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第九章 煤炭气化 主要内容 煤炭气化产物的应用范围 煤炭气化的基本原理 煤炭气化的原则流程 固定床、流化床和气流床煤炭气化基本原理 固定床煤炭气化 流化床煤炭气化 1、煤炭气化产物的应用范围 城市煤气和管道煤气 化工合成用原料气 冶金工业用的还原气及钢铁、机械和建筑等工业部门用的燃料气 为煤炭液化提供氢气 为先进的发电过程提供洁净的煤气 2、煤炭气化的基本原理 煤炭气化基本原理 以煤为原料，以O2（包括空气、富氧或纯氧）和水蒸气H2O或二氧化碳CO2，或氢气H2为气化介质，通过最低温度的氧化过程（不同于燃烧），将煤种含的碳、氢物质转化为一氧化碳CO、氢H2和甲烷CH4等有效成分。在时间气化过程中，又必然会伴随着最高的氧化过程（即燃烧过程），因此气化产物中也含有二氧化碳CO2和水蒸气H2O等。 2、煤炭气化的基本原理 煤炭气化过程 煤气发生炉外壳常用钢板制做，内衬耐火砖。原料煤自炉顶加入，在气化过程中逐渐下降，依次经过干燥、干馏、还原、燃烧等过程，形成的灰渣从炉底排出．气化剂则从炉底加入，通过炉栅，自下而上地与下瘩的原料煤进行逆流交换，反应，生成的煤气由炉顶导出。 氧化层（即燃烧层）和还原层是气化炉的最主要部位，通称气化段。干馏层和干燥层是气化段的准备阶段，又称预备段。这些过程保持炉内的热平衡，制出了煤气，形成了连续稳定的气化过程。 2、煤炭气化的基本原理 煤气热值 不同煤气化方法可生成出不同性质的煤气，其热值也有所不同，如下表所示。 3、煤炭气化的原则流程 煤炭气化工艺的原则流程 在生产低热值煤气时，一般只需要原则流程中的3个单元，即原料准备、煤气的生产和净化．在生产高热值煤气时，为了使煤气生成过程中获得富氢和甲烷含量较高的气体，所以还需要有原则流程中的煤气变换、精制和甲烷合成等3个环节，以使产品煤气中的甲烷含量达94％以上。在生产合成氨原料气时，则无需甲烷化这一元。 3、煤炭气化的原则流程 ①原料准备 内容：原煤破碎或磨碎、筛分、预处理破粘、去挥发分、干燥或调制煤浆，根据不同气化炉的特点，选择一种或两种处理方法 原料煤的物理化学性质（煤气化的影响因素） 煤的工业分析（水分、挥发分、灰分和固定碳含量） 煤的粘结性 煤的热稳定性 煤的粒度 煤焦的反应性（又称活性） 3、煤炭气化的原则流程 ②煤气的产生 ③变换 ④煤气的净化和精炼 内容：煤气的冷却、洗涤、脱硫、脱CO2及变换气的精制。 目的： 提高有效气的浓度 清除合成甲烷原料气中能使催化剂“中毒”的成分，提高合成效率。 清除燃料气中污染环境的成分 回收粗煤气中的显热和其中有价值的各种副产品 煤气净化和精炼脱除的杂质 粉尘、各种含硫化合物，及环状－杂环化合物机器衍生物，还有一些重金属。 煤气净化和精炼方法 气体的非均一系的分离。洗涤、重力离心分离、气体洗涤机、布袋除尘设备或静电除尘设备 气体的冷却和冷凝 气体混合物的吸收和分离，砷碱法脱硫、低温甲醇洗和液氨洗 ⑤ 甲烷的合成 4、固定床、流化床和气流床基本原理 气化剂由下向上通过一个煤粒组成的床层时，会遇到四种状态： 当气体流速较低时，它只能从静止煤粒间的空隙中穿过，均匀流通，这时，相对于运动速度较大的气化介质，煤粒床是静止的，固定的，所以叫做固定床。 气体流速提高到一定数量级后，煤粒便互相分离，气流开始从易于流通的空隙处形成低阻通路，井使煤粒在一定的区间内浮动，这时床层所处的状态叫膨胀床。 气体速度继续提高，煤粒层的体积也逐渐增加到约为厩体积的1.5倍时，整个床层就会像液体一样形成明显的界面。这时气流又趋于均匀流动状态。在这种条件下，煤粒与流体之间的摩撼力和它本身的重量相平衡。这样，煤粒便悬浮在向上流动的气婶之中作相对运动，犹如沸腾的水泡一样．这时床层的状态叫做沸腾床，通称流化床。 气体速度再进一步提高，使气体速度大于颗粒的终端速度时，煤粒再不能维持层状而随气流一起向上(或向前)流动。这种床层就属于气流夹带床或气流输送床，简称气流床。 4、固定床、流化床和气流床基本原理 固定床气化 固定床气化的原料是块煤．煤在炉内的停留时间较长，约1～1.5h。热利用串、碳转化率和气化效率都较高，但单位容积处理量小。如使用粘结性煤，炉内要增加搅拌设备，因此，机械限制增多，不适于建成大规模的生产装置．产物中有焦油等带出物。 流化床气化 与固定床气化相比，流化床气化采用粒度较小的煤，与气化剂的接触面大