煤化工工艺学课件气流床气化法
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。
§ 4.4 气流床气化工艺

气化
气化炉内进行的反应主要有: C+O2→CO2 -394.1 kJ/mol 气化炉是气化过程的核心,而喷嘴又是气化炉的关键设备。 C+CO2 → 2CO +173.3kJ/mot 合格的水煤浆在进人气化炉时,首先要被喷嘴雾化,使煤 C+2H2 → CH4 -84.3kJ/mol 粒均匀地分散在气化剂中,从而保证高的气化效率。良好的 CO+H20 → H2+C02 -38.4kJ/mol 喷嘴设计可以保证煤浆和氧气的均匀混台。 CO+3H2 → CH4+H20 -219.3kJ/mol 满足实际生产要求的喷嘴.应该具有以较步的雾化剂和较 还进行以下反应; 少的能量达到较好雾化效果的能力,而且结构要简单,加工 CmHn →(m-1)C+CH4+0.5(n一4)H2 要方便.使用寿命长等性能。 → mCO +0.5nH O CmHn+(m+0.25n)02 2 2 国外使用的喷嘴结构多用三套管式,中心管导入15%的氧 当煤浆进入气化炉被雾化后,部分煤燃烧而使气化炉温度很快达到 气,内环隙导入煤浆,外环隙导人85%的氧气,并根据煤 1300℃以上的高温,由于高温气化在很高的速度下进行.平均停 浆的性质可调节两股氧气的比例,以促使氧气和碳的反应。 留时间仅几秒钟.高级烃完全分解,甲烷的含量也很低,不会产生 焦油类物质。由于温度在灰熔点以上,灰分熔融并呈微细熔滴被气 流夹带出,离开气化炉的粗煤气可用各种方法处理:
水
添加 剂
返料
高浓度湿磨
水煤浆
湿筛
封闭式湿磨设备
煤浆的制备和输送
非封闭式湿磨设备
如图所示是非封闭式湿磨 系统。该法中,煤一次通 过磨机,所制取的煤浆同 时能够满足粒度和浓度的 要求。煤在磨机中的停留 时问相对长一些,这样可 以保证较大的颗粒尽可能 不太多。要达到合格的研 磨,选择适当的磨机就变 得很重要,最合适的是用 充填球或棒的滚筒磨机, 妥善选择磨机长度、球径 及球数,使得煤通过磨机 时一次即能达到高浓度的 煤浆,并具有所需要的粒 度。
煤气化课件

能满足生产需要。
2.1 煤气化过程
煤气化主要包括四个过程,即煤的干燥、干馏、热 解、还原和氧化。
⑴煤的干燥
煤的干燥过程受干燥温度、气流速度等因素的影响。干燥
过程主要与水分蒸发温度有关,煤的干燥过程实质上是水分 从微孔中蒸发的过程,理论上应在接近水的沸点下进行,但 实际生产中,煤的干燥和具体的气化工艺及其操作条件又有 很大的关系,
煤的干燥过程主要产物是水蒸气,以及被煤吸附的少量二 氧化碳和一氧化碳等。
⑵煤的干馏
煤是由生物经复杂生物化学作用和物理化学作用转变而成 的,是含碳氢氧氮和硫等元素的极其复杂的有机化合物,并夹 杂一部分无机化合物。当加热时,分子键的重排将使煤分解为 挥发性的有机物和固定碳。挥发分实质上是由低分子量氢气、 甲烷和一氧化碳等化合物至高分子量的焦油和沥青的混合物构 成的。 就移动床来说,煤气化过程热解从温度和工艺条件分析,基 本接近与低温(500-600℃)干馏。而对于沸腾床和气流床气化 工艺,由于不存在移动床的分层问题,因而情况稍微复杂,尤 其对于气流床来讲,煤的几个过程变化几乎瞬间同时进行。
★煤气是煤与气化剂在一定条件下反应得到的混
合气体,即气化剂将煤中的碳转化成可燃性气体。
煤气的有效成分为一氧化碳、氢气和甲烷。
★煤气是煤气化时所有的煤或煤焦的性质、气化
剂的类别、气化过程条件以及煤气发生炉的结构不
同而有差异。因此,在生产工业用煤气时,必须根
据煤气用途来选择气化剂和气化过程操作条件,才
灰分是在规定操作下变化的产物,由氧化物和相应 的盐类组成,不能简单认为灰分含量是煤中固有的, 更不能把灰分看成是矿物质的含量,只是因为在煤高 温燃烧或气化时,大部分矿物质都会发生各种类型的 化学反应。
③煤中的挥发分和固定碳:煤在规定的条件下隔
煤化工工艺学课件气流床气化法

气化炉产生的高温粗煤气和液态熔渣先进入辐射式 废锅,冷却至700℃(水冷管内副产高压蒸汽), 熔渣粒固化与煤气分离落入到下面的淬冷水池,经 锁斗排出。然后粗煤气用水喷淋淬冷至200℃左 右。
③:煤气冷却以及三废处理
煤化工工艺学课件气流床气化法
应用实例3:德士古气化法
3.工艺条件
⑴:水煤浆浓度:
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。
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。
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
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。
煤化工工艺学课件气流床气化法
应用实例1: K-T气化法
煤化工工艺学课件气流床气化法
煤化工工艺学课件气流床气化法
最后生成以CO、H2、CO2、 H2O为主要成分的湿煤气及熔渣。
煤化工工艺学课件气流床气化法
应用实例3:德士古气化法
② :气化炉 直立圆筒形耐压容器; 内衬耐火材料,近似绝热; 内部无结构件,维修简单; 运行可靠。
煤化工工艺学课件气流床气化法
气流床气化法1

缺点 主要是温度和压力偏低造成的。炉内温度要保证灰分不能软化和结渣, 一般应控制在900°C左右,所以必须使用活性高的煤为气化原料。 气化温度低,不利于二氧化碳还原和水蒸气的分解,故煤气中二氧化 碳的含量偏高,而可燃组分如一氧化碳、氢气、甲烷等含量偏低。 和移动床比较,气化炉的设备庞大,出炉煤气的温度几乎和床内温度 一样,因而热损失大。 另外,流态化使颗粒磨损严重,气流速度高又使出炉煤气的带出物较 多。为此进一步开发了温克勒加压气化和灰团聚气化工艺。
LOGO
提高碳与水蒸气之间强吸热式水煤气反应的平衡 转化率,从而有利于提高正方向的平衡浓度,产 生更多的一氧化碳和氢气。
LOGO
(2)蒸汽煤比 在气化剂中水蒸气浓度很低时,提高蒸汽煤 比能产生有利的影响,提高蒸汽煤比能产生有利 的影响; 当水蒸气浓度较高时,再提高蒸汽煤比只会 降低炉温二影响气化反应速度。
4、优缺点
LOGO
优点:温克勒气化工艺单炉的生产能力较大、煤气中无焦油,污染小。
由于气化的是细颗粒的粉煤,因而可以充分利用机械化采煤得到的细粒 度煤。 由于煤的干馏和气化是在相同温度下进行的,相对于移动床的干馏区来 讲,其干馏温度高得多,所以煤气中几乎不含有焦油,酚和甲烷的含量 也很少,排放的洗涤水对环境的污染较小。
LOGO
(2)工艺流程-煤浆的制备和输送
LOGO
如图4-53所示为封闭式湿 封闭式湿 基本部分包括煤浆的制备和 需要指出的是,不管是哪一 另一种方法是非封闭式湿磨 输送、气化和废热回收、煤 磨系统。煤经过研磨后 磨系统 是非封闭式湿磨 种制浆工艺,都是耗能大户。 系统,如图4—54所示。该法 气的冷却和净化等。 系统 送到分级机中进行分选, 因此,为了减少磨矿功耗, 煤浆的制备和输送 中,煤一次通过磨机,所制 过大的颗粒再返回到磨 磨矿前,除特殊情况(如用粉 合格煤浆的制备是德士古 机中进一步研磨。这种 取的煤浆同时能够满足粒度 煤或煤泥制浆)外.都必须经 和浓度的要求。煤在磨机中 方法的优点是得到的煤 法应用的基本前提。煤 过破碎,预先破碎到粒度小 的停留时问相对长一些,这 浆粒度范围较窄,对磨 浆的浓度、黏度、稳定 于30mm,然后经过带称送 样可以保证较大的颗粒尽可 机无特殊要求;缺点是 性等对气化过程和物料 人磨粉机。研磨好的煤浆首 能不太多。要达到合格的研 需要分级设备。为了达 的输送均有重要的影响, 先要进入一均化罐·然后用泵 磨,选择适当的磨机就变得 到适当的分级,煤浆的 而这些指标与煤的研磨 送到气化炉。煤浆是否能够 又有着密切的关系。 很重要,最合适的是用充填 黏度就不能太大,这就 顺利进入气化炉,在泵功率 球或棒的滚筒磨机,妥善选 固体物料的研磨分为干法 意味着煤浆中的固含量 确定的前提下,取决于煤浆 择磨机长度、球径及球数, 不能太大,而水分含量 和湿法两大类。制取水 的浓度和颗粒的粒度.这又 使得煤通过磨机时一次即能 相应的就高,后系统需 煤浆时普遍采用的是湿 集中体现在煤浆的黏度上, 达到高浓度的煤浆,并具有 要增设稠化的专用设备, 法,这种方法又分为封 为降低黏度可采用加入添加 所需要的粒度。 以达到该法的煤浆浓度 闭式和非封闭式两种系 剂的方法以降低黏度。 统。 要求。
煤气化 第六章 气流床

第六章气流床气化工艺气流床气化法是20世纪50年代初发展起来的新一代煤气化技术,最初代表炉型为K—T炉。
之后随着shell、Texaco等一批新型工艺的开发,气流床气化技术因其出色的生产能力和气化效率,在世界范围内得到了广泛的应用,尤其是在燃气联合循环中。
目前绝大多数IGCC电站所选的是气流床气化炉,主要炉型为Texaco、Shell、E-Gas(原Destec)以及Prenflo 等。
第一节概述表6-2 三种气化技术比较二气流床气化原理1 气化原理(1)粉煤的干燥及裂解与挥发物的燃烧气化•可以认为煤粉中的残余水分瞬间快速蒸发,同时发生快速的热分解脱除挥发分,生成半焦和气体产物(CO 、及其他碳氢化合物)。
•生成的气体产物中的可燃成分在富氧条件下,迅速与氧气发生燃烧反应,并放出大量的热,使粉煤夹带流温度急剧升高,并维持气化反应的进行。
42222CH N S H CO H 、、、、n m H C 22242222222222222222)2/()2/()2/()4/(CO O H O CH OH O H CO O CO H n mCO O m H C O H n mCO O n m H C n m n m +=+=+=++=++=++(6-1)(6-2)(6-3)(6-4)(6-5)二气流床气化原理1 气化原理(2)固体颗粒与气化剂(氧气、水蒸气)间的反应•氧与剩余焦粒发生燃烧和气化反应。
•炽热的半焦与水蒸气进行还原反应,生成CO 和。
2H CO O C CO O C 22222=+=+2222222CO H O H C CO H O H C +=++=+(6-6)(6-7)(6-8)(6-9)二气流床气化原理1 气化原理(3)生成的气体与固体颗粒间的反应•高温的半焦颗粒,除与气化剂水蒸气和氧气进行气化反应外,与反应生成气也存在气化反应。
•煤中的硫,在高温还原性气体存在的条件下,与和CO 反应生成和。
煤化工工艺学课件第五章

北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室5.6 气流床煤气化工艺5.7 煤地下气化重点:掌握煤气化的基本原理,认识煤气化固定床、流化床、气流床的特性,熟悉三种典型的气化工艺的特点。
5.1z气化所得的可燃气体成为气化煤气,其中有效成分包括CO、H2、甲烷等。
气化煤气可以用作城市煤气、工业燃气和化工原料气。
z煤炭气化时,必须具备三个条件,即气化炉、气化剂、供给热量。
煤气化技术的应用领域z冶金还原气:z联合循环发电燃气:z燃料油合成原料气和煤炭液化气源:直接、间接液化等z煤炭气化制氢:用于电子、冶金、玻璃、化工合成、航空航天、氢能电池等z煤炭气化燃料电池:燃料电池与高效煤气化结合发电技术等煤气化技术的发展历史1857德国Siemens兄弟最早开发出用块煤生产煤气的炉子z U-Gas美国IGT(1974z KRW美国西屋(1975z1950s气流床德国Koppers-Totzekz Texaco美国,第一套中试装置(z Shell荷兰,第一个实验装置(z GSP原民主德国(1976z Prenflo德国Krupp-Uhde5.2 煤气化的基本原理和均相反应z非均相反应:气化剂或气态反应物与固体煤或煤焦的反应z均相反应:气态反应物之间的相互作用或与气化剂的反应(CH)n + O2+ H2O −−煤C + H 2O H 2+ CO C + CO 22CO C + 2H 2CH 4H 2+ O 2H CO + O 2CO CO + H 2O H 1212CO + 3H 2CH 煤= CH 4+ 气体烃+ 气体烃、焦油煤= C + CH z产生的焦油和气态烃还可能进一步裂解或反应生成气态产物煤气化的基本反应C + 2S CS 22H 2S + 2SO 2CO + S COS N 2+ 3H 22NH N 2+ H 2O + 2CON 2+ xO 22NOx气化反应的化学平衡温度压力K ∆H = 173.3 kJ/molCO 与CO 2的平衡组成与压力的关系1.气体反应物向固体(碳)表面转移或者扩散2.气体反应物被吸附在固体(碳)的表面上3.被吸附的气体反应物在固体(碳)表面起反应而形成中间配合物4.中间配合物的分解或与气相中达到固体(碳)表面的气体分子发生反应5.反应产物从固体(碳)表面解吸并扩散到气体主体C 与H 2各反应的基元反应及动力学方程气化反应动力学气化反应动力学¾混合模型¾收缩未反应核模型:随着反应进行,反应面逐渐向内推进,适用于化学反应速率K: 反应速率常数,Ψ:孔结构参数,与初始孔隙率和孔的长度有关X :气化反应的碳转化率t :气化反应的时间,气化反应动力学未反应的煤粒气化反应动力学工业煤气的组成混合煤气1127.5半水煤气3733.3空气煤气:以空气作为气化剂生产的煤气水煤气:将空气(富氧空气或纯氧)和水蒸气分别交替送入气化炉内间歇进行生产的煤气混合煤气:以空气(富氧空气或纯氧)和水蒸气的混合物作为气化剂,生产的煤气半水煤气:气体成分经过适当调整(主要是调整含氮气的量)后,生产的符合合成氨原料气的要求的煤气气化剂固定床煤粒不动气体穿过煤粒:6-50 mm气化剂5.3 气化炉的基本原理不同类型气化炉的压力损失和热传导行为最小流化速度C.Y. Wen颗粒带出速度固定(移动)床气化炉z固定床气化炉一般使用块煤或煤焦为原料,颗粒大小为6~50mm煤煤固定床(移动床)气化炉(非熔渣)及炉内温度分布图灰煤气水蒸气氧气床层高度温度/o C灰气化剂煤气烧蜂窝煤的炉子里,蜂窝煤Æ渣固定、移动?流化床气化炉z加入炉中的煤粒度一般为流化床气化炉示意图及炉内温度分布图气流床气化炉z将粉煤(200目左右,≈0.08mm )用气化剂输送入炉中,以并流方式在高温火焰中进行反应,其中部分灰分可以以熔渣的方式分离出来,反应可在所提供的空间连续地进行,炉内的温度很高。
流化床气化技术ppt课件

常压温克勒气化炉优点
优点:
温克勒气化工艺单炉的生产能力较大、 煤气中无焦油,污染小。
由于气化的是细颗粒的粉煤,因而可 以充分利用机械化采煤得到的细粒度 煤。
由于煤的干馏和气化是在相同温度下 进行的,相对于移动床的干馏区来讲, 其干馏温度高得多,所以煤气中几乎 不含有焦油,酚和甲烷的含量也很少,
① 对床层膨胀度的影响: 当气流的质量流量不变时,随着压力的提高,床
层膨胀度急剧下降。 为使膨胀度达到保证正常流化所需的值,则需提
高气体的线速度,即增加鼓风量(生产能力增加)。 当负荷、粒度组成、膨胀度均相同的条件下,加
压下流化床可得到较均匀的床层,气泡含量很少, 颗粒的往复运动均匀,并具有相当明显的上部界限。 所以,加压流化床的工作状态比常压下稳定。
(2)压力的影响
采用加压流化床气化可改善流化质量,消除一 系列常压流化床所存在的缺陷。
采用加压,增加了反应器中反应气体的浓度, 在相同流量下减小,气流速度,增加了气体与原 料颗粒间的接触时间。在提高生产能力的同时, 可减少原料的带出损失。
在同样生产能力下,可减小气化炉和系统中各 设备的尺寸。
压力的影响
常压温克勒气化法的工艺缺点,主要是由于操作 温度和压力偏低造成的。为克服上述缺点,需提 高操作温度和压力
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的,因 此,篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
1、基本原理
(1)温度的影响 已知提高气化反应温度有利于二氧化碳还原和水
煤加氢气化炉
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的,因 此,篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
第六章 气流床气化new

煤粉以均匀的速度被加 到螺旋给料机,通过它 将煤粉送至混合器,在 混合器中氧和蒸汽流携 带煤粉通过短管经烧嘴 入炉。
(3)烧嘴
粉煤的喷射速度必须大于火焰的扩散速 度,以防发生回火。规定负荷的调节范围 为额定负荷的60%-100%,回火速度一般为 额定负荷流速的50%-55%。 每个气化炉的炉头装有相邻的两个烧嘴, 并与对面炉头的烧嘴处于同一条直线上。 各个烧嘴有各自的螺旋给料机。
第二节 K-T气化炉
两个稍向下倾斜的喷嘴 相对设置,一方面可以使 反应区内的反应物形成高 度湍流,加速反应,同时 火焰对喷而不直接冲刷炉 墙,对炉墙有一定的保护 作用。另一方面,在一个 反应区未燃尽的喷出颗粒 将在对面的火焰中被进一 步气化,如果出现一个烧 嘴临时堵塞时保证连续安 全生产。
第二节 K-T气化炉
第一节 气流床气化概述
缺点: ①由于燃料在气化介质中的浓度低、反应物并流, 产品气体与燃料之间不能进行内部换热,其结果 使出口气体的温度比移动床和流化床的都高。 ②为了保证较高的热效率,因而就得在后续的热 量回收装置上设置换热面积较大的换热设备,这 就在一定程度上抵消了气化炉结构简单的优点。 已经工业化的气流床气化炉:K-T、Shell、GSP、 GE、Prenflo、E—gas、对置多喷嘴气化炉、多 元料浆气化炉等
水煤浆浓度
水煤浆浓度:煤浆中煤的 质量分数,与煤炭的质量、
制浆的技术密切相关
水煤浆的水分含量是指全 水分,包括煤的内在水分 水煤浆浓度对气化过程的 影响:一般地,随着水煤
浆浓度的提高,煤气中的
有效成分增加,气化效率 提高,氧气的消耗量下降。
德士古法的收益明显受到煤浆浓度的影响。
第五章 流化床煤气化工艺

一 温克勒煤气化炉
图5-4 温克勒气化炉
一 温克勒煤气化炉
1 温克勒气化炉的优点
• 原料可以全部是碎煤或粉煤(<1mm)。气化剂(氧 气和水蒸气)消耗量低。 • 气化负荷弹性大,在短时间内,其处理量可从最小 (25%设计负荷)调至最大(150%设计负荷)。 • 操作温度低,控制维修简易,运行可靠。 • 粗煤气中无焦油类副产物,容易净化。
• 当气流的重量流量不变时,随着压力的提高床层膨胀 度α急剧下降。为了使α达到保证正规流化所必需的值, 则须提高气体的线速度即增加鼓风量。同时也使气体在床 层中的停留时间相应增加,从而为强化气化过程创造了条 件。而且,一般情况下加压流化床的工作状态比常压下稳 定。
三 加压流化床气化的特点
• 1.压力对流化床的流体力学影响 • (3)对带出物带出条件的影响
• (2)流化床气化炉内物料均匀,温度均匀,便于操 作控制。
• (3)气化强度大,便于大规模生产设备的建设。 流化床气化采用的原料颗粒较细,气化剂的
流速很高,并在剧烈的搅动和返混状态下,气固 接触好,传热强度大,有利于非均相反应速度的 提高。所以,流化床的气化强度大大高于移动床。 直径4m的常压流化床气化炉,操作温度为 1000℃时,单炉产气量可达50000 m3/h。
• 随流化床反应器中压力的升高,由于气流密度增 大,气流速度减小,使煤粉的带出量下降,而且带出物 的颗粒尺寸也减少。
• 所以当床层膨胀度不变时,压力升高将使带出量大 大减小。
三 加压流化床气化的特点
• 2.压力对流化床气化过程的影响 • (1) 加压流化床与常压流化床相比,压力对气化过
程最大的影响是使气化炉的生产能力得到了很大的提高。 • (2)加压气化有利于提高煤气组成中甲烷含量,使煤
煤气化技术的基本原理PPT课件

煤
煤
O2或空气 800~1800ºC 煤气 水蒸气 0.1~4Mpa 灰
水蒸气 800~900ºC 煤气 0.1~0.4Mpa
热
图7-1 自供热气化方式
-
图7-2 间接供热气化方式
14
第一节 概述
(1)按供热方式分类
③ 加氢气化方式:
✓ 即使以第二种方式制得煤气,其热值仍不 是很高。为了提高煤气的热值,可采用加 压或加氢的方法以提高煤气中CH4的含量。
c) 如果采用空气做催化剂,则会带入大量的N2。
d) N2和CO2的存在都将会使煤气的热质降低。
-
13
第一节 概述
(1)按供热方式分类
② 间接供热气化方式:
③ 因此考虑让煤仅与水蒸气反应,热量可
通过气化炉壁从外部传给煤或气化剂,也
可以用电热和核反应进行间接供热,所以
又称配热式水蒸气气化法。(见下右图)
析出,热解反应如下:
、H 煤 热 解 C 4 H C m H n 焦 ( 油 C H O 2 S 2 ) H 2 O 焦炭
-
9
第一节 概述
二、煤气化的基本原理
➢ 煤的气化反应是指热解生成的挥发分、残 留焦炭颗粒与气化剂发生的复杂反应。由 于该反应是在缺氧状态下进行,因此煤气 化C能应H有还反4,:有应只少的有量主小的要部H产2分O物。的是该碳:过被可程氧燃的化性主成C要OCO、化2H,学2反和可
② 优点:气固是逆流接触,煤在炉内停留时间较 长,约1~1.5h,反应温度较低,碳的转化率和气 化效率较高。
③ 缺点:煤气的生产能力较小;如使用黏结性煤 时,在炉内还需加搅拌装置。
-
18
第一节 概述
(2)按气化炉内煤料与气化剂接触方式分类
煤化工工艺学课件5.4 流化床气化法

§ 5.4 流化床气化法
§ 5.4 流化床气化法
1.常压流化床气化原理
直接使用小颗粒碎煤(0~10mm)为原料,并可利用 褐煤等高灰劣质煤。它又称为沸腾床气化,把气化剂 (蒸气和富氧空气或氧气)送入气化炉内,使煤颗粒呈 沸腾状态进行气化反应。 知识储备:什么是流化床? 气流速度提高,固体颗粒全部浮动起来,但是仍逗留在 床层中不被流体带出.
与传统排渣方式相比的优点: 与固态排渣比:降低了灰渣中的碳损失; 与液态排渣比:减少了灰渣带走的显热损失。
实例2
⑴U-GAS气化炉及气化过程 气化炉内四个重要功能:煤的破黏、脱挥发份、 气化及灰的熔聚、团聚灰渣从半焦中分离出来。
原料煤0~6mm 床内反应温度为950~1100℃ ; 操作压力在0.14~2.4MPa范围变化.
⑶工艺条件和气化指标 ①工艺条件 a:操作温度 一般为900℃左右。 b:操作压力 约为0.098MP(常压) c:原料 粒度;0~10mm,褐煤、弱黏煤、不黏煤和长焰煤等,但活性要高。 d:二次气化剂用量及组成:与带出未反应的碳成比例。?? (过少:未反应碳得不到充分气化而被带出,气化效率下降;过多: 产品被烧)
2.常压流化床(温克勒)气化工艺
⑴温克勒(Winkler)气化炉---实例(上部的圆筒部分, 为下部的6~10倍) ②操作特点 a:原料的加入:由螺旋加料 器加入圆锥部分腰部。 b:排灰:矸石灰(30%左右) 自床层底部排出; 其余飞灰由气流从炉顶夹带 而出。
⑵气化工艺 在温克勒气化工艺基础上提高温度和压力。
提高气化压力到1MPa ; 气化温度可提高到1000℃;
①工艺流程 优点: 提高气化炉生产能力;碳的转化率上升,提高了煤气的质 量。
注意锁斗的作用
第六章 气流床_

(3)生成的气体与固体颗粒间的反应
• 高温的半焦颗粒,除与气化剂水蒸气和氧气进行气化反应外,与 反应生成气也存在气化反应。 C CO2 2CO (6-10)
C 2 H 2 CH 4
(6-11)
• 煤中的硫,在高温还原性气体存在的条件下,与 H 2 和CO反应生 成 H 2 S 和 COS 。 (1 / 2) S 2 H 2 H 2 S (6-12)
三 气流床气化的一般特性及分类
1 气流床气化的一般特性
(2)选用适合的煤种
在气流床气化中,总反应速度的控制步骤为动力学控制, 故选用褐煤之类活性高的煤种对气化过程大为有利。 使用挥发分高、固定碳少的煤,可大大改善气化条件。 因为挥发分的逸出速度快,剩下的固定碳较少时,可使碳的 转化比较完全,技术经济指标较好。在煤种选择上,选用灰 熔点低的煤比较理想。 当然,从原则上讲气流床气化可适用任何煤种,但从经 济角度来看还应有选择性。
优点: 可用于气化的原料范围比较宽。 水煤浆进料与干粉进料比较,具有安全并容易控制的特 点。 工艺技术成熟,流程简单,过程控制安全可靠,设备布 臵紧凑,运转率高。 操作弹性大,气化过程碳转化率比较高。 粗煤气质量好,用途广。 可供选择的气化压力范围宽。 气化过程污染少,环保性能好。
(一)水煤浆原料煤的选择及特征
2.水煤浆主要特征
(1)水煤浆的成浆性 成浆性的评定 煤的成浆性是指将煤制备成水煤浆的难易程度。 煤的成浆性一般可以用所制煤浆在常温下,剪切速 率为100s-1表观粘度达1000mPa· s时的煤浆浓度来 衡量。成浆性好,说明该煤种易制成水煤浆,反之, 说明煤种难制成水煤浆。
(一)水煤浆原料煤的选择及特征
1.水煤浆原料煤的选择 (2)挥发分 煤中的挥发分高有利于煤的气化和碳转化率的提高, 但是挥发分太高的煤种容易自燃,给储煤带来一定麻 烦。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
煤化工工艺学课件气流床气化法
应用实例2: Shell煤气化
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。
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(富产物煤少化工,工艺属学课洁件气净流煤床气工化法艺)
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。
煤化工工艺学课件气流床气化法
水冷壁结构示意图:
连续运行10年水冷壁内侧图片
煤化工工艺学课件气流床气化法
连续运行10年水冷壁外观图片
煤化工工艺学课件气流床气化法
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。
煤化工工艺学课件气流床气化法
应用实例2: Shell煤气化
⑶气化炉(如图)
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
煤化工工艺学课件气流床气化法
水冷壁结构
应用实例2: Shell煤气化
⑵ Shell煤气化工艺流程及气化炉
煤化工工艺学课件气流床气化法
应用实例2: Shell煤气化
煤化工工艺学课件气流床气化法
气化炉与合成器冷凝器
应用实例2: Shell煤气化
煤化工工艺学课件气流床气化法
应用实例2: Shell煤气化(打印)
流程简述:
①、煤粉制备和送料系统。
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。
思考:与固定床和 流化床煤化的工工区艺学别课件。气流床气化法
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
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。
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。
煤化工工艺学课件气流床气化法
应用实例2: Shell煤气化(打印)
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。
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。
煤化工工艺学课件气流床气化法
应用实例1: K-T气化法
煤化工工艺学课件气流床气化法
应用实例2: Shell(壳牌)煤气化
3.Shell煤气化工艺 ⑴工艺技术特点 (!与其他气化炉的区别) ●加压气流床粉煤气化,以干煤粉进料,纯氧做气化剂,
§ 5、煤的气化
§ 5.5 气流床气化法
煤化工工艺学课件气流床气化法
§ 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。
.应用实例1: K-T气化法
⑵气化工艺 ①气化工艺流程 p199 ②操作条件和气化指标 a:原料煤: 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: 0.85~0.9kg/kg.
煤化工工艺学课件气流床气化法
应用实例1: : K-T气化法
e:蒸汽煤比:0.3~0.34kg/kg. f:气化效率:69%~75%. g:碳转化率:80%~98%.
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;
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
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。
煤化工工艺学课件气流床气化法
应用实例1: K-T气化法
煤化工工艺学课件气流床气化法
煤化工工艺学课件气流床气化法