移动床煤气化炉的设计及计算
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• 灰盘与碎渣圈的相对尺寸对灰渣的排出、煤气的产量等有直接的 影响。
• 对于炉体与灰盘之间的间隙h要有足够尺寸，若尺寸不够大，会 造成灰渣对水套磨损的加剧，本设计h取350mm。
固定床气化炉炉篦的设计与计算
• 在固定床气化炉制气过程中，氧化层中的燃料碳表面积只有在与 充分均匀的气化剂接触的条件下才能发生燃烧化学反应，直至以
煤气产率/气化效率/热 效率
• 通过计算潞安矿务局
• 干煤气产率： 3.38m3/kg
• 湿煤气产率： 3.58m3/kg
• 气化效率：69.63% • 热效率：76.66%
气化炉的设计
• 本设计选用常压固定床混合煤气发生炉。 • 此炉型由上、中、下三部分组成。 • 上部分包括加煤机、炉盖、探火孔等主要部件。 • 中部包括炉体和蒸汽水套、碎渣圈等。 • 下部包括炉篦、灰盘通风箱等。灰盘及通风箱均设有水封，以保
• 干煤气高热值：1486kcal/m3；干煤气产率：3.38m3kg；气化效率：69.63% ；热效率：76.66%；气化强度：850Nm3/(m2h)；煤气产量8313Nm3/h：，空 气消耗量为：4644.13Nm3/h，蒸汽耗量：696.62kg/h。
• 在此基础上，根据炉子的工艺要求，完成了炉墙耐火材料的选择与计算、 水夹套的计算、炉篦的设计计算以及化炉进出管径的确定。根据计算结果 ，自主设计了一台常压固定床气化炉。其结构参数如下：
• (b) 气固反应：
• C + O2→ CO2 • 2C + O2→ 2CO • C + H2O→ CO + H2 • C + CO2→ 2CO • C + 2H2→CH4
固定床气化技术工艺
• 定床气化技术也称移动床气化技术，是世界上最早开发和应用的 气化技术。固定床一般以块煤或焦煤为原料，煤（焦）由气化炉 顶部加入，自上而下经过干燥层、干馏层、还原层和氧化层，最 后形成灰渣排出炉外，气化剂自下而上经灰渣层预热后进入氧化 层和还原层。固定床气化的局限性是对床层均匀性和透气性要求 较高，入炉煤要有一定的粒（块）度（6～50mm）和均匀性。煤 的机械强度、热稳定性、黏结性和结渣性等指标都与透气性有关， 因此，固定床气化炉对入炉原料有很多限制。
煤气化原理示意图
气化的基本过程
• 固体燃料的气化过程是在 气化炉（或称煤气发生炉 ）中进行的。气化炉由炉 体、加料装置、炉栅（又 称炉篦或炉条）、灰盘、 气化剂入口和煤气出口等 部分组成。固体燃料自上 而下加入，在气化过程中 逐步下移，变成炉渣后由 下部导出，气化剂则由下 部进入，通过炉栅自下而 上，生成的煤气由燃料层 上方引出，这样就形成了
• 大型固定床气化技术包括Lurgi气化技术、BGL气化技术和YM气 化技术等。加压固定床气化技术是在常压固定床气化技术基础上 发展起来的，主要解决常压固定床气化技术中气化强度低、单炉 处理负荷小等缺点，最有代表性的是Lurgi加压气化炉。
气化过程计算
• 气化过程计算是发生炉制气工段工 艺设计的基础。气化过程计算应确 定：发生炉煤气组成、热值、产气 率、蒸汽和空气耗率、其它副产品 产率、气化效率、热效率等。
移动床煤气化炉的设计及计算
热动1201 张少豪
煤气化研究背景
• 我国是一个缺油"少气"煤炭资源相对丰富的国家，而煤气化技术则是现代 煤化工的基础，煤气化是通过直接液化制取油品或在高温下气化制得合成 气，再以合成气为原料制取甲醇、合成油、天然气等一级产品及以甲醇为 原料制得乙烯、丙烯等二级化工产品的核心技术。
• 目前国内外气化技术众多，自世纪中叶德国Siemen兄弟最早开发煤气发生 炉至今，已有150余年历史!形成了固定床(移动床)、流化床和气流床三种 技术工艺。各种技术都有其特点和特定的适用场合，它们的工业化应用程 度及可靠性不同，选择与煤种及下游产品相适宜的煤气化工艺技术是煤化 工产业发展中的重要决策。
煤气化的化学反应
• (a) 气相反应：
• 2CO + O2 → 2CO2 • 2H2 + O2 → 2H2O • CH4 + O2 → 2H2O + CO • CO + H2O → CO2 + H2 • CO + 3H2→ 2H2O+CH4 • CxHy(气态煤焦油)+ （x+y/2）2O2
→ y/2H2O + xCO
中进行汽水分离，分
离水经给水管流回水
套，以形成水的自然
循环。集气器分离出
的蒸汽供气化用。
•
水套由20号钢板制
成，作用是内壳形成
的水冷壁可防止熔渣
灰盘
• 灰盘与大蜗轮固定在一起，下部以其环形导轨坐落在环形基座的 钢球上，灰盘转动时钢球在上、下槽形导轨内转动，以减小摩擦 力。灰盘内壁表面突出的斜筋帮助大排灰刀排灰。固定不动的大 排灰刀下端插入灰盘水中，灰盘转动时，灰渣沿灰刀的斜面被排 出。
上各层化学反应的进行也都与气化剂的分布是否均匀有着直接的
关系。要使煤气发生炉中送入的气化剂在氧化层以下就形成一个
流量均匀的速度场，炉篦气化剂的分配及风口的结构设计是一个 关键。
• •
据1.各流H支体1管力中学阻原H力理损2，失有都以H相下等特3，点等：于总阻力降：HN
H
• •
2.所Q有1支管中Q的2流量和Q等3于总流量：
• 发生炉煤气气化过程计算方法有两 种：一是控制计算法；二是综合计 算法。前者以实际测定的数据为计 算依据，后者以一部分实测数据和 一部分理论数据为计算依据。本文 采用综合计算法。
• 理想气化指标 • 燃料干馏过程的计算 • 煤中含碳量的平衡 • 煤气组成、热值和产率的确定 • 绘制物料平衡表 • 计算煤气发生炉的热平衡
• 炉膛内径：3000mm；炉膛截面积：9.78m2；炉膛净高2200mm；气化剂进口 管径500mm；煤气出口管径：1000mm，水套高度1300mm；水套受热面积： 27.86m2；灰盘水封高度：950mm；炉底水封高度：835mm。
谢谢各位老师观看
热动1201——张少豪
平稳。
(3)稳压室风口所需直径的计算部分：
各层炉篦送气化剂开孔数目
通过上述公式得到以下计算结果： •第一层炉篦风口截面，需5个40； •第二层炉篦风口截面，需5个40； •第三层炉篦风口截面，需7个40； •第四层炉篦风口截面，需65个40
气化炉进出管径的确定
• （1）上升管管径 • 水套顶部有8个蒸汽上
升管，产生0.07MPa的 蒸汽，产量大小与煤 种及操作工艺有关， 每个上升管流量为 250m3/s，得经济流速 为30m/s
• （2）给水管管径
总结
• 本文以潞安矿务局煤为原料，选择固定床气化炉作为本设计的气化炉。通 过对干馏过程与气化过程的物料衡算和元素平衡计算，得到了抚顺煤气化 的工艺参数如下：
炉墙及探火孔
• 在进行耐火材料的选择 时，主要考虑耐火度和 绝热性能两项指标。由 于整个装置内部温度都 在1000左右，故要求向 火面的耐火材料有较高 的耐火度。
• 炉内温度900℃，由此选 择耐火材料为粘土耐火 砖，保温材料为水泥珍
蒸汽发生系统
•
水套产生的蒸汽和
热水由上升管上升到
蒸汽集气器中，在其
QN
Q总
炉篦风口设计计算
• 炉篦风口位置的确定
• 炉篦的分层，一般随炉直径大小而定，并考虑排灰方式以及稳压 室所需要的结构空间等因素。理论上分层越多越利于气化剂的均 匀分布。本设计分4层。
• (2)稳压室的设计： • 要达到气化剂分布均匀，要使气化剂在稳压室内形成一均匀静压
场，应考虑： • ①气化剂进入稳压室是逐级扩压，以动压力的降低使静压力均匀
证炉子的气密性，还起到防爆作用
气化炉设计百度文库数
• 设气化强度为850 Nm3/(m2h) • 炉膛内径为3000mm,则截面积A=9.78m2 • 炉膛净高为2200mm • 煤气产量:8313 Nm3/h • 耗煤量:3.58m3/kg • 气化剂耗量:4644.13Nm3/h • 蒸汽消耗量:696.62 m3/kg
• 对于炉体与灰盘之间的间隙h要有足够尺寸，若尺寸不够大，会 造成灰渣对水套磨损的加剧，本设计h取350mm。
固定床气化炉炉篦的设计与计算
• 在固定床气化炉制气过程中，氧化层中的燃料碳表面积只有在与 充分均匀的气化剂接触的条件下才能发生燃烧化学反应，直至以
煤气产率/气化效率/热 效率
• 通过计算潞安矿务局
• 干煤气产率： 3.38m3/kg
• 湿煤气产率： 3.58m3/kg
• 气化效率：69.63% • 热效率：76.66%
气化炉的设计
• 本设计选用常压固定床混合煤气发生炉。 • 此炉型由上、中、下三部分组成。 • 上部分包括加煤机、炉盖、探火孔等主要部件。 • 中部包括炉体和蒸汽水套、碎渣圈等。 • 下部包括炉篦、灰盘通风箱等。灰盘及通风箱均设有水封，以保
• 干煤气高热值：1486kcal/m3；干煤气产率：3.38m3kg；气化效率：69.63% ；热效率：76.66%；气化强度：850Nm3/(m2h)；煤气产量8313Nm3/h：，空 气消耗量为：4644.13Nm3/h，蒸汽耗量：696.62kg/h。
• 在此基础上，根据炉子的工艺要求，完成了炉墙耐火材料的选择与计算、 水夹套的计算、炉篦的设计计算以及化炉进出管径的确定。根据计算结果 ，自主设计了一台常压固定床气化炉。其结构参数如下：
• (b) 气固反应：
• C + O2→ CO2 • 2C + O2→ 2CO • C + H2O→ CO + H2 • C + CO2→ 2CO • C + 2H2→CH4
固定床气化技术工艺
• 定床气化技术也称移动床气化技术，是世界上最早开发和应用的 气化技术。固定床一般以块煤或焦煤为原料，煤（焦）由气化炉 顶部加入，自上而下经过干燥层、干馏层、还原层和氧化层，最 后形成灰渣排出炉外，气化剂自下而上经灰渣层预热后进入氧化 层和还原层。固定床气化的局限性是对床层均匀性和透气性要求 较高，入炉煤要有一定的粒（块）度（6～50mm）和均匀性。煤 的机械强度、热稳定性、黏结性和结渣性等指标都与透气性有关， 因此，固定床气化炉对入炉原料有很多限制。
煤气化原理示意图
气化的基本过程
• 固体燃料的气化过程是在 气化炉（或称煤气发生炉 ）中进行的。气化炉由炉 体、加料装置、炉栅（又 称炉篦或炉条）、灰盘、 气化剂入口和煤气出口等 部分组成。固体燃料自上 而下加入，在气化过程中 逐步下移，变成炉渣后由 下部导出，气化剂则由下 部进入，通过炉栅自下而 上，生成的煤气由燃料层 上方引出，这样就形成了
• 大型固定床气化技术包括Lurgi气化技术、BGL气化技术和YM气 化技术等。加压固定床气化技术是在常压固定床气化技术基础上 发展起来的，主要解决常压固定床气化技术中气化强度低、单炉 处理负荷小等缺点，最有代表性的是Lurgi加压气化炉。
气化过程计算
• 气化过程计算是发生炉制气工段工 艺设计的基础。气化过程计算应确 定：发生炉煤气组成、热值、产气 率、蒸汽和空气耗率、其它副产品 产率、气化效率、热效率等。
移动床煤气化炉的设计及计算
热动1201 张少豪
煤气化研究背景
• 我国是一个缺油"少气"煤炭资源相对丰富的国家，而煤气化技术则是现代 煤化工的基础，煤气化是通过直接液化制取油品或在高温下气化制得合成 气，再以合成气为原料制取甲醇、合成油、天然气等一级产品及以甲醇为 原料制得乙烯、丙烯等二级化工产品的核心技术。
• 目前国内外气化技术众多，自世纪中叶德国Siemen兄弟最早开发煤气发生 炉至今，已有150余年历史!形成了固定床(移动床)、流化床和气流床三种 技术工艺。各种技术都有其特点和特定的适用场合，它们的工业化应用程 度及可靠性不同，选择与煤种及下游产品相适宜的煤气化工艺技术是煤化 工产业发展中的重要决策。
煤气化的化学反应
• (a) 气相反应：
• 2CO + O2 → 2CO2 • 2H2 + O2 → 2H2O • CH4 + O2 → 2H2O + CO • CO + H2O → CO2 + H2 • CO + 3H2→ 2H2O+CH4 • CxHy(气态煤焦油)+ （x+y/2）2O2
→ y/2H2O + xCO
中进行汽水分离，分
离水经给水管流回水
套，以形成水的自然
循环。集气器分离出
的蒸汽供气化用。
•
水套由20号钢板制
成，作用是内壳形成
的水冷壁可防止熔渣
灰盘
• 灰盘与大蜗轮固定在一起，下部以其环形导轨坐落在环形基座的 钢球上，灰盘转动时钢球在上、下槽形导轨内转动，以减小摩擦 力。灰盘内壁表面突出的斜筋帮助大排灰刀排灰。固定不动的大 排灰刀下端插入灰盘水中，灰盘转动时，灰渣沿灰刀的斜面被排 出。
上各层化学反应的进行也都与气化剂的分布是否均匀有着直接的
关系。要使煤气发生炉中送入的气化剂在氧化层以下就形成一个
流量均匀的速度场，炉篦气化剂的分配及风口的结构设计是一个 关键。
• •
据1.各流H支体1管力中学阻原H力理损2，失有都以H相下等特3，点等：于总阻力降：HN
H
• •
2.所Q有1支管中Q的2流量和Q等3于总流量：
• 发生炉煤气气化过程计算方法有两 种：一是控制计算法；二是综合计 算法。前者以实际测定的数据为计 算依据，后者以一部分实测数据和 一部分理论数据为计算依据。本文 采用综合计算法。
• 理想气化指标 • 燃料干馏过程的计算 • 煤中含碳量的平衡 • 煤气组成、热值和产率的确定 • 绘制物料平衡表 • 计算煤气发生炉的热平衡
• 炉膛内径：3000mm；炉膛截面积：9.78m2；炉膛净高2200mm；气化剂进口 管径500mm；煤气出口管径：1000mm，水套高度1300mm；水套受热面积： 27.86m2；灰盘水封高度：950mm；炉底水封高度：835mm。
谢谢各位老师观看
热动1201——张少豪
平稳。
(3)稳压室风口所需直径的计算部分：
各层炉篦送气化剂开孔数目
通过上述公式得到以下计算结果： •第一层炉篦风口截面，需5个40； •第二层炉篦风口截面，需5个40； •第三层炉篦风口截面，需7个40； •第四层炉篦风口截面，需65个40
气化炉进出管径的确定
• （1）上升管管径 • 水套顶部有8个蒸汽上
升管，产生0.07MPa的 蒸汽，产量大小与煤 种及操作工艺有关， 每个上升管流量为 250m3/s，得经济流速 为30m/s
• （2）给水管管径
总结
• 本文以潞安矿务局煤为原料，选择固定床气化炉作为本设计的气化炉。通 过对干馏过程与气化过程的物料衡算和元素平衡计算，得到了抚顺煤气化 的工艺参数如下：
炉墙及探火孔
• 在进行耐火材料的选择 时，主要考虑耐火度和 绝热性能两项指标。由 于整个装置内部温度都 在1000左右，故要求向 火面的耐火材料有较高 的耐火度。
• 炉内温度900℃，由此选 择耐火材料为粘土耐火 砖，保温材料为水泥珍
蒸汽发生系统
•
水套产生的蒸汽和
热水由上升管上升到
蒸汽集气器中，在其
QN
Q总
炉篦风口设计计算
• 炉篦风口位置的确定
• 炉篦的分层，一般随炉直径大小而定，并考虑排灰方式以及稳压 室所需要的结构空间等因素。理论上分层越多越利于气化剂的均 匀分布。本设计分4层。
• (2)稳压室的设计： • 要达到气化剂分布均匀，要使气化剂在稳压室内形成一均匀静压
场，应考虑： • ①气化剂进入稳压室是逐级扩压，以动压力的降低使静压力均匀
证炉子的气密性，还起到防爆作用
气化炉设计百度文库数
• 设气化强度为850 Nm3/(m2h) • 炉膛内径为3000mm,则截面积A=9.78m2 • 炉膛净高为2200mm • 煤气产量:8313 Nm3/h • 耗煤量:3.58m3/kg • 气化剂耗量:4644.13Nm3/h • 蒸汽消耗量:696.62 m3/kg