煤气化基础知识
煤气化技术介绍

煤气化技术介绍一、起源煤气化技术是指把经过适当处理的煤送入反应器如气化炉内,在一定煤气化技术工艺流程的温度和压力下,通过氧化剂(空气或氧气和蒸气)以一定的流动方式(移动床、硫化床或携带床)转化成气体,得到粗制水煤汽,通过后续脱硫脱碳等工艺可以得到精制一氧化碳气。
1857年,德国的Siemens兄弟最早开发出用块煤生产煤气的炉子称为德士古气化炉。
这项工艺引进中国后在二十世纪九十年代由山东省鲁南化肥厂经过广大工程技术人员的努力,发明了自主知识产权的对置式四喷嘴气化炉,目前已经在国内得到广泛推广应用,特别是兖矿集团煤化工项目在多处使用次技术,取得了显著的经济效益。
还有经过其他许多开发商的开发,到1883年应用于生产氨气。
煤气化技术是清洁利用煤炭资源的重要途径和手段。
二、原理煤干馏过程,主要经历如下变化:当煤料的温度高于100℃时,煤中的水分蒸发出;温度升高到200℃以上时,煤中结合水释出;高达350℃以上时,粘结性煤开始软化,并进一步形成粘稠的胶质体(泥煤、褐煤等不发生此现象);至400~500℃大部分煤气和焦油析出,称一次热分解产物;在450~550℃,热分解继续进行,残留物逐渐变稠并固化形成半焦;高于550℃,半焦继续分解,析出余下的挥发物(主要成分是氢气),半焦失重同时进行收缩,形成裂纹;温度高于800℃,半焦体积缩小变硬形成多孔焦炭。
当干馏在室式干馏炉内进行时,一次热分解产物与赤热焦炭及高温炉壁相接触,发生二次热分解,形成二次热分解产物(焦炉煤气和其他炼焦化学产品)。
煤干馏的产物是煤炭、煤焦油和煤气。
煤干馏产物的产率和组成取决于原料煤质、炉结构和加工条件(主要是温度和时间)。
随着干馏终温的不同,煤干馏产品也不同。
低温干馏固体产物为结构疏松的黑色半焦,煤气产率低,焦油产率高;高温干馏固体产物则为结构致密的银灰色焦炭,煤气产率高而焦油产率低。
中温干馏产物的收率,则介于低温干馏和高温干馏之间。
煤干馏过程中生成的煤气主要成分为氢气和甲烷,可作为燃料或化工原料。
马后炮化工——煤化工基础知识

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3、化学的基本概念
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• 化学(chemistry)是研究物质的组成、结构、性质、 以及变化规律的科学。 • 世界是由物质组成的,化学则是人类用以认识和 改造物质世界的主要方法和手段之一,它是一门 历史悠久而又富有活力的学科,它的成就是社会 文明的重要标志。 • 化学”一词,若单从字面解释就是“变化的科学” 之意。化学如同物理皆为自然科学之基础科学。
5、什么是化学反应的条件?
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• 指化学反应所必须或可提高反应速率的方法,如: 加热(△),点燃,高温,电解,紫外线或催化剂 等。 • 活化能:定义为反应启始或自然发生所需的最低能 量。愈高的活化能表示反应愈难以启始,反应速率 也因此愈慢。 • 反应温度:温度提升将加速反应,因为愈高的温度 表示有愈多的能量,使反应容易发生。
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化工基础知识
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1、化学工业的基础原料
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• 化学工业的重要基础原料是化石能源(煤、石油 和天然气)。 • 世界能源发展的历史表明,化学工业的发展是在 不断适应能源结构的变化而相应地调整原料路线, 以此得到自力更新的发展。 • 时至今日,由于全世界石油的大涨价才唤醒人们, 使人们不得不承认世界已进入了能源多元化结构 的时代。
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26 • 轴功率即原动机传动泵轴上的功率,用符号N表示。 效率是泵的有效功率与轴功率之比,效率的表达 式为
• • • Ne η(%)=——— N
• 原动机轴与泵轴连接存在机械损失,所以原动机 功率通常比轴功率大。
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煤气化工艺

煤气化工艺煤气化是一种可以将煤作为原料,利用高温化学反应把煤转化成液体燃料或气体燃料的一种工艺。
煤气化技术的出现,使得汽车、船舶和工业火力发电厂的燃料使用更加经济和节能。
煤气化工艺技术在煤资源利用、清洁能源利用等领域发挥着重要作用,并开辟了一条更加绿色、更加可持续的可再生能源生产道路。
一、煤气化反应原理煤气化反应是指在一定温度和气压下,将煤转变为气体或液体燃料等生物燃料的反应过程。
它是一种快速化学反应,是在大量的水分和气体中,碳向氧和氢的过程。
煤气化反应的一般化学方程式如下: C + H2O=> CO2 + H2在此反应过程中,释放的气体是由以碳氧化物和氢气构成的复合气体,其中,氢气是最为重要的成分,可以被利用为能源。
二、煤气化工艺的特点1、煤气化的燃烧温度相对较低。
由于反应温度较低,煤气化产生的气体成分比较清洁,减少了大量污染物的排放,使之成为具有较高环保意义的可再生能源技术。
2、煤气化为非稳定反应。
煤气化过程是一种复杂的反应,反应温度和气压的变化可以影响产物的化学组成,从而影响燃料的性能和热值。
3、煤气化反应时间较短。
煤气化反应的速度较快,只需要几十秒到几十分钟,就可以完成整个反应过程,这也是煤气化技术在实用方面的优点。
三、煤气化工艺的应用1、汽车燃料:煤气化可以生产出含有大量烷烃和烯烃等有机物质的气体混合物,可以用作汽车的燃料。
煤气化技术比传统的石油燃料技术具有更高的热值,更少的污染物,可以大大减少污染物的排放,从而提高空气的质量。
2、工业火力发电:煤气可以用作一种清洁燃料,可以用于工业火力发电。
煤气化燃料可以大大减少污染物的排放,从而有效地保护环境。
3、船舶燃料:煤气可以作为船舶燃料使用,比传统的柴油燃料更加经济和节能。
四、煤气化工艺的发展前景由于煤气化技术具有节能环保、经济实用等特点,未来煤气化工艺将进一步发展,在煤资源利用、清洁能源利用等领域发挥重要作用,开辟出一条更加可持续的可再生能源生产道路。
燃气化工知识点总结

燃气化工知识点总结燃气化工技术是一种具有巨大经济效益和环保效益的科技,具有重要的战略意义。
在当前世界能源形式多样化和环境保护的形势下,燃气化工技术的发展将在未来的经济建设和环境保护中起着重要的作用。
一、煤气化技术煤气化技术是指利用一定的加热和氧化条件,将煤炭转化为合成气的一种化工技术。
煤气化技术可以将煤炭中的碳、氢、氧等元素转化为CO、H2等主要成分的合成气。
煤气化技术一般包括上机气化、床层气化、流化床气化等几种方式。
1、上机气化:上机气化是指在高温条件下,将煤炭进一步转化为合成气的一种气化技术。
该技术具有产生气体质量高、操作稳定、产品成分可调等特点。
目前,上机气化技术已经得到了广泛应用。
2、床层气化:床层气化是指将煤炭投入至气化炉的气化床层上进行气化反应的一种气化方式。
该技术具有煤气质量稳定、产气量大、操作简便等特点。
3、流化床气化:流化床气化是指在气化反应中,通过气体流化的作用将煤炭转化为合成气的一种气化方式。
该技术具有反应均匀、温度控制稳定、产品纯度高等特点。
煤气化技术的发展,将在煤炭资源的高效利用和清洁能源生产上起着重要作用。
二、天然气化工天然气化工是指利用天然气作为原料进行气体加工、液体化工、化学品生产等过程的一种化工技术。
天然气化工技术主要包括天然气的加工、液化、化学转化等技术过程。
1、天然气的加工:天然气的加工主要包括天然气的减压、除气、除水、除硫等工艺过程。
天然气加工后可以得到高纯度的甲烷和其他烃类气体。
2、天然气的液化:天然气的液化主要是通过冷却和压缩等方式将天然气转化为液体天然气(LNG)的过程。
LNG是一种清洁、高效的能源形式,具有很好的经济效益和环保效益。
3、天然气的化学转化:天然气可以通过催化剂的作用转化为乙烯、丙烯、氨、甲醇等化学品的生产过程。
这些化学品是化工产品中非常重要的原料,可以用于制造塑料、合成纤维、合成胶、合成肥料等。
天然气化工技术的发展,将在天然气资源的高效利用和化工产品的生产上发挥重要作用。
各种煤气化技术介绍

固体煤
CO + H2
工业、民用燃气
合成气
氨 甲醇 油 二甲醚 烯烃
…
H2
煤炭气化技术
就是将固
体煤变成气 态烃, CO , H2气体等的 技术
其目的就 是获得清洁 能源和化工
原料
新型煤化 工的一个重
要单元
气化产品--煤气
煤气化是发展煤基液 体燃料合成、先进的IGCC 发电、多联产系统、制氢、 燃料电池、直接还原炼铁 等过程工业的基础。
F 空层
空层即燃料层的上部,炉体内的自由区,其主要作用是汇集煤气,并使炉内生 成的还原层气体和干馏段生成的气体混合均匀。由于空层的自由截面积增大,使 得煤气的速度大大降低,气体夹带的颗粒返回床层,减小粉尘的带出量。
控制空层高度一是要求在炉体横截面积上要下煤均匀,下煤量不能忽大忽小; 二是要按时清灰。
灰渣层中的灰是煤炭气化后的固体残渣,煤灰堆积在炉底的气体分布板上具有以下 三个方面的作用。
1干燥层 2干馏层 3还原层 4氧化层 5灰渣层
①由于灰渣结构疏松并含有许 多孔隙,对气化剂在炉内的均 匀分布有一定的好处。
②煤灰的温度比刚入炉的气化 剂温度高,可使气化剂预热。
③灰层上面的氧化层温度很高, 有了灰层的保护,避免了和气 体分布板的直接接触,故能起 到保护分布板的作用。
D 干馏层
干馏层位于还原层的上部,气体在还原层释放大量的热量,进入于馏层时温度已经 不太高了,气化剂中的氧气已基本耗尽,煤在这个过程历经低温干馏,煤中的挥发分 发生裂解,产生甲烷、烯烃和焦油等物质,它们受热成为气态而进入干燥层。
干馏区生成的煤气中因为含有较多的甲烷,因而煤气的热值高,可以提高煤气的热 值,但也产生硫化氢和焦油等杂质。
煤气化技术

煤气化技术1起源煤气化技术是指把经过适当处理的煤送入反应器如气化炉内,在一定煤气化技术工艺流程的温度和压力下,通过氧化剂(空气或氧气和蒸气)以一定的流动方式(移动床、流化床或携带床)转化成气体,得到粗制水煤汽,通过后续脱硫脱碳等工艺可以得到精制一氧化碳和氢气。
1857年,德国的Siemens兄弟最早开发出用块煤生产煤气的炉子称为德士古气化炉。
这项工艺引进中国后在二十世纪九十年代由山东省鲁南化肥厂经过广大工程技术人员的努力,发明了自主知识产权的对置式四喷嘴气化炉,目前已经在国内得到广泛推广应用,特别是兖矿集团煤化工项目在多处使用此技术,取得了显著的经济效益。
还有经过其他许多开发商的开发,到1883年应用于生产氨气。
煤气化技术是清洁利用煤炭资源的重要途径和手段。
2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有所不同,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。
3按工艺技术分类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,主要有以下形式。
3.1固定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。
煤气化工艺资料

煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体,液体,固体燃料以及化学品的过程, 生产出各种化工产品的工业。
煤化工包括煤的一次化学加工、二次化学加工和深度化学加工。
煤的气化、液化、焦化,煤 的合成气化工、焦油化工和电石乙炔化工等,都属于煤化工的范围。
而煤的气化、液化、焦 化(干馏)又是煤化工中非常重要的三种加工方式。
缰个堤化工行业卜羟基化*气脳 先将煤气化 制庶合成气心邇过催化作用将 合成气转化为烽类燃糾和含氧化 合物魅料心煤的气化、液化和焦化概要流程图气侔 高富下气牝 炉中与Oi++ HjO反应卩合成气屮H 2+CO*氢气脱水心尹成氨C 二;尿素』1直接襪化(加氢)汽,柴煤油心学昭A PVO.BDO--.煤炭气化U 底炭混合醇、二甲醯等A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 CO2N2等非可燃气体的过程。
煤的气化的一般流程图煤炭气化包含一系列物理、化学变化。
而化学变化是煤炭气化的主要方式, 主要的化学反应有:其中1、6为放热反应,2、3、4、5为吸热反应。
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。
煤炭气化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,比原煤燃料气或供IGCCt 低热值煤气化工合成气(氮.甲 醇*汽油尊油产品〉原煤准备煤代发生炉畛却、洗涤 酸性气体脱赊II变 8换制空气或氧水蒸气S Hc1水蒸气转化反应 C+H2O=CO+H2 2、水煤气变换反应 CO+ H2O =CO2+H2 3、部分氧化反应 C+0.5 O2=CO4、完全氧化(燃烧)反应 C+O2=CO25、甲烷化反应 CO+2H2=CH46、Boudouard 反应 C+CO2=2CO较准确的称其为移动床气化。
煤气化技术简介

煤气化技术简介我国是富煤炭、缺油气、可再生能源总量有限的国家,在我国的煤炭储量中劣质煤占总储量的80%以上.近些年,煤化工在全球范围内得到了迅速发展;生产合成气的原料主要有煤、石油焦、石油和天然气,但石油焦、石油和天然气在当地无资源,相比较而言,煤炭资源丰富,对于我国这样一个煤炭资源相对丰富的国家,煤化工在我国化学工业中将占有越来越重要的地位。
煤气化生产的合成气,是制备合成氨、甲醇、液体燃料、天然气等多种产品的原料,煤气化工艺技术的进步带动着煤化工技术的整体发展,可以保证以煤为原料生产合成气制作下游产品的可靠性和稳定性。
煤气化是一个热化学过程。
以煤或煤焦为原料,以氧气(空气、富氧或纯氧)、水蒸气或氢气等作气化剂,在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程.煤气化是煤化工的“龙头”,也是煤化工的基础。
煤气化工艺是生产合成气产品的主要途径之一,通过气化过程将固态的煤转化成气态的合成气,同时副产蒸汽、焦油、灰渣等副产品.一、煤气化技术分类及概况目前以煤为原料生产合成气的煤气化技术按照气化炉内物料流动方式来划分,主要有三大类:固定床(或称为移动床)、流化床和气流床。
其中具有代表性的煤气化技术如下:各种气化技术已经发展多年,但在目前的情况下,并没有一种气化技术可以适用于所有的工程项目。
气化技术的选择要综合从原料煤种、装置规模、产品方案、业主的详细要求,从整个工厂的角度具体分析确定气化方法。
固定床气化的煤质适应范围较广,除黏结性较强的烟煤、热稳定性差的煤以及灰熔点很低的煤外,从褐煤到无烟煤均可气化.固定床气化的缺点是单炉产气量略小,反应温度较低,蒸汽的分解率低,气化装置需要大量的蒸汽。
气化装置所产生的废水中还含有大量的酚、氨、焦油,污水处理工序流程长,投资高大。
由于出气化炉的煤气中的甲烷含量较高,对于煤制城市煤气或天然气项目,有较高的优势.碎煤固定层加压气化采用的原料煤粒度为6~50mm,气化剂采用水蒸汽与纯氧作为气化剂.该技术氧耗量较低,原料适应性广,可以气化变质程度较低的煤种(如褐煤、泥煤等),得到各种有价值的焦油、轻质油及粗酚等多种副产品。
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煤炭气化技术一、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二、煤气化工艺煤炭气化技术虽有很多种不同的分类方法,但一般常用按生产装置化学工程特征分类方法进行分类,或称为按照反应器形式分类。
气化工艺在很大程度上影响煤化工产品的成本和效率,采用高效、低耗、无污染的煤气化工艺(技术)是发展煤化工的重要前提,其中反应器便是工艺的核心,可以说气化工艺的发展是随着反应器的发展而发展的,为了提高煤气化的气化率和气化炉气化强度,改善环境,新一代煤气化技术的开发总的方向,气化压力由常压向中高压(8.5 MPa)发展;气化温度向高温(1500~1600℃)发展;气化原料向多样化发展;固态排渣向液态排渣发展。
1、固定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。
(1)、固定床间歇式气化炉(UGI)以块状无烟煤或焦炭为原料,以空气和水蒸气为气化剂,在常压下生产合成原料气或燃料气。
该技术是30年代开发成功的,投资少,容易操作,目前已属落后的技术,其气化率低、原料单一、能耗高,间歇制气过程中,大量吹风气排空,每吨合成氨吹风气放空多达5 000 m3,放空气体中含CO、CO2、H2、H2S、SO2、NOx及粉灰;煤气冷却洗涤塔排出的污水含有焦油、酚类及氰化物,造成环境污染。
我国中小化肥厂有900余家,多数厂仍采用该技术生产合成原料气。
随着能源政策和环境的要来越来越高,不久的将来,会逐步为新的煤气化技术所取代。
(2)、鲁奇气化炉30年代德国鲁奇(Lurgi)公司开发成功固定床连续块煤气化技术,由于其原料适应性较好,单炉生产能力较大,在国内外得到广泛应用。
气化炉压力(2.5~4.0)MPa,气化反应温度(800~900)℃,固态排渣,气化炉已定型(MK~1~MK-5),其中MK-5型炉,内径4.8m,投煤量(75~84)吨/h,粉煤气产量(10~14)万m3/h。
煤气中除含CO和H2外,含CH4高达10%~12%,可作为城市煤气、人工天然气、合成气使用。
缺点是气化炉结构复杂、炉内设有破粘和煤分布器、炉篦等转动设备,制造和维修费用大;入炉煤必须是块煤;原料来源受一定限制;出炉煤气中含焦油、酚等,污水处理和煤气净化工艺复杂、流程长、设备多、炉渣含碳5%左右。
针对上述问题,1984年鲁奇公司和英国煤气公司联合开发了液体排渣气化炉(BGL),特点是气化温度高,灰渣成熔融态排出,炭转化率高,合成气质量较好,煤气化产生废水量小并且处理难度小,单炉生产能力同比提高3~5倍,是一种有发展前途的气化炉。
2、流化床气化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。
(2)、灰熔聚流化床粉煤气化技术灰熔聚煤气化技术以小于6mm粒径的干粉煤为原料,用空气或富氧、水蒸气作气化剂,粉煤和气化剂从气化炉底部连续加入,在炉内(1050~1100)℃的高温下进行快速气化反应,被粗煤气夹带的未完全反应的残碳和飞灰,经两极旋风分离器回收,再返回炉内进行气化,从而提高了碳转化率,使灰中含磷量降低到10%以下,排灰系统简单。
粗煤气中几乎不含焦油、酚等有害物质,煤气容易净化,这种先进的煤气化技术中国已自行开发成功。
该技术可用于生产燃料气、合成气和联合循环发电,特别用于中小氮肥厂替代间歇式固定床气化炉,以烟煤替代无烟煤生产合成氨原料气,可以使合成氨成本降低15%~20%,具有广阔的发展前景。
U-Gas在上海焦化厂(120吨煤/天)1994年11月开车,长期运转不正常,于2002年初停运;中科院山西煤化所开发的ICC灰熔聚气化炉,于2001年在陕西城化股份公司进行了100吨/天制合成气工业示范装置试验。
CFB、PFB可以生产燃料气,但国际上尚无生产合成气先例;Winkler已有用于合成气生产案例,但对粒度、煤种要求较为严格,甲烷含量较高(0.7%~2.5%),而且设备生产强度较低,已不代表发展方向。
3、气流床气化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。