碎煤加压气化概述

《碎煤加压气化概述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《碎煤加压气化概述（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、碎煤加压气概述 内蒙古大唐国际 克什克腾煤制气项目筹备处气化区分厂 2008年12月目 录一 煤气化的定义与分类二 煤气化的原理三 气化过程的主要评价指标四 煤气化的发展简述五 几种典型的工业炉介绍六 煤气化的发展趋势七 碎煤加压气化的应用八 碎煤加压气化（固态排渣）的应用现状九 鲁奇加压气化炉在南非一 煤气化的定义与分类什么叫煤气化？煤气化剂空气/富氧空气/ O2和H2O煤气气 化 炉灰渣煤炭在高温条件下，煤与气化剂进行热化学反应制得煤气的过程。一 煤气化的定义与分类1.按是否需要开采 2.按流体力学行为*3.按气化剂的种类 4.按气化操作压力5.按灰渣排出形态 6.按过程是否连续7.按热量

2、提供方式 8.按是否加催化剂 煤气化分类温度 冷却 原料煤 煤气压力 净化 干燥 热解 气化 燃烧1. 物理化学基础二、煤气化的原理C Cn nHHmmOOx xNNy yS Sz z=C+CH=C+CH4 4+CO+CO+CO+CO2 2+H+H2 2+NH+NH3 3+HCN+H+HCN+H2 2S+COS+S+COS+Gasifier GasComposition (Vol %) H2 25 - 40 CO 13 - 60 CO2 5 - 35 CH4 0 - 15H2S 0.2 - 1 COS 0 - 0.1 N2 0.5 - 4 Ar 0.2 - 1 NH3 + HCN 0 -0.3

3、 Ash/Slag/PMCoalOxygenSteamC + 1/2 O2 COC + O2 CO2C + CO2 2COC + H2O CO + H2C + 2H2 CH4CO + H2O H2 + CO2CO + 3H2 CH4 + H2OS H2S+COS N NH3+HCN 2. 煤气化化学反应（MN）二 煤气化的原理序号反应方程式1 S+O2=SO22 SO2+3H2=H2S+2H2O3 SO2+2CO=S+2CO24 SO2+2H2S=3S+2H2O5 C+2S=CS26 CO+S=COS7 N2+3H2=2NH38 2N2+2H2O+4CO=4HCN+3O29 N2+XO2=2N

4、OX二 煤气化的原理S和N的化学反应床层压力降随气速的变化曲线 二 煤气化的原理3. 流体力学基础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. 热效率三 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度，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)三 气化过程的主要评价指标 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：指燃烧产物中的水以气态形式存在

5、b. 高位热值：指燃烧产物中的水以液态形式存在2. 煤气组成和热值三 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）/1000Nm3三 气化过程的主要评价指标 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) 灰渣中碳含量(2) 飞灰中碳含量三 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中碳的转化率，而并非表示煤中碳的利

6、用率三 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：说明： 原料煤的发热量为入炉煤的热值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三 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) 气化热效率(2) 系统热效率三 气化过程的主要评价指标 (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煤炭利用效率三 气化过程的主要评价指标 (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

7、个气化生产过程中的能量转换效率三 气化过程的主要评价指标 1. 移动床气化（1）1875年Siemens建立了第一台工业化移动床气化炉 * 以焦炭为原料* 以空气/水蒸气为气化剂* 间歇操作生产水煤气（2）接着，英国人Mond建立了以煤为原料的移动床气化炉（3）1923年，德国人用改造后的Mond移动床气化炉生产甲醇合成原料气（4）德国人Lurgi 1925年起开发移动床加压气化；1939年，第一代Lurgi移动床加压气化实现工业化应用 （化学文摘，鲁尔工业区）几种气化方法发展四 煤气化的发展简述 2. 流化床气化(1) 1913年，化学工程中出现了流化床理论(2) 1922年，德国人Wink

8、ler用流化床理论研究煤气化，并申请了流化床气化专利(3) 1926年，在德国建立了第一台工业化流化床气化炉(4) 1970年以后，德国开发出了HTW和CFB流化床气化炉；美国开发出了U-Gas和KRW流化床气化炉 四 煤气化的发展简述 3. 气流床气化(1) 1942年，德国人Heinrich Koppers用化学工 程中的气流床理论研究煤气化，并设计出 了 Koppers-Totzek ( K-T )气流床气化炉(2) 1949年，在法国建立了第一台工业化气流床气 化炉，为合成氨和甲醇生产原料气(3) 1970年以后，美国开发出了Texaco和Destec 气流床气化炉；德国开发出了GSP

9、和Prenflo 气流床气化炉；荷兰开发了Shell气流床气化 炉；日本开发了二段式干煤粉气流床气化炉 四 煤气化的发展简述 4. 地下气化（1）1868年，德国人Siemens最早提出了地下气化的想法（2）1888年，俄国人Mendelev对地下气化进行了工艺描述（3）1912年，在英国建立了第一个地下气化野外试验场（4）1913年，列宁在报刊上建议俄国要重视地下气化（5）1931年，德国也建立了地下气化野外试验场（6）1990年前后，中国开发了“长通道、大断面、两阶段”和“矿井气化”两种地下气化新工艺 四 煤气化的发展简述 5. 催化气化 （1）1908年，Haber发现煤灰对水煤气变换反

10、应有催化作用 （2）1918年，Gwodsz证实了Haber的观点 （3）1921年，Tayler和Neville发现，K2CO3和Na2CO3等对碳与 水蒸气间的反应有催化作用 （4）1980年前后，美国Exxon公司进行用催化气化技术生产代 用天然气的研究工作;中国煤炭科学研究院在催化剂研制和工 艺开发方面做了大量研究工作* 但催化气化至今仍未实现工业化应用 四 煤气化的发展简述 五 几种典型的工业炉介绍气化反应应 床类类型气化炉 名称主要气化条件生成气体特点固定床UGI常压压,气化温度10001250C,空 气或富氧空气和蒸汽为为气化剂剂以无烟煤为为原料时时,甲烷烷、 煤焦油和酚含量较较

11、低鲁鲁奇宽宽煤种， 23MPa, 低于灰熔点, 氧气和蒸汽为为气化剂剂甲烷烷、煤焦油和酚含量较较 多流化床温克勒常压压气化,温度9001050C,空气 或富氧空气或氧和蒸汽为为气化剂剂甲烷烷含量较较低,不含煤焦油气流床K-T常压压,气化温度大于1300C,以氧 和蒸汽为为气化剂剂,熔融排渣甲烷烷含量极低,无煤焦油和 酚等副产产物德士固操作压压力1.84MPa, 温度高于 1300C,水煤浆为浆为 原料,氧为为气化 剂剂甲烷烷含量极低,无煤焦油和 酚等副产产物流化床温克勒气化炉以德国人F.温克勒命名的一种气化炉型。1926年在德国工业化。特点：1、用气化剂（氧和蒸汽）与煤以沸腾床方式 进行气化。

12、原料煤要求粒径小于1mm的在15以下,大于10mm的在5以下，并具有较高的活性， 不粘结，灰熔点高于1100。常压操作，温度900 1000，煤在炉中停留时间0.51.0h。流化床温克勒气化炉2、以高活性煤如褐煤或某些烟煤为原料。生成气中不含焦油，但带出的飞灰量很大。生成气的组成（体积）为：氢3546，一氧化碳3040，二氧化碳1325 ，甲烷12。主要用途：目前多用于制氢、氨原料气和燃料煤气。 温克勒炉结构温克勒炉结构立式圆筒形，炉体用钢板制成。煤用螺旋加 料器从气化炉沸腾层中部送入，气化剂从下部通 过固定炉栅吹入，在沸腾床上部二次吹入气化剂 ，干灰从炉底排出。整个床层温度均匀，但灰中 未转

13、化的碳含量较高。改进的温克勒炉将炉底改 为无炉栅锥形结构，气化剂由多个喷嘴射流喷入 沸腾床内，改善了流态化的排灰工作状况。 气流床德士古气化炉 美国德士古开发公司开发的一种加压气流床 气化设备。1979年在联邦德国完成工业操作试验。 特点：1、把煤制成水煤浆送入气化炉内同气化剂进 行高温气化反应。气化温度12001600，操作 压力4MPa，水煤浆中煤粉浓度约71(质量)，煤 粉中1460的粒度小于90m，碳转化率99。 气流床德士古煤气化炉2、煤气组成：一氧化碳4451、氢3536、二氧化碳1318、甲烷 0.1。3、废水中不含焦油和酚。 主要用途：适宜用作合成氨和碳一化学产品的原料气。德士

14、古煤气化炉结构德士古气化炉结构直立圆筒形结构，主体分两部分，上部为气 化室，下部为辐射废热锅炉（或激冷部分），下 接灰渣锁斗。氧气和水煤浆分别通过压缩机和泵 升压后，由气化炉顶的给料喷嘴进入炉内，在高 温下进行气化反应。生成气在废热锅炉中激冷， 初步降温后从中部引出。气化操作温度控制在煤 的灰熔点以上。灰渣通过灰渣锁斗排出。 （1）拓宽原料煤适应范围； （2）提高单炉产气量；（3）提高气化效率； （4）提高控制自动化水平；（5）提高运行可靠性； （6）改善环保特性 。固定床 流化床 气流床常压 加压LurgiLurgiBGLBGLHTWHTWKRWKRWCFBCFBTexacoTexaco（GE)GE)E-GasE-GasShellShellGSPGSP煤气化的发展趋势 六 煤气化的发展趋势 七 碎煤加压气化的应用移动床气化炉鲁奇炉七 碎煤加压气化的应用优点：(1)氧耗最低(2)气化热效率高(3)可以气化劣质褐煤(4)投资小缺点：(1)蒸汽分解率低废水量大(2)有复杂的传动机构，设备检修频繁(3)废水处理复杂(4)需块煤煤质要求：(1)一般入炉煤在550mm之间(2)灰熔融性软化温度大于1200(3)除强粘结性煤外都能气化特点及用煤要求鲁奇公司简介鲁奇公司是化工领域最著名的工程公司之一，以煤化 工专长而著称。