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1、 目前通常用CO2的还原率作为反应活性的指标反应活性高有利于各种气化工艺随原煤变质程度的增加，其煤焦的反应活性急剧下降粘结性煤炭气化时，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。气化过程虽然不同的煤气化方法所采用的工艺各不相同，但它们的基本过程均包括煤 料加工、气化反应和煤气净化处理几个部分。煤的气化反应比较复杂，在气 化炉内先后或同时发生氧化燃烧、还原、转化、甲烷化等反应。基本反应方程式 在气化过程中，一部分干馏气相产物，随着气化条件的不同，直接或经转化 成二氧化碳、一氧化碳、氢、甲烷等而成为气化产物的组成部分。在气化炉中所进行的反应，除部分为气相均相反应外，大多数属于气
2、固 相反应过程，所以气化反应过程速度同化学反应速度和扩散传质速度有关。 气化用煤 原料煤的性质，包括煤中水分、灰分和挥发分的含量，粘结性，化学活性， 灰熔点，成渣特性，机械强度和热稳定性，以及煤的粒度和粒度分布等，都 对气化过程有不同程度的影响。因此，必须根据煤的性质和对气体产物的要 求选用合适的气化方法。反应活性 是指在一定条件下，煤炭与不同的气体介质，如二氧化碳、氧气、水蒸气、 氢气，相互作用的反应能力。C02的还原率：被还原成CO的CO2的量占通入CO2总量的体积分数指煤被加热到一定温度时，煤质受热分解并产生胶质体，最后粘结成块状焦 炭的能力煤的粘结性不利于气化过程的进行 评定煤的粘结性
3、的方法： 测定胶质体的数量和性质（胶质层厚度、基式塑性度和奥亚膨胀度等） 按规定条件加热 观察所得焦块的外形和性质（自由膨胀序数、葛金焦型和焦 渣转鼓指数等）测定煤粘结惰性物料的能力（混砂法、罗加指数和粘结指数等） 结渣性 煤中的矿物质，在高温和活性气体介质的作用下，转变为牢固的粘结物或熔 融物质炉渣的能力一般以灰熔点作为判断结渣性的主要指标 灰熔点越低的煤越易结渣气化用煤要求T21250C热稳定性 是指煤在高温下燃烧或气化过程中，对温度剧烈变化的稳定程度，也就是块 煤在温度急剧变化时，保持原来粒度的性能。与煤的变质程度、成煤过程的条件、煤中的矿物质组成以及加热条件有关 烟煤的热稳定性较好，褐
4、煤、无烟煤和贫煤的热稳定性较差机械强度 是指块煤的抗碎强度、耐磨强度和抗压强度等综合物理和机械性能。 机械强度高的煤在移动床气化炉的输送过程中容易保持其粒度，有利气化过 程均匀进行，减少带出物量 机械强度低的煤只能采用流化床或气流床进行气化。粒度分布 不同气化方式对原料煤的粒度要求不同 移动床气化炉：10100mm的且均匀的块煤 流化床气化炉：08mm的细粒煤气流床气化炉：V0.1mm的粉煤主要气化炉适用的煤种和煤粒的尺寸气化方法按煤在气化炉内的运动方式，气化方法可划分为三类，即固定床（移动床） 气化法、流动床（沸腾床）气化法和气流床气化法。气化方法固定床气化法 采用一定块径范围的块煤（半焦、
5、焦）或成型煤为原料，与 气化剂逆流接触，用反应残渣（灰渣）和生成气的显热，分别预热入炉的气 化剂和煤，所以气化炉的热效率较高。多数固定床气化炉用转动炉栅把灰渣 从炉底排出，少数固定床气化炉则排出液态渣。固定床气化炉需用块状原料， 反应速度较慢，在生成气中含有相当量的焦油蒸气，并对煤质有一定的要求 （如较高的灰熔点、较好的机械强度和热稳定性）。在使用粘结性煤时，炉 内应设置专门的破粘装置。气化方法 流化床气化法 采用一定粒度范围的细粒煤为原料，进入炉内的气化剂使煤 粒呈悬浮（流化）状态，流化床中混合、传热都很快，所以整个床层温度分 布均匀。这类气化法不受固定床气化法需用块煤的限制，取消了容易发生
6、故 障的机械传动部分，生成气中基本上不含煤的挥发分。但流化床操作热效率 不高；灰分和未反应碳容易混杂，甚至粘结在一起，使碳的转化率降低；热 煤气夹带粉尘，其处理过程较复杂。另外，流化床气化法必须采用活性较高 的煤种。气化方法 气流床气化法 采用粉煤为原料，同气化剂一起喷入气化炉内，反应温度很 高，灰分呈熔融状排出。气流床气化法的优点是气化强度大，煤种适应性广， 有的气流床气化炉（如德士古煤气化炉）碳转化率可达99。但气流床气化是并流操作，炉内热效率不高，需有庞大的热回收系统。同时，高温熔渣对炉 衬的腐蚀和侵蚀比较严重，必须慎重选用炉衬材料。气化炉根据煤的性质和对煤气的不同要求有多种气化方法，相
7、应的气化设备有固定 床（移动床）气化炉，如UGI煤气化炉、鲁奇煤气化炉等；流化床（沸腾床） 气化炉，如温克勒煤气化炉等；气流床煤气化炉，如K-T煤气化炉、德士古煤 气化炉等。各种炉型的气化条件和生成气特征均不相同。发生炉煤气以煤或焦炭为原料，以空气和水蒸气为气化剂，在发生炉中制得的煤气称为 发生炉煤气。制气原理一、理想发生炉煤气满足下述假设条件：（ 1）气化原料为纯碳，且碳全部转化为一氧化碳（ 2）按化学计量方程式供给空气与水蒸气，完全反应无过剩（ 3）气化过程无热损失，自身实现热平衡 热值：低于理想煤气气化过程的指标及影响因素（一）理想发生炉煤气的基本反应2C+O2+3.76N2=2CO+3
8、.76N2；AH=-110.53MJ/kmolC+H2O=CO+H2； H=+132.30MJ/kmol 煤气组成取决于：两个反应的热平衡条件，即放热反应的热效应与吸热反应 的热效应恒等综合反应式为：2.2C+0.6O2+H2O+2.3N2=2.2CO+H2+2.3N2；H=0（二）理想发生炉煤气的几项指标1.根据综合反应式可以计算出理想发生炉煤气的组成 其容积分率为：2.理想发生炉煤气的热值为：高热值（Hh）hH=0.4x12640+0.182x12740=7374KJ/Nm3 h低热值（ Hl）H=0.4x 12640+0.182x10780=7017KJ/Nm33.理想发生炉煤气产率（
9、Vg）1kg原料煤气化后，值得的煤气量为煤气产率。二、实际发生炉煤气无法满足假设条件（1）气化原料是煤或焦炭而不是纯碳，含有水分、挥发分及灰分等，气化后不可能 都转化成一氧化碳（2）气化剂量也比按化学反应方程式计量数要高，气化反应也不能进行到平衡。（3）气化过程不可避免有热损失，如散热损失、生成物和炉渣带出的显热损失等 还有部分干馏煤气混入发生炉煤气实际发生炉煤气中：组成：有CO2、水蒸气和甲烷等烃类，n2也比理想煤气多，CO和h2减少 对发生炉中气化过程进行评价的主要指标为：气化强度、煤气质量、煤气产 率、过程中燃料损失和气化剂的比消耗量等 影响气化指标的因素有：气化原料的物理化学性质、气化
10、过程的操作条件和 发生炉构造等 一、气化强度单位时间、单位发生炉横截面上所气化的原料量（kg/m2h）。 已知煤气产率，则根据气化强度可以确定发生炉的生产能力，即每台发生炉， 每小时生产煤气产量。影响气化强度的因素：（一）气化原料的物理、化学性质水分与挥发分 灰分 （二）操作条件 温度三）炉体结构 二、煤气质量 煤气质量指标主要是指煤气的组成和热值。 质量好的标志是煤气中CO、H2、CH4、CmHn等含量高，相应的煤气热值高 影响因素（一）气化原料的物理化学性质挥发分粒度（二）操作因素 操作温度、鼓风量、鼓风线速度（三）炉体结构 三、煤气产率 主要影响因素：原料的物理、化学性质（水分、挥发分、
11、灰分） 原料中水分、灰分、挥发分含量高降低煤气产率 四、原料损失 （一）带出物损失 （二）耙出物损失 五、比消耗量 比消耗量为气化lkg煤所消耗的水蒸气、空气或氧气量 水分大、灰分高则比消耗量低 含碳量高比消耗量大 挥发分高比消耗量低水煤气以煤或焦炭为原料，以水蒸气为气化剂制得的煤气制气原理C+H2OCO+H 2-Q吸热反应为维持一定的反应温度，须外界供给热量 按热量供给方式：外部加热法、热载体法和间歇法 间歇法制造水煤气：先向发生炉中送入空气、使部分原料燃烧以在料层中积 蓄热量，当积蓄的热量达到水煤气反应所必须的温度后，停止送入空气，改 吹水蒸气，使水蒸气与灼热的碳反应而生成水煤气。当燃料层
12、温度降低到一 定程度后停止送入水蒸气，再重新鼓入空气，从而开始另一个循环。 一、理想水煤气满足条件：（1）气化原料为纯碳，通空气时只产生CO2；通水蒸气时只产生co和h2；（2）气化反应物按化学反应方程式计量提供，燃料无损失，空气、水蒸气不 过剩；（3）整个气化过程无热损失，热量自身平衡一）理想水煤气总反应方程4C+o2+3.76N2+3H2o=Co2+3.76N2+3Co+3H2；（二）理想水煤气几项气化指标1.理想水煤气组成吹风气组成：CO2+3.76N2或21%CO2和79%N2 水煤气组成：3CO和3H2或50%CO和50%H22.理想水煤气产率吹出气产率（Vc）： Vc=2.22Nm
13、3/kg碳 水煤气产率（Vg）： Vg=2.8Nm3/kg碳 水煤气3水蒸气消耗量（Gh）Gh=3*18/4*12=1.13kg/kg 碳h 4.理想水煤气热值高热值（Hh）hH =0.5*12.64+0.5*12.74=12.69MJ/Nm3h低热值（ Hl）Hl=0.5*12.64+0.5*10.78=11.71MJ/Nm35.气化效率（n =100%二、实际水煤气气化产率60%左右组成：还含有大量水蒸气、一定数量CO2，H2少，少量CH4，h2s, n2； 煤炭地下气化煤炭地下气化( Underground Coal Gasification) 煤的地下气化是一种把煤的开采和转化结合起来
14、，对地下煤层就地进行气化 的工艺过程。首先从地表沿煤层开掘两条倾斜巷道1和2，然后在煤层中靠下部用一条水平 巷道将两条倾斜巷道连接起来，被巷道包围的整个煤体，就是将要气化的区 域，称之为气化盘区，或称气化发生炉 1. 气化带2.还原带3.干馏干燥带煤炭地下气化 适用条件及发展方向一般来说，多孔而松软的褐煤及烟煤厚煤层比较容易气化。稳定而连续的煤层， 顶底板的透气性小于煤层的透气性以及倾角超过 35的中厚煤层对气化更为 有利。利用气化去回收报废矿井的煤柱、边角煤也是国外气化的一个方向。 地下水煤层顶、底板及周围岩石的性质煤层构造影响地下气化的主要因素煤质及其种类操作条件煤气的改制包括一氧化碳变换和甲烷化一、一氧化碳变换在催化剂存在的条件下，利用水蒸气将一氧化碳变换成热值相当且无毒的氢 气。方法：变换法、吸收法、深度冷冻法、合成法 基本反应：水煤气变换反应催化剂：铁-鉻系催化剂和钴-钼系催化剂二、甲烷化甲烷化是指含氢气和一氧化碳较高的煤气，通过合成甲烷反应转化为甲烷含 量高的煤气。完全甲烷化：一氧化碳全部转化成甲烷部分甲烷化：一氧化碳部分转化成甲烷反应方程：催化剂：金属催化剂：钉镍钻铁钼作业1、简述气化煤气的基本过程2、地下气化最新发展技术有哪些？
