5.5 气流床气化法.

⑶气化炉
向火侧附着一层耐火材料（以渣抗渣）
膜式水冷壁 内壁衬里设有水冷管副产部分蒸汽 内筒和外筒 环形空间：容纳水、蒸汽输入和出的管路、利于检修
高压容器外壳
筒上部为燃烧室（气化区），下部为熔渣激冷室
水冷壁结构
水冷壁是由: 液体熔渣、 固体熔渣、 膜式壁、 、 碳化硅耐火填充料
加压冷却水管、 抓钉 组成的。
水冷壁结构示意图：
连续运行10年水冷壁内侧图片
连续运行10年水冷壁外观图片
Shell气化炉以渣抗渣原理： 生产中，高温熔融下的流态熔渣，顺水冷壁
重力方向下流，当渣层较薄时，由于耐火衬里和金 属销钉具有很好的热传导作用，渣外表层冷却至灰 熔点固化附着，当渣层增厚到一定程度时，热阻增 大，传热减慢，外表渣层温度升高到灰熔点以上时， 熔渣流淌减薄；当渣层减薄到一定厚度时，热阻减 小，传热量增大，渣层温度降低到灰熔点以下时熔 渣聚积增厚，这样不断的进行动态平衡。
3.Shell煤气化工艺 ⑴工艺技术特点 ●加压气流床粉煤气化，以干煤粉进料，纯氧做气化剂，
液态排渣； ●火焰中心温度：1600~2200℃； ●出炉煤气温度约为：1400~1700℃； ●干煤气中有效成分CO和H2可达90%以上，CH4含量很低。 ●主要工艺技术特点：
①煤种适应广（干法粉煤、气流床） ②能源利用率高（高温、加压热效率高；碳转化率高） ③设备单位产气能力高（加压、设备单位容积产气能力高） ④环境效益好（富产物少，属洁净煤工艺）
下面是两张结渣图片供参考：
shell气化炉内渣层对保护耐火层理和水冷壁管至关 重要，以下一张照片是停车中温降过快造成的垮渣，一 张是炉内温度波动（高温）造成的渣层损坏。将容易烧 蚀损坏原来被渣层保护的耐火衬里和金属销钉，当保护 层减薄到一定程度时，将失去对水冷壁的保护，伤害到 本体，气化炉反应热平衡也将失衡。
⑵ Shell煤气化工艺流程及气化炉
流程简述：
①、煤粉制备和送料系统。
经预破碎后进入煤的干燥系统，使煤中的水分小于 2%，然后进入磨煤机中被制成煤粉，磨煤机是在常压 下运行，制成粉后用N2气送入煤粉仓中。然后进入加 压锁斗系统。再用高压N2气，以较高的固气比将煤粉 送至4个气化炉喷嘴，煤粉在喷嘴里与氧气(95%纯度) 混合并与蒸汽一起进入气化炉反应。
§ 5、煤的气化
§ 5．5 气流床气化法
§ 5．5 气流床气化法
1.基本原理和特点 ⑴基本原理
所谓气流床，就是气化剂（蒸气与氧）将粉煤夹带入气化炉进 行并流气化。
煤粉被气化剂夹带通过特殊的喷嘴进入反应器，瞬时着火，形 成火焰，温度高达2000℃。
煤粉和气化剂在火焰中作并流流动，煤粉急速燃烧和气化， 反应时间只有几秒种，可以认为放热与吸热反应差不多是同时进 行的，在火焰端部，即煤气离开气化炉之前，碳已全部耗尽，生 成含一氧化碳和氢气的煤气及熔渣。
②、气化。
由对称布置的4个燃烧器喷入的煤粉、氧气和蒸汽的 混合物，在气化炉内迅速发生气化反应，气化压力 2~4MP,气化炉温度维持在1 400～1 700 ℃，这个温 度使煤中的碳所含的灰分熔化并滴到气化炉底部，经淬 冷后，变成一种玻璃态的渣排出。
③、煤气冷却。
粗煤气随气流上升到气化炉出口，经过一个过渡段， 用除尘后的低温粗煤气(150 ℃左右)使高温热煤气急冷到 900 ℃(在有一定倾角的过渡段中，由于热煤气被骤冷， 所含的大部分熔融态灰渣凝固后落入气化炉底部)然后进 入煤气冷却器（水管式废热锅炉）被进一步冷却到250 ℃ 左右。经除尘后部分煤气加压后循环用于出炉煤气的激冷。
在高温下，所有的干馏产物都被分解，只含有很少量的CH4(0.02％) 而且煤颗粒各自被气流隔开，单独地裂解，膨胀、软化、烧尽直到形成熔 渣，因此煤粘结性对煤气化过程没有什么影响。
⑵主要特征 ①气化温度高、气化强度大
纯氧和水蒸气气化，温度达2000℃左右
②煤种适应性强； 褐煤不适于制水煤浆加料。
③煤气中不含焦油； 反应温度高，床层温度均一
可应用各种类型煤，特别是褐煤和年轻的烟煤更为 适用；70~80%过200目筛， b:温度
火焰中心：2000℃；粗煤气出口（未淬冷） 1400~1500℃. c:压力
微正压（常压） d:氧煤比: 4kg/kg.
f:气化效率:69%~75%.
g:碳转化率:80%~98%.
⑵气化工艺 ①气化工艺流程 a:煤粉制备。
70~80%通过200目筛，并要求干燥。 b:煤粉和气化剂的输入。
双烧嘴相邻对称设置。 c:制气。
1400~1500℃的粗煤气，炉出口处饱和蒸汽急冷，降温至 900 ℃. d:废热回收。
粗煤气显热用废锅（辐射、对流）回收，并副产蒸汽。 e:洗涤冷却。
②操作条件和气化指标 a:原料煤
⑷优缺点：
优点：
①-气化炉内部采用膜式水冷壁，可承受较高的气化温度。对原料煤的 灰熔点限制较少。
②-碳转化率高，碳转化率≥99 %。
③-由于是干粉进料，粗合成气中有效气（CO+H2）浓度高于90%，CO2 含量低。
④需要设置庞大的磨粉、余热回收、除尘等辅助装置。 粉煤70~80%过200目筛分，出口煤气温度高，起气速高带走
的飞灰多。
2.K-T气化法(常压、粉煤气化)
⑴气化炉
高温气流床熔融排渣煤气化设备 ； 采用气-固相并流接触，压力为常压，温度大于1300℃； K-T煤气化炉结构为卧式橄榄形（图4），其上部有 废热锅炉（辐射传热的和对流传热的），利用余热副产蒸汽。 壳体由钢板制成，内衬耐火材料。 煤粉通过螺旋加料或气动加料与气化剂混合，从炉子 两侧或四侧水平方向以射流形式喷入炉内，立即着火进 行火焰反应。 煤中大部分灰分在火焰区被熔化，以熔渣 自气化炉底部排出。其余灰分被气体夹带走。
③主要优缺点：
优点： 经验丰富；气化炉结构简单维护方便；单炉生产能力大； 煤种适应性广；蒸汽用量低；煤气中不含焦油和烟尘， 有效成分（CO和H2）可达85~90%；不产生含酚废水；
碳的转化率高于流化床。 缺点：
庞大的制粉设备，耗电量高；需设空分装置，耗氧量大； 需有高效除尘装置，操作能耗大，建厂投资高。