煤化工气化工艺系统知识讲解

• 第二代直径2600 mm 中间除灰炉型 • 1 煤箱 • 2 上部传动装置 • 3 布煤器 • 4 搅拌装置 • 5 炉体 • 6 炉算 • 7 炉箅传动轴 • 8 气化剂进口管 • 9 灰箱
• 第三阶段（1969 ～1980）。为了进一步提 高鲁奇炉的生产能力， 扩大煤种的应用范 围，满足现代化大型工厂的生产需要， 经 对第二代炉改进， 开发了第三代鲁奇炉， 其内径增大到3.8 m ，采用双层夹套外壳， 炉内装有搅拌器和煤分布器， 转动炉算采 用宝塔型结构，多层布气，单炉产气量提 高到35000～55000 m 3/h（干气）， 同时 第三代炉的结构材料、制造方法、操作控 制等均采用了现代技术， 自动化程度较高。
• 第三代加压气化炉， 内径3800mm • 1煤箱 • 2上部传动装置 • 3喷冷器 • 4裙板 • 5布煤器 • 6搅拌器 • 7炉体 • 8炉箅 • 9炉箅传动装置 • 10灰箱 • 11刮刀 • 12保护板
• 1974 年，鲁奇公司与南非萨索尔合作开发出直径 为5 m 的第四代加压气化炉， 该气化炉几乎能适 应各种煤种，其单炉产气量可75000m3/h 比第三 代炉能力提高50 ％。 • 此外，鲁奇公司还开发研制了液态排渣气化炉。 可以大幅提高气化炉内燃烧区的反应温度，这样 不但减少了蒸汽消耗量，提高了蒸汽分解率，而 且气化炉出口煤气有效成分增加，从而使煤气质 量提高，单炉生产能力比固态排渣气化炉提高 3 ～4 倍。 • 鲁奇公司还进行了“鲁尔－100” 气化炉的研究开 发,该气化炉将气化压力提高到10MPa，随着操作 压力的提高，氧耗量降低， 煤气中甲烷含量提高， 以替代天然气。
鲁奇加压气化技术的发展
• 鲁奇碎煤加压气化技术的发展根据炉型的变化大 致可划分为三个发展阶段。 • 第一阶段（1930 ～1954 年）。1930 年在德国希 尔士斐尔德建立了第一套加压气化试验装置， 1936 年设计了第一代工业化的鲁奇炉，以褐煤为 原料生产城市煤气，气化剂为氧气和水蒸气，气 化剂通过炉箅的中空转轴由炉底中心送入炉内， 出灰口设在炉底侧面，炉内壁有耐火衬里，只能 气化非黏结性煤，气化强度较低。
气化工艺的介绍
煤气化工艺的发展
• 以煤炭为原料经化学方法将煤炭转化为气体、液体和固体 产品或半产品，而后再进一步加工成一系列化工产品或石 油燃料的工业，称之为煤化工。煤的焦化是应用最早的煤 化工，至今仍然是重要的方法。 • 煤气化在煤化工中占有特别重要的地位，煤气化主要用于 生产城市煤气、各种工业用燃料气和合成气，在中国合成 气主要用于制取合成氨、甲醇、二甲醚等重要化工产品。 通过煤炭加氢液化和气化生产各种液体燃料和气体燃料， 利用碳一化学技术合成各种化工产品。随着世界石油和天 然气资源的不断减少、煤化工技术的改进、新技术和新型 催化剂的开发成功、新一代煤化工技术的涌现，21 世纪 现代煤化工将会有广阔的发展前景。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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第一代鲁奇气化炉， 内径2600mm 1 烘箱 2 上部刮刀传动机 构 3 煤气出口管刮刀 4 喷冷器 5 炉体 6 炉箅 7 炉箅传动机构 8 刮灰刀 9 下灰颈管 10 灰箱 11 裙板 A 带有内部液压传 动装置的煤箱上阀 B 外部液压传动装 置 C煤箱下阀的液压 传动装置
• 黏结性 • 能气化坩埚膨胀序数7以下的强黏结性煤。但与褐 煤相比，消耗指标增加10~15%，气化炉的处理 能力降低15~20%，气化效率下降5%。 • 反应活性 • 反应活性越高越好。 • 灰熔融温度与结渣性 • 这是影响汽氧比和气化强度的关键，通常要求ST ＞1200℃，最好高于1400℃。 • 结渣性也影响操作温度，结渣性强的煤操作温度 不宜过高。
煤气化的应用
• 大型加压煤气化技术、煤基合成液体燃料 技术、大型流化床电站锅炉、煤气化联合 循环发电技术（IGCC），煤、电、热与化 工产品多联产技术，煤中硫、氮等污染物 的脱除和控制技术、大型燃气轮机技术、 燃料电池技术等。
加压煤气化工艺的简要介绍
• 煤气化工艺分为固定床加压气化技术、湿法气 流床加压气化技术、干法气流床加压气化技术。 • 固定床加压气化技术的主要代表有：德国鲁奇 碎煤加压气化技术、BGL加压气化技术 • 湿法气流床加压气化技术的典型代表有：GE 的TEXACO、华东理工大学的四喷嘴、多元料 浆。 • 干法气流床加压气化技术的主要代表有：shell、 西门子GSP、科林、北京航天、五环、华东理 工也在水煤浆四喷嘴的基础上研究粉煤气化工 艺。
鲁奇炉对气化的煤质要求
• 水分 • 鲁奇炉入炉煤的水分可以较高，但有些褐煤水分 过高时，会促使褐煤块受热碎裂，造成氧耗增加， 增加后系统的负荷及污水处理的投资，给原料预 处理带来困难。 • 根据使用经验，当煤中水分高于20%时，水分含 量每增加1%，氧耗增加1.5%，煤气出炉温度降 低5℃，水汽含量增加3%。当水分含量上升到 30%时，气化炉的生产能力下降10%。
• 灰分 • 原则上对煤的灰分无严格要求。但煤中灰 分含量增加，将导致消耗定额增加；气化 强度低，煤气产率降低，灰渣含碳量增加， 煤气的热值降低。 • 从经济上考虑，控制煤灰分含量＜20%。
• 煤的粒度 • 褐煤6~40mm，烟煤5~25mm，焦炭和无烟 煤5~20mm；要求最大粒径与最小粒径比为 5~8；最小粒径要在6mm以上，小于2mm 的粉煤量控制在1.5%以内，小于6mm的细 粒煤控制在5%以内。
碎煤加压气化工艺
• 早在1927 ～1928 年间，德国鲁奇公司在德国东 易河矿区利用褐煤在常压下用氧气作气化剂来制 取煤气。煤气经加压净化后分离出二氧化碳可以 使煤气热值提高。但在常压下气化炉产气量有限， 而且煤气输送的压缩费用较高，从而促使人们进 行加压气化工艺的研究。通过理论计算，在压力 为2.0MPa 和温度为1000 K 的平衡气中，甲烷含 量可达20 ％以上，这将大大提高煤气的热值。随 后的小型试验结果也证实了加压气化理论的正确 性。由于这一切都是在鲁奇公司进行的，故将这 种方法称为鲁奇式加压气化法。
• 第二阶段（1954 ～1965 年）。为了能够气化 弱黏结性的烟煤，提高气化强度， 联邦德国鲁 尔煤气公司与鲁奇公司合作建立了一套试验装 置，对泥煤、褐煤、次烟煤、长焰煤、贫煤和 无烟煤进行了气化试验，根据试验结果设计了 第二代鲁奇炉。该炉型在炉内设置了搅拌装置， 起到了破黏作用，从而可以气化弱黏结性煤， 同时取消了炉内的耐火衬里，设置了水夹套， 排灰改为炉底中心排灰，气化剂由炉底侧向进 入炉箅下部。