煤的气化精品课件

1、煤的气化第1页，共20页，2022年，5月20日，14点44分，星期四 52 气化炉的基本原理 1.气固反应器类型几种床层状态 床层：若是在一个圆筒形的容器内安装一个多孔的水平分布板,并将固体颗粒堆放在分布板上,形成一层固体层,工程上称为”床层”,简称”床”.固定床： 气流速度不致使固体颗粒的相对位置发生变化,即固体颗粒处于固定状态,床层高度基本上维持不变.流化床： 气流速度提高,固体颗粒全部浮动起来,但是仍逗留在床层中不被流体带出.气流床： 进一步提高流速,固体颗粒不能继续逗留在床层中,开始被流体带出容器外,固体颗粒和分散流动与气体质点的流动类似.第2页，共20页，2022年，5月20日，1

2、4点44分，星期四几种床层状态的气化炉固定床(移动床)气化炉原料：650块煤或者煤焦加料方式：上部加料排灰方式：固态或者液态灰渣和煤气出口温度：不高炉内情况:煤焦与产生的煤气、气化剂与灰渣都进行逆向热交换第3页，共20页，2022年，5月20日，14点44分，星期四流化床气化炉原料：35mm加料方式：上部加料排灰方式：固态排渣灰渣和煤气出口温度：接近炉温炉内情况:悬浮沸腾第4页，共20页，2022年，5月20日，14点44分，星期四气流床气化炉原料：粉煤（以上通过目）加料方式：下部与气化剂并流加料排灰方式：液态排渣灰渣和煤气出口温度：接近炉温炉内情况:煤与气化剂在高温火焰中反应第5页，共20页

3、，2022年，5月20日，14点44分，星期四熔池气化炉气固液三相反应气化炉原料： 以下直至煤粉所有范围的煤粒加料方式：燃料与气化剂并流加入排灰方式：液态灰渣和煤气出口温度：接近炉温炉内情况:熔池是液态的熔灰、熔盐或熔融金属作为气化剂和煤的分散剂，作为热源供煤中挥发物的热解和干馏。第6页，共20页，2022年，5月20日，14点44分，星期四第7页，共20页，2022年，5月20日，14点44分，星期四各种床层气化炉的比较固定床流化床气流床熔融床气化过程块煤炉顶供给与热空气逆流，依次通过干燥区、气化区、燃烧区、焦碳与O2、H2O作用生成煤气中小颗粒煤粒在炉底供给高速气化剂和蒸汽带动下边流态翻滚

4、、边在高温炉床内气化小煤粒的干或湿态与气化剂高速从喷燃器喷入，在高温高压欠氧下完成气化煤粉与氧一起从喷嘴喷进熔融金属表面，在高温下瞬时气化气化温度C44014008001100120017001500优点低温煤气易于净化*适于高灰熔点煤*技术成熟，全世界煤气化装置容量占90% *操作简单，动力消耗少*对耐火炉衬要求低*适于高灰熔点的煤碳转化率高*液态灰渣易排出放大容量：5000吨/日*负荷跟踪好（50%）*煤种适应性广煤种适应性广*气化效率高 第8页，共20页，2022年，5月20日，14点44分，星期四固定床流化床气流床熔融床缺点不适于焦结性强的煤*低温干馏产生煤焦油、沥青等*单段炉不易大型

5、化，1200吨/日 *容量较小1500吨/日*飞灰中未燃尽碳多（第二代利用灰团聚功能）*对耐火炉衬要求高（第二代用水冷套）*适于低灰熔点煤适于低灰熔点煤 碳转化（%）99 95 9799实用例Lurgi鲁奇炉液态排渣鲁奇炉WinkerKRWU-GASTexaco,shell K-T炉开发中第9页，共20页，2022年，5月20日，14点44分，星期四2.气化过程热的产生和传递气化效率：即意味着单位质量气化原料的化学热转化为所产生的煤气化学热的比例。表5-6自热式气化炉中不同产热方式的比较第10页，共20页，2022年，5月20日，14点44分，星期四表5-6自热式气化炉中不同产热方式的比较反应

6、物质优点缺点适用场合空气耗费少N2稀释了煤气低热值煤气H2高CH4含量H2的分离制造作为合成气时，CH4需进一步分离转化加热气O2可获得纯度高的煤气需制氧设备中热值煤气及合成气CaO不需要制造O2再生未解决合成气和加热气第11页，共20页，2022年，5月20日，14点44分，星期四3.气化反应器的生产能力容积气化强度（qm/vR）:qm-固体的质量流量, kg/hvR-反应器体积，m3煤-固体的密度，kg/m3-平均停留时间，hN-返混程度XC-碳的转化率K-反应速率常数T-温度第12页，共20页，2022年，5月20日，14点44分，星期四 返混的减少（N值上升）；所要求碳的转化率（XC）

7、的下降；反应速率常数K的上升、温度的上升和更高的反应性。取决于煤的的表观密度s（原料煤性质）煤堆的疏松程度（反应器类型）。随以下的因素而减小：煤第13页，共20页，2022年，5月20日，14点44分，星期四表5-7不同反应器类型煤容积气化强度（qm/vR）的比较反应器类型最高温度/容积气化强/kg/(m3/h)固定床0.1MP约11001202000.3MP8001100200300流化床4MP79589571气流床0.1MP15003604MP15007200第14页，共20页，2022年，5月20日，14点44分，星期四4.装料和排灰装料间歇加料；连续加料常压加料；加压加料加压加料：料槽

8、阀门；泥浆泵料槽阀门法原理：如图5-18泥浆泵法原理：煤料与油或水搅拌制成浆状悬浮液，其中含大约60%的固体煤料，经过泵打入气化炉。第15页，共20页，2022年，5月20日，14点44分，星期四排灰固定床反应器固态排渣时候：通过炉箅(灰渣层要保持一定厚度：保护炉栅合适的蒸汽和氧气比例：防止结渣加压时候采用和料槽阀门相同的方法排灰)第16页，共20页，2022年，5月20日，14点44分，星期四流化床反应器矸石灰：炉子底部开口排灰飞灰：从粗煤气中分离气流床灰渣以液态方式排渣，从气化炉底部开口流出(前提：气化温度应高于灰渣的熔化温度)第17页，共20页，2022年，5月20日，14点44分，星期

9、四5.煤质对气化的影响 气化用煤的性质包括反应活性、粘结性、结渣性、热稳定性、机械强度、粒度组成、以及煤的水分、灰分和硫分等。 煤的反应活性这是指在一定的条件下，煤炭与不同气化介质（如二氧化碳、氧、水蒸气和氢）相互作用的反应能力。 反应活性又称为反应性。反应性的强弱直接影响煤在气化时的有关指标：产气率、灰渣或飞灰含碳量、氧耗量、煤气成分及热效率等。不论何种气化工艺，煤活性高总是有利的。 第18页，共20页，2022年，5月20日，14点44分，星期四结渣性煤中矿物质，在气化和燃烧过程中，由于灰分软化熔融而变成炉渣的性能称为结渣性。 对移动床气化炉，大块的炉渣将会破坏床内均匀的透气性，严重时炉篦不能顺利排渣，需用人工破渣，甚至被迫停炉。另外炉渣包裹了未气化的原料，使排出炉渣的含碳量增高。对流化床来说，即使少量的结渣，也会破坏正常的流化状况，另外在炉膛上部的二次风区的高温，会使熔渣堵塞气体出口处等。通常用煤灰熔点（T2）来判断煤炭是否容易结渣，灰熔点越低的煤，越易结渣。气化用煤要求T21250。由于灰渣的物理状态和化学组成均不同于煤中的灰分，因此仅以灰熔点来判断有时并不可靠。 第19页，共20页，2022年，5月20日，14点44分，星期四 煤的粘结性煤受热后会相互粘结一起。对于移动床煤气化