煤炭氣化-流化床氣化法

§3、煤的氣化§3.1煤氣化的基本原理§3.2氣化爐的基本原理§3.3固定(移動(dòng))床氣化法§3.4流化床氣化法§3.5氣流床氣化法§3.6煤的氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電§3.7煤炭地下氣化§3.8煤的氣化方法的評(píng)價(jià)與選擇§3.9煤氣的凈化§3.10煤氣的甲烷化§3．4流化床氣化法1.常壓流化床氣化原理直接使用小顆粒碎煤（0~10mm）為原料，并可利用褐煤等高灰劣質(zhì)煤。它又稱為沸騰床氣化，把氣化劑（蒸氣和富氧空氣或氧氣）送入氣化爐內(nèi)，使煤顆粒呈沸騰狀態(tài)進(jìn)行氣化反應(yīng)。

2.常壓流化床（溫克勒）氣化工藝⑴溫克勒(Winkler)氣化爐①組成：流化床（下部的圓錐部分）懸浮床（上部的圓筒部分，為下部的6~10倍）§3．4流化床氣化法1.常壓流化床氣化原理直接使用小顆粒碎煤（0~10mm）為原料，并可利用褐煤等高灰劣質(zhì)煤。它又稱為沸騰床氣化，把氣化劑（蒸氣和富氧空氣或氧氣）送入氣化爐內(nèi)，使煤顆粒呈沸騰狀態(tài)進(jìn)行氣化反應(yīng)。

2.常壓流化床（溫克勒）氣化工藝⑴溫克勒(Winkler)氣化爐①組成：流化床（下部的圓錐部分）懸浮床（上部的圓筒部分，為下部的6~10倍）該爐是一個(gè)高大的圓筒形容器。在結(jié)構(gòu)和功能上可分為兩大部分：下部的圓錐部分為流化床；上部的圓筒部分為懸浮床，其高度約為下部流化床高度的6~10倍。一般沿筒體的圓周設(shè)置二個(gè)成三個(gè)進(jìn)口，互成180°或120°。流化床懸浮床圖

溫克勒氣化爐溫克勒氣化爐供料螺旋加煤口煤倉(cāng)溫克勒氣化爐1）進(jìn)煤將0-10mm的原料煤由螺旋加料器加入圓錐部分的腰部?？諝馊肟谡魵馊肟跍乜死諝饣癄t2）流化A爐箅安裝在圓錐體部分，爐箅直徑比上部爐膛的圓柱形部分的直徑小，鼓風(fēng)氣流沿垂直于爐箅的平面進(jìn)入爐內(nèi)。這樣的結(jié)構(gòu)為床層中的顆粒進(jìn)行正規(guī)和均勻的循環(huán)創(chuàng)造了良好條件。B氣化劑自爐箅下部供入，由不同高度的噴嘴環(huán)輸入爐中。刮灰板溫克勒氣化爐C當(dāng)灰渣直接落在爐箅平面上時(shí)，可借刮灰板將灰刮去。但難以徹底清除?；以跔t箅上的堆積，往往會(huì)引起結(jié)渣現(xiàn)象，因而限制爐溫的提高，也不利于氣化劑的均勻分布。通過(guò)調(diào)整氣化介質(zhì)的流速和組成來(lái)控制流化床溫度不超過(guò)灰的軟化點(diǎn)。刮灰板除灰螺旋灰斗溫克勒氣化爐3）排灰A細(xì)灰由氣流從爐頂夾帶而出（70%）。B富含灰分的較大粒子，由于其密度大于煤粒，均沉積在流化床底部。由螺旋排灰機(jī)排出。30％左右的灰分由床底部排出。二次氣化劑入口煤氣出口散熱鍋爐（廢熱鍋爐）氣化層溫克勒氣化爐4）為提高氣化效率和適應(yīng)氣化活性較低的煤，在氣化爐中部適當(dāng)?shù)母叨纫攵螝饣瘎?，使氣流中所帶的碳粒得到充分氣化?！螝饣瘎┑淖饔茫菏蛊湓诮咏胰埸c(diǎn)的溫度下操作，使氣流中夾帶炭粒得到充分的氣化。二次氣化劑入口煤氣出口散熱鍋爐（廢熱鍋爐）氣化層溫克勒氣化爐5）廢熱鍋爐安裝在氣化爐頂部附近，由沿內(nèi)壁配置的水冷管組成。廢熱鍋爐的冷卻作用，使熔融灰粒在此重新固化。②操作特點(diǎn)a:原料的加入：由螺旋加料器加入圓錐部分腰部b:排灰：矸石灰（30%左右）自床層底部排出；其余飛灰由氣流從爐頂夾帶而出。c:氣化劑（氧氣或空氣；水蒸汽）：一次氣化劑（60~70%）由爐箅下部供入；二次氣化劑（30~40%）由氣化爐中部送入?！螝饣瘎┑淖饔茫浩湓诮咏胰埸c(diǎn)的溫度下操作，使氣流中夾帶碳粒得到充分的氣化。⑵溫克勒氣化工藝流程①原料的預(yù)處理破碎粒度（0~10mm，0.5mm以下篩去）干燥（水分：8~12%）破黏②氣化③粗煤氣的顯熱回收（廢鍋回收）④煤氣的除塵和冷卻⑶工藝條件和氣化指標(biāo)①工藝條件a:操作溫度：一般為900℃左右。b:操作壓力：約為0.098MP（常壓）c:原料：粒度；0~10mm，褐煤、弱黏煤、不黏煤和長(zhǎng)焰煤等，但活性要高。d:二次氣化劑用量及組成與帶出未反應(yīng)的碳成比例。（過(guò)少：未反應(yīng)碳得不到充分氣化而被帶出，氣化效率下降；過(guò)多：產(chǎn)品被燒）②溫克勒氣化工藝的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)螤t生產(chǎn)能力大；氣化爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；可氣化細(xì)顆粒煤(0~10mm);出爐煤氣基本上不含焦油；運(yùn)行可靠，開停車容易。缺點(diǎn)：氣化溫度低（防止結(jié)渣）；氣化爐設(shè)備龐大；熱損失大（煤氣出爐溫度高）；帶出物損失較多（氣流中夾帶碳顆粒）；粗煤氣質(zhì)量較差。3.高溫溫克勒（HTW）氣化法⑴基本原理①溫度的影響※但要防止結(jié)渣，可在煤中添加石灰石等來(lái)提高煤的軟化點(diǎn)和熔點(diǎn)。②壓力的影響加壓，床層的膨脹度下降，工作狀態(tài)比常壓穩(wěn)定。加壓，氣流帶出量減少，帶出物的顆粒尺寸也減小了。加壓，生產(chǎn)能力提高。加壓，煤氣熱值得到提高。提高溫度提高CO和H2的濃度提高碳的轉(zhuǎn)化率和煤氣產(chǎn)率；⑵氣化工藝在溫克勒氣化工藝基礎(chǔ)上提高溫度和壓力。提高氣化壓力到1MPa;氣化溫度可提高到1000℃；①工藝流程優(yōu)點(diǎn)：提高氣化爐生產(chǎn)能力；碳的轉(zhuǎn)化率上升，提高了煤氣的質(zhì)量。4.灰團(tuán)聚氣化法特點(diǎn)：團(tuán)聚排渣（灰團(tuán)聚而不結(jié)渣）原理：在流化床中導(dǎo)入氧化性高速射流，使煤中灰分在軟化而未熔融狀態(tài)下，在一個(gè)錐形床中相互熔聚而黏結(jié)成含碳量較低的球狀灰渣，有選擇地排出爐外。與傳統(tǒng)排渣方式相比的優(yōu)點(diǎn)：與固態(tài)排渣比：降低了灰渣中的碳損失；與液態(tài)排渣比：減少了灰渣帶走的顯熱損失。⑴U－GAS氣化爐及氣化過(guò)程氣化爐內(nèi)，四個(gè)重要功能：煤的破黏、脫揮發(fā)份、氣化及灰的熔聚、團(tuán)聚灰渣從半焦中分離出來(lái)。原料煤0~6mm床內(nèi)反應(yīng)溫度為950～1100℃；操作壓力在0.14～2.4MPa范圍變化。氣化過(guò)程：氣化劑由兩處進(jìn)入氣化爐：①?gòu)臓t篦進(jìn)入，維持正常的流化；②由中心（文氏管）進(jìn)入灰熔聚區(qū)。由中心進(jìn)入氣體的氧/汽比較大，故床底中心區(qū)(熔聚區(qū))溫度較高，當(dāng)達(dá)到灰的初始軟化溫度時(shí)，灰粒選擇性地和別的顆粒團(tuán)聚起來(lái)。團(tuán)聚體不斷增大，直到它不能被上升氣流托起為止。床層上部空間作用;裂解在床層內(nèi)產(chǎn)生的焦油和輕油（煤氣不含焦油）煤氣夾帶煤粉由兩級(jí)旋風(fēng)分離器分離和收集。氣化爐：⑵U-GAS氣化工藝的特點(diǎn)①灰分熔聚及分離（灰渣和半焦選擇性分離）a:文丘里管內(nèi)的氣流速度控制中心管的氣流速度，可達(dá)到控制排灰量的多少。

b:熔聚區(qū)的溫度文氏管氣化劑的汽/氧比較低，形成的局部高溫區(qū)（比灰熔