡區(qū)，大塊煤不能完全燒透，增加一個過渡區(qū)來專門分析是非常有意義的。所謂的過渡區(qū)應該是氣化層和灰渣層之間的一層，它還能進行微弱的燃燒放熱反應，但是所產(chǎn)生的熱量是非常有限的。對于小粒煤來說，不存在燒透的問題，因此也就沒有這層過渡區(qū)。
未完全燒透的大塊煤進入氣化層和灰渣層之間的過渡區(qū)時，由于有較厚的灰殼包裹，氣化反應較難進行，但是在吹風階段，有大量的新空氣包裹著，內部的煤仍然能夠燃燒，雖然燃燒反應有限，所產(chǎn)生的熱量積蓄不能夠分解蒸汽，但是仍然可以加熱蒸汽，高溫蒸汽進入氣化層當然是非常有利的。
隨著灰殼厚度的增加，燃燒反應越來越困難，加之上吹蒸汽進入吸熱，過渡區(qū)未燒透的煤便完全熄滅成為了灰渣。
對于大塊煤來說，由于爐下存在過渡區(qū)和灰渣層，它們的厚度相對要比燒中塊煤及小粒煤的渣層厚得多，氣化層也就是我們所說的火層就會上移，爐上溫度就會不容易控制，爐況會產(chǎn)生惡化。根據(jù)這種情況，在燒大塊煤時，盡量減薄灰渣層的厚度，這時過渡區(qū)就會下移，同時爐條溫度就會上漲，但是由于過渡區(qū)的溫度畢竟有限，因此爐條溫度的上漲也是有限度的。因此燒大塊煤時，爐條溫度的指標要制定的相應高些。
4.結論
通過大塊煤從入爐到成渣的幾個過程分析可以看出，大塊煤的燒透問題是復雜的并且充滿矛盾的，要想完全燒透也是非常困難的，這里提出幾點建議以供參考。
（1）如果條件允許盡量不要燒大塊煤，因為消耗肯定要比燒中塊煤高。
（2）燒大塊煤必需控制發(fā)生爐的負荷，這樣可以在盡量燒透的同時，爐況能夠控制住。
（3）適當提高爐上溫度，這樣雖然會增加潛熱顯熱的消耗，但是可以提高塊煤的活性。
（4）適當提高爐下溫度，不但可以保持氣化層的位置，還可以加熱上吹蒸汽。
（5）適當提高碳層高度，維持發(fā)生爐各層厚度達到相應的要求，維持爐上爐下溫度的合理性。
