第五章流化床气化工艺介绍ppt课件.ppt

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1、第五章流化床煤气化工艺第一节概述已工业应用的主要气化炉类型简介气化剂以较小的速度通过床层时，气体经过固体颗粒堆积时所形成的空隙，床内固体颗粒静止不动，这时的床层一般称为固定床。当气流速度继续增大，颗粒之间的空隙开始增大，床层膨胀，高度增加，床层上部的颗粒被气流托起，流体流速增加到一定限度时，颗粒被全部托起，颗粒运动剧烈，但仍然逗留在床层内而不被流体带出，床层的这种状态叫固体流态化，即团体颗粒具有了流体的特性，这时的床层称流化床。流化床气化炉是用流态化技术来生产煤气的一种气化装置，也称沸腾床气化炉。气化剂通过粉煤层，使燃料处于悬浮状态，团体颗粒的运动如沸腾的液体一样。气化用煤的粒度一般较

2、小，比表面积大，气固相运动剧烈，整个床层温度和组成一致，所产生的煤气和灰渣都在炉温下排出，因而，导出的煤气中基本不含焦油类物质。炉型：德国有高温温克勒HTW及Lurgi公司的CFB；美国有U-gas、KRW气化炉等；中国有ICC灰熔聚气化、灰黏聚多元气化恩德炉流化床等。流化床气化工艺的反应动力学条件好，气固两相间扰动强烈，气化强度较大。适合于活性较高的年轻煤及褐煤半焦的气化。对原料的粒度一般要求为0.5~6mm，还适合于含灰较高的劣质煤。炉内温度不高，煤气出口为900℃，材料的选择容易。可用空气、氧或富氧气化，煤气热值较低，煤气中的焦油和酚类含量少，净化系统简单，污染少。可以进行炉内脱硫，

3、环保性能好，总的造价较低。第二节流化床气化的基本原理一常压流化床的成气过程流化床气化采用0.5-6mm的小颗粒煤作为气化原料。气化剂同时作为流化介质，通过流化床的气体分布板自下而上经过床层。根据所用原料的粒度分布和性质，控制气化剂的流速使床内的原料煤全部处于流化状态，在剧烈的搅动和回混中，煤粒和气化剂充分接触同时进行着化学反应和热量传递。利用碳燃烧放出的热量进行着煤粒的干燥、干馏和气化。生成的煤气在离开流化床床层时，夹带着大量细小颗粒（包括70％的灰粒和部分未完全气化的碳粒)由炉顶离开气化炉。部分密度增重后的渣粒由炉底排灰机构排出。第二节流化床气化的基本原理一常压流化床的成气过程在流化床气

4、化炉内，主要进行的反应有：碳的燃烧反应、二氧化碳还原反应、水蒸气分解反应以及水煤气变换反应等。图5-1无烟煤在流化床气化炉气化中气体组成及温度分布二常压流化床气化的特点1.气化强度高流化床气化采用的原料颗粒较细，气化剂的流速很高，并在剧烈的搅动和反混状态下，气固接触好，传热强度大，有利于非均相反应速度的提高。所以，流化床的气化强度大大高于移动床。直径4m的常压流化床气化炉，操作温度为1000℃时，单炉产气量可达5万m3/h。二常压流化床气化的特点2.气化温度低流化床的气化温度一般低于移动床气化炉。约控制在850~950℃左右。其主要受限于原料的灰熔点。为了防止原料灰分在高温床层中软化、结渣

5、，以致破坏气化剂在床层截面的均匀分布，产生沟流、气截等不良现象。这些条件限制了流化床的最高床层温度也限制了产量和碳的转化率。由于流化床炉温较低，再加上流化床中碳的浓度相对较低，只有活性好的煤，才能在流化床中制得质量较好的煤气。否则，煤气中二氧化碳的含量上升，碳的转化率下降。由于煤的干馏和气化在同一温度下进行，相对移动床干馏区来说，其干馏温度高得多。所以煤气中几乎不存在焦油。酚和甲烷的含量也很少，煤气的热值较低，但净化系统简单，环境污染较小。二常压流化床气化的特点3.热损失大在流化床内，整个床层的温度分布均匀，其波动范围不超过5℃，故不会产生局部过热现象。但煤气的炉出温度很高，热量损失较大，

6、为此，需设置规模较大的废热回收系统。二常压流化床气化的特点4.粘结煤需经预处理原因：①流化床在使用具有膨胀或粘结性能的原料煤时，会遇到较大困难。因新鲜的煤料突然注入运行中的流化床气化炉时，煤粒几乎立即升温到床层的温度。此时，煤粒发生吸热反应(煤的热解及水蒸气分解反应等)的速度较慢，颗粒将由于剧烈升温而软化，生产胶质体，并与其它同类颗粒粘结成更大的颗粒。而且，很快发展成坚硬的半焦，致使床的流态化停滞或塌陷，而无法操作。二常压流化床气化的特点4.粘结煤需经预处理原因：②具有粘结性的煤粒，还容易发生爆裂。因为在新鲜煤粒进入床层以后，辐射热几乎立即传递到每一颗新的煤粒上，煤粒软化、熔融。与此同时，

7、热解反应开始释放挥发分，首先从煤粒表面释放，继续吸热，内部挥发分析出。此时，坚固的半焦表层将对内部挥发分的析出造成阻力。有一些颗粒可逐渐形成足够大的内部压力而炸裂成许多小颗粒，产生煤粉，被气流带出而成为碳的损失。只有当原料颗粒足够小，或粘结性足够低时，可避免热炸裂的发生。二常压流化床气化的特点4.粘结煤需经预处理措施举例：①用流化床预氧化，破坏煤的粘结性。据报道，可在725~750℃，0.098MPa下，用流化床预处理煤