煤炭气化技术课件

2.煤气化化学反应
• 气化反应： C+H2O=CO+H2 C+CO2=2CO
• 变换反应：CO+H2O=CO2+H2 • 燃烧反应： C+O2=CO2
吸热反应 吸热反应 放热反应 放热反应
3.煤气化过程
• 干燥 • 干馏（热解） • 气化 • 燃烧
三. 原料煤及煤灰的特征描述
1.原料煤特征描述
uhde、KBR、SES、山西煤化所、 华理-兖矿、 CBI(E-Ggas)、清华大学、西安热工研究院、西 北化工研究院、航天煤化工公司、鲁奇公司、泽 玛克公司、云煤、宁煤、五环、东方炉 等
6. 不同煤气化技术对煤质的要求 --干粉气流床
干粉气流床煤气化工艺对原料煤有广泛的适 应性，从无烟煤到褐煤的各种煤都可以气 化。由于采用干粉进料，高温、加压气流 床气化，对煤的活性、粘结性、机械强度 、水分、挥发分等一些煤质指标要求不严 格。虽然干粉气流床煤气化工艺对煤质的 适应性很广，但它不是万能气化炉，从技 术经济角度考虑，该工艺对煤质还是有一 定要求的，主要要求及原因分析如下：
煤炭气化
贺百廷 2014.12.20
目录
一．煤制油化工产业现状 二．煤气化定义、化学反应、过程 三．原料煤及煤灰的特征描述 四．煤气化系统组成 五．煤气化技术分类及特点 六．煤气化技术发展趋势 七．煤气化技术的选择方法 八．对一些热点话题的思考
一. 煤制油化工产业现状
1. 煤制油化工产业：直接液化、间接液化、 煤制烯烃、煤制天然气、煤制乙二醇、煤 制芳烃、褐煤提制等
• 工业分析：水分、灰分、挥发分、固定碳、 硫含量、发热量
• 元素分析：炭、氢、氧、氮、硫
• 煤的工艺性质：哈氏可磨性指数、烟煤粘结 指数、机械强度、粒度组成、限下率、热稳 定性、二氧化碳反应性等
• 煤中微量元素：磷、氯、砷、氟、汞、铅、 镉等。随着现代煤化工项目的大型化，煤中 的微量元素对下游工艺及环保影响日益被人 们所重视
四. 煤气化系统组成
3. 气化炉 水冷壁、水夹套、耐火砖
4. 热回收统 副产蒸汽、预热工艺介质
5. 气体净化系统 除尘：干法、湿法洗涤 脱出酸性气体：（吸收、解析）
四. 煤气化系统组成
6.变换系统：气体组分调整 7.废水预处理
脱出有机物：氨氮、油、酚等 脱出盐类：超滤、反渗透、蒸发结晶
五.煤气化技术分类及特点
2. 煤灰的特征描述
• 沾污指数（Rf）是指煤灰碱度（B/A）乘煤 灰中Na2O值。其能体现煤灰在高温受热面 的沾污倾向。其中，煤灰碱度是煤灰中碱 性氧化物含量与酸性氧化物含量的比值。
Na2O值是煤灰中Na2O质量百分数。通常Rf 按照＜0.2，0.2—0.5，0.5—1.0和＞1.0划 分四个等级，分别代表轻微沾污、中等沾 污、强沾污和严重沾污倾向。对于废锅流 程的气化工艺有重要指导意义。
6. 不同煤气化技术对煤质的要求 --干粉气流床
• ① 灰分：干粉气流床采用液态排渣，灰分 过高导致灰渣增加，热效率降低，还可能 造成气化炉排渣不畅或堵塞。由于干粉气 流床气化炉均采用膜式水冷壁结构，灰分 过低导致气化炉不能正常挂渣，影响“以 渣抗渣”的效果。实践表明：最佳灰分含 量为12%～25% 。
Mark+气化炉，与Mark4-HP40相比，单炉 负荷增加了100%。建议关注该气化炉的进 展
3. 流化床气化
• Winkler炉、HTW炉、恩德气化炉 • U-Gas气化炉 • KBR气化炉 • 中国ICC灰融聚气化炉 • 建议关注HTW炉和KBR公司开发的气化炉
4. 气流床气化
• 进料类型:干粉、水煤浆（多元料浆） • 气化炉类型：热壁炉、水冷壁气化炉 • 煤烧嘴多少：单烧嘴、组合烧嘴、多烧嘴 • 烧嘴位置：顶部、中部 • 气化剂：氧气、空气 • 压力：常压、加压 • 流程配置：废锅流程、冷激流程 • 专利商：Shell 、GE、 Siemens、科林、 Krupp-
1. 常压固定床（移动床）气化 2. 加压固定床（移动床）气化 3. 流化床气化 4. 气流床气化 5. 熔融床气化：融铁床、沙浴床、熔渣床 6. 地下气化
1. 常压移动床（固定床）气化
• 在冶金、建材、机械等行业用于制取工业燃 气，在中小型合成氨厂用于制取合成气，在 一些领域用于制备CO。
• 这种气化技术对原料要求严格（无烟煤、焦 炭、半焦等），单炉生产能力小，环境污染 严重，能耗高。
四. 煤气化系统组成
煤气化系统由设备、连接设备的管道、附着 在管道上的阀门及测量元件、控制系统等组 成。煤气化系统采用了集成技术，核心是烧 嘴及气化炉。包括：
1.原料煤预处理及进料系统 煤的破碎、筛分、制浆、制粉等。 烧嘴、锁斗、密相输送、煤粉输送泵、螺 旋杆给料
2.排灰系统 锁斗、连续排灰（渣）
• 目前，以富氧（纯氧）/二氧化碳为气化剂 的连续常压气化有一定的市场。
• 随着其它煤气化技术的不断发展与完善，随 着时间的推移，终将被淘汰。
2. 加压固定床气化
加压移动床（固定床）气化分固态排渣鲁 奇炉和液态排渣BGL炉。在中国使用鲁奇 炉的企业有：云南省解放军化肥厂、山西 天脊煤化工集团公司、河南省义马气化厂 等。近几年来，新疆广汇、大唐、新汶、 庆华等公司也已选择鲁奇炉生产煤基天然 气。
2. 项目越来越多 3. 规模、投资越来越大 4. 业主的风险意识越来越强 5. 煤气化技术的选择越来越被重视 6. 政府的要求越来越高：环保、节能、安全
二.煤气化定义、化学反应、过程
1.煤气化定义
在一定的温度与压力下，煤炭与气化剂 （空气、氧气、二氧化碳、水蒸汽等）反 应，煤中有机质转化成煤气、矿物质转化 成灰渣的过程
2. 煤灰的特征描述
• 煤灰熔融性： ①变形温度（DT，原称T1） ②软化温度（ST，原称T2） ③半球温度（HT） ④流动温度（FT，原称T3） • 粘温特性：煤灰的粘温特性是指煤的灰分
在不同温度下熔融时，液态灰所表现的流 动性。是液态排渣气化的重要参考指标。
2. 煤灰的特征描述
• 煤灰组成：Al2O3、SiO2、Fe2O3、MgO、 TiO2、CaO、Na2O、K2O、MnO2、SO3、 P2O5等成分的含量。其中Al2O3、SiO2、 TiO2、 P2O5称为酸性氧化物，一般认为其 含量越高，煤灰熔点较高，灰黏度也高。 而Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O称为 碱性氧化物，其含量高时煤灰熔点和灰黏 度会降低。