煤炭气化原理

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煤气化技术的基本原理

煤气化技术的基本原理

煤气化技术的基本原理煤气化是一种将煤转化为合成气(Syngas)的技术,合成气是由氢气(H2)、一氧化碳(CO)和少量的甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)组成的气体混合物。

煤气化技术的基本原理是通过高温和压力将煤与氧气(或水蒸气)反应转化为可燃气体。

1.干煤气化:干煤气化是指在缺乏水蒸气的条件下,将煤转化为合成气。

在干煤气化过程中,煤被分解成固体炭和气体产物。

首先,煤被加热至高温,煤中的有机物质开始分解。

然后,产生的气体与煤中残留的炭反应,生成合成气。

2.水煤气化:水煤气化是指在存在水蒸气的条件下,将煤转化为合成气。

在水煤气化过程中,水蒸气与煤反应,生成氢气和一氧化碳。

水煤气化通常在高温和高压下进行,以提高反应效率和产气质量。

3.煤热解:煤热解是将煤在缺乏氧气的条件下加热,使其发生裂解反应,产生可燃气体。

煤热解可以通过煤干馏或焦化过程实现。

在煤热解过程中,煤中的有机物质被分解为固体炭、液体烃和气体产物。

液体烃和气体产物可以进一步加工提炼为石油产品或作为燃料使用。

1.碳气化反应:C+H2O->CO+H2煤中的碳与水蒸气反应,生成一氧化碳和氢气。

这个反应是煤气化过程中生成合成气的主要途径之一2.碳气化反应:C+2H2->CH4煤中的碳与氢气反应,生成甲烷。

这个反应也可以在煤气化过程中生成合成气。

3.热解反应:C->C+C煤中的高分子有机物质在高温下发生裂解反应,生成固体炭。

煤气化技术的应用广泛,可用于生产合成气、液体燃料、化学品和氢气等。

合成气可用于发电、制造合成燃料、合成化学品和进行化学反应。

煤气化技术在能源转型和减少对化石燃料的依赖方面具有重要地位。

然而,煤气化技术也面临一些挑战,如高能耗、环境污染和废弃物处理等问题。

因此,在推广和应用煤气化技术时,需要综合考虑技术、经济和环境等方面的因素。

煤炭气化的原理

煤炭气化的原理

煤炭气化的原理
煤气化原理气化过程是煤炭的一个热化学加工过程。

它是以煤或煤焦为原料,以氧气(空气、富氧或工业纯氧)、水蒸气作为气化剂,在高温高压下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为可燃性气体的工艺过程。

气化时所得的可燃气体成为煤气,对于做化工原料用的煤气一般称为合成气(合成气除了以煤炭为原料外,还可以采用天然气、重质石油组分等为原料),进行气化的设备称为煤气发生炉或气化炉。

煤炭气化包含一系列物理、化学变化。

一般包括热解和气化和燃烧四个阶段。

干燥属于物理变化,随着温度的升高,煤中的水分受热蒸发。

其他属于化学变化,燃烧也可以认为是气化的一部分。

煤在气化炉中干燥以后,随着温度的进一步升高,煤分子发生热分解反应,生成大量挥发性物质(包括干馏煤气、焦油和热解水等),同时煤粘结成半焦。

煤热解后形成的半焦在更高的温度下与通入气化炉的气化剂发生化学反应,生成以一氧化碳、氢气、甲烷及二氧化碳、氮气、硫化氢、水等为主要成分的气态产物,即粗煤气。

气化反应包括很多的化学反应,主要是碳、水、氧、氢、一氧化碳、二氧化碳相互间的反应,其中碳与氧的反应又称燃烧反应,提供气化过程的热量。

主要反应: 1、水蒸气转化反应C+H2O=CO+H2-131KJ/mol
2、水煤气变换反应CO+ H2O =CO2+H2+42KJ/mol
3、部分氧化反应C+0.5 O2=CO+111KJ/mol
4、完全氧化(燃烧)反应C+O2=CO2+394KJ/mol
5、甲烷化反应 CO+2H2=CH4+74KJ/mol
6、Boudouard反应C+CO2=2CO-172KJ/mol。

煤气化的基本原理-经典通用PPT课件

煤气化的基本原理-经典通用PPT课件
水蒸汽气化
H2, CO, CO2,


图5--5 煤的水蒸气气化和加氢气化相 结合制造代用天然气原理
Ⅰ:气化剂: 02;H2O(气) Ⅱ:主要反应:
加氢阶段: C+H2→CH4 +Q 水蒸气气化阶段:
C+O2→CO2 +Q 2C+O2→2CO+Q C+H2O→CO+H2 -Q Ⅲ:煤气主要可燃成分: CH4 Ⅳ:特点:
Ⅳ:特点: 气化炉外部供热(煤仅与水蒸 气反应);
气化炉传热差,不经济。
H2O(气)
图5--3

煤气(H2,CO,CO2,CH4等)

外热式煤的水蒸气气化原理
③煤的加氢气化原理
Ⅰ:气化剂:H2
Ⅱ:主要反应:
C+H2→CH4 +Q Ⅲ:煤气主要可燃成分:CH4
Ⅳ:特点:
煤气主要由CH4组成(代用天 然气);
H2
产生残焦(含碳残渣),煤与H2 加压生成CH4的反应性比煤与
水蒸汽的反应性小.

800~1000℃ 1~10MP
煤气(CH4 H2,等)
残焦
图5--4 煤的加氢气化原理
④煤的水蒸气气化和加氢气化相结合制造代用天然 气原理



煤气(CH4

H2,等)

800~1000℃ 1~10MP
(加氢气化)
①基本化学反应:
氧化反应:
C+O2→CO2 +Q 2C+O2→2CO +Q H2+ O2 →H2O +Q CO+H2O→CO2+H2 +Q
水煤气反应:C+H2O→CO+H2 -Q

煤气化的基本原理

煤气化的基本原理

煤气化的基本原理
1煤气化技术
煤气化技术是利用煤碳气化反应,将煤碳与氧气通过煤气炉加热分解,生成煤气作为资源的一种技术。

煤气化技术是一种“一步到位”、即高效利用煤碳源,一次性获取煤气(CO+H2)的技术。

此外,煤气化技术所得到的煤气可直接用于高效照明、车用燃料、加热烹饪和工业用途。

2煤气化的基本原理
煤气化的基本原理是将煤碳气化反应物(C)和氧气(O2)加入煤气炉中,将煤碳、氧气分解为较小的分子碳氢化物。

这种反应可以生成氢气和二氧化碳,并释放大量的热量。

C+O2=CO2+H2+Heat
煤气化反应的起始温度为750~850℃,当反应温度达到了
1500~1700℃时,大量的氢气和二氧化碳就会生成,就会产生大量的热量,使煤气化反应更加有效率。

3应用
煤气化的应用范围广泛,开发了许多应用方案,被广泛应用于房屋建筑、化工行业、煤炭电厂等领域。

例如,它被广泛应用于汽车行业,生产汽油类燃料;用于工业烧窑中,分解成气体,生产低温灰光火;用于电厂,生产热水用于温度控制;在医院用于消毒,清洗等等。

4发展
煤气化技术作为一种可再生资源,具有资源可持续利用的特点,可有效降低利用化石能源的负担,以及降低对环境的污染。

煤气化技术的使用也可以减少很多二氧化碳的排放、改善空气环境,促进人类可持续发展。

由于这些特性,煤气化技术的发展受到越来越重视,大量的科研如今正在付诸实施,有朝一日,它将发挥出更大的行业影响力。

第二章煤气化原理

第二章煤气化原理

二、地面气化技术的分类 在气化过程中,煤由气化炉顶部加入,气化剂由气化炉底部
加入,煤料与气化剂逆流接触,相对于气体的上升速度而言
,煤料下降速度很慢,甚至可视为固定不动,因此称之为固
3.按气化炉型分它类其定是悬床以浮气粒分化度下散;为移在而0动垂-实1的直0际m,上上m比升,的较的煤小准气料颗确流在粒的中气煤称,化为其煤过气为粒程化移在中原动沸是料床腾以,气状很在化态慢气。进的化行速炉气度内化向使
煤气化生产技术
第二章 煤气化原理
第二章 煤气化原理
1 煤气化方法 2 煤气化原理 3 煤的性质对气化的影响
2
第二章 煤气化原理
煤的气化过程是一热化学过程,是煤或煤焦与气化剂( 空气、氧气、水蒸气、氢等)在高温下发生化学反应将 煤或煤焦中有机物转变为煤气的过程。该过程是在高温 、高压下进行的一个复杂的多相物理及物理化学过程。
气化与干馏的区别
➢干馏是煤在隔绝空气的条件下,在一定的温度范围
内发生热解,生成固定焦炭、液体焦油和少量煤气的 过程。 ➢而气化不仅是高温热解过程,同时还通过与气化剂 的部分氧化过程将煤中碳转化为气体产物。 ➢从转化的角度看,干馏是将煤本身不到10%的碳转 化为可燃气体混合物,而气化则可将碳完全转化。
煤化工发展始于18世纪后半叶,用 二 德 化 合 9成 1共 5739煤 干 市 炉 煤国 碳 成 果 建次043南k6年生 馏 街 煤 气得 与 法 创 立世年t二 业 减 煤 到 成 广 重非。德现展合景醇且醇机替8需产 方 道 气 作界到 氢 生 建 了投2次 因 慢 气 泛 新气0国0南在体煤料在,成。制也从化代0求1公 究 以 的 们 料 年 由 生 这 的 ▪民 法 照 来 为大迅 通 产 了9产世 石 了 制 用 引主世~9个鲁非1燃炭的,以甲其汽是近工燃预司 , 便 采 羰 中 煤 产 突条 是7用 , 城明 炼战速 过 液 第。1要界 油 步 甲 途 起纪95开料资新合尔随生醇中油多年原料0计2开 重 在 用 基 试 炭 醋 破件 煤年煤 生 市; 铁0时发 费 体 一17作大 、 伐 醇 , 人7发的源途着产、二、种供料应0达成9化年0下 制始 点 工 醋 合 成 气 酸 。,气 产 煤,1万期展 燃 个-3战 天 , 技 使 们为年煤严,径气含二甲低化需、用5托8南油5学, 化了 是 业 酸 功 化 、成美吨0; 的 气14,。 料~F后 然 进 术 煤 重城代炭重开,化 氧 甲 醚 碳 工 情 精 , 0非(80厂公1-/ 0F合开化甲。制醋减学制国在 干年7T煤获1间 性 始 19,气人,炭视市成万生燃醚不烯产况细预当l59,9司4s年合成发生酯到合酐少品取E欧馏由年接,寻3c炭得3产料,仅烃品来化计吨5煤的低由气。煤功局9ha,总2应年成醋适产与成开副的2醋液基找年洲煤焦使技为有是的的看工需/se气成年注气炭迅迷于化开0t到r产用期油a化于煤首酐用时一气始世产一酐术主广从重重,原求年当气炭用意化功采T等气速时甲工发m2量此间历本基先厂r的的阔合要要除料量0。物个的的能氧,大纪,到时用制增a工,用o化发期醇业,由2n达史国合购研德p进煤的成中原作外将0,生非实催达化羰型8依并用于发热业一1(年工展,的又直合s0依悠有成买c一炭市气间料基,达究国赖验化到碳基化成常年于煤城生水ht在氧甲久丰液了斯步气场经体。本作)进室剂需为合生。重代1醇,富体德9发化前甲甲有为·曼口而研,要原成产他要末7早的燃国7液),,

第二章 煤气化原理 PPT

第二章 煤气化原理 PPT
常用的气化剂有:空气、富氧空气、 氧和水蒸气。
煤气:固体燃料气化后得到的可燃 性气体。
进行气化反应的设备称煤气发生炉。
一、气化过程主要化学反应
煤炭气化过程的反应可分成两种类型。 1)非均相气体-固体反应,气相可以是最初的气化剂,
也可能是气化过程的产物,固相是指煤中的碳。虽然煤具 有很复杂的分子结构,和碳原子相连接着的还有氢、氧等 其它元素,但因为气化反应往往发生在煤裂解之后,故只 考虑煤中主要元素碳是合理的。 2)均相的气相反应,反应物可能是气化剂,也可能是反应 产物。
煤气化时发生的硫(S)和氮(N)的基本反应
元素反应 S: S+O2=SO2 SO2+3H2= H2S+2H2O SO2+2CO=S+2CO2 2H2S+SO2 =3S+2H2O C+2S=CS2 CO+S=COS
N: N2+3H2=2NH3 N2+H2O+2CO=2HCN+1.5O2 N2+xO2=2NOx
煤 加热
+o2完全氧化 燃烧
密闭 干馏
+ H2O或H2 + 部分O2 气化
干燥过程也是煤炭脱水过程,它是一个物理过程,原料煤加入气
第二章 煤气化原理 化炉后,由于煤与热气流或炽热的半焦之间发生热交换,使煤中 的水分蒸发变成蒸汽进入气相。
干馏是脱除挥发分过程,当干燥煤的温度进一步提高,挥发物
煤气化主要包括从以煤中下逸四出个。脱过除程挥:发分一般也称作煤的热分解反应,它是所
二、地面气化技术的分类 在气化过程中,煤由气化炉顶部加入,气化剂由气化炉底部
加入,煤料与气化剂逆流接触,相对于气体的上升速度而言

煤炭气化原理

煤炭气化原理

煤炭气化原理煤炭气化是一种将固体煤转化为可燃气体的过程。

在这个过程中,煤被加热到高温,然后与水蒸气或氧气反应,产生可燃性气体。

这些气体可以被用作能源或化学原料。

一、煤的组成及其影响1. 煤的组成煤是一种有机物质,由碳、氢、氧、硫和少量的杂质组成。

它的主要成分是碳,占据了其总质量的50%到90%。

其他元素的含量相对较低。

2. 煤的影响由于不同类型和等级的煤具有不同的组成和结构,因此它们对于气化过程会产生不同的影响。

高灰分和挥发分含量较低的煤通常比较难以气化。

另外,硫和灰分等杂质也会降低气化效率并增加环境污染。

二、煤的预处理为了提高气化效率并减少环境污染,需要对原始煤进行预处理。

1. 破碎首先需要将原始煤进行粉碎,以便于后续的处理。

煤可以通过机械破碎或化学方法进行分解。

2. 脱水接下来需要将煤中的水分去除,以便于气化过程。

这可以通过加热和压缩等方法实现。

3. 脱硫由于硫会降低气化效率并产生环境污染,因此需要对煤进行脱硫处理。

这可以通过物理或化学方法实现。

三、气化过程在预处理完成后,原始煤被送入气化反应器中进行气化反应。

在这个过程中,煤被加热到高温并与水蒸气或氧气反应,产生可燃性气体。

1. 煤的加热首先需要将煤加热到高温。

这可以通过外部加热或内部反应器加热来实现。

2. 氧化反应如果使用的是氧气作为反应剂,则会发生完全氧化反应:C + O2 → CO2H2 + 1/2O2 → H2OS + O2 → SO23. 水蒸汽反应如果使用的是水蒸汽作为反应剂,则会发生部分氧化和还原反应:C + H2O → CO + H2C + 2H2O → CO2 + 2H2S + H2O → H2S + 1/2O24. 反应产物的处理在反应结束后,需要对产生的气体进行处理。

这可以通过冷却、净化和压缩等方法实现。

四、气化产物的用途气化产物可以被用作能源或化学原料。

1. 能源气化产物可以被用作燃料,例如燃气发电和城市燃气供应。

2. 化学原料气化产物中的一些成分可以被用于生产化学品,例如合成氨、合成甲醇和合成油等。

煤气化原理

煤气化原理

煤气化原理
煤气化是一种将固体煤转化为可燃气体的化学过程,通过控制煤的热解和氧化反应,生成一种富含一氧化碳和氢气的气体混合物。

煤气化技术已经被广泛应用于工业生产和能源生产领域,具有重要的经济和环境意义。

煤气化的原理主要包括煤的热解和气化两个步骤。

首先是煤的热解,煤在高温下失去水分和挥发分,生成焦炭和挥发性气体。

煤的热解是一个放热反应,需要提供足够的热量来维持反应的进行。

其次是煤的气化,焦炭在一定温度下与气化剂(通常是水蒸气、二氧化碳或空气)反应,生成一氧化碳和氢气。

气化反应是一个吸热反应,需要从外部提供热量来维持反应的进行。

煤气化反应的化学方程式可以表示为,C + H2O → CO + H2。

在实际的煤气化过程中,需要控制反应的温度、压力、气化剂的比例等参数,以获得理想的气体产物。

此外,煤的种类、粒度和含硫量等因素也会影响气化反应的进行。

为了提高煤气化的效率和产物气体的质量,通常会采用一些辅助措施,如添加催化剂、循环气化剂、提高反应温度等。

煤气化技术的应用可以将煤这种固体燃料转化为易于储存、输送和利用的气体燃料,为工业生产和能源供应提供了新的选择。

与传统的燃煤方式相比,煤气化可以减少大气污染物的排放,降低温室气体的排放,具有更好的环保效果。

同时,煤气化还可以提高煤的利用率,促进资源的综合利用。

总的来说,煤气化是一种重要的化学过程,通过控制煤的热解和气化反应,将固体煤转化为可燃气体,具有广泛的应用前景和重要的经济意义。

随着能源需求的不断增长和环境保护意识的提高,煤气化技术将在未来得到更广泛的应用和发展。

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煤炭气化原理煤炭气化是指煤在特定的设备内,在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂(如蒸汽/空气或氧气等)发生一系列化学反应,将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。

煤炭气化时,必须具备三个条件,即气化炉、气化剂、供给热量,三者缺一不可。

气化原料为各种煤或焦炭。

煤炭气化包含一系列物理、化学变化。

一般包括热解和气化和燃烧四个阶段。

干燥属于物理变化,随着温度的升高,煤中的水分受热蒸发。

其他属于化学变化,燃烧也可以认为是气化的一部分。

煤在气化炉中干燥以后,随着温度的进一步升高,煤分子发生热分解反应,生成大量挥发性物质(包括干馏煤气、焦油和热解水等),同时煤粘结成半焦。

煤热解后形成的半焦在更高的温度下与通入气化炉的气化剂发生化学反应,生成以一氧化碳、氢气、甲烷及二氧化碳、氮气、硫化氢、水等为主要成分的气态产物,即粗煤气。

气化反应包括很多的化学反应,主要是碳、水、氧、氢、一氧化碳、二氧化碳相互间的反应,其中碳与氧的反应又称燃烧反应,提供气化过程的热量。

主要反应有:1、水蒸气转化反应C+H2O=CO+H2-131KJ/mol2、水煤气变换反应CO+ H2O =CO2+H2+42KJ/mol3、部分氧化反应C+0.5 O2=CO+111KJ/mol4、完全氧化(燃烧)反应C+O2=CO2+394KJ/mol5、甲烷化反应CO+2H2=CH4+74KJ/mol6、Boudouard反应C+CO2=2CO-172KJ/mol气化过程发生的反应包括煤的热解、气化和燃烧反应。

煤的热解是指煤从固相变为气、固、液三相产物的过程。

煤的气化和燃烧反应则包括两种反应类型,即非均相气-固反应和均相的气相反应。

气化过程发生的反应包括煤的热解、气化和燃烧反应。

煤的热解是指煤从固相变为气、固、液三相产物的过程。

煤的气化和燃烧反应则包括两种反应类型,即非均相气-固反应和均相的气相反应。

不同的气化工艺对原料的性质要求不同,因此在选择煤气化工艺时,考虑气化用煤的特性及其影响极为重要。

不同的气化工艺对原料的性质要求不同,因此在选择煤气化工艺时,考虑气化用煤的特性及其影响极为重要。

气化用煤的性质主要包括煤的反应性、粘结性、结渣性、热稳定性、机械强度、粒度组成以及水分、灰分和硫分含量等。

煤炭气化工艺可按压力、气化剂、气化过程供热方式等分类,常用的是按气化炉内煤料与气化剂的接触方式区分,主要有:1) 固定床气化:在气化过程中,煤由气化炉顶部加入,气化剂由气化炉底部加入,煤料与气化剂逆流接触,相对于气体的上升速度而言,煤料下降速度很慢,甚至可视为固定不动,因此称之为固定床气化;而实际上,煤料在气化过程中是以很慢的速度向下移动的,比较准确的称其为移动床气化。

固定床气化也称移动床气化。

固定床一般以块煤或焦煤为原料。

煤由气化炉顶加入,气化剂由炉底加入。

流动气体的上升力不致使固体颗粒的相对位置发生变化,即固体颗粒处于相对固定状态,床层高度亦基本保持不变,因而称为固定床气化。

另外,从宏观角度看,由于煤从炉顶加入,含有残炭的炉渣自炉底排出,气化过程中,煤粒在气化炉内逐渐并缓慢往下移动,因而又称为移动床气化。

固定床气化的特性是简单、可靠。

同时由于气化剂于煤逆流接触,气化过程进行得比较完全,且使热量得到合理利用,因而具有较高的热效率。

固定床气化炉常见有间歇式气化(UGI)和连续式气化(鲁奇Lurgi)2种。

前者用于生产合成气时一定要采用白煤(无烟煤)或焦碳为原料,以降低合成气中CH4含量,国内有数千台这类气化炉,弊端颇多;后者国内有20多台炉子,多用于生产城市煤气;该技术所含煤气初步净化系统极为复杂,不是公认的首选技术。

2) 流化床气化:它是以粒度为0-10mm的小颗粒煤为气化原料,在气化炉内使其悬浮分散在垂直上升的气流中,煤粒在沸腾状态进行气化反应,从而使得煤料层内温度均一,易于控制,提高气化效率。

流化床气化又称为沸腾床气化。

其以小颗粒煤为气化原料,这些细颗粒在自下而上的气化剂的作用下,保持着连续不断和无秩序的沸腾和悬浮状态运动,迅速地进行着混合和热交换,其结果导致整个床层温度和组成的均一。

流化床气化能得以迅速发展的主要原因在于:(1)生产强度较固定床大。

(2)直接使用小颗粒碎煤为原料,适应采煤技术发展,避开了块煤供求矛盾。

(3)对煤种煤质的适应性强,可利用如褐煤等高灰劣质煤作原料。

流化床气化炉常见有温克勒(Winkler)、灰熔聚(U-Gas)、循环流化床(CFB)、加压流化床(PFB是PFBC的气化部分)等。

(1)、循环流化床气化炉CFB鲁奇公司开发的循环流化床气化炉(CFB)可气化各种煤,也可以用碎木、树皮、城市可燃垃圾作为气化原料,水蒸气和氧气作气化剂,气化比较完全,气化强度大,是移动床的2倍,碳转化率高(97%),炉底排灰中含碳2%~3%,气化原料循环过程中返回气化炉内的循环物料是新加入原料的40倍,炉内气流速度在(5~7)m/s之间,有很高的传热传质速度。

气化压力0.15MPa。

气化温度视原料情况进行控制,一般控制循环旋风除尘器的温度在(800~1050)℃之间。

鲁奇公司的CFB气化技术,在全世界已有60多个工厂采用,正在设计和建设的还有30多个工厂,在世界市场处于领先地位。

CFB气化炉基本是常压操作,若以煤为原料生产合成气,每公斤煤消耗气化剂水蒸气1.2kg,氧气0.4kg,可生产煤气(l.9~2.0)m3。

煤气成份CO+H2>75%,CH4含量2.5%左右, CO215%,低于德士古炉和鲁奇MK型炉煤气中CO2含量,有利于合成氨的生产。

3) 气流床气化。

它是一种并流气化,用气化剂将粒度为100um以下的煤粉带入气化炉内,也可将煤粉先制成水煤浆,然后用泵打入气化炉内。

煤料在高于其灰熔点的温度下与气化剂发生燃烧反应和气化反应,灰渣以液态形式排出气化炉。

气流床气化是一种并流式气化。

从原料形态分有水煤浆、干煤粉2类;从专利上分,Texaco、Shell最具代表性。

前者是先将煤粉制成煤浆,用泵送入气化炉,气化温度1350~1500℃;后者是气化剂将煤粉夹带入气化炉,在1500~1900℃高温下气化,残渣以熔渣形式排出。

在气化炉内,煤炭细粉粒经特殊喷嘴进入反应室,会在瞬间着火,直接发生火焰反应,同时处于不充分的氧化条件下,因此,其热解、燃烧以吸热的气化反应,几乎是同时发生的。

随气流的运动,未反应的气化剂、热解挥发物及燃烧产物裹夹着煤焦粒子高速运动,运动过程中进行着煤焦颗粒的气化反应。

这种运动状态,相当于流化技术领域里对固体颗粒的“气流输送”,习惯上称为气流床气化。

气流床气化具有以下特点:(1)短的停留时间(通常1s);(2)高的反应温度(通常1300-1500℃);(3)小的燃料粒径(固体和液体,通常小于0.1mm);(4)液态排渣。

而且,气流床气化通常在加压(通常20-50bar)和纯氧下运行。

气流床气化主要有以下几种分类方式:(1)根据入炉原料的输送性能可分为干法进料和湿法进料;(2)根据气化压力可分为常压气化和加压气化;(3)根据气化剂可分为空气气化和氧气气化;(4)根据熔渣特性可分为熔渣气流床和非熔渣气流床。

在熔渣气流床气化炉中,燃料灰分在气化炉中熔化。

熔融的灰分在相对较冷的壁面上凝聚并最终形成一层保护层,然后液态熔渣会沿着该保护层从气化炉下部流出。

熔渣的数量应保证连续的熔渣流动。

通常,熔渣质量流应至少占总燃料流的6%。

为了在给定的温度下形成具有合适粘度的液态熔渣,通常在燃料中添加一种被称为助熔剂的物质。

这种助熔剂通常是石灰石和其它一些富含钙基的物质。

在非熔渣气流床气化炉中,熔渣并不形成,这就意味着燃料必须含有很少量的矿物质和灰分,通常最大的灰分含量是1%。

非熔渣气流床气化炉由于受原料的限制,因此工业上应用的较少。

气流床对煤种(烟煤、褐煤)、粒度、含硫、含灰都具有较大的兼容性,国际上已有多家单系列、大容量、加压厂在运作,其清洁、高效代表着当今技术发展潮流。

干粉进料的主要有K-T(Koppres-Totzek)炉、Shell- Koppres炉、Prenflo炉、Shell 炉、GSP炉、ABB-CE炉,湿法煤浆进料的主要有德士古(Texaco)气化炉、Destec 炉。

(1)、德士古(Texaco)气化炉美国Texaco(2002年初成为Chevron公司一部分,2004年5月被GE公司收购)开发的水煤浆气化工艺是将煤加水磨成浓度为60~65%的水煤浆,用纯氧作气化剂,在高温高压下进行气化反应,气化压力在3.0~8.5MPa之间,气化温度1400℃,液态排渣,煤气成份CO+H2为80%左右,不含焦油、酚等有机物质,对环境无污染,碳转化率96~99%,气化强度大,炉子结构简单,能耗低,运转率高,而且煤适应范围较宽。

目前Texaco最大商业装置是Tampa电站,属于DOE的CCT-3,1989年立项,1996年7月投运,12月宣布进入验证运行。

该装置为单炉,日处理煤2000~2400吨,气化压力为2.8MPa,氧纯度为95%,煤浆浓度68%,冷煤气效率~76%,净功率250MW。

Texaco气化炉由喷嘴、气化室、激冷室(或废热锅炉)组成。

其中喷嘴为三通道,工艺氧走一、三通道,水煤浆走二通道,介于两股氧射流之间。

水煤浆气化喷嘴经常面临喷口磨损问题,主要是由于水煤浆在较高线速下(约30m/s)对金属材质的冲刷腐蚀。

喷嘴、气化炉、激冷环等为Texaco水煤浆气化的技术关键。

80年代末至今,中国共引进多套Texaco水煤浆气化装置,用于生产合成气,我国在水煤浆气化领域中积累了丰富的设计、安装、开车以及新技术研究开发经验与知识。

从已投产的水煤浆加压气化装置的运行情况看,主要优点:水煤浆制备输送、计量控制简单、安全、可靠;设备国产化率高,投资省。

由于工程设计和操作经验的不完善,还没有达到长周期、高负荷、稳定运行的最佳状态,存在的问题还较多,主要缺点:喷嘴寿命短、激冷环寿命仅一年、褐煤的制浆浓度约59%~61%;烟煤的制浆浓度为65%;因汽化煤浆中的水要耗去煤的8%,比干煤粉为原料氧耗高12%~20%,所以效率比较低。

(2)、Destec(Global E-Gas)气化炉Destec气化炉已建设2套商业装置,都在美国:LGT1(气化炉容量2200吨/天,2.8MPa,1987年投运)与Wabsh Rive(二台炉,一开一备,单炉容量2500吨/天,2.8MPa,1995年投运)炉型类似于K-T,分第一段(水平段)与第二段(垂直段),在第一段中,2个喷嘴成180度对置,借助撞击流以强化混合,克服了Texaco炉型的速度成钟型(正态)分布的缺陷,最高反应温度约1400℃。

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