碎煤加压气化概述

三、煤气化的原理 3. 流体力学基础
床层压力降随气速的变化曲线
（四）气化过程的主要评价指标
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
气化强度 煤气组成和热值 煤气产率 灰渣含碳量 碳转化率 气化效率 热效率
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（四）气化过程的主要评价指标 1. 气化强度
气化强度是指气化炉内单位横截面积上的气化速度，表达方式 有三种： （1）以消耗的原料煤量表示：kg/(m2.h) （2）以生产的煤气量表示：Nm3/(m2.h) （3）以生产煤气的热值表示：MJ/(m2.h)
二、煤气化的发展简述
●几种气化方法发展
1. 移动床气化
（1）1875年Siemens建立了第一台工业化移动床气化炉 * 以焦炭为原料 * 以空气/水蒸气为气化剂 * 间歇操作生产水煤气 （2）接着，英国人Mond建立了以煤为原料的移动床气化炉 （3）1923年，德国人用改造后的Mond移动床气化炉生产甲 醇合成原料气 （4）德国人Lurgi 1925年起开发移动床加压气化；1939 年，第一代Lurgi移动床加压气化实现工业化应用
气流床
三、煤气化的原理 1. 物理化学基础
温度 原料煤
压力
干燥 热解 气化 燃烧
冷却 煤气
净化
三、煤气化的原理 2. 煤气化化学反应
CnHmOxNySz=C+CH4+CO+CO2+H2+NH3+HCN+H2S+COS+•••
Gasifier Gas Composition (Vol %) H2 25 - 40 CO 13 - 60 CO2 5 - 35 CH4 0 - 15
的体积（通常用标准状态下的煤气体积表示）
(1) 单位一般为：Nm3/kg（原料煤） (2) 煤气产率的倒数称为单耗，单位一般为：
kg（原料煤）/1000Nm3
（四）气化过程的主要评价指标
4. 灰渣含碳量
灰渣含碳量是指灰渣中未气化碳在灰渣中的含量 (1) 灰渣中碳含量 (2) 飞灰中碳含量
碎煤加压气讲义
内蒙古大唐国际 克什克腾煤制气项目筹备处 气化区分厂 2008年10月
目
录
一、煤气化的定义与分类
什么叫煤气化？
煤
气化剂
空气/O2/H2/CO2/H2O
气 化 炉
气化示意图
煤气 灰渣
一、煤气化的定义与分类
煤气化分类
1.按是否需要开采 3.按气化剂的种类 5.按灰渣排出形态 7.按热量提供方式 2.按流体力学行为* 4.按气化操作压力 6.按过程是否连续 8.按是否加催化剂
Coal Oxygen Steam
C + 1/2 O2 C + O2 C + CO2 C + H2O
CO CO2 2CO CO + H2
C + 2H2
CO + H2O CO + 3H2 〔 S〕 〔N〕
CH4
H2 + CO2 CH4 + H2O H2S+COS NH3+HCN
H2S 0.2 - 1 COS 0 - 0.1 N2 0.5 - 4 Ar 0.2 - 1 NH3 + HCN 0 -0.3 Ash/Slag/PM
和“矿井气化”两种地下气化新工艺
二、煤气化的发展简述
5. 催化气化 （1）1908年，Haber提出，煤灰对水煤气变换反应有催化作用 （2）1918年，Gwodsz证实了Haber的观点 （3）1921年，Tayler和Neville发现，K2CO3和Na2CO3等对碳与 水蒸气间的反应有催化作用 （4）1980年前后，美国Exxon公司进行用催化气化技术生产代 用天然气的研究工作;中国煤炭科学研究院在催化剂研制和工 艺开发方面做了大量研究工作 * 但催化气化至今仍未实现工业化应用
二、煤气化的发展简述
3. 气流床气化
(1) 1942年，德国人Heinrich Koppers用化学工 程中的气流床理论研究煤气化，并设计出 了 Koppers-Totzek ( K-T )气流床气化炉 (2) 1949年，在法国建立了第一台工业化气流 床气化炉，为合成氨和甲醇生产原料气
(3) 1970年以后，美国开发出了Texaco和Destec 气流床气化炉；德国开发出了GSP和Prenflo 气流床气化炉；荷兰开发了Shell气流床气化 炉；日本开发了二段式干煤粉气流床气化炉
（鲁尔工业区）
鲁奇炉的发展概况
二、煤气化的发展简述
2. 流化床气化
(1) 1913年，化学工程中出现了流化床理论 (2) 1922年，德国人Winkler用流化床理论研 究煤气化，并申请了流化床气化专利 (3) 1926年，在德国建立了第一台工业化流 化床气化炉 (4) 1970年以后，德国开发出了HTW和CFB 流化床气化炉；美国开发出了U-Gas和 KRW流化床气化炉
二、煤气化的发展简述
●煤气化的发展趋势
（1）拓宽原料煤适应范围； （2）提高单炉产气量；
（3）提高气化效率； （5）提高运行可靠性； Lurgi （4）提高控制自动化水平； （6）改善环保特性 。 Texaco（GE) HTW E-Gas KRW Shell CFB GSP
BGL
固定床 常压
流化床 加压
（四）气化过程的主要评价指标
2. 煤气组成和热值
煤气热值是指标准状态下的单位体积煤气完 全燃烧后所释放出的热量，分为： a. 低位热值：指燃烧产物中的水以气态形式
存在
b. 高位热值：指燃烧产物中的水以液态形式 存在
（四）气化过程的主要评价指标
3. 煤气产率
煤气产率是指单位质量的原料煤气化后所产煤气
三、煤气化的原理
S和N的化学反应
序号
1 2
反应方程式 S+O2=SO2 SO2+3H2=H2S+2H2O SO2+2CO=S+2CO2 SO2+2H2S=3S+2H2O C+2S=CS2 CO+S=COS N2+3H2=2NH3 2N2+2H2O+4CO=4HCN+3O2 N2+XO2=2NOX
3 4 5 6 7 8 9
二、煤气化的发展简述
4.
地下气化
（1）1868年，德国人Siemens最早提出了地下气化的想法
（2）1888年，俄国人Mendelev对地下气化进行了工艺描述
（3）1912年，在英国建立了第一个地下气化野外试验场 （4）1913年，列宁在报刊上建议俄国要重视地下气化 （5）1931年，德国也建立了地下气化野外试验场 （6）1990年前后，中国开发了“长通道、大断面、两阶段”