第四节 流化床气化法-CMppt课件.ppt

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1、第四节流化床气化法温克勒（F.Winkler）首先将流态化技术应用于小颗粒煤的气化，开发了流化床（或称沸腾床）气化法。本节主要内容1.常压流化床气化原理2.常压流化床（温克勒炉）气化工艺3.高温温克勒（HTW）气化法4.灰团聚气化法1、常压流化床气化原理原料:流化床采用0~10mm的小颗粒煤作为气化原料。气化剂:同时作为流化介质，通过气化炉内的气体分布板（炉箅）自下而上经过床层。反应状态：控制气化剂的流速，使床内的原料煤全部处于流化状态，煤料在剧烈的搅动和返混中，煤粒和气化剂充分接触，进行着化学反应和热量传递。利用碳燃烧放出的热量，提供给煤粒进行干燥、干馏和气化。在流化床气化炉内，主要进行的反

2、应有：碳的燃烧反应、二氧化碳还原反应、水蒸气分解反应及水煤气变换反应等，见式（2）、式（3）、式（4）式（8）及式（10）。煤气：生成的煤气夹带着大量细小的颗粒（包括70%的灰粒和部分未完全气化的炭粒）由炉顶离开气化炉。排灰：部分密度较重的渣粒由炉底排灰机构排出。(2)r2(3)r3(4)r4(8)r8(10)r9碳的燃烧反应二氧化碳还原反应水蒸气分解反应水煤气变换反应2、常压流化床（温克勒炉）气化工艺温克勒气化工艺是最早的以褐煤为原料的常压流化床气化工艺，在德国的莱纳（Leuna）建成第一台工业炉。（1）温克勒气化炉流化床悬浮床该炉是一个高大的圆筒形容器。在结构和功能上可分为两大部分：下部的

3、圆锥部分为流化床；上部的圆筒部分为悬浮床，其高度约为下部流化床高度的6~10倍。一般沿筒体的圆周设置二个成三个进口，互成180。或120。。结构：1）进煤：将0-10mm的原料煤由螺旋加料器加入圆锥部分的腰部。2）流化：A炉箅安装在圆锥体部分，炉箅直径比上部炉膛的圆柱形部分的直径小，鼓风气流沿垂直于炉箅的平面进入炉内。这样的结构为床层中的颗粒进行正规和均匀的循环创造了良好条件。B气化剂自炉箅下部供入，由不同高度的喷嘴环输入炉中。供料螺旋加煤口煤仓空气入口蒸汽入口A细灰由气流从炉顶夹带而出（70%）。B富含灰分的较大粒子，由于其密度大于煤粒，均沉积在流化床底部．由螺旋排灰机排出。30％左右的灰分

4、由床底部排出，灰刮板除灰螺旋灰斗C当灰渣直接落在炉箅平面上时，可借刮灰板将灰刮去。但难以彻底清除。灰渣在炉箅上的堆积，往往会引起结渣现象，因而限制炉温的提高，也不利于气化剂的均匀分布。通过调整气化介质的流速和组成来控制流化床温度不超过灰的软化点。3）除灰：4）为提高气化效率和适应气化活性较低的煤，在气化炉中部适当的高度引入二次气化剂，使气流中所带的碳粒得到充分气化。二次气化剂入口煤气出口散热锅炉（废热锅炉）5）废热锅炉安装在气化炉顶部附近，由沿内壁配置的水冷管组成。废热锅炉的冷却作用，使熔融灰粒在此重新固化。（2）温克勒气化工艺流程1-料斗；2-气化炉；3-废热锅炉；4，5-旋风分离器；6-洗

5、涤塔；7-煤气净化装置；8-焦油水分离器；9-泵(1)原料的预处理①原料经破碎和筛分制成0-10mm级的入炉料，入了减少带出物，有时将0.5mm以下的细粒筛去，不加入炉内。②烟道气余热干燥，控制入炉原料水分在8-12％左右。经过干燥的原料。可使加料时不致发生因难，同时可提高气化效率，降低氧气消耗。③对于有黏结性的煤料，需经破黏处理，以保证床层内正常的流化工况。(2)气化经预处理后的原料进入料斗．煤仓中充以氮或二氧化碳气体，用螺旋加料器将原料送入炉内。蒸气-空气(或氧气)气化剂的60~70％由炉底经炉箅送入炉内，调节流速，使料层全部流化，其余的30~40％作二次气化剂由炉筒中部送入。生成的煤气由

6、气化炉顶部引出．粗煤气中含有大量的粉尘和水蒸气。供料螺旋加煤口煤仓空气入口蒸汽入口二次气化剂入口煤气出口散热锅炉（废热锅炉）(3)粗煤气的显热回收粗煤气的以炉温度一般在900℃左右，且含有大量粉尘，这给煤气的显热利用增加了困难。一般采用辐射式废热锅炉，生产压力为1．96~2.16MPa的水蒸气，蒸汽产量为0.5~0.8kg／m3干煤气。由于煤气含尘遇大，对锅炉炉管的磨损严重，应定期保养和维修。(4)煤气的除尘和冷却粗煤气经废热锅炉回收热量后，经两级旋风除尘器及洗涤塔，可除去煤气中大部分粉尘和水汽，使煤气的含尘量降至5~20mg／m3．煤气温度降至35~40℃。(3)工艺条件及气化指标①操作温度

7、:实际操作温度的选定，取决于原料的活性和灰熔点，一般为900℃左右。②操炸压力:约为0.098MPa。③原料:粒度为0~10mm的褐煤、不黏煤、弱黏煤和长焰煤等均可使用，但要求具有较高的反应性。由于流化床气化时床层温度较低．碳浓度也较低．故不适宜使用低活性、低灰熔点的煤料。1)工艺条件⑤二次气化剂用量及组成:气化炉身中部引入的二次气化剂用量和组成须与被带出的未反应碳量成适当比例。如二次气化剂过少，