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1、 水煤浆气化及变换操作知识问答1 煤气化的基本概念是什么？答：煤的气化是使煤与气化剂作用，进行各种化学反应，把煤转变为燃料用煤气或合成用煤气。2 煤气化必备的条件是什么?答: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。3 简述煤气化工艺的分类。答:煤气化工艺按照操作压力分为常压气化和加压气化；;1）按照操作过程的连续性分为间歇式气化和连续气化；;2）按照排渣方式分为液态排渣和固态排渣；;3）按照固体原料（煤）反应物料在炉内的运动过程状态分为固定床、流化床、气流床和熔融床（熔渣池）。4 气流床煤气化工艺按照气化炉的进料状态都有哪些分类?其代表技术有哪些？答：气流床煤气
2、化工艺按照气化炉的进料状态分为干法粉煤进料和湿法水煤浆进料。国外技术:干法粉煤进料的代表技术为荷兰壳牌干煤粉气化工艺(SHELL Process），德国未来能源公司的GSP气化技术；湿法水煤浆进料的代表技术为美国GE公司的水煤浆气化工艺(GEGP)。另外，德国未来能源公司的GSP气化技术，能够以干煤粉和水煤浆两种进料方式进料。国内技术:湿法水煤浆进料的技术有西北化工研究院的多元料浆技术和华东理工大学的四喷嘴对置气化技术，干法煤粉进料的技术为西安热工研究院的两段式气化技术。5 气流床气化技术有哪些特点?答:气流床气化技术的主要特点:(1)采用干粉形式或水煤浆形式进料；;(2)加压、高温气化；;(
3、3)液态排渣；;(4)气化强度大；;(5)气化过程中不产生有机污染物，具有良好的环保效应。6 试简要叙述煤气化技术发展的趋势。答：随着技术的不断进步，煤气化技术由常压固定床向加压气流床气化技术发展的同时，气化炉能力也向大型化发展，反应温度也向高的温度（15001600）发展，固态排渣向液态排渣发展，这主要是为了提高气化效率，碳转化率和气化炉能力，实现装置的大型化和能量高效回收利用，降低合成气的压缩能耗或实现等压合成，降低生产成本，同时消除或减少对环境的污染。7 水煤浆加压气化工艺装置由哪儿部分组成?答:水煤浆加压气化工艺主要由水煤浆制备和储存、水煤浆加压气化和粗煤气的洗涤、灰水处理和粗渣/细渣
4、的处理等四部分组成。8 煤的工业利用价值通过哪些项目来判断?其各自包含哪些内容?答:煤的工业利用价值可通过工业分析和元素分析测定判断。工业分析的内容包括水分Mt(内水Min、外水Mf）、灰分(A)、 挥发分（V）、固定碳(FC）、硫分(S)、发热值(Q)、可磨指数(HGI）、灰熔点（IT/F1;DT/F2;ST/F3;FT/F4)等。元素分析包括C、H、O、N、S、Cl以及灰分中各种金属化合物的含量。9 水煤浆加压气化的技术经济指标有哪些?它们各自的含义是什么？答:水煤浆加压气化的技术经济指标主要有碳转化率、冷煤气效率，比煤耗、比氧耗、氧耗、有效气产率、气化强度、O/C原子比。各自的含义为:(
5、1)碳转化率 煤气中携带的碳占入炉总碳的比率，%(2)冷煤气效率 煤气的高位热值与入炉煤的高位热值的比率，%(3)比煤耗 每生产1000Nm3有效气消耗的干煤量，kgCoal/kNm3(CO+H2)(4)比氧耗 每生产1000Nm3有效气消耗的氧气量，Nm3O2/kNm3(CO+H2)(5)氧耗 单位重量的煤气化所需要消耗的氧量，Nm3O2/Tcoal(6)有效气产生率 单位体积的煤气中有效气CO+H2所含的比例，%(7)气化强度 单位容积的反应器在单位时间生产的干煤气量，Nm3/m3h(8)O/C原子比 如气化炉气化剂中的氧原子与煤浆中碳原子数量的比值。10 对于水煤浆加压气化工艺而言，煤浆
6、制备的目的是什么?答:煤浆制备的目的就是要制备出高浓度、稳定性好、流动性好、易于泵送的水煤浆。11 煤浆制备的影响因素有哪些？答：煤浆制备的影响因素有煤质、煤粒配比、添加剂、助熔剂。12 添加剂在煤浆制备中的作用是什么?其都有哪些类型?答:添加剂在煤浆制备中的作用是改变煤粒表面的亲水性，增加煤浆的流动性和稳定性，保证煤浆形成较为稳定的悬浮体系。常见的添加剂种类主要有木质素磺酸盐系列、萘磺酸盐系列和丙烯酸系列。13 对于工业规模的水煤浆制备装置，一般采用何种形式的磨煤机?答:对于工业规模的水煤浆制备装置一般采用棒式磨煤机或球式磨机两种型式。14 磨机运行过程中，哪些因素会影响水煤浆的粒度分布?答
7、:磨煤机的装棒量、磨机的运行负荷和磨棒的磨损都对运行中的水煤浆粒度分布有影响。15 棒式磨煤机的最佳运行负荷如何界定?负荷过高或过低有什么影响?答:棒磨机的运行要求在70%一130%负荷之间运行。负荷太低，磨棒的磨损加剧；负荷太高，粗粒子量增多，使得煤耗增大。16 磨煤机出口滚筒筛的作用是什么?答:磨机出口滚筒筛的作用，是要能够将磨机制得的水煤浆中的粗颗粒分离出来。磨机制得的水煤浆中的粗颗粒会卡涩下游煤浆输送泵的进出口阀门甚至损坏煤浆输送泵的隔膜。17 什么叫粘度?它对水煤浆加压气化工艺的影响有哪些?答:粘度是液体相对运动时所引起的内磨擦力，表示了水煤浆输送和雾化的难易程度。因此它直接决定了输
8、送设备的选型，并影响烧嘴的雾化效果。18 什么是煤灰的酸碱度?答:煤灰的酸碱度(A)是指煤灰中的酸性氧化物与碱性氧化物重量之比。酸碱度越小，煤灰越易熔，反之，则难熔。公式表示为:A=(SiO2+Al2O3+TiO2)/(CaO+Fe2O3+MgO+Na2O+K2O)19 对于高灰熔点煤作为气流床气化的原料煤种时，为什么要添加助熔剂?答：煤灰分主要由SiO2, A1203, Fe2O3, MgO. CaO, Na2O, TiO2等组成，煤灰熔点取决于煤灰中各元素的组成及含量。一般地说，煤灰中酸性组分(SiO2+A1203+TiO2)含量越高，灰熔点越高；碱性组分(CaO+Fe2O3+MgO+Na
9、2O)含量越高,则灰熔点越低。煤在以液态排渣的气流床加压气化反应中，灰份不仅以物理混合形式存在，而且还以不同结构的混合物存在，这些混合物的熔点又各自不同。研究表明，形成钙或铁的某些混合物时，熔点较低，而氧化铁与氧化钙混合物比氧化铝与氧化硅混合物的熔点更低。 大多数烟煤的煤灰分以酸性组分为主。根据相关文献的介绍，煤灰的酸碱度(A)是推测灰份熔融难易程度的判定指标。 A=(SiO2+Al2O3+TiO2)/(CaO+Fe2O3+MgO+Na2O+K2O) 上式中.当1A5时难熔。对于国内目前在运行的气流床加压气化装置使用的煤种进行比较，酸性组分与碱性组分比值接近1时，灰熔点较低，因此，对于高灰熔点
10、的煤作为液态排渣的气流床气化原料时，可增加某些组分使其酸碱度变小，以降低灰熔点。 作为液态排渣的气流床加压气化工艺，其对煤种是有一定限制的，最适宜气化灰熔点较低的年轻烟煤。对于高灰熔点、高灰粘度的煤作为水煤浆加压气化工艺的原料，需要在较高的温度下操作，这势必增加氧耗，加剧耐火材料的磨蚀，并且影响工艺烧嘴的使用寿命。为了顺利气化高灰熔点、高灰粘度的煤，扩大以液态排渣的气流床加压气化对煤种的适用范围，就需添加适量的助溶剂或掺配低灰粘度的煤，使其灰熔点、灰粘度降到合乎工艺的要求。20 工业上选择助熔剂的原则是什么?常见的助熔剂都有哪些?答：工业上助熔剂选择的原则要求助熔剂原料来源方便，价格便宜，且助
11、熔剂添加后无新的杂质加入。常见的助熔剂种类主要有氧化钙类、氧化铁类。21调节水煤浆pH值的目的是什么?常见的PH值调节剂都有哪些?答: 水煤浆对PH值要求控制在7-9之间，小于7呈酸性，会腐蚀管道，反之，会在管道中结垢，引起管道堵塞。且对添加剂的影响较大。 工业上常用的水煤浆pH值调节剂有氨水(NH3H20)和烧碱(NaOH)。22什么叫化学平衡?设反应方程式为mA+nB=pC+qD，写出化学反应平衡常数的表达式。答:当化学反应的正、逆反应速度相等时，反应混合物的浓度不再发生变化的物系状态叫化学平衡。按照给出的反应方程式，化学反应平衡常数表示为: Kc =CpDq/(AmBn)或Kp=PcPP
12、Dq/(PAmPBn)上式中:Kc. Kp为反应的平衡常数; A、B、C、D分别为反应物料的平衡浓度; PA、PB、PC、PD分别为反应物料达到反应平衡时的平衡分压。23 水煤浆加压气化反应的机理是什么?答:水煤浆加压气化反应总的化学反应方程式为: CmHnSy+(m/2)O2=mCO+(n-2y)/2H2+yH2S 气化反应是一个部分氧化还原反应。同时，它还是一个自热平衡的反应，通过煤的燃烧裂解反应放出的热量供给氧化还原反应所需要的热量。其过程为：(l)首先进行煤的裂解和挥发份的分解反应(一次反应)。主要反应有: CmHn+mO2=mCO2+n/2H2 CmHn=n/4CH4+(m-n/4)
13、C C+O2=CO2 2CO+O2=2CO2 2H2+O2=2H2O一次反应的主要产物有CO2、H2O。 其次进行部分氧化还原反应，生成合成反应所需要的有效气（二次反应）。主要反应有： C+CO2=2CO+Q C+H2O=CO+H2+Q CO2+H2=CO+H2O+Q CH4+H2O=3H2+CO+Q二次反应的主要产物有CO、H2。24 试画出水煤浆加压气化工艺装置气化和工艺气洗涤部分的工艺流程简图，并标出各个部分成熟的材料选择。答：气化和工艺气洗涤部分的工艺流程简图及各部分较为成熟的材料选择见下图和下表。Materials for Gasifier,Carbon Scrubber Syste
14、mSerialItemmatenal1Gasifier Shell(upper)Alloy(1 1/4Cr.1/2Mo)2Gasifier Shell(Lower)Alloy(1 1/4Cr.1/2Mo)+SUS304L Clad3Quench RingIncoloy 8004Dip Tube of GasifierIncoloy 8255Draft Tube of GasifierSUS304LQuench Ring Internal(except B/N & support 6)SUS304L6Bolt/Nut and support (quench Chamber of Gasifier)Incoloy 8257Slag Crusher, Lockhopper, piping,valveCarbon Steel8Carbon Scrubber ShellCarbon Steel+ SUS304L Clad9Carbon Scrubber internal(except B/N & support 10)SUS304L10Carbon Scrubber internal(Draft/nut and support)Incoloy 82511Gasifier outlet gas lin
