煤化工工艺学课件5.4流化床气化法

§5、煤的气化§5．4流化床气化法§5．4流化床气化法1.常压流化床气化原理

直接使用小颗粒碎煤（0~10mm）为原料，并可利用褐煤等高灰劣质煤。它又称为沸腾床气化，把气化剂（蒸气和富氧空气或氧气）送入气化炉内，使煤颗粒呈沸腾状态进行气化反应。

知识储备：什么是流化床？气流速度提高,固体颗粒全部浮动起来,但是仍逗留在床层中不被流体带出.2.常压流化床（温克勒）气化工艺

⑴温克勒(Winkler)气化炉---实例1

①组成：流化床（下部的圆锥部分）悬浮床（上部的圆筒部分，为下部的6~10倍）②操作特点a:原料的加入：由螺旋加料器加入圆锥部分腰部。b:排灰：矸石灰（30%左右）自床层底部排出；其余飞灰由气流从炉顶夹带而出。c:气化剂（氧气或空气；水蒸汽）：一次气化剂（60~70%）由炉箅下部供入；二次气化剂（30~40%）由气化炉中部送入。※二次气化剂的作用：其在接近灰熔点的温度下操作，使气流中夹带碳粒得到充分的气化。实例1⑵温克勒气化工艺流程略①原料的预处理破碎粒度（0~10mm,0.5mm以下筛去）干燥（水分：8~12%）破黏②气化③粗煤气的显热回收（废锅回收）④煤气的除尘和冷却⑶工艺条件和气化指标①工艺条件a:操作温度一般为900℃左右。b:操作压力约为0.098MP（常压）c:原料粒度；0~10mm,褐煤、弱黏煤、不黏煤和长焰煤等，但活性要高。d:二次气化剂用量及组成：与带出未反应的碳成比例。？？（过少：未反应碳得不到充分气化而被带出，气化效率下降；过多：产品被烧）②温克勒气化工艺的优缺点p193优点：单炉生产能力大；气化炉结构简单；可气化细颗粒煤(0~10mm);出炉煤气基本上不含焦油；运行可靠，开停车容易。缺点：气化温度低（防止结渣，900度，所以要使用活性高的原料）；气化炉设备庞大；热损失大（煤气出炉温度高）；带出物损失较多（气流中夹带碳颗粒）；粗煤气质量较差。

思考：温克勒气化工艺的缺点主要是由什么造成的？3.高温温克勒（HTW）气化法⑴基本原理①温度的影响※但要防止结渣，可在煤中添加石灰石等来提高煤的软化点和熔点。②压力的影响加压，床层的膨胀度下降，工作状态比常压稳定。加压，气流带出量减少，带出物的颗粒尺寸也减小了。加压，生产能力提高。加压，煤气热值得到提高。提高温度提高CO和H2的浓度提高碳的转化率和煤气产率；⑵气化工艺在温克勒气化工艺基础上提高温度和压力。提高气化压力到1MPa;气化温度可提高到1000℃；①工艺流程优点：提高气化炉生产能力；碳的转化率上升，提高了煤气的质量。注意锁斗的作用4.灰团聚气化法特点：团聚排渣（灰团聚而不结渣）原理：在流化床中导入氧化性高速射流，使煤中灰分在软化而未熔融状态下，在一个锥形床中相互熔聚而黏结成含碳量较低的球状灰渣，有选择地排出炉外。与传统排渣方式相比的优点：与固态排渣比：降低了灰渣中的碳损失；与液态排渣比：减少了灰渣带走的显热损失。实例2⑴Ｕ－ＧＡＳ气化炉及气化过程气化炉内四个重要功能：煤的破黏、脱挥发份、气化及灰的熔聚、团聚灰渣从半焦中分离出来。原料煤0~6mm床内反应温度为950～1100℃；操作压力在0.14～2.4MPa范围变化.

气化炉：气化过程：气化剂由两处进入气化炉：①从炉篦进入，维持正常的流化；②由中心（文氏管）进入灰熔聚区。由中心进入气体的氧/汽比较大，故床底中心区(熔聚区)温度较高，当达到灰的初始软化温度时，灰粒选择性地和别的颗粒团聚起来。团聚体不断增大，直到它不能被上升气流托起为止。床层上部空间作用;裂解在床层内产生的焦油和轻油（煤气不含焦油）。煤气夹带煤粉由两级旋风分离器分离和收集。⑵Ｕ－ＧＡＳ气化工艺的特点①灰分熔聚及分离（灰渣和半焦选择性分离）a:文丘里管内的气流速度控制中心管的气流速度，可达到控制排灰量的多少。

b:熔聚区的温度文氏管气化剂的汽/氧比较低，形成的局部高温区（比灰熔点低100~200℃），使未燃碳燃烧气化，又使灰粒相互粘结而团聚。c:带出细分的再循