1、 5 5、煤的氣化、煤的氣化 52 氣化爐的基本原理 52 氣化爐的基本原理 1.氣固反應(yīng)器類型幾種床層狀態(tài) 床層：若是在一個圓筒形的容器內(nèi)安裝一個多孔的水平分布板,并將固體顆粒堆放在分布板上,形成一層固體層,工程上稱為”床層”,簡稱”床”.固定床： 氣流速度不致使固體顆粒的相對位置發(fā)生變化,即固體顆粒處于固定狀態(tài),床層高度基本上維持不變.流化床： 氣流速度提高,固體顆粒全部浮動起來,但是仍逗留在床層中不被流體帶出.氣流床： 進(jìn)一步提高流速,固體顆粒不能繼續(xù)逗留在床層中,開始被流體帶出容器外,固體顆粒和分散流動與氣體質(zhì)點的流動類似.幾種床層狀態(tài)的氣化爐固定床(移動床)氣化爐原料：650塊煤或者

2、煤焦加料方式：上部加料排灰方式：固態(tài)或者液態(tài)灰渣和煤氣出口溫度：不高爐內(nèi)情況:煤焦與產(chǎn)生的煤氣、氣化劑與灰渣都進(jìn)行逆向熱交換流化床氣化爐原料：35mm加料方式：上部加料排灰方式：固態(tài)排渣灰渣和煤氣出口溫度：接近爐溫爐內(nèi)情況:懸浮沸騰氣流床氣化爐原料：粉煤（以上通過目）加料方式：下部與氣化劑并流加料排灰方式：液態(tài)排渣灰渣和煤氣出口溫度：接近爐溫爐內(nèi)情況:煤與氣化劑在高溫火焰中反應(yīng)熔池氣化爐氣固液三相反應(yīng)氣化爐原料： 以下直至煤粉所有范圍的煤粒加料方式：燃料與氣化劑并流加入排灰方式：液態(tài)灰渣和煤氣出口溫度：接近爐溫爐內(nèi)情況:熔池是液態(tài)的熔灰、熔鹽或熔融金屬作為氣化劑和煤的分散劑，作為熱源供煤中揮發(fā)

3、物的熱解和干餾。各種床層氣化爐的比較固定床流化床氣流床熔融床氣化過程塊煤爐頂供給與熱空氣逆流，依次通過干燥區(qū)、氣化區(qū)、燃燒區(qū)、焦碳與O2、H2O作用生成煤氣中小顆粒煤粒在爐底供給高速氣化劑和蒸汽帶動下邊流態(tài)翻滾、邊在高溫爐床內(nèi)氣化小煤粒的干或濕態(tài)與氣化劑高速從噴燃器噴入，在高溫高壓欠氧下完成氣化煤粉與氧一起從噴嘴噴進(jìn)熔融金屬表面，在高溫下瞬時氣化氣化溫度C44014008001100120017001500優(yōu)點低溫煤氣易于凈化*適于高灰熔點煤*技術(shù)成熟，全世界煤氣化裝置容量占90% *操作簡單，動力消耗少*對耐火爐襯要求低*適于高灰熔點的煤碳轉(zhuǎn)化率高*液態(tài)灰渣易排出放大容量：5000噸/日*負(fù)

4、荷跟蹤好（50%）*煤種適應(yīng)性廣煤種適應(yīng)性廣*氣化效率高 固定床流化床氣流床熔融床缺點不適于焦結(jié)性強(qiáng)的煤*低溫干餾產(chǎn)生煤焦油、瀝青等*單段爐不易大型化，1200噸/日 *容量較小1500噸/日*飛灰中未燃盡碳多（第二代利用灰團(tuán)聚功能）*對耐火爐襯要求高（第二代用水冷套）*適于低灰熔點煤適于低灰熔點煤 碳轉(zhuǎn)化（%）99 95 9799實用例Lurgi魯奇爐液態(tài)排渣魯奇爐WinkerKRWU-GASTexaco,shell K-T爐開發(fā)中表5-6自熱式氣化爐中不同產(chǎn)熱方式的比較反應(yīng)物質(zhì)優(yōu)點缺點適用場合空氣耗費少N2稀釋了煤氣低熱值煤氣H2高CH4含量H2的分離制造作為合成氣時，CH4需進(jìn)一步分離轉(zhuǎn)

5、化加熱氣O2可獲得純度高的煤氣需制氧設(shè)備中熱值煤氣及合成氣CaO不需要制造O2再生未解決合成氣和加熱氣思考：向煤粉中加入氧化鈣的作用是什么思考：向煤粉中加入氧化鈣的作用是什么 qm-固體的質(zhì)量流量, kg/hvR-反應(yīng)器體積，m3表5-7不同反應(yīng)器類型煤容積氣化強(qiáng)度（qm/vR）的比較反應(yīng)器類型最高溫度/容積氣化強(qiáng)/kg/(m3/h)固定床0.1MP約11001202000.3MP8001100200300流化床4MP79589571氣流床0.1MP15003604MP15007200幾個小問題4.裝料和排灰裝料間歇加料；連續(xù)加料常壓加料；加壓加料加壓加料：料槽閥門；泥漿泵料槽閥門法原理：如圖

6、5-18泥漿泵法原理：煤料與油或水?dāng)嚢柚瞥蓾{狀懸浮液，其中含大約60%的固體煤料，經(jīng)過泵打入氣化爐。21壓力平衡圖 5-18用 料 槽 閥 門 加 料爐 內(nèi)煤卸 壓排灰固定床反應(yīng)器固態(tài)排渣時候：通過爐箅(灰渣層要保持一定厚度：保護(hù)爐柵合適的蒸汽和氧氣比例：防止結(jié)渣加壓時候采用和料槽閥門相同的方法排灰)流化床反應(yīng)器矸石灰：爐子底部開口排灰飛灰：從粗煤氣中分離氣流床灰渣以液態(tài)方式排渣，從氣化爐底部開口流出(前提：氣化溫度應(yīng)高于灰渣的熔化溫度)思考：煤的反應(yīng)活性對氣化有什么影響？考：煤的反應(yīng)活性對氣化有什么影響？5.煤質(zhì)對氣化的影響 氣化用煤的性質(zhì)包括反應(yīng)活性、粘結(jié)性、結(jié)渣性、熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、粒

7、度組成、以及煤的水分、灰分和硫分等。 煤的反應(yīng)活性這是指在一定的條件下，煤炭與不同氣化介質(zhì)（如二氧化碳、氧、水蒸氣和氫）相互作用的反應(yīng)能力。 反應(yīng)活性又稱為反應(yīng)性。反應(yīng)性的強(qiáng)弱直接影響煤在氣化時的有關(guān)指標(biāo)：產(chǎn)氣率、灰渣或飛灰含碳量、氧耗量、煤氣成分及熱效率等。不論何種氣化工藝，煤活性高總是有利的。 思考：思考：1.煤灰熔點與結(jié)渣性的關(guān)系？氣化用煤對灰熔點的要求煤灰熔點與結(jié)渣性的關(guān)系？氣化用煤對灰熔點的要求 2.煤的結(jié)渣性對氣化爐有什么影響？煤的結(jié)渣性對氣化爐有什么影響？結(jié)渣性煤中礦物質(zhì)，在氣化和燃燒過程中，由于灰分軟化熔融而變成爐渣的性能稱為結(jié)渣性。 對移動床氣化爐，大塊的爐渣將會破壞床內(nèi)均勻的透氣性，嚴(yán)重時爐篦不能順利排渣，需用人工破渣，甚至被迫停爐。另外爐渣包裹了未氣化的原料，使排出爐渣的含碳量增高。對流化床來說，即使少量的結(jié)渣，也會破壞正常的流化狀況，另外在爐膛上部的二次風(fēng)區(qū)的高溫，會使熔渣堵塞氣體出口處等。通常用煤灰熔點（T2）來判斷煤炭是否容易結(jié)渣，灰熔點越低的煤，越易結(jié)渣。氣化用煤要求T21250。由于灰渣的物理狀態(tài)和化學(xué)組成均不同于煤中的灰分，因此僅以灰熔點來判斷有時并不可靠。 思考：煤的粘結(jié)性有什么危害？對不同氣化爐有什么不同？思考：煤的粘結(jié)性有什么危害？對不同氣化爐有什么不同？ 煤的粘結(jié)性煤受熱后會相互粘結(jié)一起。對于移動床