煤化工工艺学第三版课件 教学课件 作者 郭树才 胡浩权 主编5.5 气流床气化法.ppt

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1、§5、煤的气化§5．5气流床气化法§5．5气流床气化法1.基本原理和特点⑴基本原理所谓气流床，就是气化剂（蒸气与氧）将粉煤夹带入气化炉进行并流气化。煤粉被气化剂夹带通过特殊的喷嘴进入反应器，瞬时着火，形成火焰，温度高达2000℃。煤粉和气化剂在火焰中作并流流动，煤粉急速燃烧和气化，反应时间只有几秒种，可以认为放热与吸热反应差不多是同时进行的，在火焰端部，即煤气离开气化炉之前，碳已全部耗尽，生成含一氧化碳和氢气的煤气及熔渣。在高温下，所有的干馏产物都被分解，只含有很少量的CH4(0.02％)而且煤颗粒各自被气流隔开，单独地裂解，膨胀、软化、烧尽直到形成熔

2、渣，因此煤粘结性对煤气化过程没有什么影响。⑵主要特征①气化温度高、气化强度大纯氧和水蒸气气化，温度达2000℃左右②煤种适应性强；褐煤不适于制水煤浆加料。③煤气中不含焦油；反应温度高，床层温度均一④需要设置庞大的磨粉、余热回收、除尘等辅助装置。粉煤70~80%过200目筛分，出口煤气温度高，起气速高带走的飞灰多。2.K-T气化法(常压、粉煤气化)⑴气化炉高温气流床熔融排渣煤气化设备；采用气-固相并流接触，压力为常压，温度大于1300℃；K-T煤气化炉结构为卧式橄榄形（图4），其上部有废热锅炉（辐射传热的和对流传热的），利用余热副产蒸汽。壳体由钢板制成，

3、内衬耐火材料。煤粉通过螺旋加料或气动加料与气化剂混合，从炉子两侧或四侧水平方向以射流形式喷入炉内，立即着火进行火焰反应。煤中大部分灰分在火焰区被熔化，以熔渣自气化炉底部排出。其余灰分被气体夹带走。⑵气化工艺①气化工艺流程a:煤粉制备。70~80%通过200目筛，并要求干燥。b:煤粉和气化剂的输入。双烧嘴相邻对称设置。c:制气。1400~1500℃的粗煤气，炉出口处饱和蒸汽急冷，降温至900℃.d:废热回收。粗煤气显热用废锅（辐射、对流）回收，并副产蒸汽。e:洗涤冷却。②操作条件和气化指标a:原料煤可应用各种类型煤，特别是褐煤和年轻的烟煤更为适用；70~

4、80%过200目筛，b:温度火焰中心：2000℃；粗煤气出口（未淬冷）1400~1500℃.c:压力微正压（常压）d:氧煤比:0.85~0.9kg/kg.e:蒸汽煤比:0.3~0.34kg/kg.f:气化效率:69%~75%.g:碳转化率:80%~98%.③主要优缺点：优点：经验丰富；气化炉结构简单维护方便；单炉生产能力大；煤种适应性广；蒸汽用量低；煤气中不含焦油和烟尘，有效成分（CO和H2）可达85~90%；不产生含酚废水；碳的转化率高于流化床。缺点：庞大的制粉设备，耗电量高；需设空分装置，耗氧量大；需有高效除尘装置，操作能耗大，建厂投资高。3.Sh

5、ell煤气化工艺⑴工艺技术特点●加压气流床粉煤气化，以干煤粉进料，纯氧做气化剂，液态排渣；●火焰中心温度：1600~2200℃；●出炉煤气温度约为：1400~1700℃；●干煤气中有效成分CO和H2可达90%以上，CH4含量很低。●主要工艺技术特点：①煤种适应广（干法粉煤、气流床）②能源利用率高（高温、加压热效率高；碳转化率高）③设备单位产气能力高（加压、设备单位容积产气能力高）④环境效益好（富产物少，属洁净煤工艺）⑵Shell煤气化工艺流程及气化炉流程简述：①、煤粉制备和送料系统。经预破碎后进入煤的干燥系统，使煤中的水分小于2%，然后进入磨煤机中被制

6、成煤粉，磨煤机是在常压下运行，制成粉后用N2气送入煤粉仓中。然后进入加压锁斗系统。再用高压N2气，以较高的固气比将煤粉送至4个气化炉喷嘴，煤粉在喷嘴里与氧气(95%纯度)混合并与蒸汽一起进入气化炉反应。②、气化。  由对称布置的4个燃烧器喷入的煤粉、氧气和蒸汽的混合物，在气化炉内迅速发生气化反应，气化压力2~4MP,气化炉温度维持在1400～1700℃，这个温度使煤中的碳所含的灰分熔化并滴到气化炉底部，经淬冷后，变成一种玻璃态的渣排出。③、煤气冷却。粗煤气随气流上升到气化炉出口，经过一个过渡段，用除尘后的低温粗煤气(150℃左右)使高温热煤气急冷到9

7、00℃(在有一定倾角的过渡段中，由于热煤气被骤冷，所含的大部分熔融态灰渣凝固后落入气化炉底部)然后进入煤气冷却器（水管式废热锅炉）被进一步冷却到250℃左右。经除尘后部分煤气加压后循环用于出炉煤气的激冷。⑶气化炉高压容器外壳膜式水冷壁环形空间：向火侧附着一层耐火材料（以渣抗渣）内壁衬里设有水冷管副产部分蒸汽容纳水、蒸汽输入和出的管路、利于检修内筒和外筒筒上部为燃烧室（气化区），下部为熔渣激冷室水冷壁结构水冷壁是由:液体熔渣、固体熔渣、膜式壁、碳化硅耐火填充料、加压冷却水管、抓钉组成的。水冷壁结构示意图：连续运行10年水冷壁内侧图片连续运行10年水冷壁外

8、观图片Shell气化炉以渣抗渣原理：生产中，高温熔融下的流态熔渣，顺水冷壁重力方向下流，当渣层