第六章气流床_
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❖ 当气化剂中加入水蒸气或二氧化碳时，可以提高上述反应速 度，使氧气消耗降低。
四反应条件分析
图6-1 氧煤比与气化温度的影响
图6-2 氧煤比对冷煤气效率的影响
四反应条件分析
图6-3 氧煤比对平衡煤气的影响
图6-4 蒸汽煤比与气化温度的关系
四反应条件分析
图6-5 蒸汽煤比对平衡煤气的影响
第二节 常压气流床粉煤气化（KT炉）
四反应条件分析
1. 温度 ❖ 一般需要较高的反应温度
2.蒸汽煤比 在气化剂中加入适量的水蒸气可增加煤气中
的氢含量，降低氧耗，并能控制炉膛的温度。但 是，蒸气煤比也不能过高，因为炉温的降低将不 利于气化反应的进行。
❖ 3.氧煤比
❖ 氧的理论用量是氧原子数与煤中的碳原子数相等。
❖ 但是，粉煤在火焰中反应时，大量的一氧化碳和氢气是由下 列反应生成的。
第一节 概述
表6wenku.baidu.com2 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、H 2、CO2、H 2 S、N 2、CH 4
及其他碳氢化合物 CmHn ）。
• 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
（6-8）
C 2H2O 2H2 CO2 （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。
C CO2 2CO C 2H2 CH4
（6-10） （6-11）
• 煤中的硫，在高温还原性气体存在的条件下，与 H2 和CO反应生 成 H2S 和COS。
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
❖（3）原料煤需有适当的粒度组成 ❖ 入炉的原料煤越细越好。煤粒小，比表面积大，气化速 度快，反应时间短，碳转化率高。
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
❖（4）采用高压气化
❖ 高压粉煤气化炉已是近年来，世界各国研究粉煤气化中 普遍采用的办法。在高压下，生产能力提高，气相分压增大， 停留时间延长，碳转化率提高。 ❖（5）辅助设施的配置 ❖ 辅助设施与气流床气化炉相配合。在粉煤气化工艺中， 辅助设施包括制粉（或制浆）系统，废热回收及除尘冷却系 统等。
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。
CmHn (m n / 4)O2 mCO2 (n / 2)H2O （6-1）
CmHn (m / 2)O2 mCO (n / 2)H2
（6-2）
2CO O2 2CO2 2H2 O2 2H2O CH 4 2O2 2H2O CO2
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。
（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。
C O2 CO2 2C O2 2CO
（6-6） （6-7）
• 炽热的半焦与水蒸气进行还原反应，生成CO和 H2 。
C H2O H2 CO
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。
（6-14） （6-15） （6-16） （6-17） （6-18）
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
❖（1）须用纯氧和蒸汽作气化剂 ❖ 由于纯氧的采用，避免了在使用空气时带入的大量氮气， 故可维持较高的反应温度，有利于炭粒的完全气化；提高了 CO2和蒸汽的浓度，加快了气化反应的速度；生成的CO和 H2浓度也相应提高，改善了煤气的质量；没有氮气带走热量， 气化过程的热损失大为减少，有利于吸热反应的进行。
(1/ 2)S2 H2 H2S （6-12）
(1/ 2)S2 CO COS （6-13）
二 气流床气化原理
1 气化原理
（4） 反应生成气体彼此间进行的反应
• 气化反应生成的气体，在高温条件下，活性很强。存在逆反应。
CO H2O H2 CO2 CO 3H2 CH4 H2O CO2 4H2 CH 4 2H2O 2CO 2H2 CH4 CO2 H2S CO COS H2
1 工艺特点
❖
一 概述
1 工艺特点
❖
一 概述
图 6-6 K-T 炉结构图
2 主要优点
一 概述
❖ 对原料煤的限制较少，煤种适用范围较宽。
❖ 合成气质量好，煤气中含有效成分（CO+ H2 ）高达 85~88%，甲烷含量低于0.1%，煤气不含可冷凝的高级烃类、 焦油和酚等，煤气净化简易，三废治理方便。
三 气流床气化的特点及分类
2 气流床气化的分类
❖ 气化床气化主要有如下几种分类方式： ❖ （1）根据入炉原料的输送性能可分为干法进料和湿法进料。 ❖ （2）根据气化压力可分为常压气化和加压气化。 ❖ 代表炉型： ❖ （1）K—T炉：常压气化、干法进料、以氧气为气化剂。 ❖ （2）Shell-Koppers炉、Prenflo气化炉、Shell气化炉、GSP气化炉： 加压气化、干法进料、以氧气为气化剂。 ❖ （3）Texaco炉、Destec炉：湿法水煤浆进料、加压气化、以氧气为 气化剂
四反应条件分析
图6-1 氧煤比与气化温度的影响
图6-2 氧煤比对冷煤气效率的影响
四反应条件分析
图6-3 氧煤比对平衡煤气的影响
图6-4 蒸汽煤比与气化温度的关系
四反应条件分析
图6-5 蒸汽煤比对平衡煤气的影响
第二节 常压气流床粉煤气化（KT炉）
四反应条件分析
1. 温度 ❖ 一般需要较高的反应温度
2.蒸汽煤比 在气化剂中加入适量的水蒸气可增加煤气中
的氢含量，降低氧耗，并能控制炉膛的温度。但 是，蒸气煤比也不能过高，因为炉温的降低将不 利于气化反应的进行。
❖ 3.氧煤比
❖ 氧的理论用量是氧原子数与煤中的碳原子数相等。
❖ 但是，粉煤在火焰中反应时，大量的一氧化碳和氢气是由下 列反应生成的。
第一节 概述
表6wenku.baidu.com2 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、H 2、CO2、H 2 S、N 2、CH 4
及其他碳氢化合物 CmHn ）。
• 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
（6-8）
C 2H2O 2H2 CO2 （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。
C CO2 2CO C 2H2 CH4
（6-10） （6-11）
• 煤中的硫，在高温还原性气体存在的条件下，与 H2 和CO反应生 成 H2S 和COS。
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
❖（3）原料煤需有适当的粒度组成 ❖ 入炉的原料煤越细越好。煤粒小，比表面积大，气化速 度快，反应时间短，碳转化率高。
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
❖（4）采用高压气化
❖ 高压粉煤气化炉已是近年来，世界各国研究粉煤气化中 普遍采用的办法。在高压下，生产能力提高，气相分压增大， 停留时间延长，碳转化率提高。 ❖（5）辅助设施的配置 ❖ 辅助设施与气流床气化炉相配合。在粉煤气化工艺中， 辅助设施包括制粉（或制浆）系统，废热回收及除尘冷却系 统等。
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。
CmHn (m n / 4)O2 mCO2 (n / 2)H2O （6-1）
CmHn (m / 2)O2 mCO (n / 2)H2
（6-2）
2CO O2 2CO2 2H2 O2 2H2O CH 4 2O2 2H2O CO2
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。
（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。
C O2 CO2 2C O2 2CO
（6-6） （6-7）
• 炽热的半焦与水蒸气进行还原反应，生成CO和 H2 。
C H2O H2 CO
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。
（6-14） （6-15） （6-16） （6-17） （6-18）
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
❖（1）须用纯氧和蒸汽作气化剂 ❖ 由于纯氧的采用，避免了在使用空气时带入的大量氮气， 故可维持较高的反应温度，有利于炭粒的完全气化；提高了 CO2和蒸汽的浓度，加快了气化反应的速度；生成的CO和 H2浓度也相应提高，改善了煤气的质量；没有氮气带走热量， 气化过程的热损失大为减少，有利于吸热反应的进行。
(1/ 2)S2 H2 H2S （6-12）
(1/ 2)S2 CO COS （6-13）
二 气流床气化原理
1 气化原理
（4） 反应生成气体彼此间进行的反应
• 气化反应生成的气体，在高温条件下，活性很强。存在逆反应。
CO H2O H2 CO2 CO 3H2 CH4 H2O CO2 4H2 CH 4 2H2O 2CO 2H2 CH4 CO2 H2S CO COS H2
1 工艺特点
❖
一 概述
1 工艺特点
❖
一 概述
图 6-6 K-T 炉结构图
2 主要优点
一 概述
❖ 对原料煤的限制较少，煤种适用范围较宽。
❖ 合成气质量好，煤气中含有效成分（CO+ H2 ）高达 85~88%，甲烷含量低于0.1%，煤气不含可冷凝的高级烃类、 焦油和酚等，煤气净化简易，三废治理方便。
三 气流床气化的特点及分类
2 气流床气化的分类
❖ 气化床气化主要有如下几种分类方式： ❖ （1）根据入炉原料的输送性能可分为干法进料和湿法进料。 ❖ （2）根据气化压力可分为常压气化和加压气化。 ❖ 代表炉型： ❖ （1）K—T炉：常压气化、干法进料、以氧气为气化剂。 ❖ （2）Shell-Koppers炉、Prenflo气化炉、Shell气化炉、GSP气化炉： 加压气化、干法进料、以氧气为气化剂。 ❖ （3）Texaco炉、Destec炉：湿法水煤浆进料、加压气化、以氧气为 气化剂