第三章煤炭性质对气化的影响

灰分含量 对气化的 影响
灰分的大量增加，不可避免地增 加了炉渣的排出量，随炉渣排出 的碳损耗量也必然增加。
化工艺》
3-2 煤质对气化的影响
二、灰分含量对气化的影响
灰分含量 对气化的 影响
随着煤中灰分的增加，气化的各 项消耗指标均增加，如氧气的消 耗指标、水蒸气的消耗指标和煤 的消耗指标都有所上升，而净煤 气的产率下降
3-2 煤质对气化的影响
六、燃料的灰熔点和结渣性对气化的影 响
煤炭气化时的灰熔点涉及两方面的意义，一是 气化炉正常操作时，不致使灰熔融而影响正常生产 的最高温度，另一个是采用液态排渣的气化炉所必 须超过的最低温度。 对气化操作的影响：移动床 流化床
对于灰熔点低的煤在气化时容易结渣，要加大水 蒸气的用量，使氧化层的温度维持在灰熔点以下 对于灰熔点高的煤种，可采用较高的操作温度。
化工艺》
3-2 煤质对气化的影响
一、水分含量对气化的影响 外在水分
是在煤的开采、运输、储存和洗选 过程中润湿在煤的外表面以及大毛 细孔而形成的
煤中水 分存在 形式
内在水分
吸附或凝聚在煤内部较小的毛细孔中的水 分，失去内在水分的煤为绝对干燥煤。
结晶水
以硫酸钙、高岭土等形式存在的， 通常大于200℃以上才能析出。
分级过筛，不混杂，大、小块粒径比最好为2。 流化床：粒度分布过宽，则气流带出小颗粒较多
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3-2 煤质对气化的影响
移动床气化对块度大小的要求 块度小 较大的比面积，有利于气化，但阻力较大。 块度大 阻力较小，比面积也较小。 具体块度大小的选择：根据原料煤活性和机械强度 活性高的煤块度可大些，机械强度低的煤，块度大些
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3-2 煤质对气化的影响
六、燃料的灰熔点和结渣性对气化的影 响煤中的矿物质，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 力称为结渣性。
影响煤的结渣性的因素：灰熔点 灰分含量 温度 压力 停留时间 外部介质性质等 在生产中，往往以灰熔点作为判断结渣性的 主要指标。
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对消 耗指 标的 影响
不同煤 种消耗 指标的 规律
有此规 律的原 因
1）固定碳含量低、挥发分低的 煤种，气化时进去气化段的碳量 多，则氧和水蒸汽消耗多 2）不同煤种的活性不同，高活 性的煤有利于甲烷的生成，相应 消耗的氧气少一些； 3）煤中水分、灰分含量越高， 气化时消耗的热量越多，则氧耗 也高
化工艺》 ▪三、不同 煤种对气化的影响
灰分含量 对气化的 影响
煤中灰分高，不仅增加了运输的 费用，而且对气化过程有许多不 利的影响
化工艺》
3-2 煤质对气化的影响
二、灰分含量对气化的影响
灰分含量 对气化的 影响
气化时由于少量碳的表面被灰分 覆盖，气化剂和碳表面的接触面 积减少，降低了气化效率
化工艺》
3-2 煤质对气化的影响
二、灰分含量对气化的影响
结论：气化用燃料中硫含量应是越低越好
化工艺》
3-2 煤质对气化的影响
五、粒度对气化的影响
为了控制煤的带出量，气化炉实际生产能力有一个 上限，对移动床加压气化而言，粉煤带出量不应超过入 炉煤总量的1%，为限制2mm的煤粒不被带出，炉内上 部空间煤气的实际速度最大为0.9～0.95m／s。
气化炉内某一粒径的颗粒被带出气化炉的条件是 ：气化炉内上部空间气体的实际气流速度大于颗粒 的沉降速度。气化炉上部空间的气流速度用下式计 算：
对发 热值 和组 成的 影响
对煤 气产 率的 影响
例如，以年轻的褐煤为气化原料时， 所制得的煤气甲烷含量高，发热值比 其他煤种都高。这是由于褐煤的挥发 分高、变质程度低，煤气中的干馏气 比例大，而干馏气中的甲烷含量高， 同时年轻煤的气化温度低也有利于甲 烷的生成。
化工艺》 三、不同 煤种对气化的影响
在各种相同的操作条件下，不同的煤 种所产煤气的发热值不同，组成也不 同。
一般来说，煤中挥发分越高，转变为焦油的有机物就越多，煤气 的产率下降。 此外，随着煤中挥发分的增加，粗煤气中的二氧化碳是增加的， 这样在脱除二氧化碳后的净煤气产率下降得更快
化工艺》 三、不同 煤种对气化的影响
对煤 气的 组分 和产 率的 影响
气化炉渣碳含量
从加压气化炉排出的灰渣中碳含量在5％左右，常压气化炉在15％左 右，对于液态排渣的气化炉，常在2％以下
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3-2 煤质对气化的影响
三、挥发分对气化的影响
确定气化用煤中挥发分含量的大小要根据气化炉型 及煤气的用途来确定。
当例制如取，得当煤采气用用固作定工床业气生化产工的艺合时成，气如时果，煤一气般用要作求燃使 用料低时挥，发要分求、甲低烷硫含的量无高烟、煤热、值半大焦，或则焦可炭以，选因用为挥变发质 程分度较浅高（的年煤轻作）原的料煤，种在，所生得产的的煤煤气气中中甲焦烷油的产含率量高较， 焦大油。容易堵塞管道和阀门，给焦油分离带来一定的困 难，同时也增加了含氰废水的处理量。更重要的是， 对合成气来讲，甲烷可能成为一种有害的气体。例如 ，合成氨用的半水煤气，要求氢气含量高，而这时甲 烷却变成了一种杂质，含量不能太大，要求挥发分小 于10%。
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▪二、气化用煤的主要特性
无烟煤、 焦炭、半 焦和贫煤
烟煤
褐煤
泥炭煤
气化时不黏结但产生焦油。褐煤是 变质程度较低的煤，加热时不产生 胶质体，含有高的内在水分和数量 不等的腐殖酸，挥发分高，加热时 不软化，不熔融。 中国褐煤的储约占总储量的10%， 主要的褐煤产地有内蒙的平庄、札 赉诺尔和大雁、吉林的舒兰、南的 小龙潭和广西的百色。
对煤 气的 组分 和产 率的 影响
对发 热值 和组 成的 影响
对煤 气产 率的 影响
压力增大，同一煤种制取的煤气的发 热值越高，同一操作压力下，煤气发 热值由高到低的顺序依次是褐煤、气 煤、无烟煤。这是由于随着变质程度 的提高，煤的挥发分逐渐降低.
化工艺》 三、不同 煤种对气化的影响
对煤 气的 组分 和产 率的 影响
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3-2 煤质对气化的影响
六、燃料的灰熔点和结渣性对气化的影 响
灰熔点与组成的关系
若灰中Si02和Al203的比例越大，其熔化温度范 围越高，而Fe203和MgO等碱性成分比例越高，则 熔化温度越低，可以用公式(SiO2+Al203)／ (Fe2O3+CaO+MgO)来表示，该值越大，则灰熔点 越高，灰分越难结渣，相反，则灰熔点越低，灰分
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3-2 煤质对气化的影响
二、灰分含量对气化的影响
加压气化煤种灰分的要求：
加压气化用煤灰分可高达55％左右而不至于影响生产的正常进行。 原因：1）加压操作时，气化剂的浓度高，扩散能力强，能够透过煤灰表 面与碳进行较为完全的反应。2）进入炉中的气化剂的速度也比常压气化 小，在炉内停留时间长，有较长的时间和煤反应。
对发 热值 和组 成的 影响
对煤 气产 率的 影响
一般来说，煤中挥发分越高，转变为 焦油的有机物就越多，煤气的产率下 降。 此外，随着煤中挥发分的增加，粗煤
气中的二氧化碳是增加的，这样在脱 除二氧化碳后的净煤气产率下降得更 快
化工艺》 三、不同 煤种对气化的影响
对消 耗指 标的 影响
不同煤 种消耗 指标的 规律
化工艺》
▪二、气化用煤的主要特性
无烟煤、 焦炭、半 焦和贫煤
烟煤
褐煤
泥炭煤
泥炭煤中含有大量的腐殖酸，挥发 分产率近70%左右。气化时不黏结 ，但产生焦和脂肪酸，所生产的煤 气中含有大量的甲烷和不饱和碳氢 化合物。
化工艺》 三、不同 煤种对气化的影响
对煤 气的 组分 和产 率的 影响
对发 热值 和组 成的 影响
化工艺》
3-2 煤质对气化的影响
一、水分含量对气化的影响
炉型
流化床和气流床：固体颗粒粉碎的粒度很小，过高的 含水量会降低颗粒的流动性，因而规定煤的含水量小于 5％。尤其对烟煤的气流床气化法，采用干法加料时， 要求原料煤的水分含量应小于2％。
化工艺》
3-2 煤质对气化的影响
二、灰分含量对气化的影响
化工艺》
▪二、气化用煤的主要特性
无烟煤Leabharlann Baidu 焦炭、半 焦和贫煤
烟煤
褐煤
泥炭煤
这种煤炭气化时黏结，并且产 生焦油，煤气中的不饱和烃、碳 氢化合物较多，煤气净化系统较 复杂，煤气的热值较高。烟煤中 贫煤、长焰煤、不粘和弱黏煤在 一定条件下可作为气化用煤。 中国的烟煤主要分布在北方各省 ，华北地区储量约占全国总储量 的60％以上。
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3-2 煤质对气化的影响
一、水分含量对气化的影响
炉型 固定床：煤气中水分含量太高，入炉煤需要进行预干 燥以降低煤气的露点温度。另一方面．煤中水分含量太 高而加热的速度又太快时，煤中水分逸出太快，容易使 煤块碎裂而引起出炉煤气的含尘量增高。同时由于煤气 中水含量增高时，在后续工段的煤气冷却过程中．会产 生大量的废液，增加废水处理量。一般生产中，煤中水 分含量在8％～l0％左右。
第三章煤炭性质对气化的影 响
化工艺》
3-1 煤种对气化的影响
气化用煤的种类对气化过程有很大的影 响，煤种不仅影响气化产品的产率与质 量，而且关系到气化的生产操作条件。 所以，在选择气化用原料的种类时，必 须结合气化方式和气化炉的结构进行考 虑，也要充分利用资源，合理选用原料 。
化工艺》
3-1 煤种对气化的影响
煤炭气化过程需要吸收大量的热量 ，该热量是通过炉内的碳和氧气燃 烧以后放出的热量来维持。不同煤 种，其变质程度不同，随着变质程 度的加深，从泥炭、褐煤、烟煤到 无烟煤，煤中碳的质量分数从55％ ～62％增至88.98％，在气化时所 消耗的水蒸气，氧气等气化剂的数 量也相应增大
化工艺》 三、不同 煤种对气化的影响
化工艺》
3-2 煤质对气化的影响
四、硫分对气化的影响
1、煤在气化时，其中80％～85％的硫 以H2S和CS2的形式进入煤气当中。
硫分对气化 的影响
2、如果制得的煤气用于燃料时，比如用做
城市民用煤气，其疏含量要达到国家标准
，否则燃烧后大量的S02会排人大气，污染 环境。
3、用做合成原料气时，硫化物的存在会 使得合成催化剂中毒，煤气中硫化物的含 量越高，后面工段脱硫的负担会超重。
越易结渣。
对煤 气产 率的 影响
煤气的发热值是指标准状态下1m3煤 气在完全燃烧时所放出热量高发热值 ：如果燃烧产物中的水分以液态形式 存在称高发热值低发热值；如果水以 气态形式存在称低发热值。
化工艺》 三、不同 煤种对气化的影响
对煤 气的 组分 和产 率的 影响
对发 热值 和组 成的 影响
对煤 气产 率的 影响
气化用煤
▪一、气化用煤的分类
特性
第一类
气化时不黏结也不 产生焦油
第二类 第三类 第四类
气化时黏结并产生 焦油
气化时不黏结但产 生焦油
气化时不黏结，能 产生大量的甲烷
代表原料
无烟煤、焦炭 、半焦和贫煤
弱黏结或不 黏结烟煤 褐煤
泥炭
化工艺》
3-1 煤种对气化的影响
气化用煤分类的好处
对控制实际的生产过程有利. 能够通过变化煤种来获得优质经济的煤 气 （我国气化的装置多是用运输到现场的 煤生产合成气或燃料气）
焦油组成和产率的影响
焦油产率与煤种性质有关：一般 地说，变质程度较深的气煤和长焰煤 比变质程度浅的褐煤焦油产率大，而 变质程度更深的烟煤和无烟煤．其焦 油产率却更低。
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3-2 煤质对气化的影响
水分对气化的影响 灰分对气化的影响 挥发分对气化的影响 硫分对气化的影响 粒度对气化的影响 灰熔点及结渣性对气化的影响 其他性质对气化的影响
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▪二、气化用煤的主要特性
无烟煤、 焦炭、半 焦和贫煤
烟煤
褐煤
泥炭煤
这类原料气化时不黏结，不会产生焦油 ，所生产的煤气中只含有少量的甲烷，不 饱和碳氢化合物极少，但煤气热值较低。
无烟煤在中国的储量约占总储量的18 ％。无烟煤一号(年老无烟煤)产地主要有 北京门头淘、福建龙岩和广东梅县，无烟 煤二号(中等无烟煤)主要产在山西晋城和 河南焦作，无烟煤三号(年轻无烟煤)主要 产地在山西阳泉和宁夏汝箕沟。
化工艺》
3-2 煤质对气化的影响
五、粒度对气化的 颗粒沉影降响
速度的计 算公式:
从公式可以看出，当气化炉的生产能力低(即V小)、气 化压力高(即p大)时,煤气的实际流速小。随煤气流速的 减小被带出气化炉的颗粒粒度小，颗粒总带出量减小
化工艺》
3-2 煤质对气化的影响
不同的气化方式对原料煤的粒度要求不同： 移动床：10 －100mm的且较均匀的块煤 流化床：0 －8mm的细粒煤 气流床：<0. 1 mm的粉煤 移动床：原料煤粒度的均匀性 离析 阻力分布