4312煤气化.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,byq,61,13948117128,煤 化 工,白 雅 琴,2,4.3.1.3,气化炉,的基本原理,1,、,气固相反应器类型,床层,（,床,）,的概念：,在一个圆筒形容器内安装一块多孔水平分布板，并将颗粒状固体堆放在分布板上，形成的固体层。,床层的三种状态（,气固相反应器类型,）：,固定床，流化床，气流床。,3,反应物,产物气,反应物,产物气,反应物,产物气,固定床,流化床,气流床,决定形成三种床层状态的参数：,温度、压力、气体种类、密度、粘度；固体密度、颗粒结构、平均粒子半径、颗粒形状等。,4,2.,煤的气化工艺及其,设备,煤的气化工艺,:,根据煤气化炉的结构特点和燃料在气化炉中进行转化时的运动方式，将煤的气化分为如下三种主要工艺：,、固定床气化工艺；,、流化床气化工艺；,、气,流,床气化工艺。,5,煤气化炉的种类,（,1,）,固定床气化炉,固定床气化炉原料：块煤或煤焦，筛分范围,6,50 mm,煤,煤 气,灰,水蒸气和氧,204 593 982 1371,水蒸气和氧,灰,煤 气,煤,温度,气,固相系统,逆流,6,固定床气化炉,固定床气化炉又分为常压和加压气化炉两种，,在,运行方式上,有连续式和间歇式的区分。,固定床气化炉的主要特点有：,气化剂与煤反向送入气化炉；,煤为块状，块煤（,3,30mm,或,6,50mm,）一般不适合用末煤和粉煤；,可处理水分大灰分高的劣质煤；,7,一般为固态干灰排渣，也有采用液态排,渣方式的；,固态排渣时耗用过量的水蒸气，污水量大。液态排查时提高炉温和压力，可提高生产能力。,煤的碳转化效率高，耗氧量低；,气化炉出口的煤气温度较低，通常无需,煤气冷却器；,一般容量较小。,8,（,2,）流化床气化炉,流化床气化炉原料：煤料粒度,3,5 mm,煤,煤 气,煤焦,水蒸气和氧,带出物,204 593 982 1371,水蒸气和氧,煤 气,煤,温度,煤焦,气,固相系统,逆流,9,流化床气化过程特点,床层温度较均匀，气化温度低于灰的软化点；,气流速度较高，携带焦粒较多；,高,活性褐煤生成的煤气中甲烷含量增加；,煤的预处理、进料、焦粉回收、循环系统复杂庞大；,煤气中粉尘含量高，后处理系统磨损和腐蚀较重。,10,采用空气、氧气或富氧空气及水蒸气作为气化剂，其中一部分经过分布板送入流化床中，分布板上的物料处于鼓泡流化状态，气化剂与煤反向送入气化炉。所产生的煤气为低或中热值煤气。,气化反应在中温（,950,o,C,左右）条件下进行，气化炉的操作温度控制在煤的灰熔融温度以下，既可在常压，也可在加压条件下进行。由于气化炉反应器的温度不高，对炉体材料的要求不高。,11,流化床气化炉的一个重要特点是可以利用粉煤、细粒煤或水煤浆作为气化原料。,我国目前的煤炭产品中，由于炮采、机采等采煤方式采用的较多，使大量煤炭成为碎粉煤，而有近,85%,的碎粉煤还没能实现气化利用，因此，流化床气化炉提供了大量、合理利用碎粉煤资源的途径。,流化床气化工艺主要适合于活性较高的烟煤及褐煤的气化，对煤中灰分的多少不十分敏感，因此也可用于含灰较多的低品位煤的气化，但经济性较差。,12,流化床炉内的气流速度较固定床气化炉高约一个数量级，气固两相之间处于湍流混合状态，煤粒和气化剂之间的相对速度、气固两相间的相对速度和反应速度均大大加快,.,所以，煤气化过程中的各个反应在整个床层内交替进行、同时发生，不像固定床气化炉那样将各个反应过程的反应区域分得那么清楚。,13,由于反应温度比较低，煤气中的焦油和酚类的含量少，还可以在炉内添加石灰石进行固硫，因此煤气净化系统较简单。,这种类型的煤气化炉可与燃气,蒸汽联合循环发电技术相组合，构成高效、低污染燃煤火电（,IGCC,）。,14,流化床气化炉尚存在以下问题：,在流化床气化工艺中，炉内必须维持一定的含碳量，而且在流化状态下灰渣不易从料层中的分离出来，因此，,70%,左右的灰及部分碳粒被煤气夹带离开气化炉，,30%,的灰以凝聚熔渣形式排出落入灰斗。,排出的飞灰与灰渣中的含碳量均较高，热损失较大，需考虑有效的飞灰回收与循环。,由于气化温度的限制，这种气化炉的气化强度受到限制，碳转化率较低，而且不适合于气化粘结性强的煤。,15,（,3,）气流床气化炉,气,固相系统,煤 气,熔渣,水蒸气和氧,灰,煤,气流床气化炉原料：粉煤粒度,70%,以上达,200,目,204 593 982 1371 1760,水蒸气和氧,煤气,煤,温度,熔渣,并流,16,采用氧气,过热蒸汽作为气化介质，煤的气化过程在悬浮状态下进行，属于高温、加压或常压的煤气化工艺。,A,基本特点,气化区的最高温度达,2000,左右，碳的转化效率也较高，一般可达,98%,以上，出炉煤气温度在,1400,左右,.,煤以干煤粉或水煤浆形式被高速气流（,80,100m/s),携带喷入炉内，在高温（,1200,2000,）、,常压或高压（,2,8MPa),的还原气氛下完成气化反应。,17气化温度高，碳的转化率高；,单炉生产能力大；,煤气中不含焦油，污水问题小；,18,B,化学反应特点,（,1,）,化学反应十分迅速。煤粒在高温、强湍流的环境下，迅速经历了加热、膨胀、热解释放挥发分的过程，其所形成的半焦又立即与氧气和蒸汽进行气化反应，分裂反应生成可燃气体。,这一系列的过程均在,1-2s,内迅速完成，而且各个反应过程的反应区域不是分得那么明显。,（,2,）,由于气化反应温度高，有利于以下,CO,的生成，而不利于,CO,2,生成反应的进行，所以，出炉煤气中,CO,含量高达,60%,左右，煤气中的,CH,4,的含量很低，属于中热值煤气。,19,（,3,）由于喷流床气化炉在很高的反应温度下运行，煤的热解产物会被立即烧掉，或进一步发生反应而被转化，所以，从气化炉中排出的煤气，不含焦油、酚类等煤气化中间产物，煤气中的,H,2,S,、,SO,2,和微量碱金属等在煤气净化系统中可以被方便地除去。,20,C,进料方式,喷流床气化炉在进料方式上分为湿法（水煤浆）和干法。,（,1,）湿法进料。湿法进料的设备及系统简单，但由于制浆过程中掺入的水要消耗一部分热量，因此，煤气化中的碳转化率和煤气热值低于干法进料的气化炉，而且，不适用含灰多的煤种。,（,2,）干法进料。干法进料中煤的制备、干燥、加压及输送系统复杂，设备较多，但煤气的热值高，气化过程中的碳转化率和煤气热值较高，也可采用含灰较多的煤种。,21,D,排渣,由于喷流床气化炉均为液态排渣，排渣呈熔融状，煤的灰分、灰熔融性及粘温特性等均对喷流床气化炉的经济、稳定运行有不同程度的影响。,煤的灰熔融性温度不宜太高，当高于,1500,时，为降低灰熔融性温度，同时也为延长耐火砖的寿命，要加入石灰石作助熔剂，从而需要增加石灰石制备系统。,22,E,大型化,加压喷流床气化炉的显著特点之一是气化能力大，易于尺寸放大，为大型化创造了条件，可以满足整体煤气化联合循环发电规模所要求的气化炉容量，能适应电网主力机组容量的要求。,近年来投产的整体煤气化联合循环机组的容量可超过,300MW,。,23,（,4,）熔池气化炉,气,固液相系统,水蒸气和氧,煤,气流床气化炉原料：煤粒,6 mm,以下。,煤气,熔融物和灰,204 593 982 1371,水蒸气和氧,煤 气,煤,温度,煤焦,熔融物,熔融物,并流,24,2,装料和排灰,（,1,）装料,燃料加入方法,影响,煤,A,B,1,2,闸门,加煤方式,料槽阀门和泥浆泵,发生炉的工作情况,煤气组成,煤气热值,25,（,2,）排灰,煤,煤,粗煤气,气化剂,灰,粗煤气,气化剂,灰,煤,+,气化剂,粗煤气,固定床,流化床,气流床,飞灰,炉箅,灰层,燃烧层,26,4.3.1.4,煤气,化产物的分类,1,、,基于气化剂和煤气成分的分类,采用的气化剂和煤气成分的不同，将煤气分为以下四类,:,(1).,空气煤气,以空气作为气化剂得到的煤气，主要成分为一氧化碳和氮气，而且氮气的含量较多，可燃成分较少，热值很低，用管道运输很不经济。,如果用氧气（全部或部分）代替气化过程中使用的空气，则气化产物中的氮气含量减少，会不同幅度地提高煤气的热值。,27,(2),.,混合煤气,用空气及蒸汽作为气化剂得到的煤气，也称发生炉煤气，主要成分为一氧化碳、氢、氮、二氧化碳等。,热值稍高于空气煤气，可以直接作为燃料气使用，也可作为高热值煤气的稀释气。,28,(3).,水煤气,用水蒸气和氧气作为气化剂得到的煤气，由蒸汽和赤热的无烟煤或焦炭作用而得，主要成分为氢和一氧化炭。,可作为燃料，或用作合成氨、合成石油、氢气制备等原料、但制备成本较高。,(4),.,半水煤气,用蒸汽及空气作为气化剂所得到的煤气，也可以是空气煤气与水煤气的混合气。其成分和用途与水煤气相近。,29,(5).,焦炉煤气,由煤在炼焦炉中进行干馏所制得，主要成分为氢、甲烷和一氧化碳，也含有少量的乙烯、氮和二氧化碳等。,可用作燃料，也可用作合成氨等的原料。,30,煤气的组成成分,31,再 见,