固定(移动)床气化法

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1、1.气化强度 2.煤气组成和热值 3.煤气产率 4.灰渣含碳量 5.碳转化率 6.气化效率 7.热效率,（七）气化过程的主要评价指标,1.气化强度 气化强度是指气化炉内单位横截面积上的气化速率，表达方式有三种： (1)以消耗的原料煤量表示：kg/(m2.h) (2)以生产的煤气量表示：Nm3/(m2.h) (3)以生产煤气的热值表示：MJ/(m2.h),(七)气化过程的主要评价指标,2.煤气组成和热值 （1）煤气组成 （2）煤气热值,（七）气化过程的主要评价指标,a.可燃成分： (a)H2； (b)CO； (c)CH4等 b.非可燃成分：(a)CO2；(b)N2等 c.有害成分： (a)H2S

2、；(b)COS；(c)NH3等,2.煤气组成和热值 （1）煤气组成,煤气热值是指标准状态下的单位体积煤气完全燃烧后所释放出的热量，分为： a. 低位热值 b. 高位热值,2.煤气组成和热值 （2）煤气热值,(2)煤气热值 a.低位热值：指燃烧产物中的水以气态形式存在,(2)煤气热值 b.高位热值：是指燃烧产物中的水以液态形式存在,(七)气化过程的主要评价指标,3.煤气产率 煤气产率是指单位质量的原料煤气化后所产煤气的体积（通常用标准状态下的煤气体积表示） (1)单位一般为：Nm3/kg(原料煤) (2)煤气产率的倒数称为单耗，单位 一般为：kg(原料煤)/1000Nm3,(七)气化过程的主要评

3、价指标,4.灰渣含碳量 灰渣含碳量是指灰渣中未气化碳在灰渣中的含量 (1)底灰中碳含量 (2)飞灰中碳含量,(七)气化过程的主要评价指标,5.碳转化率 碳转化率是指在气化过程中消耗的总碳量占原料煤中碳量的百分数 *注：碳转化率表示的是气化过程中煤炭的转化效率，而并非表示煤的利用效率,(七)气化过程的主要评价指标,6.气化效率 气化效率是指产品煤气与原料煤所含的化学能之比，故又称为“冷煤气效率” (1)计算公式： (2)原料煤的发热量为收到基 (3)原料煤的发热量和煤气热值一般均为低位，但有时也可同时用高位,(七)气化过程的主要评价指标,7.热效率 气化过程的热效率分为以下两种情况： (1)气化

4、热效率 (2)系统热效率,7.热效率,(1)气化热效率 a.气化热效率只考虑气化炉内部系统 b.计算公式： c.气化热效率只反映了气化过程中的 能量利用效率,7.热效率,(2)系统热效率 a.系统热效率考虑了整个气化系统 b.计算公式： c.系统热效率反映了整个气化生产 过程中的能量转换效率,（一）煤气化工艺过程, 5、煤的气化, 5.3 固定(移动)床气化法,（1）固定床气化 a.气化炉规格从小到大 b.气化压力从常压到加压 c.排渣从固态到液态,固定床气化工艺的发展,1.移动床气化 （1）混合煤气发生炉 （2）水煤气发生炉 （3）两段混合煤气发生炉 （4）两段水煤气发生炉 （5）Lurgi

5、气化炉 （6）BGL气化炉,气体通过均匀颗粒床层示意图,流体力学基础,2.流体力学基础,(1)固定床气化 a.气、固(块煤)两相逆流接触 b.床层压力降随气速提高而增大 c.要求床层透气性好、布风均匀 d.冷、热物料热交换，热利用合理,5.3 固定(移动)床气化法,一、发生炉煤气（空气煤气） 以煤或焦炭为原料，以空气和水蒸气为气化剂，通入发生炉内制得的煤气为发生炉煤气。（ H2 N2 ） 1. 制气原理： 理想发生炉煤气 理想的发生炉煤气的组成取决于这两个反应的热平衡条件，即满足放热反应与吸热反应的热效应衡等的条件 。,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

6、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：0.51.88N2 1.88N2 +110.4KJ/mol 吸热反应： H2H2 -135.0KJ/mol 热平衡：. H2. N2 . H2 . N2 理想发生炉煤气组成: CO:40%; H2:18.2 %; N2:41.8%; 实际上制取混合发生炉煤气（ CO:; H2:; N2: ; ） 实际上制取混合发生炉煤气，不可避免有许多热损失，水蒸气分解和CO2还原进行不完全，使实际的煤气组成、气化效率与理论计算值有显著差异。,温度（oC） 恒量氮气下的气体组成（）,沿料层高度煤气组成的变化,固定床气化炉 Lurgi炉中的反应行为,灰

7、渣层： 气化剂（ ，H2）被预热，气体组成不变； 氧化层： C+O2CO2 +Q ，（ ， CO2） C+CO22CO -Q（ 耗尽，出现CO，CO2 ） 还原层： C+CO22CO -Q C+H2OCO+H2 -Q（CO，CO2 H2） 还原层以上： CO+H2OCO2+H2 +Q（ CO 稍 ， CO2和H2稍 ）,2.气化过程的控制 目的：高的气化效率 气化炉的选择： 弱黏结性需破黏选择带搅拌装置的气化炉；机械强度和热稳定性差不宜搅拌；原料筛分粒度小的，要求煤气热输送的选择干法出灰。 合理气化强度：（温度、原料、气化炉有关） 气化强度超过合理的范围，就可能使灰渣中含碳量增加和出口煤气中带

8、出物增多，从而增加了原料的损失，因而降低了煤气产率，并且影响到煤气的质量，其综合效果是气化效率降低，,炉温：（保持均匀和不结渣） 水蒸气耗量与原料性质关系： 水蒸气的单位消耗量的差异主要由于原料煤的理化性质不同，但为防止结渣要提高水蒸气的量。 水蒸汽的单位消耗量对水蒸气分解率和气化指标的影响 提高水蒸气量，但水蒸气分解率却下降，煤气热值降低,3.煤气发生炉 具有凸型炉箅的煤气发生炉 3M13型煤气发生炉： 其特点：,炉顶装有用软化水冷却的搅拌装置，适合气化Y值在 8-16mm间的粘结性煤 炉体周围的水夹套可产生0.07MPa(7000mmH2O)的蒸汽 炉底为可转动的湿式灰盘和炉蓖 炉蓖为凸（

9、宝塔）型，由多层组成，有布风作用 炉顶周围有带蒸汽幕的数个探火孔 炉顶还装有滚筒式自动加煤机 在一定饱和温度下，空气将水蒸气从底部带入气化炉 炉内带有搅拌棒破粘 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）,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,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(Y8mm),3M21型煤气发生炉,(1)混合煤气发生炉 b.3MT型混合煤气发生炉,(a)炉上段为圆柱形，下段为圆锥形 (b)炉体内衬耐火砖，周围无水夹套 (c)炉体可

10、转动 (d)炉顶中间有双钟罩自动加煤机 (e)炉顶侧部有搅拌装置 (f)炉底灰盘和T型炉篦固定不动 (g)炉顶盖及加煤、搅拌机构固定不动,3MT型混合煤气发生炉结构图,(1)混合煤气发生炉,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,W-G型混合煤气发生炉结构图,(1)混合煤气发生炉,d.TG型混合煤气发生炉 (a)T

11、G-3mI型混合煤气发生炉 (b)TG-3mII型混合煤气发生炉,d.TG型混合煤气发生炉 (a)TG-3m I型混合煤气发生炉, TG-3m I型气化炉以W-G型气化炉为基型 吸收了Lurgi气化炉的某些结构特点 无搅拌装置，可气化非粘结性煤(Y8mm) 采用滚筒式自动加煤机 加煤和排灰均采用可编程序控制器自控,d.TG型混合煤气发生炉,(b)TG-3m II型混合煤气发生炉 TG-3m II气化炉与TG-3m I气化炉的区别只是增加了搅拌装置，因而可气化Y值在816mm间的粘结性煤,TG-3m II型混合煤气发生炉结构图,威尔曼-格鲁夏(W-G)煤气发生炉 两种形式： 一种是无搅拌装置的用

12、于气化无烟煤、焦炭等不黏结性燃料； 另一种是有搅拌装置的用于气化弱黏结性烟煤。 国内常用不带搅拌装置的。 其特点是：液压加料，煤连续进入炉内，液压干法除灰，全水夹套。,1、山渣机 2、灰斗 3、炉栅 4、炉体 5、汽包 6、炉顶 7、双钟罩加烧煤箱 8、斜桥上煤装置,4.煤气发生站工艺流程,有焦油回收的冷煤气工艺流程：这种焦油不能作为重要产品，但必须从煤气中除去，防冷凝下来堵塞煤气管路和设备。 煤气由发生炉出来，进入竖管直接水冷却器，初步除去重质焦油和粉尘，煤气被冷到8595，经半净煤气管道进入电捕焦油器，除去焦油雾滴后进入洗涤塔，煤气被冷却到35以下，含尘量下降到100mg/m3以下，进入净

13、煤气管，再经排送机送到用户。,二、水煤气 水煤气是由炽热的碳和水蒸气反应所生成的煤气。燃烧时呈蓝色，所以又称为蓝水煤气。 需提供水蒸气分解所需的热量，一般采用二种方法： a.交替用空气和水蒸气为气化剂的间歇气化法； b.用氧和水蒸气为气化剂的连续气化法。 1.制气原理 .N2 . N2 +394.1kJ/mol H2 2 - 394.1kJ/mol,间歇法制造水煤气 两段：吹空阶段（吹风阶段）； 吹蒸阶段（制气阶段）。 理想水煤气 生成理想水煤气的方程式： . N2 H2 . N2 2 理想水煤气组成：50%与50%2 气化效率：100% 实际水煤气 2含量高于（ OH2 22 ） 常含有2、

14、N2 、H2S和4 等 气化效率：60%65%,2.间歇法制造水煤气 工作循环的构成 间歇法制水煤气，主要由吹空气（蓄热）、吹水蒸气（制气）两个阶段组成，但为了节约原料，保证水煤气质量，正常安全生产，还需要一些辅助阶段， 实际共有六个阶段： 吹风阶段、 水蒸气吹净阶段、 一次上吹阶段、 下吹制气阶段、 二次上吹阶段、 空气吹净阶段。,间歇式生产水煤气的气流路线图,六阶段工作循环 ： a吹风阶段 吹入空气，使部分燃料燃烧，将热能积蓄在料层中，废气经回收热量后排入大气； b. 蒸气吹净阶段 由炉底吹入蒸气，把炉上部及管道中残存的吹风废气排出，避免影响水煤气的质量； c. 一次上吹制气阶段 由炉底吹

15、入蒸气，利用床内蓄积的能量制取水煤气，煤气送气柜；,d. 下吹制气阶段 上吹制气后，床层下部温度降低，气化层上移，为了充分利用料层上部的蓄热，用蒸气由炉上方往下吹（使气化过程在一个稳定，温度均匀的区域进行），制取水煤气，煤气送气柜； e. 二次上吹制气阶段 下吹制气后炉底部残留下水煤气，为安全起见，先吹入水蒸气，所得煤气仍送贮气柜； f. 空气吹净阶段 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。,以上各阶段的时间分配列于下表： 34分钟循环各阶段时间分配表：,其缺点是生产必须间歇阀门频繁切换，生产效率低,3.富氧连续气化制造水煤气和半水煤气 特点：取消六阶段循环，采用富氧气纯氧气和水蒸气为气化剂，延长有效制气时间，使生产能力提高。 气化原料要求：高挥发份不黏煤、弱黏煤、 低挥发份无烟煤、焦炭等,4.水煤气发生炉及水煤气站流程 水煤气发生炉 UGI煤气化炉 是一种常压固定床煤气化设备。 原料：通常采用无烟煤或焦炭， 发生炉由上锥体、水夹套、炉篦传动装置，出灰机械及炉底壳等五个主要部分组成。,其特点：是连续式操作生产发生炉煤气（即空气煤气）外，或间歇式操作生产半水煤气或水煤气。 炉子为直立圆筒形结构。 炉体用钢板制成， 下