固定床气化生产工艺流程的组织
气化炉的工艺流程
气化炉工艺流程
1. 原料准备
•收集和预处理生物质原料（例如，木材、农作物残渣、垃圾），以去除杂质和调整水分含量。
2. 气化
•在气化反应器（通常为固定床或流化床）中，将预处理后的原料与控制量的空气进行反应，在高温（800-1000°C）和缺氧条件下进行热解和氧化。
•反应产生合成气，主要成分为一氧化碳（CO）、氢气（H2）、二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）。
3. 气体净化
•合成气中含有杂质（例如，灰分、焦油）、酸性气体和水分。
•使用各种净化技术（例如，旋风分离器、洗涤器、氧化剂、活性炭吸附器）去除杂质，提高合成气质量。
4. 热利用
•气化过程中产生的热量可以用于发电、供暖或其他工业用途。
•热量可以通过热交换器或蒸汽发生器回收。
5. 灰分处理
•气化过程中产生的灰分需要妥善处理和处置。
•灰分可以用于建筑材料、农业或其他用途。
6. 废水处理
•气化过程中产生的少量废水需要进行处理，以满足环境排放标准。
•废水处理可能涉及沉淀、过滤和生物处理。
7. 过程控制和监测
•气化炉的运行需要仔细控制和监测，以确保最佳性能、效率和环境合规性。
•关键参数（例如，温度、氧气流量、合成气成分）由传感器和控制器持续监测。
固定床气化的流程
固定床气化的流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!固定床气化流程及其应用固定床气化是一种广泛应用于煤、木材等生物质能源转化为燃气的技术。
固定床气化
感谢观看
常压发生炉煤气生产工艺
常压移动床气化工艺是比较古老的，应用非常普遍的气化方法。其特点是：整个气化过程是在常压下进行的； 在气化炉内，煤是分阶段装人的，随着反应时间的延长，燃料逐渐下移，经过前述的干燥、干馏、还原和氧化等 各个阶段，最后以灰渣的形式不断排出，而后补加新的燃料；操作方法有间歇法和连续气化法；气化剂一般为空 气或富氧空气，用来和碳反应提供热量，水蒸气则利用该热量和碳反应，自身分解为氢气、一氧化碳、二氧化碳 和甲烷等气体。
移动床又叫固定床。移动床是一种较老的气化装置。燃料主要有褐煤、长焰煤、烟煤、无烟煤、焦炭等，气 化剂有空气、空气-水蒸气、氧气-水蒸气等，燃料由移动床上部的加煤装置加入，底部通入气化剂，燃料与气化 剂逆向流动，反应后的灰渣由底部排出。
当炉料装好进行气化时，以空气作为气化剂，或以空气（氧气、富氧空气）与水蒸气作为气化剂时，炉内料 层可分为六个层带，自上而下分别为：空层、干燥层、干馏层、还原层、氧化层、灰渣层，气化剂不同，发生的 化学反应不同。由于各层带的气体组成不同，温度不同，固体物质的组成和结构不同，因此反应的生成物均有一 定的区别。各层带在炉内的主要反应和作用都不同。
常压固定床气化生成煤气的有效成分主要有H2、CO和少量CH4,用于合成氨生产的半水煤气中的氮也是有效成 分。用作燃料的煤气以单位发热量来衡量，而用作合成气则以CO和H2的体积百分含量来表示。工业煤气一般分为 空气煤气、混合煤气（发生炉煤气）、水煤气、半水煤气和中热值煤气。
工艺分类
常压发生炉
移动床气化炉
技术发展
常压固定床煤气化技术是以空气、蒸气、氧为气化剂，将固体燃料转化成煤气的过程。自1882年第一台常压 固定床煤气发生炉在德国投产以来，该项技术不断得到完善。由于技术成熟可靠，投资少，建设期短，在国内外 仍广泛使用。在冶金、建材、机械等行业用于制取燃气。在中小型合成氨厂用于制取合成气。但可以预计，由于 生产技术不断更新，企业生产规模的不断扩大，装置大型化，这种气化技术由于对原料要求严格，生产能力小， 能耗高等缺点随着时间的推移终将被淘汰。
国内主要固定床煤气化技术简介
Key words: coal gasification technology; fixed bed coal gasification technology; coal chemical
产煤制燃气而开发。 2010 年, 该技术被上海泽玛克敏达机械设
备有限公司收购, 目前已开发出泽玛克块粉一体气化技术、 泽
玛克高产油干馏气化一体技术和泽玛克废物 / 生物质气化技术。
2. 2 工艺流程
该技术工艺流程由气化工段和煤气水分离工段组成。 原料
作者简介: 刘琰, 本科, 现任鹤壁煤化工有限公司副总经理, 从事煤化工安全生产工作。
法排灰气化炉, 每台气化炉有一台 / 两台煤锁、 一台灰锁、 一
台洗涤冷却器和一台废热锅炉与之配套。 装置运行时, 煤经由
自动操作的煤锁加入气化炉。 气化剂由蒸汽、 氧气或蒸汽、 氧
气和二氧化碳经气化剂混合管混合, 混合物经安装在气化炉下
部的旋转炉篦喷入, 在燃烧区燃烧一部分, 为吸热的气化反应
提供所需的热量。 在气化炉的上段, 刚加进来的煤向下移动,
第 48 卷第 21 期
2020 年 11 月
Vol. 48 No. 21
Nov. 2020
广 州 化 工
Guangzhou Chemical Industry
国内主要固定床煤气化技术简介
刘 琰
( 河南能源化工集团鹤壁煤化工有限公司, 河南 鹤壁 458000)
摘 要: 煤气化技术对高效率适用煤炭资源有着重要的作用, 固定床气化技术上最早开发和应用的气化技术, 在煤化工行
常压固定床煤气化工艺设计
常压固定床煤气化工艺设计摘要本设计以常压固定床煤气化的设计过程为内容，包括对工艺流程的确定和说明、生产条件的确定和说明以及附属设备的选型等内容。
进而深入了一层了解煤气化工艺，并得到化工工程设计的初步训练。
本文从一定的层面上对常压固定床煤气化发生炉内部的传热、传质过程进行了简要综述。
关键词：常压固定床，煤气化发生炉，床层，炉壁，传热一、煤气化原理（一）煤气化的基本过程煤的气化过程是一个有热效应的化学反应过程，反应物是煤和气化剂。
气化剂一般为空气、氧气、水蒸气或氢气。
煤和气化剂按照一定的比例，在一定温度和压力条件下发生化学反应，煤中的可燃成分转化为气体燃料，即产品煤气，灰分则以灰渣的形式出。
煤的气化分为完全气化和不完全气化，不完全气化即通常说的煤的干馏，其产品包括煤气、焦油和半焦；完全气化的产品是煤气或水煤气，本章所讲的煤的气化技术只讨论煤的完全气化技术【1】。
下图所示为典型的煤气化工艺流程。
图1 煤的气化过程图2 典型的煤气化工艺流程从包含的物理化学过程来看，煤的气化过程包括以下几个阶段：干燥脱水，热解，挥发分和残余固定碳的气化反应。
煤的干燥脱水过程去除了原煤中所含的全部水分，在温度达到350℃以上时，开始发生煤颗粒的热解反应，析出气体中间产物和焦油，统称为挥发分。
剩余的是固体焦炭或半焦，煤的热解过程可以用下面的总体表达式表示：−−−→热解煤CH 4+其他气态烃+焦油+CO+CO 2+H 2+H 2O+焦炭或半焦（S ） 式中，除了焦炭或半焦为固体产物，其余全部是气态产物，除此之外，还有少量含有机氮、硫等元素的气态中间产物。
（二）固定床反应器固定床反应器又称填充床反应器，装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器。
固体物通常呈颗粒状，粒径2～15mm 左右，堆积成一定高度（或厚度）的床层。
床层静止不动，流体通过床层进行反应。
它与流化床反应器及移动床反应器的区别在于固体颗粒处于静止状态。
(选学)分析固定床气化技术
煤炭气化生产技术
1.UGI炉结构
炉子为直立圆筒形结构。 炉体用钢板制成，下部设 有水夹套以回收热量、副 产蒸汽，上部内衬耐火材 料，炉底设转动炉篦排灰。
上锥体
水夹套 炉篦传动装置 出灰机械
设备结构简单，易于操作， 不需用氧气作气化剂，热 效率较高，但是生产强度 低，对煤种要求比较严格， 采用间歇操作工艺管道比 较复杂。
由炉底吹入空气，把残留在炉上部及 管道中的水煤气送往贮气柜而得以回收， 以免随吹风气逸出而损失。
10
煤炭气化生产技术
• 3－4分钟循环各阶段时间分配表：
序 号
阶段名称
3min循环,（S） 4min循环, （S）
1
吹风阶段
40～50
60～80
2
3 4
蒸气吹净阶段 2
上吹制气阶段 45～60 下吹制气阶段 50～55
2
60～70 70～90
5
二次上吹阶段 18～20
18～20
11
煤炭气化生产技术
吹风阶段
蒸气吹净阶段
一次上吹制气阶段
下吹制气阶段
二次上吹制气阶段
空气吹净阶段
12 其缺点是生产必须间歇阀门频繁切换，生产效率低
煤炭气化生产技术
软水 蒸汽总阀 上吹蒸汽阀
蒸汽 下吹蒸汽阀 集汽包 上水
集汽包
水 煤 气 发 生 炉
燃 烧 室
废 热 锅 炉
烟 囱 上 行 煤 气 阀 烟囱阀
蒸汽缓冲罐 空气鼓风机
吹风空气阀
洗 气 箱
洗 涤 塔
下行煤气阀 气柜 煤气去净化
气柜水封 图5--27 水煤气站流程
气柜水封
13
煤炭气化生产技术
固定(移动)床气化法讲解
• 主要适用于长焰煤、气煤等弱粘结性煤种，湿法排灰（灰渣通过水封的 旋转灰盘排出）
3M21型煤气发生炉
将3M13型气化炉的滚筒式自动
加煤机和搅拌装置取下，再换 上双钟罩自动加煤机，即成为 3M21型气化炉 3M21型适合气化无粘结性的煤
(Y＜8mm)
不带搅拌装置 主要用于气化贫煤、无烟煤 和焦炭等不黏结性燃料
温度（oC）
固定床气化炉－ Lurgi炉中的反应行为
恒量氮气下的气体组成（％）
982
分析范围 593 灰 水蒸气 和氧气 煤 气 煤
204
燃料层高度 • O2迅速消耗完（残余很多C） CO和H2的产生不是同步？ • CO2先于CO出现, CO2与O2的关系 (C + H2O = CO + H2) • CO2先增加，后下降，后又增加？
C.W-G型混合煤气发生炉
(a)用四个料管（上、下两段软 连接）向气化炉内加煤 (b)上炉体外为全水套结构 (c)鼓风空气经水套水面，带蒸 气经饱和空气管从底部进入气化 炉 (d)炉篦可转动，将灰渣排入底 部灰斗，故为干渣排灰 (e)炉底灰斗设上、下两道阀门 ，可在气化 炉运行过程中排灰 (f)特殊的加煤机构使气化炉接 近满料操作
理想情况： 气化纯碳，且碳全部转化为CO； 按化学计量方程供入空气和水蒸气且无过剩； 气化系统为孤立系统，系统内实现热平衡
放热反应：Ｃ＋0.5Ｏ２＋1.88N2 ＝＝ＣＯ＋1.88N2 +110.4KJ/mol 吸热反应：Ｃ＋ H2Ｏ＝＝ＣＯ＋H2 -135.0KJ/mol 热平衡：２.２Ｃ＋０.６Ｏ２＋ H2Ｏ＋２.３ N2 ＝＝２.２ＣＯ＋ H2 ＋２.３ N2
（七）气化过程的主要评价指标
1.气化强度
固定床气化生产工艺流程的组织
任务一 鲁奇加压气化工艺
液态排渣气化炉的主要特点是炉子下部的排灰机构特殊，取消了固态排 渣炉的转动炉箅。在炉体的下部设有熔渣池。在渣箱的上部有一液渣急 冷箱，用循环熄渣水冷却，箱内充满70%左右的急冷水。由排渣口下落 在急冷箱内淬冷形成渣粒，在急冷箱内达到一定量后，卸入渣箱内并定 时排出炉外。由于灰箱中充满水，和固态排渣炉比较，灰箱的充、卸压 就简单得多了。在熔渣池上方有8个均匀分布、按径向对称安装并稍向 下倾斜、带水冷套的钦钢气化剂喷嘴。气化剂和煤粉及部分焦油由此喷 入炉内，在熔渣池中心管的排渣口上部汇集，使得该区域的温度可达1 500℃左右，使熔渣成流动状态。
一转轴上，速度为15 r/ h左右。从煤箱降下的煤通过转动布煤器上的两 个扇形孔，均匀下落在炉内，平均每转可以在炉内加煤150 ~200mm厚。 搅拌器是一个壳体结构，由锥体和双桨叶组成，壳体内通软化水循环冷 却。搅拌器深入到煤层里的位置与煤的结焦性有关，煤一般在 400℃~500℃结焦，桨叶要深入煤层约1. 3m。 (3)炉箅分四层，相互叠合固定在底座上，顶盖呈锥体。
地采用空气加蒸汽的方法。解决纯氧的来源需要配备庞大的空分装置， 加上其他高压设备的巨大投资规模，成为国内一些厂家采用加压气化的 障碍。
三、加压气化炉
加压气化炉以鲁奇炉为代表，又根据气化后炉渣的排出状态不同分为干 法排渣鲁奇炉和湿法排渣鲁奇炉，两种气化炉的结构特点分述如下。
上一页 下一页 返回
任务一 鲁奇加压气化工艺
灰渣层位于气化炉的下部，气化剂自下而上穿越1 500℃左右灰渣层， 气化剂升温的同时将灰带走的热量回收，灰渣温度比气化剂温度高30 ℃~50 ℃ 。
燃烧区进行下列主要反应:
上一页 下一页 返回
任务一 鲁奇加压气化工艺
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
由开始仅以褐煤为原料，炉径D = 2 600mm，采用灰斗放置于炉底侧面 和平型炉箅，发展到能使用气化弱黏结性烟煤，加设了搅拌装置和转动 布煤器，炉箅改成塔节型，灰箱设在炉底正中的位置，炉子的直径也在 不断加大，单炉的生产能力可以高达75 000~100 000 m3 /h 。
下一页 返回
任务一 鲁奇加压气化工艺
率低。2 MPa下水蒸气的分解率只有32%~38%，这样就要消耗大量的 水蒸气。
上一页 下一页 返回
任务一 鲁奇加压气化工艺
采用液态排渣的鲁奇炉，水蒸气的分解率可以提高到95%左右。 ②气化过程中有大量的甲烷生成(8%~10%)，这对燃料煤气是有利的， 但如果作为合成氨的原料气一般要分离甲烷，其工艺较为复杂。 ③加压气化一般选纯氧和水蒸气作为气化剂，而不像常压气化那样较多
上一页 下一页 返回
任务一 鲁奇加压气化工艺
由图2 -2 -2燃料层的分布状况和温度之间的关系可以看出，燃料从上到 下分为干燥层、干馏层、甲烷层、第二反应层、第一反应层、灰渣层。 其中甲烷层、第二反应层、第一反应层为真正的气化阶段;干燥层和干馏 层为原料的准备阶段。第二反应层和甲烷层统称还原层。
仅能承受比气化炉内高0. 25 MPa的压力。
上一页 下一页 返回
任务一 鲁奇加压气化工艺
两个筒体(水夹套)之间装软化水用来回收炉膛所散失的一些热量产生工 艺蒸汽，蒸汽经过液滴分离器分离液滴后送气化剂系统，配成蒸汽/氧气 混合物喷入水夹套内，软化水的压力为3 MPa，这样筒内外两侧的压力 相同，因而受力小。夹套内的给水由夹套水循环泵进行强制循环，同时 夹套给水流过煤分布器和搅拌器内的通道，以防止这些部件超温损坏。
项目二 固定床气化生产工艺流程的组织
1 任务一 鲁奇加压气化工艺 2 任务二 生产操作 3 任务四 学习拓展
返回
任务一 鲁奇加压气化工艺
一、加压气化的发展
常温固定床气化炉生产的煤气热值较低，煤气中一氧化碳的含量较高， 气化强度和生产能力有限。后来人们进行了加压气化技术的研究，并在 1939年由德国的鲁奇公司设计的第一代工业生产装置建成投产，后来又 不断地对气化炉的结构、气化压力、气化的煤种进行研究，相继推出了 第二代、第三代、第四代炉型。
地采用空气加蒸汽的方法。解决纯氧的来源需要配备庞大的空分装置， 加上其他高压设备的巨大投资规模，成为国内一些厂家采用加压气化的 障碍。
三、加压气化炉
加压气化炉以鲁奇炉为代表，又根据气化后炉渣的排出状态不同分为干 法排渣鲁奇炉和湿法排渣鲁奇炉，两种气化炉的结构特点分述如下。
上一页 下一页 返回
任务一 鲁奇加压气化工艺
1.干法排渣鲁奇炉 鲁奇加压气化炉的结构和常压移动床的结构类似，如图2-2-1所示。鲁奇
炉内有可转动的煤分布器和灰盘，气化介质氧气和水蒸气由转动炉箅的 条状孔隙处进入炉内，灰渣由灰盘连续排入灰斗，以与加煤方向相反的 顺序排出。块煤加入气化炉顶部的煤锁，在进入气化炉之前增压。旋转 的煤分布器的作用是确保煤在反应器的整个截面上均匀分布，煤缓慢下 移到气化炉。气化产生的灰渣由旋转炉箅排出，并在灰斗中减压，蒸汽 和氧气被向上吹。气化过程产生的煤气在650℃~700℃时离开气化炉。 气化炉外部设有水夹套，回收余热副产蒸汽，副产的蒸气供汽化过程的 气化剂。鲁奇炉使用的原料仍是块煤，且产生焦油。
一转轴上，速度为15 r/ h左右。从煤箱降下的煤通过转动布煤器上的两 个扇形孔，均匀下落在炉内，平均每转可以在炉内加煤150 ~200mm厚。 搅拌器是一个壳体结构，由锥体和双桨叶组成，壳体内通软化水循环冷 却。搅拌器深入到煤层里的位置与煤的结焦性有关，煤一般在 400℃~500℃结焦，桨叶要深入煤层约1. 3m。 (3)炉箅分四层，相互叠合固定在底座上，顶盖呈锥体。
灰渣层位于气化炉的下部，气化剂自下而上穿越1 500℃左右灰渣层， 气化剂升温的同时将灰带走的热量回收，灰渣温度比气化剂温度高30 ℃~50 ℃ 。
燃烧区进行下列主要反应:
上一页 下一页 返回
任务一 鲁奇加压气化工艺
在燃烧区的第一个反应是主要的，两反应均放出大量的热量。 在干馏层，煤的挥发分逸出并吸收上升煤气的热量，在干燥层，煤被干
鲁奇加压气化炉可以采用氧气-水蒸气或空气-水蒸气作气化剂，在2. 0~3. 0 MPa的压力和900℃~1 100℃的条件下进行煤的气化，制得的煤 气热值高。鲁奇炉的排渣方式主要有液态排渣和气态排渣两种。
上一页 下一炉的特点
鲁奇加压气化和常压气化比较，主要有下面一些优点。 ①原料方面。 ②生产能力高。 ③气化产物方面。 ④煤气输送方面。可以降低动力消耗，便于远距离输送。 这种气化工艺的主要缺点如下。 ①高压设备的操作具有一定的复杂性，固态排渣的鲁奇炉中水蒸气分解
燥并预热到大约200℃。 以第三代加压气化炉为例，该炉子的内径为3. 8m,最大外径为4. 128 m, 高为12. 5 m，工艺操作压力为3 MPa。主要部分有炉体、夹套、布煤器
和搅拌器、炉箅、灰锁和煤锁等，现分述如下。 (1)炉体 加压鲁奇炉的炉体由双层钢板制成，外壁按3. 6 MPa的压力设计，内壁
第三代鲁奇炉取消了早期鲁奇炉的内衬砖，燃料直接与水夹套内壁相接 触，避免了在较高温度下衬砖壁挂渣现象，造成煤层下移困难等异常现 象，另一方面，取消衬砖后，炉膛截面可以增大5%~10%，生产能力相 应提高。
上一页 下一页 返回
任务一 鲁奇加压气化工艺
(2)布煤器和搅拌器 如果气化黏结性较强的煤，可以加设搅拌器。布煤器和搅拌器安装在同