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1、会计学1煤气化技术煤气化技术(jsh)第一页，共88页。 内容(nirng)概要1、概述2、煤炭气化原理3、原料的性质(xngzh)对气化的影响4、煤炭(mitn)气化技术-固定床气化法5、煤炭气化技术-流化床气化法6、煤炭气化技术-气流床气化技术第1页/共88页第二页，共88页。 1 1、煤气化工艺、煤气化工艺(gngy)(gngy)的工艺的工艺(gngy)(gngy)过程包括哪些？过程包括哪些？2 2、煤气化工艺的主要产品、煤气化工艺的主要产品(chnpn)(chnpn)有哪些？有哪些？3 3、煤气化的产品的应用、煤气化的产品的应用(yngyng)(yngyng)有哪些？有哪些？第2页/共
2、88页第三页，共88页。一、 第一节 概述(i sh)煤炭煤炭气化气化(q hu)的简的简介介煤炭煤炭气化气化工艺工艺(gngy)的的分类分类煤炭煤炭气化气化的评的评价指价指标标煤炭煤炭气化气化的原的原则流则流程程第3页/共88页第四页，共88页。概1、煤炭(mitn)气化的简介煤或煤焦与气化剂（空气、氧气、水蒸气、氢等）在煤或煤焦与气化剂（空气、氧气、水蒸气、氢等）在一定一定(ydng)(ydng)温度及压力下发生化学反应，将煤或煤温度及压力下发生化学反应，将煤或煤焦中有机质转化为煤气的过程焦中有机质转化为煤气的过程 气化的主要阶段包括：备煤、气化、气体洗涤、气化的主要阶段包括：备煤、气化、
3、气体洗涤、黑水处理黑水处理(chl)(chl)、一氧化碳变换等工段、一氧化碳变换等工段气化的主要产品包括：气化的主要产品包括：COCO、H H2 2、CHCH4 4 用于生产各种燃料，是干净的能源，利于提高人民生活水平用于生产各种燃料，是干净的能源，利于提高人民生活水平和环境保护和环境保护; ;煤气化生产的合成气是合成煤气化生产的合成气是合成液体燃料液体燃料等多种产等多种产品的原料。品的原料。第4页/共88页第五页，共88页。1818世纪世纪(shj)(shj)后半叶后半叶煤化工发展始于煤化工发展始于1818世纪后半叶，用煤生世纪后半叶，用煤生产民用煤气；在欧洲当时用煤干馏方法产民用煤气；在欧
4、洲当时用煤干馏方法，生产的干馏煤气用于城市街道照明；，生产的干馏煤气用于城市街道照明；18401840年由焦炭年由焦炭(jiotn)(jiotn)制发生炉煤气来制发生炉煤气来炼铁，炼铁，18751875年使用增热水煤气作为城市年使用增热水煤气作为城市煤气煤气二次世界大战时期二次世界大战时期(shq)二次世界大战时期，煤炭气化工业在德国得二次世界大战时期，煤炭气化工业在德国得到迅速发展。到迅速发展。19321932年采用一氧化碳与氢年采用一氧化碳与氢通过费一托通过费一托(Flscher Tropsch)(Flscher Tropsch)合成法合成法生产液体燃料获得成功，生产液体燃料获得成功，1
5、9341 934年德国鲁年德国鲁尔化学公司应用此研究成果创建了第一尔化学公司应用此研究成果创建了第一个个F-TF-T台成油厂，台成油厂，19361936年投产。年投产。1935194519351945年期间德国共建立了年期间德国共建立了9 9个合个合成油厂，总产量达成油厂，总产量达570kt570kt。二次世界大战后二次世界大战后二次世界大战后，煤炭气化工业因石二次世界大战后，煤炭气化工业因石油、天然气的迅速发展减慢了步伐，油、天然气的迅速发展减慢了步伐，进人低迷时期，煤气主要作为城市煤进人低迷时期，煤气主要作为城市煤气及台成氪原料的生产等，直到气及台成氪原料的生产等，直到2020世纪世纪70
6、70年代成功开发由合成气制甲年代成功开发由合成气制甲醇技术，由于甲醇的广泛用途，使煤醇技术，由于甲醇的广泛用途，使煤炭气化工业又重新引起人们重视。炭气化工业又重新引起人们重视。7070年代后年代后19751975年，美国年，美国Eastaman(Eastaman(依斯曼依斯曼) )公公司开始了合成醋酐的实验室研究，司开始了合成醋酐的实验室研究，重点是开发适用的催化剂，以便在重点是开发适用的催化剂，以便在工业化生产时能达到需要的条件下工业化生产时能达到需要的条件下，减少副产物生成。他们采用醋酸，减少副产物生成。他们采用醋酸甲酯与一氧化碳为原料羰基合成制甲酯与一氧化碳为原料羰基合成制取醋酐，并于取
7、醋酐，并于19771977年中试成功。到年中试成功。到2020世纪世纪8080年代末，由煤炭气化制合成年代末，由煤炭气化制合成气，羰基合成生产醋酸、醋酐开始气，羰基合成生产醋酸、醋酐开始大型化生产，这是煤制化学品的一大型化生产，这是煤制化学品的一个非常重要的突破。个非常重要的突破。 现在现在现在，随着气化生产技术的进一步发展，以生产含氧燃料为主的煤炭气化合成甲醇、二甲醚，有广阔的市场前景。其中二甲醚不仅是从合成气经甲醇制汽油、低碳烯烃的重要中间体现在，随着气化生产技术的进一步发展，以生产含氧燃料为主的煤炭气化合成甲醇、二甲醚，有广阔的市场前景。其中二甲醚不仅是从合成气经甲醇制汽油、低碳烯烃的重
8、要中间体而且也是多种化工产品的重要原料。甲醇从近年供需情况来看，除作基本有机化工原料、精细化工原料外，作为替代燃料应用，预计需求量将达而且也是多种化工产品的重要原料。甲醇从近年供需情况来看，除作基本有机化工原料、精细化工原料外，作为替代燃料应用，预计需求量将达80080010001000万吨年，到万吨年，到20202020年年t t甲醇需求预计达甲醇需求预计达50005000万吨年。万吨年。 南非南非南非开发煤炭间接液化历史悠久，早在南非开发煤炭间接液化历史悠久，早在1 9271 927年南非当局注意到依赖进口液体燃料的严重性，基于本国有丰富的煤炭资源，开始寻找煤基合成液体燃料的新途径，年南非
9、当局注意到依赖进口液体燃料的严重性，基于本国有丰富的煤炭资源，开始寻找煤基合成液体燃料的新途径，19391939年首先购买了德国年首先购买了德国FTFT合成技术在南非的使用权，在合成技术在南非的使用权，在2020世纪世纪5050年代初，成立了年代初，成立了SASOLSASOL公司，公司，19551955年建立了年建立了SASOL I TSASOL I T，19801980年和年和19821982年叉相继建成了年叉相继建成了SASOLSASOL一一厂和厂和SASOLSASOL厂。厂。 第5页/共88页第六页，共88页。2煤炭气化煤炭气化(q hu)工艺的分类工艺的分类A 地面气化地面气化 将煤从
10、地下挖掘出来后再经过各种气化将煤从地下挖掘出来后再经过各种气化技术获得煤气的方法。技术获得煤气的方法。 A A 将未开采的煤炭有控制的燃烧，通过对将未开采的煤炭有控制的燃烧，通过对煤的热化学作用生产煤气的过程。煤的热化学作用生产煤气的过程。 地下气化地下气化地理位置地理位置(d l wi zh)煤煤炭炭气气化化原原理理第6页/共88页第七页，共88页。煤在气化过程中不需外界供热，而是利用煤在气化过程中不需外界供热，而是利用(lyng)(lyng)煤与氧反应放出热量来达到反应所需温度，即燃烧煤与氧反应放出热量来达到反应所需温度，即燃烧一部分气化所用燃料，将热量积累到燃料层里，再一部分气化所用燃料
11、，将热量积累到燃料层里，再通入水蒸气发生化学反应制取煤气。通入水蒸气发生化学反应制取煤气。是指利用外部给气化炉提供热量的过程。是指利用外部给气化炉提供热量的过程。其热源可由加热外部炉壁来加热燃料，炉壁需选用耐火度高且其热源可由加热外部炉壁来加热燃料，炉壁需选用耐火度高且导热性好的材料；导热性好的材料；同时也可用高度过热水蒸气同时也可用高度过热水蒸气(1100 )(1100 )；另外也可用加热水蒸气和粉末燃料的混合物到另外也可用加热水蒸气和粉末燃料的混合物到11001100达到水煤气反应温度。达到水煤气反应温度。其原理如图所示其原理如图所示地面气化技术分类地面气化技术分类第7页/共88页第八页，
12、共88页。 地面气化技术地面气化技术(jsh)(jsh)分类分类煤煤炭炭气气化化原原理理气气化化介介质质纯氧纯氧 加氢加氢富氧富氧水蒸气水蒸气第8页/共88页第九页，共88页。 地面气化地面气化(q hu)(q hu)技技术分类术分类入炉的煤块粒度入炉的煤块粒度粉煤炭气化粉煤炭气化块煤炭气化块煤炭气化A A 移动床气化移动床气化沸腾床气化沸腾床气化气流床气化气流床气化熔融床气化熔融床气化 燃料在炉内状况燃料在炉内状况其其他他分分类类第9页/共88页第十页，共88页。工业煤气工业煤气(miq)(miq)分类分类煤煤炭炭气气化化原原理理定义：以空气为气化剂生成的煤气。定义：以空气为气化剂生成的煤气
13、。主要成分：主要成分： N N2 2，COCO，COCO2 2，H H2 2。特点：热值低，主要作为化学工业原料，煤气发动机燃料等。特点：热值低，主要作为化学工业原料，煤气发动机燃料等。空气煤气空气煤气 A 混合煤气混合煤气 A 半水煤气半水煤气 A 水煤气水煤气 A 定义：以空气和适量水蒸气为气化剂生成的煤气。定义：以空气和适量水蒸气为气化剂生成的煤气。主要成分：主要成分： N N2 2，COCO，H H2 2，COCO2 2。特点：工业上一般用作燃料。特点：工业上一般用作燃料。定义：以水蒸气为气化剂生成的煤气。定义：以水蒸气为气化剂生成的煤气。主要成分：主要成分： H H2 2，COCO，
14、COCO2 2，N N2 2。特点：特点：H H2 2和和COCO含量达含量达8585以上，一般用作化工原料以上，一般用作化工原料定义：以水蒸气加适量的空气或富氧空气为气化剂生成的煤气定义：以水蒸气加适量的空气或富氧空气为气化剂生成的煤气主要成分：主要成分： H H2 2，COCO，N N2 2，COCO2 2。特点：（特点：（H H2 2+CO+CO）=3N=3N2 2（质量），一般用来合成氨（质量），一般用来合成氨工工业业煤煤气气第10页/共88页第十一页，共88页。几种几种(j zhn)(j zhn)气化炉的工艺性能气化炉的工艺性能第11页/共88页第十二页，共88页。气化气化强度强度水
15、蒸气水蒸气消耗量消耗量热效率热效率气化气化效率效率单炉生单炉生产能力产能力3 煤炭气化过程主要评价煤炭气化过程主要评价(pngji)指标指标评价评价(pngji)指标指标21gV= qDV4Q=100%Q，Q-Q=Q入损失入 水蒸气消耗量水蒸气消耗量和水蒸气分解率和水蒸气分解率是煤炭是煤炭(mitn)气化气化过程重要的指标过程重要的指标第12页/共88页第十三页，共88页。4 4 煤气化的主要煤气化的主要(zhyo)(zhyo)工工艺流程艺流程第13页/共88页第十四页，共88页。气化气化(q hu)压压力向高力向高压发展压发展气化炉能力气化炉能力(nngl)向大型化发展向大型化发展 气化压力
16、由常压、低压（气化压力由常压、低压（1.0MPa1.0MPa）向高压（）向高压（2.02.08.5MPa8.5MPa）气化发展，从而提高气化效率、碳转化率和气化炉能力，实现）气化发展，从而提高气化效率、碳转化率和气化炉能力，实现(shxin)(shxin)气化装置大型化和能量高效回收利用，降低合成气的压缩能耗或实现气化装置大型化和能量高效回收利用，降低合成气的压缩能耗或实现(shxin)(shxin)等压合成（如甲醇低压合成），降低生产成本。如等压合成（如甲醇低压合成），降低生产成本。如TexacoTexaco气化压力可达气化压力可达6.56.58.5MPa8.5MPa，ShellShell气
17、化压力为气化压力为2 24MPa4MPa。 TexacoTexaco和和ShellShell单台气化炉气化煤量已达单台气化炉气化煤量已达2000t/d2000t/d以上。以上。PrenfloPrenflo气化炉单炉气化气化炉单炉气化煤量已达煤量已达2600t/d2600t/d。大型化便于实现自动控。大型化便于实现自动控制和优化操作，降低能耗和操作费用。制和优化操作，降低能耗和操作费用。气化温气化温度向高度向高温发展温发展TexacoTexaco气化温度气化温度1400140015001500，ShellShell气化温度高达气化温度高达1400140017001700，流化床气化温度为，流化床
18、气化温度为1000100012001200。气化温度高，煤中有机物质分解气化，消除或减少环境污染，对煤种适应性广。尘降到。气化温度高，煤中有机物质分解气化，消除或减少环境污染，对煤种适应性广。尘降到1 12mg/m3(2mg/m3(标标) )以下。以下。技术不技术不断进步断进步 不断开发新的气化技术和新型气化炉，提高碳转化率和煤气质量，降低建设投资。目前碳转化率高达不断开发新的气化技术和新型气化炉，提高碳转化率和煤气质量，降低建设投资。目前碳转化率高达98%98%99%99%，煤气中含，煤气中含CO+HCO+H2 2达到达到80%80%90%90%。 现代煤气化技术与其他先进技术联合应用现代煤
19、气化技术与其他先进技术联合应用 如与燃气轮机发电组合的如与燃气轮机发电组合的IGCCIGCC发电技术；高压气化（发电技术；高压气化（6 6. .15MPa15MPa）与低压合成甲醇、二甲醚技术联合实现等压合成，省去合成气压缩机，使生产过程简化，总能耗降低。）与低压合成甲醇、二甲醚技术联合实现等压合成，省去合成气压缩机，使生产过程简化，总能耗降低。环保效果更好环保效果更好 煤气化技术与先进脱硫、除尘技术相煤气化技术与先进脱硫、除尘技术相结合，实现环境友好，减少污染。如在结合，实现环境友好，减少污染。如在气化炉内加入脱硫剂（石灰石），脱硫气化炉内加入脱硫剂（石灰石），脱硫效率可达效率可达80%80
20、%90%90%；采用高效除尘器；采用高效除尘器使煤气中含使煤气中含煤炭气化发展方向煤炭气化发展方向第14页/共88页第十五页，共88页。1 1、什么是煤炭气化技术，煤炭气化工艺、什么是煤炭气化技术，煤炭气化工艺(gngy)(gngy)大概包括了那些工段？大概包括了那些工段？2 2、煤炭气化的产品包括、煤炭气化的产品包括(boku)(boku)哪些？哪些？3 3、煤炭气化技术分类包括、煤炭气化技术分类包括(boku)(boku)哪些？哪些？4 4、煤炭气化过程的评价指标？、煤炭气化过程的评价指标？5 5、煤炭气化简单流程？、煤炭气化简单流程？本节课总结：本节课总结：P142P142：填空题：填空
21、题2 2、3 3、5 5、7 7选择题选择题2 2、3 3、6 6、7 7第15页/共88页第十六页，共88页。1 1、什么、什么(shn me)(shn me)是煤炭气化技术，煤炭气化工艺大概包括了那些工段？是煤炭气化技术，煤炭气化工艺大概包括了那些工段？2 2、煤炭气化的产品、煤炭气化的产品(chnpn)(chnpn)包括哪些？包括哪些？3 3、煤炭、煤炭(mitn)(mitn)气化技术分类包括哪些？气化技术分类包括哪些？4 4、煤炭气化过程的评价指标？、煤炭气化过程的评价指标？5 5、煤炭气化简单流程？、煤炭气化简单流程？复习：复习：第16页/共88页第十七页，共88页。 1 1 煤气化
22、的基本煤气化的基本(jbn)(jbn)条件条件2 2 气化的几个重要气化的几个重要(zhngyo)(zhngyo)过程过程 3 3 气化过程主要化学反应气化过程主要化学反应4 4气化过程物理化学基础气化过程物理化学基础5 5 煤气平衡组份的计算煤气平衡组份的计算第二节 煤炭气化原理第17页/共88页第十八页，共88页。知识知识(zh shi)目标目标掌握煤炭气化掌握煤炭气化方法方法(fngf)、煤炭气化原理煤炭气化原理了解地上了解地上(d shn)气化气化熟悉与理解气熟悉与理解气化过程的理论化过程的理论基础与煤气平基础与煤气平衡组成的计算衡组成的计算第18页/共88页第十九页，共88页。能力能
23、力(nngl)目目标标能掌握煤能掌握煤炭气化炭气化(q hu)反应反应会判断会判断(pndun)实际用煤实际用煤气化时的气化时的主要影响主要影响因素因素会解释会解释T T、P P对气化的影对气化的影响响第19页/共88页第二十页，共88页。1 1 煤气化的基本煤气化的基本(jbn)(jbn)条件条件煤气化煤气化温度温度煤气化煤气化压力压力气化原料气化原料气化剂气化剂气化反气化反应容器应容器第20页/共88页第二十一页，共88页。 具体的气化过程随所采用的炉型不同，操作条件不具体的气化过程随所采用的炉型不同，操作条件不同，所使用的气化剂及燃料组成的不同而不同，但基本同，所使用的气化剂及燃料组成的
24、不同而不同，但基本都包括几个主要都包括几个主要(zhyo)(zhyo)的过程，即煤的干燥、干馏、的过程，即煤的干燥、干馏、热解、不完全燃烧等过程。热解、不完全燃烧等过程。2 2 煤气化的几个煤气化的几个(j )(j )重要过程重要过程第21页/共88页第二十二页，共88页。就移动床来说，基本接近于低温干馏（就移动床来说，基本接近于低温干馏（500-600)500-600)。沸腾床和气流。沸腾床和气流(qli)(qli)床气化工艺此过程较复杂，气流床气化工艺此过程较复杂，气流(qli)(qli)床几个过程几乎同时进行。床几个过程几乎同时进行。 就单纯热解作用的气态而言煤气热值随煤中挥发分的增加而
25、增加，随煤的变质程度就单纯热解作用的气态而言煤气热值随煤中挥发分的增加而增加，随煤的变质程度(chngd)(chngd)的加深氢气含量增加而烃类和二氧化碳含量减少。的加深氢气含量增加而烃类和二氧化碳含量减少。 加气体流速，提高气体温度都可以增加干燥速度。煤中水分含量低、干燥温度高、气流速度大，则干燥时间短；反之，煤的干燥时间就长。加气体流速，提高气体温度都可以增加干燥速度。煤中水分含量低、干燥温度高、气流速度大，则干燥时间短；反之，煤的干燥时间就长。 煤气煤气化化热解热解干馏干馏干燥干燥第22页/共88页第二十三页，共88页。 一次反应一次反应C+OC+O2 2COCO2 2 -394.1kJ
26、/mol -394.1kJ/molC+HC+H2 2OCOOCOH H2 2 +135.0kJ/mol +135.0kJ/molC+1/2OC+1/2O2 2CO -110.4kJ/molCO -110.4kJ/molC+2HC+2H2 2OCOOCO2 2+2H+2H2 2 +96.6kJ/mol +96.6kJ/molC+2HC+2H2 2CHCH4 4 -84.3kJ/mol -84.3kJ/molH H2 2+1/2O+1/2O2 2HH2 2O -245.31kJ/molO -245.31kJ/molA A 二次反应二次反应C+COC+CO2 22CO +173.3kJ/mol2CO
27、 +173.3kJ/mol2CO+O2CO+O2 22CO2CO2 2 -566.6kJ/mol -566.6kJ/molCO+HCO+H2 2OHOH2 2+CO+CO2 2 -38.4kJ/mol -38.4kJ/molCO+3HCO+3H2 2CHCH4 4+H+H2 2O -219.3kJ/molO -219.3kJ/mol3C+2H3C+2H2 2OCHOCH4 4+2CO +185.6kJ/mol+2CO +185.6kJ/mol2C+2H2C+2H2 2OCH4+COOCH4+CO2 2 +12.2kJ/mol +12.2kJ/mol气化主反应气化主反应煤煤炭炭气气化化原原理理3
28、 3 煤气化的主要煤气化的主要(zhyo)(zhyo)化学反应化学反应第23页/共88页第二十四页，共88页。S02+2CO=S+2CO2C+2S=CS2CO+S=COSN2十十3H2=2NH3N2+02 =2NON2+202 =2NO2N2+H20+2C0=2HCN+02S+H2=H2S2H2S十十S02 =3S+2H20 煤气化主煤气化主要的副反应要的副反应第24页/共88页第二十五页，共88页。煤煤炭炭气气化化原原理理反应历程反应历程气体反应物向固体气体反应物向固体( (碳碳) )表面转移或扩散。表面转移或扩散。 A 第一步第一步气体反应物被吸附在固体气体反应物被吸附在固体( (碳碳)
29、)表面。表面。 A 第二步第二步被吸附的气体反应物在固体被吸附的气体反应物在固体( (碳碳) )表面起反应表面起反应而形成中间配合物。而形成中间配合物。 A 第三步第三步中间配合物的分解或与气相中到达固体中间配合物的分解或与气相中到达固体( (碳碳) )表表面的气体分子发生反应。面的气体分子发生反应。 A 第四步第四步反应物从固体反应物从固体( (碳碳) )表面解吸并扩散到气相表面解吸并扩散到气相A 第五步第五步第25页/共88页第二十六页，共88页。 吕查德理（Le Chatelier）原理：处于平衡状态的体系，当外界(wiji)条件（温度、压力及含量（摩尔分数）等）发生变化时，则平衡发生移
30、动，其移动方向总是朝着削弱或者抗拒外界(wiji)条件改变的影响。 吸热反应（Q0Q0Q0）的K K值，随温度升高而下降。 压力增加，反应向体积缩小的方向移动。压力增加，反应向体积缩小的方向移动。第26页/共88页第二十七页，共88页。OHHCOCOOHHCOCOPPPKPPPK22222221第27页/共88页第二十八页，共88页。 气化用煤的煤质、煤种对气化过程有很大的影响，煤种不仅气化用煤的煤质、煤种对气化过程有很大的影响，煤种不仅(bjn)(bjn)影响气化产品的产率与质量，而且关系到气化的生产操作条件。影响气化产品的产率与质量，而且关系到气化的生产操作条件。 在选择气化用原料的种类时
31、，必须(bx)结合气化方式和气化炉的结构进行考虑，也要充分利用资源，合理选用原料。第三节 原料煤对气化(q hu)的影响第28页/共88页第二十九页，共88页。第一类第一类 第二类第二类 第三类第三类 第四类第四类 气化时不黏结也不气化时不黏结也不产生焦油产生焦油 气化时黏结并产生气化时黏结并产生焦油焦油 气化时不黏结但产气化时不黏结但产生焦油生焦油 气化时不黏结，能气化时不黏结，能产生大量的甲烷产生大量的甲烷 无烟煤、焦炭无烟煤、焦炭、半焦和贫煤、半焦和贫煤 弱黏结或不弱黏结或不黏结烟煤黏结烟煤 褐煤褐煤 泥炭泥炭 特性特性(txng)代表代表(dibio)原料原料无烟煤、焦炭无烟煤、焦炭、
32、半焦和贫煤、半焦和贫煤 弱黏结或不弱黏结或不黏结烟煤黏结烟煤 褐煤褐煤 泥炭泥炭 无烟煤、焦炭无烟煤、焦炭、半焦和贫煤、半焦和贫煤 弱黏结或不弱黏结或不黏结烟煤黏结烟煤 褐煤褐煤 泥炭泥炭 第29页/共88页第三十页，共88页。 无烟煤、无烟煤、焦炭焦炭(jiotn)(jiotn)、半焦和贫煤半焦和贫煤 这类原料气化时不黏结，不会产生焦油，所生产的煤气中只含有少量的甲烷，不饱和碳氢化合物极少，但煤气热值较低。 无烟煤在中国的储量约占总储量的18。无烟煤一号(年老无烟煤)产地主要有北京门头淘、福建龙岩和广东梅县，无烟煤二号(中等无烟煤)主要产在山西(shn x)晋城和河南焦作，无烟煤三号(年轻无
33、烟煤)主要产地在山西(shn x)阳泉和宁夏汝箕沟。 烟烟 煤煤 褐褐 煤煤 泥炭泥炭(ntn)(ntn)煤煤 这种煤炭气化时黏结，并且产生这种煤炭气化时黏结，并且产生焦油，煤气中的不饱和烃、碳氢化合物焦油，煤气中的不饱和烃、碳氢化合物较多，煤气净化系统较复杂，煤气的热较多，煤气净化系统较复杂，煤气的热值较高。烟煤中贫煤、长焰煤、不粘和值较高。烟煤中贫煤、长焰煤、不粘和弱黏煤在一定条件下可作为气化用煤。弱黏煤在一定条件下可作为气化用煤。中国的烟煤主要分布在北方各省，华中国的烟煤主要分布在北方各省，华北地区储量约占全国总储量的北地区储量约占全国总储量的6060以以上。上。 气化时不黏结但产生焦油
34、。褐煤是变质气化时不黏结但产生焦油。褐煤是变质程度较低的煤，加热时不产生胶质体，程度较低的煤，加热时不产生胶质体，含有高的内在水分和数量不等的腐殖酸含有高的内在水分和数量不等的腐殖酸，挥发分高，加热时不软化，不熔融。，挥发分高，加热时不软化，不熔融。中国褐煤的储约占总储量的中国褐煤的储约占总储量的10%10%，主要，主要的褐煤产地有内蒙的平庄、札赉诺尔和的褐煤产地有内蒙的平庄、札赉诺尔和大雁、吉林的舒兰、南的小龙潭和广西大雁、吉林的舒兰、南的小龙潭和广西的百色。的百色。泥炭煤中含有大量的腐殖酸，挥发分产泥炭煤中含有大量的腐殖酸，挥发分产率近率近70%左右。气化时不黏结，但产生左右。气化时不黏结
35、，但产生焦和脂肪酸，所生产的煤气中含有大量焦和脂肪酸，所生产的煤气中含有大量的甲烷和不饱和碳氢化合物。的甲烷和不饱和碳氢化合物。第30页/共88页第三十一页，共88页。煤气煤气(miq)的发热值：的发热值：不同气体不同气体(qt)的发热值的发热值 指标准状态下指标准状态下1m3煤气在完全煤气在完全(wnqun)燃烧时所放出热量高发热值燃烧时所放出热量高发热值煤种对气化煤气组分的影响煤种对气化煤气组分的影响第31页/共88页第三十二页，共88页。煤种对煤气煤种对煤气(miq)(miq)产率的影响产率的影响 一般来说，煤中挥一般来说，煤中挥发分越高，转变为焦油发分越高，转变为焦油的有机物就越多，煤
36、气的有机物就越多，煤气的产率下降。的产率下降。 此外此外(cwi)(cwi)，随着，随着煤中挥发分的增加，粗煤中挥发分的增加，粗煤气中的二氧化碳是增煤气中的二氧化碳是增加的，这样在脱除二氧加的，这样在脱除二氧化碳后的净煤气产率下化碳后的净煤气产率下降得更快降得更快 1、煤气产率：、煤气产率：2、净煤气产率：、净煤气产率：3、干馏、干馏(gnli)煤气占净煤煤气占净煤气的体积百分比；气的体积百分比；4、干馏、干馏(gnli)煤气占净煤气的热能百分煤气占净煤气的热能百分比；比；5、干馏、干馏(gnli)煤气占粗煤气的热能百分比；煤气占粗煤气的热能百分比；6、干馏、干馏(gnli)煤气占粗煤气的热能
37、百分比；煤气占粗煤气的热能百分比；第32页/共88页第三十三页，共88页。 煤种煤种结论结论(jiln) 一般地说，变质程度较深的气煤和长焰一般地说，变质程度较深的气煤和长焰煤比变质程度浅的褐煤焦油产率大，而变质煤比变质程度浅的褐煤焦油产率大，而变质程度更深的烟煤程度更深的烟煤(ynmi)(ynmi)和无烟煤和无烟煤(ynmi)(ynmi)其焦油产率却更低。其焦油产率却更低。 消耗指标 煤气化反应煤气化反应C+HC+H2 2O=CO+HO=CO+H2 2，该热量是通过炉内的碳和氧气燃烧以后放出的热量来维持。不同煤种，煤中碳的质量分数不同，在气化时所消耗的水蒸气，氧气等气化剂的数量也相应增大。，
38、该热量是通过炉内的碳和氧气燃烧以后放出的热量来维持。不同煤种，煤中碳的质量分数不同，在气化时所消耗的水蒸气，氧气等气化剂的数量也相应增大。煤种对消耗指标及气化组成的影响煤种对消耗指标及气化组成的影响第33页/共88页第三十四页，共88页。 气化反应过程与煤的性质有很大的关系：不同(b tn)的气化流程对煤的性质也有不同(b tn)的要求，对气化工艺有影响的煤的性质如左图所示。3 3、2 2煤炭性质对气化煤炭性质对气化(q hu)(q hu)的影响的影响挥发挥发分分灰分气化硫分粒度灰熔点水分第34页/共88页第三十五页，共88页。二年级 吸附或凝聚在煤内部(nib)较小的毛细孔中的水分。 以硫酸
39、钙、高岭土等形式存在的，通常大于200以上才能(cinng)析出。 是在煤的开采、运输、储存和洗选过程是在煤的开采、运输、储存和洗选过程(guchng)(guchng)中润湿在煤的外表面以及大毛细孔。中润湿在煤的外表面以及大毛细孔。外在水分外在水分内在水分内在水分固定床对气化影响对气化影响 煤中水分含量太高而加热的速度又太快时，煤中水分逸出太快，容易使煤块碎裂而引起出炉煤气的含尘量增高。另外增加水处理量。煤中水分含量太高而加热的速度又太快时，煤中水分逸出太快，容易使煤块碎裂而引起出炉煤气的含尘量增高。另外增加水处理量。 流化床和气流床：固体颗粒粉碎的粒度很小，过高的含水量会降低颗粒的流动性，因
40、而规定煤的含水量小于流化床和气流床：固体颗粒粉碎的粒度很小，过高的含水量会降低颗粒的流动性，因而规定煤的含水量小于5。尤其对烟煤的气流床气化法，采用干法加料时，要求原料煤的水分含量应小于。尤其对烟煤的气流床气化法，采用干法加料时，要求原料煤的水分含量应小于2。水分对气化的影响水分对气化的影响结晶水分结晶水分 气流床、流化床第35页/共88页第三十六页，共88页。挥发挥发(huf)分分 确定气化用煤中挥发分含量的大小确定气化用煤中挥发分含量的大小要根据气化炉型及煤气要根据气化炉型及煤气(miq)(miq)的用途的用途来确定。来确定。 固定床气化工艺时，如果煤气用作燃料时，要求甲烷含量固定床气化工
41、艺时，如果煤气用作燃料时，要求甲烷含量(hnling)(hnling)高、热值大，则可以选用挥发分较高的煤作原料，在所得的煤气中甲烷的含量高、热值大，则可以选用挥发分较高的煤作原料，在所得的煤气中甲烷的含量(hnling)(hnling)较大。较大。 当制取得煤气用作工业生产的合成当制取得煤气用作工业生产的合成气时，一般要求使用低挥发分、低硫气时，一般要求使用低挥发分、低硫的无烟煤、半焦或焦炭。的无烟煤、半焦或焦炭。 合成氨用的半水煤气，要求氢气含量高，而这时甲烷却变成了一种杂质，含量不能太大，要求挥发分小于合成氨用的半水煤气，要求氢气含量高，而这时甲烷却变成了一种杂质，含量不能太大，要求挥发
42、分小于10%10%。挥发分对气化的影响挥发分对气化的影响第36页/共88页第三十七页，共88页。 气化时由于少量碳的表气化时由于少量碳的表面被灰分覆盖，气化剂面被灰分覆盖，气化剂和碳表面的接触面积减和碳表面的接触面积减少，降低了气化效率少，降低了气化效率 灰分的大量增灰分的大量增加，不可避免地增加，不可避免地增加了炉渣的排出量加了炉渣的排出量，随炉渣排出的碳，随炉渣排出的碳损耗量也必然增加损耗量也必然增加。1 12 23 3 随着煤中灰分的增加，气化的各项消随着煤中灰分的增加，气化的各项消耗指标均增加，如氧气的消耗指标、水蒸耗指标均增加，如氧气的消耗指标、水蒸气的消耗指标和煤的消耗指标都有所上
43、升气的消耗指标和煤的消耗指标都有所上升(shngshng)(shngshng)，而净煤气的产率下降。，而净煤气的产率下降。 灰分灰分(hu fn)(hu fn)对气化的影响对气化的影响第37页/共88页第三十八页，共88页。灰熔点灰熔点(rngdin)变形温度变形温度-表示表示软化温度软化温度-T2-T2表示表示流动温度流动温度-T3-T3表示表示而灰熔点而灰熔点(rngdin)(rngdin)一一般指般指T2T2对于固态排渣，要求对于固态排渣，要求T2T212501250。为防止灰分结渣，常。为防止灰分结渣，常采用的措施采用的措施(cush)(cush)是通入过是通入过量蒸汽。量蒸汽。 煤中
44、的矿物质，在高温和活性气体介质的作用下，煤中的矿物质，在高温和活性气体介质的作用下，转变为牢固的粘结物或熔融物质炉渣的能力称为转变为牢固的粘结物或熔融物质炉渣的能力称为结渣性结渣性。 一是气化炉正常操作时，一是气化炉正常操作时，不致使灰熔融而影响正常生不致使灰熔融而影响正常生产的最高温度，另一个是采产的最高温度，另一个是采用液态排渣的气化炉所必须用液态排渣的气化炉所必须超过的最低温度。超过的最低温度。 对于灰熔点低的煤在气化时容易结渣对于灰熔点低的煤在气化时容易结渣，要，要加大水蒸气的用量加大水蒸气的用量，使氧化层的温，使氧化层的温度维持在灰熔点以下对于灰熔点高的度维持在灰熔点以下对于灰熔点高
45、的煤种，可采用较高的操作温度。煤种，可采用较高的操作温度。(SiO2+Al203)(Fe2O3+CaO+MgO)来来表示，该值越大，则灰熔点越高，灰分越表示，该值越大，则灰熔点越高，灰分越难结渣，相反，则灰熔点越低，灰分越易难结渣，相反，则灰熔点越低，灰分越易结渣。结渣。灰分对气化的影响灰分对气化的影响第38页/共88页第三十九页，共88页。 煤在气化(q hu)(q hu)时，其中80808585的硫以H2SH2S和CS2CS2的形式进入煤气当中。用做合成原料气时，硫化物的存在会使得合成催化剂中毒，煤气中硫化物的含量越高，后面工段脱硫的负担会超重。硫分对气化(q hu)(q hu)的影响 如
46、果制得的煤气用于燃料时，比如用做城市民用煤气，其疏含量如果制得的煤气用于燃料时，比如用做城市民用煤气，其疏含量(hnling)要达到国家标准，否则燃烧后大量的要达到国家标准，否则燃烧后大量的S02会排人大气，污染会排人大气，污染环境。环境。硫分对气化的影响硫分对气化的影响硫分对气化的影响第39页/共88页第四十页，共88页。 煤粉粒度对气化影响通过比表面积、传热系数、煤气夹粉量有关。移动床：10 100mm的且较均匀的块煤流化床：0 8mm的细粒(x l)煤气流床：0. 1 mm的粉煤粒度对气化粒度对气化(q hu)的影响的影响 为限制为限制(xinzh)2mm的煤粒不的煤粒不被带出，炉内上部
47、空间煤气的实际被带出，炉内上部空间煤气的实际速度最大为速度最大为0.90.95ms粒度对气化的影响粒度对气化的影响15.27310013. 136005TpAVu第40页/共88页第四十一页，共88页。对气化对气化(q (q hu)hu)影响影响焦炭焦炭(jiotn)(jiotn)强度强度方法方法(fngf)结结果果解解决决 转鼓试验是将一定量块度大于某一规定值的焦炭试样，放入一个特定结构尺寸的转鼓内，转鼓以恒定的转速转动。转鼓试验是将一定量块度大于某一规定值的焦炭试样，放入一个特定结构尺寸的转鼓内，转鼓以恒定的转速转动。 一定转数转达由于转鼓内的提料板作用，焦炭在鼓内产生翻动和上下跌落运动。
48、一定转数转达由于转鼓内的提料板作用，焦炭在鼓内产生翻动和上下跌落运动。 在煤气发生炉上部设置机械搅拌装置；在煤气发生炉上部设置机械搅拌装置； 转鼓试验是将一定量块度大于某一规定值的焦炭试样，放入一个特定结构尺寸的转鼓内，转鼓以恒定的转速转动。转鼓试验是将一定量块度大于某一规定值的焦炭试样，放入一个特定结构尺寸的转鼓内，转鼓以恒定的转速转动。 一定转数转达由于转鼓内的提料板作用，焦炭在鼓内产生翻动和上下跌落运动。一定转数转达由于转鼓内的提料板作用，焦炭在鼓内产生翻动和上下跌落运动。 对原料进行瘦化处理，在入炉煤内混配一些无黏结性的煤或灰渣，以降低煤料的黏结性。对原料进行瘦化处理，在入炉煤内混配一
49、些无黏结性的煤或灰渣，以降低煤料的黏结性。 转鼓试验是将一定量块度大于某一规定值的焦炭试样，放入一个特定结构尺寸的转鼓内，转鼓以恒定的转速转动。转鼓试验是将一定量块度大于某一规定值的焦炭试样，放入一个特定结构尺寸的转鼓内，转鼓以恒定的转速转动。 一定转数转达由于转鼓内的提料板作用，焦炭在鼓内产生翻动和上下跌落运动。一定转数转达由于转鼓内的提料板作用，焦炭在鼓内产生翻动和上下跌落运动。煤的黏结性煤的黏结性 黏结性煤在气化时，干馏层能形成胶质体，使料层的透气性变差，阻碍气体流动。黏结性煤在气化时，干馏层能形成胶质体，使料层的透气性变差，阻碍气体流动。 当气体流动变差时，将出现炉内崩料或架桥现象，使
50、煤料不易往下移动，导致操作恶化。当气体流动变差时，将出现炉内崩料或架桥现象，使煤料不易往下移动，导致操作恶化。煤的黏结性煤的黏结性对气化的影响对气化的影响方方法法第41页/共88页第四十二页，共88页。 燃料的机械(jxi)强度是指抗碎、抗磨和抗压等性能的综合体现。 煤的热稳定性是指煤在加热时，是否容易碎裂的性质。转鼓转鼓(zhun )测焦炭的强度测焦炭的强度机械机械(jxi)(jxi)强强度度机械强度和热稳定性机械强度和热稳定性对气化的影响对气化的影响 热稳定性热稳定性 机械机械强度差强度差的煤在运输过程中，会产生许多粉状颗粒的煤在运输过程中，会产生许多粉状颗粒，造成，造成燃料损失燃料损失，