固體燃料氣化

§6煤的氣化煤的氣化煤的氣化是一個(gè)熱化學(xué)過(guò)程，即用氧或含氧化合物（如水蒸氣、二氧化碳）通過(guò)高溫的煤層或焦炭層，使燃料中的有機(jī)物氧化，并轉(zhuǎn)化生成含有H2、CO等可燃?xì)怏w的過(guò)程。根據(jù)所用氣化劑及煤氣成分、熱值的不同，生產(chǎn)的煤氣可分為：空氣煤氣、混合煤氣、水煤氣以及半水煤氣等。名稱氣化劑組成成分%低熱值KJ/m3用途H2COCO2N2CH4O2空氣煤氣空氣2.61014.772.00.50.23760－4600燃料混合爆氣空氣水蒸氣13.527.55.552.80.50.25000－5220燃料水煤氣水蒸氣48.438.56.06.40.50.210000－11200燃料半水煤氣水蒸氣空氣40.030.78.014.60.50.28770－9610合成氨原料氣§6煤的氣化煤的氣化

煤氣的氣化方法主要有兩種：一種是沸騰層氣化，以富氧空氣和水蒸氣為氣化劑連續(xù)地送入粉狀燃料層中，使燃料呈沸騰狀態(tài)氣化。這種方法氣化強(qiáng)度高、生產(chǎn)能力大，但需使用氧氣，而且原料適用范圍狹窄（要求使用化學(xué)活性高的燃料制氣），故采用這種氣化方法的工廠不多。另一種是固定床氣化法，它是目前國(guó)內(nèi)廣泛采用的一種制氣方法?！?煤的氣化空氣煤氣氧化層還原層干餾層干燥預(yù)熱層氣化劑§6煤的氣化空氣煤氣氧化層還原層干餾層干燥預(yù)熱層氣化劑熱值：氣化效率：§6煤的氣化空氣煤氣影響制氣過(guò)程的因素：反應(yīng)溫度還原反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高反應(yīng)溫度有利于CO的生成反應(yīng)溫度過(guò)高，會(huì)使灰渣熔融，結(jié)成大塊，造成操作困難反應(yīng)溫度一般控制在1000~1200℃之間，應(yīng)低于所用燃料的灰熔點(diǎn)(2)燃料性質(zhì)氣孔率(3)鼓風(fēng)速度煤氣產(chǎn)量與質(zhì)量§6煤的氣化水煤氣上述兩個(gè)都是吸熱反應(yīng)，如果連續(xù)地向發(fā)生爐內(nèi)通水蒸氣，則將導(dǎo)致燃料層迅速冷卻。為了能在燃燒料層中維持必要的溫度必須交替地向爐內(nèi)吹入空氣和水蒸氣。

各區(qū)域的物質(zhì)流動(dòng)及主要化學(xué)反應(yīng)煤氣（、、、、、、）

氣化劑（空氣和蒸汽）氣體劑（850℃）氣體（、、、、）

氣體（、、、）

冷卻水熱水和蒸汽混合物濕煤灰渣（冷）干燥干餾區(qū)氣化區(qū)燃燒區(qū)灰渣焦殘留的焦灰渣區(qū)混合煤氣§6煤的氣化氣化工藝分類：按燃料與氧化劑經(jīng)氣化爐的流動(dòng)方式分類氣化爐氣流床流化床移動(dòng)床與煤粉燃燒類似與流化床燃燒器類似與層燃類似氣流床流化床移動(dòng)床燃料規(guī)格＜500μm0.5~5mm5~50mm燃料滯留時(shí)間1~10s5~50s15~30min氣體出口溫度900~1400℃700~900℃400~500℃§6煤的氣化氣流床氣化爐在一臺(tái)氣流床氣化爐內(nèi)，粉煤或霧化油流與氧化劑（典型的氧化劑是氧）一起匯流。氣流床氣化爐的主要特性是其溫度非常高，且均勻（一般高于1000℃），氣化爐內(nèi)的燃料滯留時(shí)間非常短?！?煤的氣化氣流床氣化爐煤被磨碎至100μm并靠氮由風(fēng)力輸送到氣化爐。氣化爐結(jié)構(gòu)獨(dú)特，氣化爐本身與合成氣冷卻器結(jié)合。煤、O2和蒸氣一起經(jīng)裝在氣化爐下部的燃燒器給入。合成氣在1600℃的溫度下產(chǎn)生。但它在氣化爐出口借助再循環(huán)的潔凈合成氣淬冷，將其溫度減至大約800℃。然后合成氣向上流至一中心分配器管，并經(jīng)蒸發(fā)器段向下流動(dòng)，在大約380℃離開(kāi)氣化爐。在氣化過(guò)程形成的熔渣在水槽內(nèi)淬冷，并通過(guò)閘斗倉(cāng)裝置排出。

圖7Prenflo○R氣化爐§6煤的氣化流化床氣化爐在一個(gè)流化床內(nèi)，固體（如煤、灰）懸浮在一般向上流動(dòng)的氣流中。在流化床氣化爐內(nèi)，氣體流包含氧化介質(zhì)（一般是空氣而非O2）。流化床氣化爐的重要特點(diǎn)（像流化床燃燒器一樣）是不能讓燃料灰過(guò)熱，以至熔化粘接在一起。假如燃料顆粒粘在一起，則流化床的流態(tài)化作用將停滯?？諝庾鳛檠趸瘎┑淖饔檬潜３譁囟鹊陀?000℃。這表示流化床氣化爐最適合用比較易反應(yīng)的燃料，如生物質(zhì)燃料。

流化床氣化爐的優(yōu)點(diǎn)包括能接受寬范圍的固體供料，包括家庭垃圾（經(jīng)預(yù)先適當(dāng)處理的）和生物質(zhì)，如木柴，灰份非常高的煤也是受歡迎的供料，尤其是那些灰熔點(diǎn)高的煤，因?yàn)槠渌愋偷臍饣癄t（氣流床和移動(dòng)床）在熔化灰形成熔渣中損失大量能?！?煤的氣化流化床氣化爐燃料在閘斗倉(cāng)內(nèi)加壓，然后儲(chǔ)存日倉(cāng)或加料倉(cāng)里，之后再螺旋給入氣化爐。氣化爐的底部是流化床，流化介質(zhì)是空氣或O2和蒸汽。氣體與固體向上流至反應(yīng)器，在這里再加入空氣/O2和蒸汽來(lái)完成氣化反應(yīng)。之后將粗合成氣在除塵器里除塵并冷卻。在除塵器中脫除的固體回至氣化爐底部。用螺旋除灰器將灰從氣化爐底部排出?！?煤的氣化移動(dòng)床氣化爐在移動(dòng)動(dòng)床氣化爐里，氧化劑（蒸汽和O2）被吹入氣化爐的底部。產(chǎn)生的粗燃料氣通過(guò)固體燃料床向上移動(dòng)，隨著床底部的供料消耗，固體原料逐漸下移。因此移動(dòng)床的限定特性是逆向流動(dòng)。在粗燃料氣流經(jīng)床層時(shí)，被進(jìn)來(lái)的給料冷卻，而給料被干燥和脫去揮發(fā)分。因此在氣化爐內(nèi)上下溫度顯著不同，底部溫度為1000℃或更高，頂部溫度大約500℃。燃料在氣化過(guò)程中脫除揮發(fā)分意味著輸出的燃料氣含有大量煤焦油成分和甲烷。故粗燃料氣在出口處用水洗來(lái)除去焦油。其結(jié)果是，燃料氣不需要在合成氣冷卻器中來(lái)高溫冷卻，假如燃料氣來(lái)自氣流反應(yīng)器，它就需冷卻?！?煤的氣化移動(dòng)床氣化爐塊煤給進(jìn)氣化爐頂部的閘斗倉(cāng)，在進(jìn)入氣化爐之前增壓。一個(gè)旋轉(zhuǎn)的煤分配器確保煤在反應(yīng)器各處均布。煤緩慢下移到氣化爐。當(dāng)煤下移時(shí)，由經(jīng)床層向上流動(dòng)的燃料氣加溫；煤就被不斷干燥和揮去揮發(fā)分，然后氣化。床層底部緊靠爐蓖的上面是氣化爐最熱的地方1000℃，在此處燃燒任何剩余的煤，產(chǎn)生的CO2與床層中的碳起反應(yīng)形成CO?；矣尚D(zhuǎn)爐蓖排出并在閘斗倉(cāng)中減壓。蒸汽和O2被向上吹，通過(guò)爐蓖為氣化過(guò)程提供氧化劑。所產(chǎn)生的氣體在300-500℃的溫度離開(kāi)氣化爐，利用一水淬冷進(jìn)行冷卻和洗滌。該氣化爐由水夾套圍繞，水夾套產(chǎn)生的蒸汽可用于工藝過(guò)程中?！?煤的氣化煤氣化發(fā)電氣化是煤和燃料油這類傳統(tǒng)燃料與燃?xì)廨啓C(jī)間的"橋梁"。將這類燃料氣化產(chǎn)生一種燃料氣，潔凈后可在燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠使用。因此氣化能發(fā)揮燃?xì)廨啓C(jī)的長(zhǎng)處，使其可利用任何燃料，無(wú)論是固體還是液體燃料。進(jìn)一步而言，由于所產(chǎn)生的燃料氣在燃?xì)廨啓C(jī)中燃燒之前能進(jìn)行潔凈，去掉顆粒物、硫和氮化合物，因此以氣化為基礎(chǔ)的