流化床气化生产工艺流程组织

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气的除尘和冷却等。如图2-3-2所示。
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任务一流化床气化工艺
(1)原料的预处理首先对原料进行破碎和筛分，制成0~10mm的炉料，一般不需要干燥，
如果炉料含有表面水分，可以使用烟道气对原料进行干燥，控制入炉原料的水分在8%~12%。对于有黏结性的煤料，需要经过破黏处理，以保证床内的正常流化。 (2)气化预处理后的原料送入料斗中，料斗中充以氮气或二氧化碳惰性气体。用螺旋加料器将煤料加入气化炉的底部，煤在炉内的停留时间约15 min。气化剂送入炉内和煤反应，生成的煤气由顶部引出。煤气中含有大量的粉尘和水蒸气。
目前使用该技术的气化方法有U-GAS气化工艺和KRW气化工艺。
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任务二知识拓展
我国研究的现状:从1980年起，中国科学院山西煤炭化学研究所开始了灰熔聚流化床气化技术开发，至今已完成工业装置工艺和工程设计。经过多年的研究开发，所取得的数据和经验达到了与国外同类技术相当的水平，依据国内市场的需要，正在进行制合成气示范厂项目。
气化剂分两部分送入，下面送入总量的60%~75%，其余的气化剂由燃料层上面2.5~4 m处的许多喷嘴喷入，使煤在接近灰熔点的温度下气化，这可以提高气化效率，有利于活性低的煤种气化。大约有30%的灰从底部排出，另外的70%被气流带出流化床。
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任务一流化床气化工艺
气化炉顶部装有辐射锅炉，是沿着内壁设置的一些水冷管，用以回收出炉煤气的显热。
煤的粒度及其分布对流化床的影响很大，当粒度范围太宽，大粒度煤较多时，大量的大粒度煤难以流化，覆盖在炉算上，氧化反应剧烈可能引起炉算处结渣。如果粒度太小，易被气流带出，气化不彻底。一般要求粒度大于10 mm的颗粒不得高于总量的5%，小于1 mm的颗粒小于总量的10%~15%。
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③二次气化剂的用量。使用二次气化剂的目的是为了提高煤的气化效率和煤气质量。被煤气带出的粉煤和未分解的碳氢化合物，可以在二次气化剂吹入区的高温环境中进一步反应，从而使煤气中的一氧化碳含量增加、甲烷量减少。
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任务一流化床气化工艺
(2)气化指标褐煤的温克勒气化指标如表2-3-1所示。 4.优缺点优点: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。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℃左右，所以必须使用活性高的煤为气化原料。为此进一步开发了温克勒加压气化和灰团聚气化工艺。
二、加压流化床气化工艺
1.高温温克勒气化
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任务一流化床气化工艺
气化炉也具有简单可靠、运行灵活、氧耗量低和不产生液态烃等优点。采用比低温温克勒气化法较高的压力和温度，为了提高碳的利用率，采用带出煤粒再循环回床层。
U-GAS气化炉的结构如图2-3-4所示，气化炉要完成的4个过程是:煤的破黏、脱挥发分、煤的气化、灰的熔聚和分离。
U-GAS气化炉可以气化36%的烟煤。煤料破碎到0~8mm的范围，和温克勒气化炉相比，气化粒度更细的粉煤是其又一优点， U-GAS气化可以接纳10%小于200目(0. 07mm)的煤粉。对黏结性强的煤种要在脱黏器中进行预处理以免气化炉发生问题，如果气化非黏结性煤种时可以不进行预处理。
典型工业规模的温克勒常压气化炉，内径为5. 5 m，高23m。当以褐煤为原料时，氧气蒸气常压鼓风，单炉生产能力在标准状态下为47 000 m3/h ，采用空气蒸气鼓风时，生产能力在标准状态下为94 000 m3/h。生产能力的调整范围为25%~150%。
2.温克勒气化工艺流程温克勒气化工艺流程包括煤的预处理、气化、气化产物显热的利用、煤
项目三流化床气化生产工艺流程组织
1 任务一流化床气化工艺 2 任务二知识拓展
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任务一流化床气化工艺
在固定床阶段，燃料以很小的速度下移，与气化剂逆流接触。当气流速度加快到一定程度时，床层膨胀，颗粒被气流悬浮起来。当床层内的颗粒全部悬浮起来而又不被带出气化炉时，这种气化方法即为流化床(沸腾床)气化工艺。
由表中的数据可以看出，在加压和高温下的气化，设备的生产能力大大提高，是常压的2倍多。
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任务一流化床气化工艺
(2)工艺条件和气化指标 ①气化温度。提高气化温度有利于二氧化碳的还原反应和水蒸气的分解
反应，相应地提高了煤气中的一氧化碳和氢气的浓度，碳的转化率和煤气的产率也提高。提高气化反应温度受灰熔点的限制。当灰分为碱性时，可以添加石灰石、石灰和自云石来提高煤的软化点和熔点。 ②气化压力。加压气化可以增加炉内反应气体的浓度，流量相同时，气体流速减小，气固接触时间增大，使碳的转化率提高，在生产能力提高的同时，原料的带出损失减小在同样的生产能力下，设备的体积相应减小。
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任务一流化床气化工艺
加压流化床的工作状态比常压的稳定。经研究，加压流化床内气泡含量少，固体颗粒在气相中的分散较常压流态化时均匀，更接近散式流态化，气固接触良好。
此外，加压流化时，对甲烷的生成是有利的，相应提高了煤气的热值。
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任务二知识拓展
灰熔聚气化法
灰熔聚气化法属于加压流化床气化工艺。所谓的灰熔聚是指在一定的工艺条件下煤被气化后，含碳量很少的灰分颗粒表面软化而未熔融的状态下，团聚成球形颗粒，当颗粒足够大时即向下沉降并从床层中分离出来。
任务一流化床气化工艺
出炉粗煤气直接进入两级旋风除尘器，一级分离的含碳量较高的颗粒返回到床内进一步气化，二级除尘器流出的气体入废热炉回收热量，再经水洗塔冷却除尘。
HTW气化工艺最初是由德国的莱茵褐煤公司发明的，该公司拥有并经营德国鲁尔地区的几座褐煤煤矿。在气化压力0. 98 MPa的压力下，以氧气/水蒸气为气化剂，温度1 000℃下进行的HTW气化工艺试验，其结果和常温温克勒气化的比较如表2 -3 -2所示。
中心文氏管中的气流速度和气化剂中的汽氧比极为重要，它直接关系到灰熔聚区的形成。
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任务二知识拓展
气流速度决定了灰球在床层中的停留时间，气流速度越大，则停留时间越长，相应的灰渣残碳量小，在灰渣残碳量满足要求后，停留时间应尽量小，以免由于停留时间过长，床层中灰渣过多而熔结。对于气化剂的汽氧比而言，一般地，通过文氏管气化剂的汽氧比要远远低于通过炉算的气化剂汽氧比，过量的氧气能够提供足够的热量，形成灰熔聚所必需的高温区。
床层上部较大的空间是气化产生的焦油和轻油进行裂解的主要场所，因而粗煤气实际上不含这两种物质，这有利于热量的回收和气体的净化。
气化产生的煤气夹带大量的煤粉，含碳量较大，一般采用的方法是用两级旋风除尘器分离，一级分离下来的较大颗粒的煤粉返回气化炉的流化区进一步气化，二级分离的细小粉尘进入熔聚区气化。
其主要特点是灰渣与半焦的选择性分离。即煤中的碳被气化成煤气，生成的灰分熔聚成球形颗粒，然后从床层中分离出来。
和传统的固态排渣和液态排渣不同。与固态排渣相比，降低了灰渣中的碳损失;与液态排渣相比，降低了灰渣带走的显热损失，从而提高了气化过程的碳利用率，这种排渣方法是煤炭气化排渣技术的重大进展。
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任务二知识拓展
经过粉碎和干燥的煤料通过闭锁煤斗或螺旋加料器均匀、稳定地加入炉内。煤脱黏时的压力与气化炉的压力相同，温度一般在370℃~430℃内，吹入的空气使煤粉颗粒处于流化状态，并使煤部分氧化提供热量，同时进行干燥和浅度碳化，使煤粉颗粒表面形成一层氧化层，达到破黏的目的。破黏后的煤粒在气化过程中可以避免黏结现象的发生。
气化剂分两部分送入，下面送入总量的60%~75%，其余的气化剂由燃料层上面2.5~4 m处的许多喷嘴喷入，使煤在接近灰熔点的温度下气化，这可以提高气化效率，有利于活性低的煤种气化。大约有30%的灰从底部排出，另外的70%被气流带出流化床。
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任务一流化床气化工艺
粉煤由螺旋加料器加入圆锥部分的腰部，加煤量可以通过调节螺旋给料机的转数来实现。筒体的圆周设置2~3个加料口，互成180°或120°的角度有利于煤在整个截面上的均匀分布。炉算安装在圆锥体部分，蒸汽和氧(或空气)由炉算底侧面送入，形成流化床。气化炉底部设有螺旋排灰机连续排灰。
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图2-3-2温克勒气化流程示意图
(1)工艺流程 HTW的气化工艺流程如图2-3-3所示。加煤、气化、出灰均在加压密闭系统下进行。含水分8%~12%的褐煤进
入压力为0. 98 MPa的密闭煤锁系统后，经过螺旋给料阀输入炉内。为提高煤的灰熔点而按一定比例配入的添加剂(主要是石灰石、石灰或自云石)也经给料机加入炉内。
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任务一流化床气化出炉温度一般为900℃左右。在气化炉上部设有废热锅炉，生
产的蒸汽压力在1. 96~2. 16 MPa,蒸汽的产量为0. 5~0. 8 kg/m3干煤气。 (4)煤气的除尘和冷却出煤气炉的粗煤气进入废热锅炉，回收余热，产生蒸汽，然后进入两级
和固定床相比较，流化床的特点是气化的原料粒度小，相应的传热面积大，传热效率高，气化效率和气化强度明显提高。
一、常压流化床气化工艺
1.温克勒气化炉图2 -3-1为温克勒气化炉的示意图，气化炉为钢制立式圆筒形结构，内
衬耐火材料。
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任务一流化床气化工艺
粉煤由螺旋加料器加入圆锥部分的腰部，加煤量可以通过调节螺旋给料机的转数来实现。筒体的圆周设置2~3个加料口，互成180°或120°的角度有利于煤在整个截面上的均匀分布。炉算安装在圆锥体部分，蒸汽和氧(或空气)由炉算底侧面送入，形成流化床。气化炉底部设有螺旋排灰机连续排灰。
任务一流化床气化工艺
由于流化床气化时床层温度较低，碳的浓度较低，故不太适宜气化低活性、低灰熔点的煤种。
②气化炉的操作温度。高炉温对气化是有利的，可以提高气化强度和煤气质量，但炉温是受原料的活性和灰熔点的限制。一般在900℃左右，影响气化炉温度的因素大概有汽氧比、煤的活性、水分含量、煤的加入量等。其中又以汽氧比最为重要。
在流化床内，煤与气化剂在950 ℃。 100℃和表压0. 69~2. 41 MPa下接触反应，生成的煤气从气化炉的顶部
导出，经过两级旋风分离器除尘，气化形成的灰分被团聚成球形粒子，从床层中分离出来。煤气组成和热值如表2-3-3所示。
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任务二知识拓展
气化剂中的另一部分通过炉子底部中心文氏管高速向上流动，经过倒锥体顶端孔口进入锥体内的灰熔聚区域，使该区域的温度高于周围流化床的温度，一般比灰熔点低100℃~200℃。在此温度下，煤炭气化后形成的含灰分较多的粒子由流化床的上部落下进入该区域后，互相黏结、逐渐长大、增重，当其重力超过锥顶逆向而来气流的上升力时，即落入排渣管和灰渣斗中，被水急冷后定时排出，渣粒中的含碳量一般低于1% 。控制中心管的气流速度，可以控制排灰量的多少。
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任务二知识拓展
一种方法是一级旋风除尘器置于气化炉内，另一种方法是一级旋风除尘器和二级旋风除尘器一样置于气化炉外。
U-GAS气化工艺的突出优点是它气化的煤种范围较宽，碳的转化率高。气化炉的适应性广，一些黏结性不太大或者灰分含量较高的煤也可以作为气化原料。
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图2-3-1温克勒气化炉
旋风分离器和洗涤塔，煤气中的大部分粉尘和水汽，经过净化冷却，煤气温度降至35℃~40℃，含尘量降至5~20 mg/m3 。 3.工艺条件和气化指标 (1)工艺条件
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任务一流化床气化工艺
①原料。褐煤是流化床最好的原料，但褐煤的水分含量很高，一般在 12%以上，蒸发这部分水分需要较多的热量(即增加了氧气的消耗量)，水分过大，也会造成粉碎和运输困难，所以水分含量太大时，需增设干燥设备。