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1、煤化工概论煤化工概论化学工程系化学工程系 高晓荣高晓荣第二节典型煤气化技术第二节典型煤气化技术 流化床气化技术流化床气化技术3 3炼炼炼炼 焦焦1 1常压固定床气化技术常压固定床气化技术 1 1碎煤固定床加压气化技术碎煤固定床加压气化技术2 2气流床煤气化技术气流床煤气化技术 4 46 6上节提纲上节提纲2炼炼炼炼 焦焦1 1 地下煤气化技术地下煤气化技术1 1煤气化联合循环发电煤气化联合循环发电2 26 6本节提纲本节提纲3一、一、 地下煤气化技术地下煤气化技术1.煤炭地下气化的意义： 在某些场合，如煤层埋藏很深，甲烷含量很高，或煤层较薄，灰分含量很高，顶板状况险恶，进行开采既不经济又不安全
2、时，如能采用地下气化方法则可以解决这些问题。2.地下气化的原理：原理过程：气化带还原带干馏带干燥带3.地下气化方法有井式气化法从地面向煤层开掘井筒，在气化区开掘巷道或打钻孔，形成气化通道后，点火气化。此法须进行井下施工井下施工，作业环境和安全性差，目前已基本为无井法所取代。无井式钻孔钻孔: :从地面向煤层钻鼓风和排气钻孔;贯通贯通: :底部贯通，形成初始气化通道。贯通方法有4种：气流贯通法：低压火力渗透贯通法：在鼓风或排气钻孔底部的煤层中点火，并压入36atm的低压空气,使两钻孔间的煤燃烧，形成气化通道。本法适用于反应性良好的褐煤层。高压火力渗透贯通法：与低压法基本相同。主要区别是本法的风压较
3、高,通常为715atm,最高达80atm。高压气流可压裂煤层，造成大量人工裂隙，以提高贯通速度。本法宜用于反应性差的煤层。电力贯通法：将两个电极从鼓风与排气钻孔插入煤层，通入56kV或更高的工频高压电。电流的热效应使煤层焦化，形成孔隙较大的气化通道。水力贯通法：从一个钻孔向煤层注入高压水，渗透流向另一钻孔，扩大煤层的孔隙、节理和裂缝，然后注砂支撑裂缝，最后进行热加工形成气化通道。钻孔贯通法（定向钻进法）：从地面向煤层钻进弯曲钻孔，形成初始气化通道。目前正在研究的还有激光贯通法、爆破压裂贯通法等。二、煤的气化联合循环发电二、煤的气化联合循环发电 1.煤的气化联合循环发电原理煤的气化与净化部分煤经
4、气化成为中低热值煤气，经过净化，除去煤气中的硫化物、氮化物、粉尘等污染物，变为清洁的气体燃料。主要设备有气化炉、空分装置、煤气净化设备（包括硫的回收装置）.燃气-蒸汽联合循环发电部分煤气然后送入燃气轮机的燃烧室燃烧，加热气体以驱动燃气透平作功，燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水，产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机作功。主要设备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统。2.2.煤气化联合循环发电的分类煤气化联合循环发电的分类气流床气化炉 气流床是目前IGCC各示范工程中采用最多的一种气化炉，示范厂所选用的有美国德士古炉，荷兰的Shell炉，德国Prenflo 。流化床气化炉 当前，用于IGCC系统的流
5、化床气化炉有KRW炉，UGas炉和温克勒炉等。固定床气化炉 用于IGCC系统的固定床气化炉主要是鲁奇炉，世界上最早的德国IGCC示范厂采用的就是鲁奇固定床单段固态排渣气化炉。 3. IGCC3. IGCC气化炉及煤气的净化系统的要求是：气化炉及煤气的净化系统的要求是：a)气化炉的产气率、煤气的热值和压力及温度等参数能满足设计的要求.b)气化炉有良好的负荷调节性能，能满足发电厂对负荷调节的要求.c)煤气的成分、净化程度等要能满足燃气轮机对负荷调节的要求.d)具有良好的煤种适应性.e)系统简单，设备可靠，易于操作，维修方便，具有电厂长期、安全可靠运行所要求的可用率.f)设备和系统的投资、运行成本低
6、.4.IGCC4.IGCC工艺操作条件对系统效率的影响工艺操作条件对系统效率的影响燃气透平燃烧温度 燃气透平温度越高，燃气透平效率越高，从而提高IGCC工艺效益。蒸汽循环条件 过热蒸汽可获得更高的蒸汽循环效率燃气预热温度 粗煤气的显热有利于燃烧。煤浆浓度 采用德士古气化法时候，煤浆浓度越高系统效率越高。气化操作压力 气化压力增加，工艺效率下降。5.IGCC5.IGCC工艺的评价工艺的评价燃料的适应性广 其对燃料的要求主要取决于所采用的气化炉类型和给料方式。具有较高的效率，发电成本降低。对环境污染小，废物回收利用的条件好 节水一般耗水量只有常规火力发电厂的一半。可实现气化与发电、合成化学品等多种联合 气化炉产生的煤气用途广泛（可用于发电、供热、合成氨、尿素，也可用于城市居民生活用气）。在同规模下，IGCC装置占地比传统的燃煤蒸汽发电要少。 IGCC工艺可由许多并行的气化系列和燃气、蒸汽透平系列组成，因而操作机动性好，调节块。