1、,煤氣化技術,主講人：張國偉,內容概要,3、原料的性質對氣化的影響,4、煤炭氣化技術-固定床氣化法,5、煤炭氣化技術-流化床氣化法,6、煤炭氣化技術-氣流床氣化技術,1、煤氣化工藝的工藝過程包括哪些？,2、煤氣化工藝的主要產品有哪些？,3、煤氣化的產品的應用有哪些？,一、,第一節(jié) 概述,煤炭氣化的簡介,煤炭氣化工藝的分類,煤炭氣化的評價指標,煤炭氣化的原則流程,概,1、煤炭氣化的簡介,煤或煤焦與氣化劑（空氣、氧氣、水蒸氣、氫等）在一定溫度及壓力下發(fā)生化學反應，將煤或煤焦中有機質轉化為煤氣的過程,氣化的主要階段包括：備煤、氣化、氣體洗滌、黑水處理、一氧化碳變換等工段,氣化的主要產品包括：CO、H

2、2、CH4,用于生產各種燃料，是干凈的能源，利于提高人民生活水平和環(huán)境保護;煤氣化生產的合成氣是合成液體燃料等多種產品的原料。,18世紀后半葉,煤化工發(fā)展始于18世紀后半葉，用煤生產民用煤氣；在歐洲當時用煤干餾方法，生產的干餾煤氣用于城市街道照明；1840年由焦炭制發(fā)生爐煤氣來煉鐵，1875年使用增熱水煤氣作為城市煤氣,二次世界大戰(zhàn)時期,二次世界大戰(zhàn)時期，煤炭氣化工業(yè)在德國得到迅速發(fā)展。1932年采用一氧化碳與氫通過費一托(Flscher Tropsch)合成法生產液體燃料獲得成功，1 934年德國魯爾化學公司應用此研究成果創(chuàng)建了第一個F-T臺成油廠，1936年投產。19351945年期間德國

3、共建立了9個合成油廠，總產量達570kt。,二次世界大戰(zhàn)后,二次世界大戰(zhàn)后，煤炭氣化工業(yè)因石油、天然氣的迅速發(fā)展減慢了步伐，進人低迷時期，煤氣主要作為城市煤氣及臺成氪原料的生產等，直到20世紀70年代成功開發(fā)由合成氣制甲醇技術，由于甲醇的廣泛用途，使煤炭氣化工業(yè)又重新引起人們重視。,70年代后,1975年，美國Eastaman(依斯曼)公司開始了合成醋酐的實驗室研究，重點是開發(fā)適用的催化劑，以便在工業(yè)化生產時能達到需要的條件下，減少副產物生成。他們采用醋酸甲酯與一氧化碳為原料羰基合成制取醋酐，并于1977年中試成功。到20世紀80年代末，由煤炭氣化制合成氣，羰基合成生產醋酸、醋酐開始大型化生產

4、，這是煤制化學品的一個非常重要的突破。,現(xiàn)在,現(xiàn)在，隨著氣化生產技術的進一步發(fā)展，以生產含氧燃料為主的煤炭氣化合成甲醇、二甲醚，有廣闊的市場前景。其中二甲醚不僅是從合成氣經甲醇制汽油、低碳烯烴的重要中間體而且也是多種化工產品的重要原料。甲醇從近年供需情況來看，除作基本有機化工原料、精細化工原料外，作為替代燃料應用，預計需求量將達8001000萬噸年，到2020年t甲醇需求預計達5000萬噸年。,南非,南非開發(fā)煤炭間接液化歷史悠久，早在1 927年南非當局注意到依賴進口液體燃料的嚴重性，基于本國有豐富的煤炭資源，開始尋找煤基合成液體燃料的新途徑，1939年首先購買了德國FT合成技術在南非的使用權

5、，在20世紀50年代初，成立了SASOL公司，1955年建立了SASOL I T，1980年和1982年叉相繼建成了SASOL一廠和SASOL廠。,煤炭氣化發(fā)展簡史,2,煤炭氣化工藝的分類,地理位置,其原理如圖,此過程的反應式如下：,煤在氣化過程中不需外界供熱，而是利用煤與氧反應放出熱量來達到反應所需溫度，即燃燒一部分氣化所用燃料，將熱量積累到燃料層里，再通入水蒸氣發(fā)生化學反應制取煤氣。,是指利用外部給氣化爐提供熱量的過程。 其熱源可由加熱外部爐壁來加熱燃料，爐壁需選用耐火度高且導熱性好的材料； 同時也可用高度過熱水蒸氣(1100 )； 另外也可用加熱水蒸氣和粉末燃料的混合物到1100達到水煤

6、氣反應溫度。 其原理如圖所示,地面氣化技術分類,地面氣化技術分類,氣 化 介 質,地面氣化技術分類,其 他 分 類,工業(yè)煤氣分類,工 業(yè) 煤 氣,幾種氣化爐的工藝性能,3 煤炭氣化過程主要評價指標,評價指標,水蒸氣消耗量和水蒸氣分解率是煤炭氣化過程重要的指標,4 煤氣化的主要工藝流程,氣化壓力向高壓發(fā)展,氣化爐能力向大型化發(fā)展,氣化壓力由常壓、低壓（1.0MPa）向高壓（2.08.5MPa）氣化發(fā)展，從而提高氣化效率、碳轉化率和氣化爐能力，實現(xiàn)氣化裝置大型化和能量高效回收利用，降低合成氣的壓縮能耗或實現(xiàn)等壓合成（如甲醇低壓合成），降低生產成本。如Texaco氣化壓力可達6.58.5MPa，Sh

7、ell氣化壓力為24MPa。,Texaco和Shell單臺氣化爐氣化煤量已達2000t/d以上。Prenflo氣化爐單爐氣化煤量已達2600t/d。大型化便于實現(xiàn)自動控制和優(yōu)化操作，降低能耗和操作費用。,氣化溫度向高溫發(fā)展,Texaco氣化溫度14001500，Shell氣化溫度高達14001700，流化床氣化溫度為10001200。氣化溫度高，煤中有機物質分解氣化，消除或減少環(huán)境污染，對煤種適應性廣。塵降到12mg/m3(標)以下。,技術不斷進步,不斷開發(fā)新的氣化技術和新型氣化爐，提高碳轉化率和煤氣質量，降低建設投資。目前碳轉化率高達98%99%，煤氣中含CO+H2達到80%90%。,現(xiàn)代煤

8、氣化技術與其他先進技術聯(lián)合應用,如與燃氣輪機發(fā)電組合的IGCC發(fā)電技術；高壓氣化（6.15MPa）與低壓合成甲醇、二甲醚技術聯(lián)合實現(xiàn)等壓合成，省去合成氣壓縮機，使生產過程簡化，總能耗降低。,環(huán)保效果更好,煤氣化技術與先進脫硫、除塵技術相結合，實現(xiàn)環(huán)境友好，減少污染。如在氣化爐內加入脫硫劑（石灰石），脫硫效率可達80%90%；采用高效除塵器使煤氣中含,煤炭氣化發(fā)展方向,1、什么是煤炭氣化技術，煤炭氣化工藝大概包括了那些工段？,2、煤炭氣化的產品包括哪些？,3、煤炭氣化技術分類包括哪些？,4、煤炭氣化過程的評價指標？,5、煤炭氣化簡單流程？,總結,本節(jié)課總結：,作業(yè),P142：填空題2、3、5、7

9、選擇題2、3、6、7,1、什么是煤炭氣化技術，煤炭氣化工藝大概包括了那些工段？,2、煤炭氣化的產品包括哪些？,3、煤炭氣化技術分類包括哪些？,4、煤炭氣化過程的評價指標？,5、煤炭氣化簡單流程？,復習,復習：,1 煤氣化的基本條件,煤焦爐及設備,2 氣化的幾個重要過程,3 氣化過程主要化學反應,4氣化過程物理化學基礎,5 煤氣平衡組份的計算,第二節(jié) 煤炭氣化原理,知識目標,掌握煤炭氣化方法、煤炭氣化原理,了解地上氣化,熟悉與理解氣化過程的理論基礎與煤氣平衡組成的計算,能力目標,能掌握煤炭氣化反應,會判斷實際用煤氣化時的主要影響因素,會解釋T、P對氣化的影響,1 煤氣化的基本條件,具體的氣化過程

10、隨所采用的爐型不同，操作條件不同，所使用的氣化劑及燃料組成的不同而不同，但基本都包括幾個主要的過程，即煤的干燥、干餾、熱解、不完全燃燒等過程。,2 煤氣化的幾個重要過程,氣化的幾個重要過程,就移動床來說，基本接近于低溫干餾（500-600)。沸騰床和氣流床氣化工藝此過程較復雜，氣流床幾個過程幾乎同時進行。,就單純熱解作用的氣態(tài)而言煤氣熱值隨煤中揮發(fā)分的增加而增加，隨煤的變質程度的加深氫氣含量增加而烴類和二氧化碳含量減少。,加氣體流速，提高氣體溫度都可以增加干燥速度。煤中水分含量低、干燥溫度高、氣流速度大，則干燥時間短；反之，煤的干燥時間就長。,干燥,3 煤氣化的主要化學反應,煤氣化主要的副反應

11、,4、氣化過程的物理化學基礎,呂查德理（Le Chatelier）原理：處于平衡狀態(tài)的體系，當外界條件（溫度、壓力及含量（摩爾分數(shù)）等）發(fā)生變化時，則平衡發(fā)生移動，其移動方向總是朝著削弱或者抗拒外界條件改變的影響。,呂查德理（Le Chatelier）原理,吸熱反應（Q0）的K值，隨溫度升高而下降。,溫度的影響,壓力增加，反應向體積縮小的方向移動。,壓力的影響,溫度、壓力對氣化平衡的影響,溫度與反應平衡圖,氣化用煤的煤質、煤種對氣化過程有很大的影響，煤種不僅影響氣化產品的產率與質量，而且關系到氣化的生產操作條件。,在選擇氣化用原料的種類時，必須結合氣化方式和氣化爐的結構進行考慮，也要充分利用資

12、源，合理選用原料。,第三節(jié) 原料煤對氣化的影響,3、1 煤種對氣化的影響,特性,代表原料,無煙煤、焦炭、半焦和貧煤,這類原料氣化時不黏結，不會產生焦油，所生產的煤氣中只含有少量的甲烷，不飽和碳氫化合物極少，但煤氣熱值較低。 無煙煤在中國的儲量約占總儲量的18。無煙煤一號(年老無煙煤)產地主要有北京門頭淘、福建龍巖和廣東梅縣，無煙煤二號(中等無煙煤)主要產在山西晉城和河南焦作，無煙煤三號(年輕無煙煤)主要產地在山西陽泉和寧夏汝箕溝。,煙 煤,褐 煤,泥炭煤,氣化煤種的主要特征,這種煤炭氣化時黏結，并且產生焦油，煤氣中的不飽和烴、碳氫化合物較多，煤氣凈化系統(tǒng)較復雜，煤氣的熱值較高。煙煤中貧煤、長焰

13、煤、不粘和弱黏煤在一定條件下可作為氣化用煤。 中國的煙煤主要分布在北方各省，華北地區(qū)儲量約占全國總儲量的60以上。,氣化時不黏結但產生焦油。褐煤是變質程度較低的煤，加熱時不產生膠質體，含有高的內在水分和數(shù)量不等的腐殖酸，揮發(fā)分高，加熱時不軟化，不熔融。 中國褐煤的儲約占總儲量的10%，主要的褐煤產地有內蒙的平莊、札賚諾爾和大雁、吉林的舒蘭、南的小龍?zhí)逗蛷V西的百色。,泥炭煤中含有大量的腐殖酸，揮發(fā)分產率近70%左右。氣化時不黏結，但產生焦和脂肪酸，所生產的煤氣中含有大量的甲烷和不飽和碳氫化合物。,煤氣的發(fā)熱值：,不同氣體的發(fā)熱值,指標準狀態(tài)下1m3煤氣在完全燃燒時所放出熱量高發(fā)熱值,煤種對氣化煤

14、氣組分的影響,煤種對煤氣產率的影響,一般來說，煤中揮發(fā)分越高，轉變?yōu)榻褂偷挠袡C物就越多，煤氣的產率下降。 此外，隨著煤中揮發(fā)分的增加，粗煤氣中的二氧化碳是增加的，這樣在脫除二氧化碳后的凈煤氣產率下降得更快,1、煤氣產率：2、凈煤氣產率：3、干餾煤氣占凈煤氣的體積百分比；4、干餾煤氣占凈煤氣的熱能百分比；5、干餾煤氣占粗煤氣的熱能百分比；6、干餾煤氣占粗煤氣的熱能百分比；,煤種,結論,不同煤種氣化產品表,一般地說，變質程度較深的氣煤和長焰煤比變質程度淺的褐煤焦油產率大，而變質程度更深的煙煤和無煙煤其焦油產率卻更低。,消耗指標,煤氣化反應C+H2O=CO+H2，該熱量是通過爐內的碳和氧氣燃燒以后放

15、出的熱量來維持。不同煤種，煤中碳的質量分數(shù)不同，在氣化時所消耗的水蒸氣，氧氣等氣化劑的數(shù)量也相應增大。,煤種對消耗指標及氣化組成的影響,氣化反應過程與煤的性質有很大的關系：不同的氣化流程對煤的性質也有不同的要求，對氣化工藝有影響的煤的性質如左圖所示。,3、2煤炭性質對氣化的影響,吸附或凝聚在煤內部較小的毛細孔中的水分。,以硫酸鈣、高嶺土等形式存在的，通常大于200以上才能析出。,是在煤的開采、運輸、儲存和洗選過程中潤濕在煤的外表面以及大毛細孔。,外在水分,內在水分,固定床,對氣化影響,煤中水分含量太高而加熱的速度又太快時，煤中水分逸出太快，容易使煤塊碎裂而引起出爐煤氣的含塵量增高。另外增加水處

16、理量。,流化床和氣流床：固體顆粒粉碎的粒度很小，過高的含水量會降低顆粒的流動性，因而規(guī)定煤的含水量小于5。尤其對煙煤的氣流床氣化法，采用干法加料時，要求原料煤的水分含量應小于2。,水分對氣化的影響,結晶水分,氣流床、流化床,揮發(fā)分,確定氣化用煤中揮發(fā)分含量的大小要根據氣化爐型及煤氣的用途來確定。,固定床氣化工藝時，如果煤氣用作燃料時，要求甲烷含量高、熱值大，則可以選用揮發(fā)分較高的煤作原料，在所得的煤氣中甲烷的含量較大。,當制取得煤氣用作工業(yè)生產的合成氣時，一般要求使用低揮發(fā)分、低硫的無煙煤、半焦或焦炭。,合成氨用的半水煤氣，要求氫氣含量高，而這時甲烷卻變成了一種雜質，含量不能太大，要求揮發(fā)分小

17、于10%。,揮發(fā)分對氣化的影響,氣化時由于少量碳的表面被灰分覆蓋，氣化劑和碳表面的接觸面積減少，降低了氣化效率,灰分的大量增加，不可避免地增加了爐渣的排出量，隨爐渣排出的碳損耗量也必然增加。,1,2,3,隨著煤中灰分的增加，氣化的各項消耗指標均增加，如氧氣的消耗指標、水蒸氣的消耗指標和煤的消耗指標都有所上升，而凈煤氣的產率下降。,灰分對氣化的影響,灰熔點,變形溫度-表示 軟化溫度-T2表示 流動溫度-T3表示 而灰熔點一般指T2,對于固態(tài)排渣，要求T21250。為防止灰分結渣，常采用的措施是通入過量蒸汽。,煤中的礦物質，在高溫和活性氣體介質的作用下， 轉變?yōu)槔喂痰恼辰Y物或熔融物質爐渣的能力稱為

18、結渣性。,一是氣化爐正常操作時，不致使灰熔融而影響正常生產的最高溫度，另一個是采用液態(tài)排渣的氣化爐所必須超過的最低溫度。,對于灰熔點低的煤在氣化時容易結渣，要加大水蒸氣的用量，使氧化層的溫度維持在灰熔點以下對于灰熔點高的煤種，可采用較高的操作溫度。,(SiO2+Al203)(Fe2O3+CaO+MgO)來表示，該值越大，則灰熔點越高，灰分越難結渣，相反，則灰熔點越低，灰分越易結渣。,灰分對氣化的影響,煤在氣化時，其中8085的硫以H2S和CS2的形式進入煤氣當中。用做合成原料氣時，硫化物的存在會使得合成催化劑中毒，煤氣中硫化物的含量越高，后面工段脫硫的負擔會超重。,硫分對氣化的影響,如果制得的

19、煤氣用于燃料時，比如用做城市民用煤氣，其疏含量要達到國家標準，否則燃燒后大量的S02會排人大氣，污染環(huán)境。,硫分對氣化的影響,硫分對氣化的影響,煤粉粒度對氣化影響通過比表面積、傳熱系數(shù)、煤氣夾粉量有關。 移動床：10 100mm的且較均勻的塊煤 流化床：0 8mm的細粒煤 氣流床：0. 1 mm的粉煤,粒度對氣化的影響,為限制2mm的煤粒不被帶出，爐內上部空間煤氣的實際速度最大為0.90.95ms,粒度對氣化的影響,對氣化影響,焦炭強度,方法,結果,解決,轉鼓試驗是將一定量塊度大于某一規(guī)定值的焦炭試樣，放入一個特定結構尺寸的轉鼓內，轉鼓以恒定的轉速轉動。,一定轉數(shù)轉達由于轉鼓內的提料板作用，焦

20、炭在鼓內產生翻動和上下跌落運動。,在煤氣發(fā)生爐上部設置機械攪拌裝置；,轉鼓試驗是將一定量塊度大于某一規(guī)定值的焦炭試樣，放入一個特定結構尺寸的轉鼓內，轉鼓以恒定的轉速轉動。,一定轉數(shù)轉達由于轉鼓內的提料板作用，焦炭在鼓內產生翻動和上下跌落運動。,對原料進行瘦化處理，在入爐煤內混配一些無黏結性的煤或灰渣，以降低煤料的黏結性。,轉鼓試驗是將一定量塊度大于某一規(guī)定值的焦炭試樣，放入一個特定結構尺寸的轉鼓內，轉鼓以恒定的轉速轉動。,一定轉數(shù)轉達由于轉鼓內的提料板作用，焦炭在鼓內產生翻動和上下跌落運動。,煤的黏結性,黏結性煤在氣化時，干餾層能形成膠質體，使料層的透氣性變差，阻礙氣體流動。,當氣體流動變差時

21、，將出現(xiàn)爐內崩料或架橋現(xiàn)象，使煤料不易往下移動，導致操作惡化。,煤的黏結性對氣化的影響,方法,燃料的機械強度是指抗碎、抗磨和抗壓等性能的綜合體現(xiàn)。 煤的熱穩(wěn)定性是指煤在加熱時，是否容易碎裂的性質。,轉鼓測焦炭的強度,機械強度,機械強度和熱穩(wěn)定性對氣化的影響,熱穩(wěn)定性,機械強度差的煤在運輸過程中，會產生許多粉狀顆粒，造成燃料損失，在進入氣化爐后，粉狀燃料的顆粒容易堵塞氣道，造成爐內氣流分布不均，嚴重影響氣化效率。,熱穩(wěn)定性差的煤在氣化時，伴隨氣化溫度的升高，煤易碎裂成煤末和細粒，對移動床內的氣流均勻分布和正常流動造成嚴重的影響。,1、氣化的幾個重要過程？,2、煤炭氣化的主要反應？,3、不同煤種對

22、氣化氣體產率及氣體組分的影響？,4、対氣化產生影響的八個指標？,5、溫度和壓力對煤炭氣化的化學平衡的影響？,總結,本節(jié)課總結：,作業(yè),P142：填空題12、15、16、18選擇題11、13,1 固定床氣化工藝簡介,煤焦爐及設備,2 常壓發(fā)生爐煤氣生產技術,3水煤氣生產工藝,4 加壓移動床氣化工藝,5 魯奇氣化工藝,第四節(jié) 固定床氣化法,氣化技術分類,4.1 固定床氣化工藝簡介,移動床簡介,混合發(fā)生爐氣化是移動床常壓氣化技術最成熟的氣化方法之一，原料煤在煤氣發(fā)生爐內與空氣和水蒸汽組成的混合氣化劑發(fā)生反應，生成混合發(fā)生爐煤氣?；旌习l(fā)生爐煤氣屬于低熱值煤氣，一般在4.67.5MJ/m3之間，主要用作

23、工業(yè)燃料氣，不能單獨作民用煤氣使用。,移動床簡介,粒度控制在50mm左右,物料分層明顯,煤和氣反向進入；,氣化劑為水蒸氣和空氣；,固定床的特點,固定床氣化的過程原理,氧化層,還原層,干餾層,干燥預熱層,灰層,熱交換,分為上中下三部分,常壓煤氣,熱煤氣流程：500 冷煤氣流程：30 產品溫度進行劃分,（1）燃料層溫度（2）燃料層運移速度和料層高度（3）鼓風量（4）飽和溫度,煤氣氣化爐 操作指標,操作條件,冷 煤 氣 流 程,4.2 常壓發(fā)生爐煤氣生產工藝,工藝分類,水煤氣生產,原理,產品,六個階段,工藝條件,4.3 水煤氣的生產工藝,空氣煤氣、水煤氣、半水煤氣, 吹風階段； 蒸汽吹凈階段； 上吹

24、制氣階段； 下吹制氣階段； 二次上吹制氣階段； 空氣吹凈階段。, 氣化層溫度； 蒸汽用量； 吹風時間； 碳層高度； 循環(huán)時間； 生產強度。,常壓水煤氣的生產工藝流程圖,（1）雙豎管 冷卻水的用量可以由下式計算：,主要設備簡介,洗滌塔、電捕焦油器,工藝參數(shù)及控制,水煤氣發(fā)生爐工藝指標及控制,吹風過程的熱效率用料層蓄積的熱量與該過程所消耗的熱量之比來表示，即：,吹空氣過程的操作條件,制氣階段的效率 制氣效率用下式表示，即： 氣流速度 水蒸氣量 料層高度 循環(huán)時間,吹空氣過程的操作條件,氣化過程物料平衡綜合表,表4-2 （以100入爐無煙煤計算）,氣化過程熱平衡綜合表,3M21型移動床混合煤氣發(fā)生爐

25、,典型常壓發(fā)生爐,3M13型移動床混合煤氣發(fā)生爐,典型設備,典型設備,UGI型水煤氣發(fā)生爐,不同燃料循環(huán)時間分配表,魏爾曼-格魯夏（Wellman-Galusha）煤氣發(fā)生爐,連續(xù)式兩段發(fā)生爐,兩段爐煤氣指標,4.4、加壓氣化生產工藝,氣化爐,常壓固定床氣化爐生產的煤氣熱值較低，氣化強度和生產能力有限。,1939年由德國的魯奇公司設計的第一代工業(yè)裝置 Mark建成投產，后來又不斷地對氣化爐的結構 、壓力、煤種行研究，相繼推出了Mark、 Mark 、Mark、 Mark爐型。,中國20世紀60年代就引進了捷克制造的早期魯奇爐 ，在云南建成投產，用褐煤加壓氣化制造合成氨。 1978年天脊煤化工集

26、團公司(原山西化肥廠) 1987哈爾濱依蘭東德PKM城市煤氣和甲醇 1994河南義馬型城市煤氣和甲醇,1.加壓氣化生產特點及工藝流程,1.加壓氣化生產特點 （1）原料選擇（煤種適應性強、氣化小粒煤、水分、灰分高的劣質煤） （2）生產過程控制（大型化、自動化、氣化壓力高輸送容易、年輕煤有副產品） （3）缺點（蒸汽利用率低，量大，廢水多一次性投資大）,2固定床加壓氣化的基實際過程,溫度分布特征：反映了氣化特征。,灰渣層。位于料層的最底部，原料中的碳已基本耗盡，起 保護爐算和預熱氣化劑作用。,第一反應層。第一反應層亦即氧化層，主要進行碳的氧化 反應，是料層中溫度最高的區(qū)域，并提供氣化爐內其它反應所需

27、的熱量。,第二反應層。即氣化層。該層開始的主要標志是氧氣已全部耗盡，水蒸氣大量分解，CO2被還原，使氣體中CO和H2的含量不斷增加。CO2和H2O(g)含量逐漸減少。同時也進行著C+H2O(g) CH4CO2的反應。,甲烷層。甲烷層是生成甲烷的主要反應層，也是加壓氣化與常壓氣化的區(qū)別所在。該層進行的甲烷生成反應是碳與氫、一氧化碳與氫之間的反應，反應速度比第一反應層和第二反應層中的氣化反應速度要慢得多，因此，為生成盡可能多的甲烷，一般要求甲烷層厚度較大。,干餾層。干燥煤脫除揮發(fā)分，生成熱解水和多種干餾產物。在加壓氣化爐內，由于溫度較低并有大量氫氣存在，因此產生的焦油和以脂肪烴為主的輕質油很少裂解

28、，并以蒸氣狀態(tài)存在于粗煤氣中。同時，在該層還存在著CO的變換反應，決定了出爐煤氣的組成。,干燥層。入爐原料失去水分并逐漸升溫。與常壓氣化相比，加壓氣化過程中甲烷生成反應增多。一方面是由于較厚干餾層揮發(fā)分熱解產生甲烷，另一方面是由于甲烷層中碳的加氫生成甲烷，而且主要以后者為主。,3 加壓氣化工藝,整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電流程（IGCC）,4 魯奇加壓氣化爐Mark-IV,煤鎖：容積為12m3 的壓力容器，它通過上下閥定期定量地將煤加入到氣化爐內。根據負荷和煤質的情況，每小時加煤35 次。 加煤過程： a. 在大氣壓下向煤鎖加煤 b. 用煤氣充壓 c.向爐內加煤 d.煤鎖卸壓，煤氣送入煤鎖氣柜，殘余

29、的煤氣由煤鎖噴射器抽出，經過除塵后排入大氣。,灰鎖：6 m3 的壓力容器，和煤鎖一樣，采用液壓操作系統(tǒng)，以驅動底部和頂部錐形閥和充、卸壓閥?？梢宰詣?、半自動和手動操作。該循環(huán)如下： a.連續(xù)轉動的爐篦將灰排出氣化爐，通過頂部錐形閥進入灰鎖。底部錐形閥關閉，壓力同氣化爐 b.停止爐篦轉動，灰鎖頂部錐形閥關閉，再重新啟動爐篦。 c.灰鎖降壓到大氣壓后，打開底部錐形閥，灰從灰鎖進入灰斗 d.關閉底部錐形閥，用過熱蒸汽對灰鎖充壓，新循環(huán)開始。,魯奇加壓氣化爐Mark-IV,爐體：由雙層鋼板制成，外壁按3.6MPa 的壓力設計，內壁設計外壓0.25MPa 。 水夾套：軟化水的壓力3MPa，蒸汽除滴后作氣

30、化劑。 夾套內的給水由夾套水循環(huán)泵進行強制循環(huán)。同時夾套給水流過煤分布器和攪拌器內的通道，以防止這些部件超溫損壞。,布煤器和攪拌器 ：布煤器和攪拌器安裝在同一轉軸上。 從煤箱降下的煤通過轉動布煤器上的兩個扇型孔，均勻下落在爐內。 攪拌器是一個殼體結構，由錐體和雙槳葉組成，殼體內通軟化水循環(huán)冷卻。,爐篦：分四層，相互疊合固定在底座上，頂蓋呈錐體。 爐篦各層上開有氣孔，氣化劑由此進入煤層中均勻分布。 爐篦的轉動多采用液壓傳動裝置，也有用電動機傳動機構來驅動。 由于氣化爐爐徑較大，為使爐篦受力均勻，采用兩臺液壓馬達對稱布置。,氣化壓力,壓力對煤氣組成的影響,工藝參數(shù)的選擇,有利,有弊,褐煤在各種不同

31、壓力下的氣化實驗結果,褐煤在各種不同壓力下的氣化實驗結果,對氣化影響的因素,汽氧比是指氣化劑中水蒸氣和氧氣的組成比例。,氣化 壓力,壓力對氧氣消耗量的影響,壓力對蒸汽消耗量的影響,壓力對氣化爐生產能力的影響,壓力對煤氣產率的影響,氣化層的溫度,甲烷的生成反應是放熱反應，降低溫度有利于甲烷的生成。,汽氧比的選擇,氣化層的溫度對氣化影響,甲烷的生成反應是放熱反應，因而降低溫度有利于甲烷的生戒。但溫度太低，化學反應的速度減慢。,通常，生產城市煤氣時，氣化層的溫度范圍在9501050左右；生產合成原料氣時，可以提高到1150左右。,影響反應層溫度最主要的因素是通入爐中氣化劑的組成即汽氧比，汽氧比下降，

32、溫度上升。,氣化物料平衡,氣化能量平衡,氣化能量平衡,黏結性,氣化爐結構復雜，爐內設有攪拌裝置、煤分布器和爐算等轉動設備，設備的損壞與檢修較為頻繁，運行開工率較低7580%，需要設備用爐;,操作溫度一般為10001250,氣化爐壓力2.54.0MPa,固態(tài)排渣,魯奇加壓氣化工藝的技術特點:,煤氣中含焦油、酚等，污水處理和煤氣凈化、副產品的回收工藝復雜、流程長、投資大;,蒸汽消耗量大，分解率低，需配套規(guī)模較大的中壓以上蒸汽鍋爐;,1氣化爐開車前系統(tǒng)的檢查確認 2點火前的準備工作 3氣化爐點火及火層培養(yǎng) 4氣化爐的切氧、升壓、并網送氣,5氣化爐的氣化控制,1壓力熱備爐的停車與再開車 2常壓熱備爐的

33、停車與再開車 3交付檢修（熄火、排空）的計劃停車,氣化爐的開車,氣化爐的停車與再開車,1氣化爐生產負荷的調整2汽氧比的調整3氣化爐火層位置控制4灰鎖操作5灰鎖膨脹冷凝器的沖洗與充水6煤鎖操作7不正常現(xiàn)象判斷及故障處理,加壓氣化爐的正常操作調整,1、流化床氣化概述,3、高壓流化床汽化技術,一、流化床加壓氣化,2、常壓流化床氣化技術,1、流化床氣化概述,在固定床階段，燃料是以很小的速度下移，與氣化劑逆流接觸。而氧氣和水蒸氣從氣化爐的底部進入，當氣流速度加快到一定程度時，床層膨脹，顆粒被氣流懸浮起來。,流化床氣化的特點,流化床氣化采用010mm的小顆粒煤作為氣化原料。氣化劑同時作為流化介質，通過氣化

34、爐內的氣體分布板（爐篦）自下而上經過床層。根據所用原料的粒度分布和性質，控制氣化劑的流速，使床內的原料煤全部處于流化狀態(tài)，在劇烈的攪動和返混中，煤粒和氣化劑充分接觸，同時進行著化學反應和熱量傳遞。利用碳燃燒放出的熱量，提供給煤粒進行干燥、干餾和氣化。生成的煤氣在離開流化床床層時，夾帶著大量細小顆粒（包括70的灰粒和部分未完全氣化的碳粒）由爐頂離開氣化爐，部分密度較重的渣粒由爐底排灰機構排出。 對大部分煤來說，灰分開始軟化的溫度為10501150。為了避免結渣，流化床的操作溫度經常維持在850900。在這個溫度下，只能用反應性好的褐煤為氣化原料，才能獲得質量較好的煤氣。 在流化床內整個床層的溫度較為均勻。送入流化床的煤粒，迅速地分布于熾熱顆粒之間而受到突然的加熱。燃料的干燥和干餾是在反應層中進行的，因