1、 煤气化技术主讲人：张国伟 2克拉玛依职业技术学院Karamay Vocational &Technical College 内容概要1、概述2、煤炭气化原理3、原料的性质对气化的影响4、煤炭气化技术-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 1 1、煤气化工艺的工艺过程包括、煤气化工艺的工艺过程包括哪些？哪些？2 2、煤气化工艺的主要产品有哪、煤气化工艺的主要产品有哪些？些？3 3、煤气化的产品的应用有哪些、煤气化的产品的应用有哪些？一、 第一节 概述煤炭煤炭气化气化的简的简介介煤炭煤炭气化气化工艺工艺的分的分类类煤炭煤炭气化气化的评的评价指价指标标煤炭煤炭
2、气化气化的原的原则流则流程程 5克拉玛依职业技术学院Karamay Vocational &Technical College概1、煤炭气化的简介煤炭气化的简介煤煤或或煤焦煤焦与气化剂（空气、与气化剂（空气、氧气、水蒸气、氢氧气、水蒸气、氢等）等）在一定温度及压力下发生化学反应，将煤或煤焦中在一定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有机质转化为煤气的过程 气化的主要阶段包括：气化的主要阶段包括：备煤、气化、气体洗涤、黑备煤、气化、气体洗涤、黑水处理、一氧化碳变换水处理、一氧化碳变换等工段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
3、 用于生产各种燃料，是干净的能源，利于提高用于生产各种燃料，是干净的能源，利于提高人民生活水平和环境保护人民生活水平和环境保护; ;煤气化生产的合成气是煤气化生产的合成气是合成合成液体燃料液体燃料等多种产品的原料。等多种产品的原料。 6克拉玛依职业技术学院Karamay Vocational &Technical College1818世纪世纪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，用世纪后半叶，用煤生产民用煤气；在欧洲当时用煤煤生产民用煤气；在欧洲当时用煤干馏方法，生产的干馏煤气用于城干馏方法，生产的干馏煤气用于城市街道照明；市街道照明；18401840年由焦炭制发生年由
4、焦炭制发生炉煤气来炼铁，炉煤气来炼铁，18751875年使用增热水年使用增热水煤气作为城市煤气煤气作为城市煤气二次世二次世界大战界大战时期时期二次世界大战时期，煤炭气化工业在二次世界大战时期，煤炭气化工业在德国得到迅速发展。德国得到迅速发展。19321932年采用一氧年采用一氧化碳与氢通过费一托化碳与氢通过费一托(Flscher (Flscher Tropsch)Tropsch)合成法生产液体燃料获得成合成法生产液体燃料获得成功，功，1 9341 934年德国鲁尔化学公司应用年德国鲁尔化学公司应用此研究成果创建了第一个此研究成果创建了第一个F-TF-T台成油台成油厂，厂，19361936年投产
5、。年投产。1935194519351945年期间年期间德国共建立了德国共建立了9 9个合成油厂，总产量个合成油厂，总产量达达570kt570kt。二次世二次世界大战界大战后后二次世界大战后，煤炭气化工二次世界大战后，煤炭气化工业因石油、天然气的迅速发展业因石油、天然气的迅速发展减慢了步伐，进人低迷时期，减慢了步伐，进人低迷时期，煤气主要作为城市煤气及台成煤气主要作为城市煤气及台成氪原料的生产等，直到氪原料的生产等，直到2020世纪世纪7070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醇技术，由于甲醇的广泛用途，使煤炭气化工业又重新引起，使煤炭气化工业又重新引起人
6、们重视。人们重视。7070年代年代后后19751975年，美国年，美国Eastaman(Eastaman(依斯曼依斯曼) )公司开始了合成醋酐的实验室研公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，究，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以便在工业化生产时能达到需要的条件下，减少副产物生成。他的条件下，减少副产物生成。他们采用醋酸甲酯与一氧化碳为原们采用醋酸甲酯与一氧化碳为原料羰基合成制取醋酐，并于料羰基合成制取醋酐，并于19771977年中试成功。到年中试成功。到2020世纪世纪8080年代末年代末，由煤炭气化制合成气，羰基合，由煤炭气化制合成气，羰基合成生产醋酸、
7、醋酐开始大型化生成生产醋酸、醋酐开始大型化生产，这是煤制化学品的一个非常产，这是煤制化学品的一个非常重要的突破。重要的突破。 现在现在现在，随着气化生产技术的进一步发现在，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醇制汽油、低碳烯烃的重要中间体而且也是多种化工产品的重要原料。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
8、原料外，作有机化工原料、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甲醇甲醇需求预计达需求预计达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，早南非开发煤炭间接液化历史悠久，早在在1 9271 927年南非当局注意到依赖进口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的煤炭资源，开始寻找煤基合成液体燃料的新途径，燃料的新途径，19391939年首先购买了德年首先购买了德国国FTFT合成技
9、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年年和和19821982年叉相继建成了年叉相继建成了SASOLSASOL一一厂厂和和SASOLSASOL厂。厂。 2 煤炭气化工艺的分类煤炭气化工艺的分类A 地面气化地面气化 将煤从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
10、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煤煤炭炭气气化化原原理理煤在气化过程中不需外界供热，而是利用煤与氧反煤在气化过程中不需外界供热，而是利用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，再通入水蒸化所用燃料，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。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；用耐火度高
11、且导热性好的材料；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地面气化技术分类类 地面气化技术分类地面气化技术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 地面气化技术分类地面气化技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
12、在炉内状况燃料在炉内状况其其他他分分类类工业煤气分类工业煤气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。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
13、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，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几种气化炉的
14、工艺性能几种气化炉的工艺性能气化气化强度强度水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指标煤炭气化过程主要评价指标评价评价指标指标21gV= qDV4Q=100%Q，Q-Q=Q入损失入 水蒸气水蒸气消耗消耗量和水蒸气分量和水蒸气分解率是煤炭气解率是煤炭气化过程重要的化过程重要的指标指标4 4 煤气化的主要工艺流程煤气化的主要工艺流程气化压气化压力向力向高高压压发展发展气化炉气化炉能力向能力向大型化大型化发展发展 气化压力由常压、低压（气化压力由常压、低压（1.0MPa1.0MPa）向）向高压（高压（2.02.08.5MPa8.5MPa）
15、气化发展，从而提）气化发展，从而提高气化效率、碳转化率和气化炉能力，实高气化效率、碳转化率和气化炉能力，实现气化装置大型化和能量高效回收利用，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等压合成（降低合成气的压缩能耗或实现等压合成（如甲醇低压合成），降低生产成本。如如甲醇低压合成），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气化压力为气化压力为2 24MPa4MPa。 TexacoTexaco和和ShellShell单台气化炉气化煤量单台气化炉气化煤量已达已达2000t/d2000t/d以上。以上
16、。PrenfloPrenflo气化炉单气化炉单炉气化煤量已达炉气化煤量已达2600t/d2600t/d。大型化便于。大型化便于实现自动控制和优化操作，降低能耗实现自动控制和优化操作，降低能耗和操作费用。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气气化温度高达化温度高达1400140017001700，流化床气化温，流化床气化温度为度为1000100012001200。气化温度高，煤中有。气化温度高，煤中有机物质分解气化，消除或减少环境污染，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
17、到对煤种适应性广。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，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。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%。 现代煤现代煤气化技术气化技术与其他先与其他先进技术联进技术联合应用合应用 如与燃气轮机发电组合的如与燃气轮机发电组合的IGCCIGCC发电技术发电技术；高压气化（；高压气化（6 6. .15MPa15MPa）与低压合
18、成甲醇）与低压合成甲醇、二甲醚技术联合实现等压合成，省去合、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，总能耗降成气压缩机，使生产过程简化，总能耗降低。低。环保环保效果效果更好更好 煤气化技术与先进脱硫、除尘技术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。相结合，实现环境友好，减少污染。如在气化炉内加入脱硫剂（石灰石）如在气化炉内加入脱硫剂（石灰石），脱硫效率可达，脱硫效率可达80%80%90%90%；采用高效；采用高效除尘器使煤气中含除尘器使煤气中含煤炭气化发展方向煤炭气化发展方向1 1、什么是煤炭气化技术，煤炭气化工艺大概包括了那些工段？、什么是煤炭气化
19、技术，煤炭气化工艺大概包括了那些工段？2 2、煤炭气化的产品包括哪些？、煤炭气化的产品包括哪些？3 3、煤炭气化技术分类包括哪些？、煤炭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？本节课总结：本节课总结：P142P142：填空题：填空题2 2、3 3、5 5、7 7选择题选择题2 2、3 3、6 6、7 71 1、什么是煤炭气化技术，煤炭气化工艺大概包括了那些工段？、什么是煤炭气化技术，煤炭气化工艺大概包括了那些工段？2 2、煤炭气化的产品包括哪些？、煤炭气化的产品包括哪些？3 3、煤炭气化技术分类包括哪些？、煤
20、炭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： 1 1 煤气化的基本条件煤气化的基本条件2 2 气化的几个重要过程气化的几个重要过程 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 煤炭气化原理知识目标知识目标掌握煤炭气化掌握煤炭气化方法、煤炭气方法、煤炭气化原理化原理了解地上气化了解地上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能力目标能力目标能
21、掌握煤能掌握煤炭气化反炭气化反应应会判断实际会判断实际用煤气化时用煤气化时的主要影响的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1 1 煤气化的基本条件煤气化的基本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 具体的气化过程随所采用的炉型不同，操作条件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，但不同，所使用的气化剂及燃料组成的不同而不同，但基本都包括几个主要的过程，即煤的基本都包括几个主要的过程，即煤的干燥、干馏、热干燥、干馏、热解、解、不完全燃烧等过程。不完全燃烧等过程。2
22、 2 煤气化的几个重要过程煤气化的几个重要过程 气化的几个重要过程气化的几个重要过程就移动床来说，基就移动床来说，基本接近于低温干馏本接近于低温干馏（500-600)500-600)。沸。沸腾床和气流床气化腾床和气流床气化工艺此过程较复杂，工艺此过程较复杂，气流床几个过程几气流床几个过程几乎同时进行。乎同时进行。 就单纯热解作就单纯热解作用 的 气 态 而用 的 气 态 而言煤气热值随言煤气热值随煤中挥发分的增煤中挥发分的增加而增加，随煤加而增加，随煤的变质程度的加的变质程度的加深氢气含量增加深氢气含量增加而烃类和二氧化而烃类和二氧化碳含量减少。碳含量减少。 加气体流速，提高加气体流速，提高气
23、体温度都可以增加干气体温度都可以增加干燥速度。煤中水分含量燥速度。煤中水分含量低、干燥温度高、气流低、干燥温度高、气流速度大，则干燥时间短；速度大，则干燥时间短；反之，煤的干燥时间就反之，煤的干燥时间就长。长。 煤气煤气化化热解热解干馏干馏干燥干燥 一次反应一次反应C+OC+O2 2COCO2 2 -394.1kJ/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
24、.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 +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 -
25、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 3 煤气化的主要化学反应煤气化的主要化学反应煤气化主要的副反应煤气化主要的副反应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 =
26、3S+2H20 煤气化主煤气化主要的副反应要的副反应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) )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
27、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4、气化过程的物理化学基础、气化过程的物理化学基础 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。OHHCOCOOHHCOCOPPPKPPPK22222221 气化用煤的煤质、煤种对气化用煤的煤质、煤种对气化过程有很大的影响，煤气化过程有很大的影响，煤种不仅影响气化产品的产率种不仅影响气化产品的产率与质量，而且关系到气化的与质量，而且关系到气化的生产操作条件。生产操作条件。 在选择气化用原料的种类时，在选择气化用原料的种类时，必须结合气化方式和气化炉的结必须结合气化方式和气化炉的结构进行考虑，也要充分利用
28、资源，构进行考虑，也要充分利用资源，合理选用原料。合理选用原料。第三节 原料煤对气化的影响3 3、1 1 煤种对气化的影响煤种对气化的影响第一类第一类 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 特性特性代表原料代表原料无烟煤、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
29、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 无烟煤、无烟煤、焦炭、半焦焦炭、半焦和贫煤和贫煤 这类原料气化时不黏结，不会产生焦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，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无烟煤在中国的储量约占总储量的1818。无烟煤一号。无烟煤一号( (年老无烟煤年老无烟煤) )产地主要产地主要有北京门头淘、福建龙岩和广东梅县，无有北京门头淘、福建龙
30、岩和广东梅县，无烟煤二号烟煤二号( (中等无烟煤中等无烟煤) )主要产在山西晋城主要产在山西晋城和河南焦作，无烟煤三号和河南焦作，无烟煤三号( (年轻无烟煤年轻无烟煤) )主主要产地在山西阳泉和宁夏汝箕沟。要产地在山西阳泉和宁夏汝箕沟。 烟烟 煤煤 褐褐 煤煤 泥炭煤泥炭煤 气化煤种的主要特征气化煤种的主要特征 这种煤炭气化时黏结，并且这种煤炭气化时黏结，并且产生焦油，煤气中的不饱和烃、产生焦油，煤气中的不饱和烃、碳氢化合物较多，煤气净化系统碳氢化合物较多，煤气净化系统较复杂，煤气的热值较高。烟煤较复杂，煤气的热值较高。烟煤中贫煤、长焰煤、不粘和弱黏煤中贫煤、长焰煤、不粘和弱黏煤在一定条件下可
31、作为气化用煤。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，华北地区储量约占全国总储量的的6060以上。以上。 气化时不黏结但产生焦油。褐煤是气化时不黏结但产生焦油。褐煤是变质程度较低的煤，加热时不产生变质程度较低的煤，加热时不产生胶质体，含有高的内在水分和数量胶质体，含有高的内在水分和数量不等的腐殖酸，挥发分高，加热时不等的腐殖酸，挥发分高，加热时不软化，不熔融。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%，主要的褐煤产地有内蒙的平庄、札主要的褐煤产地有内蒙的平庄、札赉诺尔和大雁、吉林的舒兰、
32、南的赉诺尔和大雁、吉林的舒兰、南的小龙潭和广西的百色。小龙潭和广西的百色。泥炭煤中含有大量的腐殖酸，挥发泥炭煤中含有大量的腐殖酸，挥发分产率近分产率近70%左右。气化时不黏左右。气化时不黏结，但产生焦和脂肪酸，所生产的结，但产生焦和脂肪酸，所生产的煤气中含有大量的甲烷和不饱和碳煤气中含有大量的甲烷和不饱和碳氢化合物。氢化合物。煤气的发热值：煤气的发热值：不同气体的发热值不同气体的发热值 指标准状态下指标准状态下1m1m3 3煤气煤气在完全燃烧时所放出热量在完全燃烧时所放出热量高发热值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煤种对煤气产率的影响煤种对煤气产率的影响 一般来说，煤中
33、挥发一般来说，煤中挥发分越高，转变为焦油的分越高，转变为焦油的有机物就越多，煤气的有机物就越多，煤气的产率下降。产率下降。 此外，随着煤中挥发此外，随着煤中挥发分的增加，粗煤气中的分的增加，粗煤气中的二氧化碳是增加的，这二氧化碳是增加的，这样在脱除二氧化碳后的样在脱除二氧化碳后的净煤气产率下降得更快净煤气产率下降得更快 1、煤气产率：、煤气产率：2、净煤气产率：、净煤气产率：3、干馏煤气占净煤、干馏煤气占净煤气的体积百分比；气的体积百分比；4、干馏煤气占净煤气的热能百分比；、干馏煤气占净煤气的热能百分比；5、干馏煤气占粗煤气的热能百分比；、干馏煤气占粗煤气的热能百分比；6、干馏煤气占、干馏煤气
34、占粗煤气的热能百分比；粗煤气的热能百分比； 煤煤种种结论结论 一般地说，变质程度较深的气煤一般地说，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和长焰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和无烟率大，而变质程度更深的烟煤和无烟煤其焦油产率却更低。煤其焦油产率却更低。 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，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，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
35、相应增大。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 气化反应过程与煤的性质有很大的关系：气化反应过程与煤的性质有很大的关系：不同的气化流程对煤的性质也有不同的要不同的气化流程对煤的性质也有不同的要求，对气化工艺有影响的煤的性质如左图求，对气化工艺有影响的煤的性质如左图所示。所示。3 3、2 2煤炭性质对气化的影响煤炭性质对气化的影响挥发挥发分分灰分气化硫分粒度灰熔点水分二年级 吸附或凝聚在吸附或凝聚在煤内部较小的毛煤内部较小的毛细孔中的水分。细孔中的水分。 以硫酸钙、高以硫酸钙、高岭土等形式存在岭土等形式存在的，通常大于的，通常大于200
36、以上才能以上才能析出。析出。 是在煤的开是在煤的开采、运输、储存采、运输、储存和洗选过程中润和洗选过程中润湿在煤的外表面湿在煤的外表面以及大毛细孔。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对气化影响响 煤中水分含量太高而加热的速度又太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。另碎裂而引起出炉煤气的含尘量增高。另外增加水处理量。外增加水处理量。 流化床和气流床：固体颗粒粉碎的流化床和气流床：固体颗粒粉碎的粒度很小，过高的含水量会降低颗粒粒度很小，过高的含水量会降低颗粒的流动性，因而规定煤
37、的含水量小于的流动性，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。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用干法加料时，要求原料煤的水分含量应小于量应小于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、流化床挥发分挥发分 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的用途来确定。要根据气化炉型及煤气的用途来确定。 固定床气化工艺时，如果煤气用作燃固定床气化工艺时，如果煤气用作燃料时，要求甲烷含量高、热值大，则可料时，要求甲烷含量高、热值大，则可以选用挥发分较高的煤作原料，在所得以选用挥发分较高的煤作原料，在所得的
38、煤气中甲烷的含量较大。的煤气中甲烷的含量较大。 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，要求时甲烷却变成了一种杂质，含量不能太大，要求挥发分小于挥发分小于10%10%。挥发分对气化的影响挥发分对气化的影响 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
39、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，随炉渣排出的碳损随炉渣排出的碳损耗量也必然增加。耗量也必然增加。1 12 23 3 随着煤中灰分的增加，气化随着煤中灰分的增加，气化的各项消耗指标均增加，如氧气的各项消耗指标均增加，如氧气的消耗指标、水蒸气的消耗指标的消耗指标、水蒸气的消耗指标和煤的消耗指标都有所上升，而和煤的消耗指标都有所上升，而净煤气的产率下降。净煤气的产率下降。 灰分对气化的影响灰分对气化的影响灰熔灰熔点点变形温度变形温度-表示表示软化温度软化温度-T-T2 2表示表示流动温度流动温度-T-T3 3表示表示而灰熔点一般
40、指而灰熔点一般指T T2 2对于固态排渣，要求对于固态排渣，要求T2T212501250。为防止灰分结。为防止灰分结渣，常采用的措施是通入渣，常采用的措施是通入过量蒸汽。过量蒸汽。 煤中的矿物质，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
41、点低的煤在气化时容易对于灰熔点低的煤在气化时容易结渣，要结渣，要加大水蒸气的用量加大水蒸气的用量，使氧，使氧化层的温度维持在灰熔点以下对于化层的温度维持在灰熔点以下对于灰熔点高的煤种，可采用较高的操灰熔点高的煤种，可采用较高的操作温度。作温度。(SiO2+Al203)(Fe2O3+CaO+MgO)来表示，该值越大，则灰来表示，该值越大，则灰熔点越高，灰分越难结渣，相反，熔点越高，灰分越难结渣，相反，则灰熔点越低，灰分越易结渣。则灰熔点越低，灰分越易结渣。灰分对气化的影响灰分对气化的影响 煤在气化时，其中煤在气化时，其中8085的硫以的硫以H2S和和CS2的形式进入煤气的形式进入煤气当中。用做合
42、成原料气时，硫化物的存在会使得合成催化剂中毒，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。煤气中硫化物的含量越高，后面工段脱硫的负担会超重。硫分对气化的影响 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，其疏含量要达到国家标准，否则燃烧后大量的量要达到国家标准，否则燃烧后大量的S02会排人大气，污染环境。会排人大气，污染环境。硫分对气化的影响硫分对气化的影响硫分对气化的影响 煤粉粒度对气化影响通过比表面积、传热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。系数、煤
43、气夹粉量有关。移动床：移动床：10 100mm的且较均匀的块煤的且较均匀的块煤流化床：流化床：0 8mm的细粒煤的细粒煤气流床：气流床：0. 1 mm的粉煤的粉煤粒度对气化的影响粒度对气化的影响 为限制为限制2mm的煤粒不被的煤粒不被带出，炉内上部空间煤气的带出，炉内上部空间煤气的实际速度最大为实际速度最大为0.90.95ms粒度对气化的影响粒度对气化的影响15.27310013. 136005TpAVu对气化影响对气化影响焦炭强度焦炭强度方法方法结结果果解解决决 转鼓试验是将一定量块度转鼓试验是将一定量块度大于某一规定值的焦炭试样，大于某一规定值的焦炭试样，放入一个特定结构尺寸的转放入一个特
44、定结构尺寸的转鼓内，转鼓以恒定的转速转鼓内，转鼓以恒定的转速转动。动。 一定转数转达由于转鼓内一定转数转达由于转鼓内的提料板作用，焦炭在鼓内的提料板作用，焦炭在鼓内产生翻动和上下跌落运动。产生翻动和上下跌落运动。 在煤气发生炉上部设置机在煤气发生炉上部设置机械搅拌装置；械搅拌装置； 转鼓试验是将一定量块度转鼓试验是将一定量块度大于某一规定值的焦炭试样，大于某一规定值的焦炭试样，放入一个特定结构尺寸的转放入一个特定结构尺寸的转鼓内，转鼓以恒定的转速转鼓内，转鼓以恒定的转速转动。动。 一定转数转达由于转鼓内一定转数转达由于转鼓内的提料板作用，焦炭在鼓内的提料板作用，焦炭在鼓内产生翻动和上下跌落运动
45、。产生翻动和上下跌落运动。 对原料进行瘦化处理，在入对原料进行瘦化处理，在入炉煤内混配一些无黏结性的煤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。或灰渣，以降低煤料的黏结性。 转鼓试验是将一定量块度转鼓试验是将一定量块度大于某一规定值的焦炭试样，大于某一规定值的焦炭试样，放入一个特定结构尺寸的转放入一个特定结构尺寸的转鼓内，转鼓以恒定的转速转鼓内，转鼓以恒定的转速转动。动。 一定转数转达由于转鼓内一定转数转达由于转鼓内的提料板作用，焦炭在鼓内的提料板作用，焦炭在鼓内产生翻动和上下跌落运动。产生翻动和上下跌落运动。煤的黏结煤的黏结性性 黏结性煤在气化时，干馏黏结性煤在气化时，干馏层能形
46、成胶质体，使料层的层能形成胶质体，使料层的透气性变差，阻碍气体流动。透气性变差，阻碍气体流动。 当气体流动变差时，将出当气体流动变差时，将出现炉内崩料或架桥现象，使现炉内崩料或架桥现象，使煤料不易往下移动，导致操煤料不易往下移动，导致操作恶化。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 燃料的燃料的机械强度机械强度是指抗碎、抗磨和是指抗碎、抗磨和抗压等性能的综合体现。抗压等性能的综合体现。 煤的热稳定煤的热稳定性是指煤在加热时，是否容易碎裂的性性是指煤在加热时，是否容易碎裂的性质。质。转鼓测焦炭的强度转鼓测焦炭的强度机械强度机械强度机械强度和热稳定性机械强度和热稳定性对气化的
47、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，会产生许多粉状颗的煤在运输过程中，会产生许多粉状颗粒，造成粒，造成燃料损失燃料损失，在进入气化炉后，粉状燃料的颗，在进入气化炉后，粉状燃料的颗粒容易堵塞气道，造成炉内气流分布不均，严重影响粒容易堵塞气道，造成炉内气流分布不均，严重影响气化效率。气化效率。 热稳定性差的煤热稳定性差的煤在气化时，伴随气化温度的升高，在气化时，伴随气化温度的升高，煤煤易碎裂成煤末和细粒易碎裂成煤末和细粒，对移动床内的气流均匀分，对移动床内的气流均匀分布和正常流动造成严重的影响。布和正常流动造成严重的影响。1 1、气化的几个重要过程？、气化的几
48、个重要过程？2 2、煤炭气化的主要反应？、煤炭气化的主要反应？3 3、不同煤种对气化气体产率及气体组分的影响？、不同煤种对气化气体产率及气体组分的影响？4 4、対气化产生影响的八个指标？、対气化产生影响的八个指标？5 5、温度和压力对煤炭气化的化学平衡的影响？、温度和压力对煤炭气化的化学平衡的影响？本节课总结：本节课总结：P142P142：填空题：填空题1212、1515、1616、1818选择题选择题1111、1313 1 1 固定床气化工艺简介固定床气化工艺简介2 2 常压发生炉煤气生产技术常压发生炉煤气生产技术 3 3水煤气生产工艺水煤气生产工艺4 4 加压移动床气化工艺加压移动床气化工
49、艺5 5 鲁奇气化工艺鲁奇气化工艺第四节 固定床气化法气流床气流床流化床流化床移动床移动床燃料规格燃料规格500m0.510mm550mm反应性反应性高高较高较高低低热稳定性热稳定性低低中中高高粘结性粘结性低低低低低低机械强度机械强度低低中中高高水分水分Shell2Texco不限不限 5 204.1 4.1 固定床气化工艺简介固定床气化工艺简介移动床简介 混合发生炉气化是移动床常压气化技术最成熟的气化方法之一，混合发生炉气化是移动床常压气化技术最成熟的气化方法之一，原料煤在煤气发生炉内与空气和水蒸汽组成的混合气化剂发生反原料煤在煤气发生炉内与空气和水蒸汽组成的混合气化剂发生反应，生成混合发生炉
50、煤气。混合发生炉煤气属于低热值煤气，一应，生成混合发生炉煤气。混合发生炉煤气属于低热值煤气，一般在般在4.67.5MJ/m3之间，主要用作工业燃料气，不能单独作民之间，主要用作工业燃料气，不能单独作民用煤气使用。用煤气使用。移动床简介粒度控制在粒度控制在50mm左右左右物料分层明显物料分层明显煤和气反向进入；煤和气反向进入；气化剂为水蒸气和空气；气化剂为水蒸气和空气；固定床的特点固定床的特点固定床气化的过程原理固定床气化的过程原理氧化层氧化层还原层还原层干馏层干馏层干燥预热层干燥预热层kJCOHOHCkJCOCOC42242102 .13102 .162kJCOOC422109 .40OHNC
