煤化工工艺学5.2气化炉的基本原理讲义.pptVIP

§ 5、煤的气化 § 5．2 气化炉的基本原理 § 5．2 气化炉的基本原理 ★ 1.气固反应器类型 ⑴几种床层状态 床层：若是在一个圆筒形的容器内安装一个多孔的水平分布板,并将固体颗粒堆放在分布板上,形成一层固体层,工程上称为”床层”,简称”床”. ①固定床： 气流速度不致使固体颗粒的相对位置发生变化,即固体颗粒处于固定状态,床层高度基本上维持不变. ②流化床： 气流速度提高,固体颗粒全部浮动起来,但是仍逗留在床层中不被流体带出. ③气流床： 进一步提高流速,固体颗粒不能继续逗留在床层中,开始被流体带出容器外,固体颗粒和分散流动与气体质点的流动类似. ⑵几种床层状态的气化炉 ①固定床(移动床)气化炉 原料：6~50㎜块煤或者煤焦 加料方式：上部加料 排灰方式：固态或者液态 灰渣和煤气出口温度：不高 炉内情况:煤焦与产生的煤气、 气化剂与灰渣都进行逆向热交换 ②流化床气化炉 原料：3~5mm 加料方式：上部加料 排灰方式：固态排渣 灰渣和煤气出口温度：接近炉温 炉内情况:悬浮沸腾 ③气流床气化炉 原料：粉煤（７０％以上通过２００目） 加料方式：下部与气化剂并流加料 排灰方式：液态排渣 灰渣和煤气出口温度：接近炉温 炉内情况:煤与气化剂在高温火焰中反应 ④熔池气化炉 气－固－液三相反应气化炉 原料：６ ㎜以下直至煤粉所有范围的煤粒 加料方式：燃料与气化剂并流加入 排灰方式：液态 灰渣和煤气出口温度：接近炉温 炉内情况:熔池是液态的熔灰、熔盐或熔融金属作为气化剂和煤的分散剂，作为热源供煤中挥发物的热解和干馏。 ⑶各种床层气化炉的比较 固定床 流化床 气流床 熔融床 气化过程 块煤炉顶供给与热空气逆流，依次通过干燥区、气化区、燃烧区、焦碳与O2、H2O作用生成煤气 中小颗粒煤粒在炉底供给高速气化剂和蒸汽带动下边流态翻滚、边在高温炉床内气化 小煤粒的干或湿态与气化剂高速从喷燃器喷入，在高温高压欠氧下完成气化 煤粉与氧一起从喷嘴喷进熔融金属表面，在高温下瞬时气化 气化温度°C 440～1400 800～1100 1200～1700 1500 优点 低温煤气易于净化*适于高灰熔点煤*技术成熟，全世界煤气化装置容量占90% *操作简单，动力消耗少*对耐火炉衬要求低*适于高灰熔点的煤 碳转化率高*液态灰渣易排出放大容量：5000吨/日*负荷跟踪好（50%）*煤种适应性广 煤种适应性广*气化效率高 固定床 流化床 气流床 熔融床 缺点 不适于焦结性强的煤*低温干馏产生煤焦油、沥青等*单段炉不易大型化，1200吨/日 *容量较小1500吨/日*飞灰中未燃尽碳多（第二代利用灰团聚功能） *对耐火炉衬要求高（第二代用水冷套）*适于低灰熔点煤 适于低灰熔点煤 碳转化（%） 99 95 97～99 实用例 Lurgi鲁奇炉 液态排渣鲁奇炉 Winker KRW U-GAS Texaco, shell? K-T炉 开发中 ★表5-6自热式气化炉中不同产热方式的比较 反应物质 优点 缺点 适用场合 空气 耗费少 N2稀释了煤气 低热值煤气 H2 高CH4含量 H2的分离制造作为合成气时，CH4需进一步分离转化 加热气 O2 可获得纯度高的煤气 需制氧设备 中热值煤气及合成气 CaO 不需要制造O2 再生未解决 合成气和加热气 思考：向煤粉中加入氧化钙的作用是什么 qm-----------固体的质量流量, kg/hvR-----------反应器体积，m3 表5-7 不同反应器类型煤容积气化强度（qm/vR）的比较 反应器类型 最高温度/℃ 容积气化强/[kg/(m3/h)] 固定床 0.1MP 约1100 120~200 0.3MP 800~1100 200~300 流化床 4MP 795~895 71 气流床 0.1MP 1500 360 4MP 1500 7200 几个小问题 4.装料和排灰 ⑴装料 间歇加料；连续加料 常压加料；加压加料 ★加压加料：料槽阀门；泥浆泵 ①料槽阀门法 原理：如图5-18 ②泥浆泵法 原理：煤料与油或水搅拌制成浆状悬浮液，其中含大约60%的固体煤料，经过泵打入气化炉。 ⑵排灰 ①固定床反应器 固态排渣时候：通过炉箅 (灰渣层要保持一定厚度：保护炉栅 合适的蒸汽和氧气比例：防止结渣 加压时候采用和料槽阀门相同的方法排灰) ②流化床反应器 矸石灰：炉子底部开口排灰 飞灰：从粗煤气中分离 ③气流床 灰渣以液态方式排渣，从气化炉底部开口流出 (前提：气化温度应高于灰渣的熔化温度) 思考：煤的反应活性对气化有什么影响？ 5.煤质对气化的影响 气化用煤的性质包括反应活性、粘结性、结渣性、热稳定性、机