移动床煤气化炉的设计及计算.ppt

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1、移动床煤气化炉的设计及计算热动1201张少豪煤气化研究背景我国是一个缺油"少气"煤炭资源相对丰富的国家，而煤气化技术则是现代煤化工的基础，煤气化是通过直接液化制取油品或在高温下气化制得合成气，再以合成气为原料制取甲醇、合成油、天然气等一级产品及以甲醇为原料制得乙烯、丙烯等二级化工产品的核心技术。目前国内外气化技术众多，自世纪中叶德国Siemen兄弟最早开发煤气发生炉至今，已有150余年历史!形成了固定床(移动床)、流化床和气流床三种技术工艺。各种技术都有其特点和特定的适用场合，它们的工业化应用程度及可靠性不同，选择与煤种及下游产品

2、相适宜的煤气化工艺技术是煤化工产业发展中的重要决策。煤气化原理示意图气化的基本过程固体燃料的气化过程是在气化炉（或称煤气发生炉）中进行的。气化炉由炉体、加料装置、炉栅（又称炉篦或炉条）、灰盘、气化剂入口和煤气出口等部分组成。固体燃料自上而下加入，在气化过程中逐步下移，变成炉渣后由下部导出，气化剂则由下部进入，通过炉栅自下而上，生成的煤气由燃料层上方引出，这样就形成了一个连续稳定的气化过程。灰层：分配气化剂、保护炉篦使其不受高温的影响，借灰渣显热预热气化剂氧化层：碳与气化剂中氧进行氧化反应，生成co2及co，放出热量，供还原层吸热反

3、应所需热量还原层：co2还原成co，或水蒸气与碳分解为，所需热量为氧化层上来之热气体所带显热干馏层：燃料与热煤气换热进行热分解，析出干馏产物：水分、轻油、干馏煤气干燥层：靠热煤气显热使原料煤得以干燥空气层：积聚所产煤气，沉降所携灰尘煤气化的化学反应(a)气相反应：2CO+O2→2CO22H2+O2→2H2OCH4+O2→2H2O+COCO+H2O→CO2+H2CO+3H2→2H2O+CH4CxHy(气态煤焦油)+（x+y/2）2O2→y/2H2O+xCO(b)气固反应：C+O2→CO22C+O2→2COC+H2O→CO+H2C+C

4、O2→2COC+2H2→CH4固定床气化技术工艺定床气化技术也称移动床气化技术，是世界上最早开发和应用的气化技术。固定床一般以块煤或焦煤为原料，煤（焦）由气化炉顶部加入，自上而下经过干燥层、干馏层、还原层和氧化层，最后形成灰渣排出炉外，气化剂自下而上经灰渣层预热后进入氧化层和还原层。固定床气化的局限性是对床层均匀性和透气性要求较高，入炉煤要有一定的粒（块）度（6～50mm）和均匀性。煤的机械强度、热稳定性、黏结性和结渣性等指标都与透气性有关，因此，固定床气化炉对入炉原料有很多限制。大型固定床气化技术包括Lurgi气化技术、BGL气

5、化技术和YM气化技术等。加压固定床气化技术是在常压固定床气化技术基础上发展起来的，主要解决常压固定床气化技术中气化强度低、单炉处理负荷小等缺点，最有代表性的是Lurgi加压气化炉。BGL气化技术是在Lurgi气化技术基础上发展起来的，该技术最大的改进是降低了蒸汽与氧气的体积比，提高了气化反应区的温度，实现熔融态排渣，从而提高了生产能力，可更适合于灰熔点低的煤和对蒸汽反应活性较低的煤。气化过程计算气化过程计算是发生炉制气工段工艺设计的基础。气化过程计算应确定：发生炉煤气组成、热值、产气率、蒸汽和空气耗率、其它副产品产率、气化效率、热

6、效率等。发生炉煤气气化过程计算方法有两种：一是控制计算法；二是综合计算法。前者以实际测定的数据为计算依据，后者以一部分实测数据和一部分理论数据为计算依据。本文采用综合计算法。理想气化指标燃料干馏过程的计算煤中含碳量的平衡煤气组成、热值和产率的确定绘制物料平衡表计算煤气发生炉的热平衡煤气产率/气化效率/热效率通过计算潞安矿务局干煤气产率：3.38m3/kg湿煤气产率：3.58m3/kg气化效率：69.63%热效率：76.66%以上作为气化炉设计的基础参数气化炉的设计本设计选用常压固定床混合煤气发生炉。此炉型由上、中、下三部分组成。上

7、部分包括加煤机、炉盖、探火孔等主要部件。中部包括炉体和蒸汽水套、碎渣圈等。下部包括炉篦、灰盘通风箱等。灰盘及通风箱均设有水封，以保证炉子的气密性，还起到防爆作用气化炉设计参数设气化强度为850Nm3/(m2h)炉膛内径为3000mm,则截面积A=9.78m2炉膛净高为2200mm煤气产量:8313Nm3/h耗煤量:3.58m3/kg气化剂耗量:4644.13Nm3/h蒸汽消耗量:696.62m3/kg炉墙及探火孔在进行耐火材料的选择时，主要考虑耐火度和绝热性能两项指标。由于整个装置内部温度都在1000左右，故要求向火面的耐火材料有

8、较高的耐火度。炉内温度900℃，由此选择耐火材料为粘土耐火砖，保温材料为水泥珍珠岩制品探火孔是发生炉的重要部件之一，8个探火孔均匀分布在炉盖的圆周上。其作用是：通过探火孔对燃料表层进行观察；调整炉况及对燃料层进行深层调整；用钎子探测炉内各层温度及分