鲁奇加压气化课件

控制
还原层厚度一般控制在300～ 500mm左右。如果煤层太薄．还原 反应进行不完全，煤气质量降低； 煤层太厚，对气化过程也有不良影 响，尤其是在气化黏结性强的烟煤 时，容易造成气流分布不均，局部 过热，甚至烧结和穿孔。 习惯上，把氧化层和还原层统称为 气化层。气化层厚度与煤气出口温 度有直接的关系，气化层薄出口温 度高；气化层厚，出口温度低。因
煤 的 干 馏
煤的加热分解除了和煤的品位有关系，还与煤的颗粒 煤颗粒粒径小于50μm时，热解过程将为挥发形成的化 压力对热解有重要影响，随压力的升高，液体碳氢化合 粒径、加热速度、分解温度、压 物相对减少，而气体碳氢化合物相对增加。 学反应控制，热解与颗粒大小基本没有关系。当颗粒粒径 力和周围气体介质有关系。 大于100 μ m后，热解速度取决于挥发分从固定碳中的扩 一般来说，在200℃以前，并不发生热解作用，只是放 散逸出速度。 出吸附的气体．如水等。在大于200℃后，才开始发生煤 的热分解，放出大量的水蒸气和二氧化碳，同时，有少量 的硫生成二氧化硫等气体。
2013-10-17
实际的气化生产 过程中，要结合 气化的煤种和气 化炉确定合理的
气化强度。
一、鲁奇气化炉
炉内料层：当炉料装 好进行气化时，以空 气作为气化剂，或以 空气(氧气、富氧空 气)与水蒸气作为气 化剂时，炉内料层可 分为六个层带，自上 而下分别为：预热层、 干燥层、干馏层、还 原层、氧化层、灰渣 层。气化剂不同，发 生的化学反应不同。
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就单纯热解作用的气态而言．煤气热值 随煤中挥发分的增加而增加； 随煤的变质程度的加深氢气含量增加而 烃类和二氧化碳含量减少。 煤中的氧含量增加时，煤气中二氧化碳 和水含量增加。 煤气的平均分子量则随热解的温度升高 而下降．即随温度的升高大分子变小， 煤气数量增加。
煤炭气化过程的两类主要反应：燃 烧 反应和还原反应
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气化过程的主要评价指标
气化强度的两种表示方法如下 ：
消耗原料量 单位时间、单位炉截面积 产生煤气量 q2 单位时间、单位炉截面积 q1
所谓气化强度，即 单位时间、单位气 化炉截面积上处理 的原料煤质量或产 生的煤气量。
气化强度
气化强度越大，炉 子的生产能力越大。 气化强度与煤的性 质、气化剂供给量、 气化炉炉型结构及 气化操作条件有关。
调节方法
饱和温度的控制
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定义
料 层 高 度
影响因素
控制
料层高度：气化炉内，灰渣层、氧化层、还原层、 干馏层和干燥层的总高度即为料层高度。 灰层高度过低，气化剂的预热效果不 氧化层高度一般较小，是由于氧化 好，又因氧化层接近炉箅，可能使炉箅 反应极快。还原层高度决定于还原反 烧坏，控制的方法是用排灰速度来调节。 应的速度，而该速度与氧化层上升气 料层高度的大小，与煤气发生炉的结构型式、 灰层太高，气体的阻力又增大，一般控 体的温度、组成有关，与还原层的自 对于气化一些挥发分高的煤种，如年轻烟 原料的粒度、原料中的水分含量、气化强度等 制在100mm左右。 身温度、燃料的反应性、燃料的块度 煤或褐煤，于馏层的高度就变得甚为重要。 因素都有关系。 等因素都有一定的关系。为使反应完 因为煤中的挥发分大部分是在干馏层中逸出， 入炉煤的粒度大，水分含量高，要求气化强 全，气化层要保持一定的高度，适当 并产生于馏煤气。干馏层太低，煤中部分挥 度适中时．料层高度可以适当高一些；反之， 提高气化温度。如果原料粒度较大， 发分来不及选出而被带到还原层，这会影响 则低一些。 且热稳定性又好，一般也要保持较高 还原反应的正常进行。 对于干燥层而言，主要是燃料 的气化层高度，以利于气化反应的充 分进行。 中水分含量对它的影响。煤中的 灰层 水分在进人干馏层之前必须除去， 否则会影响于馏的正常进行。一 氧化层 般气化水分含量大的煤，干燥层 高度易大一点，水分含量少的年 干馏层 老烟煤炭气化时，干燥层高度可 适当降低。
气化反应剧烈，反应热强度较大。操作条件 剂入炉的饱和温度 度，增加水蒸气的含量，空气中的氧气不足， 沟、火层倾斜、烧穿等异常现象。 稍有波动，易引起结渣；又因粒子间缝隙小， 则主要进行生成CO的反应，放热较少气化温 另一方面，烧结的煤渣将燃料包住，影响反 一旦灰渣形成，极易黏结周围的热焦，结成 度下降；相反当炉温偏低时，适当降低气化 应，使灰渣中的残炭量增大。温度太低，气化 气化剂的饱和温度控制多少合适，宜在煤 渣块。这时为防止结渣，宜适当提高饱和温 剂的入炉饱和温度，氧气充足，主要进行的 速度减慢，气化强度降低，蒸汽分解率降低， 气发生炉实际操作中调整确定。经过一段 度。 是生成CO2的反应，热效应大，气化温度上升。 时间的实际运行操作，就可以具体确定最 灰中的残炭量降低，煤气的质量变差。 当原料煤粒度较大，不宜结渣时，用较低 佳的气化剂饱和温度。这是因为影响炉内 的饱和温度。 反应的因素较为复杂，气化原料煤粒度的 变化、气化原料煤的水分含量、气化原料 煤的灰分以及灰熔点等都会引起炉内正常 工况的波动
干馏区生成的煤气中 因为含有较多的甲烷 因而煤气的热值高， 可以提高煤气的热值, 但也产生硫化氢和焦 油等杂质。
干燥层
作用
过程
控制
一般地，利 用 劣 质 煤 时．因其水 分舍量较大， 该层高度较 大，如果煤 中水分含量 较少，干燥 段的高度就 小。
干燥层位于干馏 层的上面，上升 的热煤气与刚入 炉的燃料在这一 层相遇并进行换 热，燃料中的水 分受热蒸发。
控制预热层高度 一是要求在炉体 横截面积上要下 煤均匀下煤量不 能忽大忽小；二 是按时清灰。
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定义 影响效果
气 化 温 度
温度控制
气化温度一般指煤气发生炉内氧化 气化温度的太小直接影响煤气 层的温度。 煤气发生炉的温度一般控制 成分、煤气热值气化效率和气 调节气化温度的常用方法是通过调节气化剂 在1000～1200℃左右。通常， 的饱和温度来实现的。 化强度。 气化原料煤水分较大，各层温度 生产城市煤气时，气化层的 气化剂的饱和温度提高，则进人炉内的气化 所谓的气化强度是指单位时间、 温度太高，将带来一系列不良后果，不仅增 相应降低，蒸汽分解率降低，最 剂中水蒸气盼音量增大、空气的吉量减少； 温度在950～1050℃左右最 加了气化炉向四周辐射的热损失，也增大了出 单位炉截面积上所气化的燃料 后导致煤气成分变差。因此，使 气化剂的饱和温度降低，则其中水蒸气的含 原料煤的粒度越小，在气化过程中移至火 佳；生产合成原料气时，可 口煤气的显热损失。同时，当超过煤灰熔点时， 量下降、空气的含量增大。 量。用含水量较高的煤作原料时，为 层中的热焦粒也越小，因而反应的表面积大， 提高炉内温度，宜适当降低气化 灰渣烧结，影响均匀布气，料层中可能出现气 以提高到1150℃左右。 因而，当炉温偏高时，提高气化剂的饱和温
2013-10-17
氧化层 作用 控制 有无反应
氧化层带温度高， 气化剂浓度最 大．发生的化学 反应剧烈，主要 的反应为： C+02 → C02 2C+02 → 2C0 2C0+02 → C02 上面三个反应都 是放热反应，因 而氧化层的温度 是最高的。
也称燃烧层或火层， 是煤炭气化的重要 反应区域，从灰渣 中升上来的预热气 化剂与煤接触发生 燃烧反应．产生的 热量是维持气化炉 正常操作的必要条 件。
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灰渣层 作用 控制
灰渣层温度 较低，灰中的 残碳较少，所 以灰渣层中基 本不发生化学 反应。
有无反应
煤灰堆积在炉底的气体分布板上具 有以下三个方面的作用： ①由于灰渣结构疏松并含有许 多孔隙，对气化剂在炉内的均 匀分布有一定的好处。 ②煤灰的温度比刚人炉的气化 剂温度高，可使气化剂预热。 ③灰层上面的氧化层温度很高， 有了灰层的保护，避免了和气 体分布板的直接接触，故能起 到保护分布板的作用。
此，在实际操作中，以煤气出口温 度控制气化层厚度，一般煤气出口 温度控制在600℃左右。
干馏层 原因及分解作用 煤气性质
干馏太高了，气化剂中 的氧气已基本耗尽， 煤在这个过程历经低 温干馏，煤中的挥发 分发生裂解．产生甲 烷、烯烃和焦油等物 质，它们受热成为气 态而进入干燥层。 2013-10-17
气 化 分 厂 王 光 宇
2013-10-17
《煤炭气化工艺》
煤化工是以煤为原 什么是煤化工? 料经过化学加工，实现 煤的转化并进行综合利 用的工业。
原料
2013-10-17
煤炭气化技术
就是将固体 煤变成气态 烃, CO , H2 气体等的技 术
其目的就 是获得清 洁能源和 化工原料
新型煤化工 的一个重要 单元
从能量消耗的角度来看，以机械形式和煤结合的外在水分， 在蒸发时需要消耗的能量相对较少；而以吸附方式存在于 煤微孔内的内在水分，蒸发时消耗的能量相对较多。煤 干燥过程的主要产物是水蒸气．以及被煤吸附的少量的 一氧化碳和二氧化碳等。 2013-10-17
就鲁奇气化炉来说，基本接近于低温干馏（500600℃)。从还原层上来的气体基本不含氧气，而且温 度较高，可以视为隔绝空气加热即干馏。
根据煤灰分量的多少和炉子的气化能力 制定合适的清灰操作。 灰渣层一般控制在100～400mm较为合 适，视具体情况而定。 如果人工清灰，要多次少清，即清灰的 次数要多而每次清灰的数量要少，自动 连续出灰效果要比人工清灰好· 清灰太少，灰渣层加厚，氧化层和还原 层相对减少，将影响气化反应的正常进 行，增加炉内的阻力；清灰太多，灰渣 层变薄，造成炉层波动，影响煤气质量 和气化
考虑到灰分的熔点，氧化层 的温度太高有烧结的危险， 所以一般在不烧结的情况下， 氧化层温度越高越好，温度 低于灰分熔点的80～120℃ 为宜，约1200℃左右。氧化 层厚度控制在150～300mm 左右，要根据气化强度、燃 料块度和反应性能来具体确 定。
2013-10-17
还原层 作用
在氧化层的上面是 还原层，赤热的炭 具有很强的夺取水 蒸气和二氧化碳中 的氧而与之化合的 能力，水（当气化 剂中用蒸汽时)或 二氧化碳发生还原 反应而生成相应的 氢气和一氧化碳， 还原层也因此而得 名。 2013-10-17