固定床气化生产工艺流程的组织

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中国20世纪60年代就引进了捷克制造的早期鲁奇炉,在云南建成投产, 用褐煤加压气化制造合成氨。1987年建成投产的天脊煤化工集团公司 (原山西化肥厂)从德国引进的4台直径3 800 mm的Ⅳ型鲁奇炉,用贫瘦 煤代替褐煤来生产合成氨(鲁奇炉主要用于以褐煤为原料生产城市煤气), 先后用阳泉煤、晋城煤、西山官地煤等煤种的试验,经过十几年的探索, 基本掌握了鲁奇炉气化贫瘦煤生产合成氨的技术。
由开始仅以褐煤为原料,炉径D = 2 600mm,采用灰斗放置于炉底侧面 和平型炉箅,发展到能使用气化弱黏结性烟煤,加设了搅拌装置和转动 布煤器,炉箅改成塔节型,灰箱设在炉底正中的位置,炉子的直径也在 不断加大,单炉的生产能力可以高达75 000~100 000 m3 /h 。
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任务一 鲁奇加压气化工艺
率低。2 MPa下水蒸气的分解率只有32%~38%,这样就要消耗大量的 水蒸气。
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任务一 鲁奇加压气化工艺
采用液态排渣的鲁奇炉,水蒸气的分解率可以提高到95%左右。 ②气化过程中有大量的甲烷生成(8%~10%),这对燃料煤气是有利的, 但如果作为合成氨的原料气一般要分离甲烷,其工艺较为复杂。 ③加压气化一般选纯氧和水蒸气作为气化剂,而不像常压气化那样较多
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任务一 鲁奇加压气化工艺
由图2 -2 -2燃料层的分布状况和温度之间的关系可以看出,燃料从上到 下分为干燥层、干馏层、甲烷层、第二反应层、第一反应层、灰渣层。 其中甲烷层、第二反应层、第一反应层为真正的气化阶段;干燥层和干馏 层为原料的准备阶段。第二反应层和甲烷层统称还原层。
仅能承受比气化炉内高0. 25 MPa的压力。
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任务一 鲁奇加压气化工艺
两个筒体(水夹套)之间装软化水用来回收炉膛所散失的一些热量产生工 艺蒸汽,蒸汽经过液滴分离器分离液滴后送气化剂系统,配成蒸汽/氧气 混合物喷入水夹套内,软化水的压力为3 MPa,这样筒内外两侧的压力 相同,因而受力小。夹套内的给水由夹套水循环泵进行强制循环,同时 夹套给水流过煤分布器和搅拌器内的通道,以防止这些部件超温损坏。
项目二 固定床气化生产工艺流程的组织
1 任务一 鲁奇加压气化工艺 2 任务二 生产操作 3 任务四 学习拓展
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任务一 鲁奇加压气化工艺
一、加压气化的发展
常温固定床气化炉生产的煤气热值较低,煤气中一氧化碳的含量较高, 气化强度和生产能力有限。后来人们进行了加压气化技术的研究,并在 1939年由德国的鲁奇公司设计的第一代工业生产装置建成投产,后来又 不断地对气化炉的结构、气化压力、气化的煤种进行研究,相继推出了 第二代、第三代、第四代炉型。
地采用空气加蒸汽的方法。解决纯氧的来源需要配备庞大的空分装置, 加上其他高压设备的巨大投资规模,成为国内一些厂家采用加压气化的 障碍。
三、加压气化炉
加压气化炉以鲁奇炉为代表,又根据气化后炉渣的排出状态不同分为干 法排渣鲁奇炉和湿法排渣鲁奇炉,两种气化炉的结构特点分述如下。
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任务一 鲁奇加压气化工艺
1.干法排渣鲁奇炉 鲁奇加压气化炉的结构和常压移动床的结构类似,如图2-2-1所示。鲁奇
炉内有可转动的煤分布器和灰盘,气化介质氧气和水蒸气由转动炉箅的 条状孔隙处进入炉内,灰渣由灰盘连续排入灰斗,以与加煤方向相反的 顺序排出。块煤加入气化炉顶部的煤锁,在进入气化炉之前增压。旋转 的煤分布器的作用是确保煤在反应器的整个截面上均匀分布,煤缓慢下 移到气化炉。气化产生的灰渣由旋转炉箅排出,并在灰斗中减压,蒸汽 和氧气被向上吹。气化过程产生的煤气在650℃~700℃时离开气化炉。 气化炉外部设有水夹套,回收余热副产蒸汽,副产的蒸气供汽化过程的 气化剂。鲁奇炉使用的原料仍是块煤,且产生焦油。
一转轴上,速度为15 r/ h左右。从煤箱降下的煤通过转动布煤器上的两 个扇形孔,均匀下落在炉内,平均每转可以在炉内加煤150 ~200mm厚。 搅拌器是一个壳体结构,由锥体和双桨叶组成,壳体内通软化水循环冷 却。搅拌器深入到煤层里的位置与煤的结焦性有关,煤一般在 400℃~500℃结焦,桨叶要深入煤层约1. 3m。 (3)炉箅分四层,相互叠合固定在底座上,顶盖呈锥体。
灰渣层位于气化炉的下部,气化剂自下而上穿越1 500℃左右灰渣层, 气化剂升温的同时将灰带走的热量回收,灰渣温度比气化剂温度高30 ℃~50 ℃ 。
燃烧区进行下列主要反应:
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任务一 鲁奇加压气化工艺
在燃烧区的第一个反应是主要的,两反应均放出大量的热量。 在干馏层,煤的挥发分逸出并吸收上升煤气的热量,在干燥层,煤被干
鲁奇加压气化炉可以采用氧气-水蒸气或空气-水蒸气作气化剂,在2. 0~3. 0 MPa的压力和900℃~1 100℃的条件下进行煤的气化,制得的煤 气热值高。鲁奇炉的排渣方式主要有液态排渣和气态排渣两种。
上一页 下一炉的特点
鲁奇加压气化和常压气化比较,主要有下面一些优点。 ①原料方面。 ②生产能力高。 ③气化产物方面。 ④煤气输送方面。可以降低动力消耗,便于远距离输送。 这种气化工艺的主要缺点如下。 ①高压设备的操作具有一定的复杂性,固态排渣的鲁奇炉中水蒸气分解
燥并预热到大约200℃。 以第三代加压气化炉为例,该炉子的内径为3. 8m,最大外径为4. 128 m, 高为12. 5 m,工艺操作压力为3 MPa。主要部分有炉体、夹套、布煤器
和搅拌器、炉箅、灰锁和煤锁等,现分述如下。 (1)炉体 加压鲁奇炉的炉体由双层钢板制成,外壁按3. 6 MPa的压力设计,内壁
第三代鲁奇炉取消了早期鲁奇炉的内衬砖,燃料直接与水夹套内壁相接 触,避免了在较高温度下衬砖壁挂渣现象,造成煤层下移困难等异常现 象,另一方面,取消衬砖后,炉膛截面可以增大5%~10%,生产能力相 应提高。
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(2)布煤器和搅拌器 如果气化黏结性较强的煤,可以加设搅拌器。布煤器和搅拌器安装在同
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