现代没化工生产技术之煤气化技术

现代没化工生产技术之煤气化技术第五节鲁奇加压气化12鲁奇加压气化概述鲁奇加压气化原理34鲁奇加压气化操作工艺条件56煤种及煤的性质对加压气化的影响鲁奇加压气化的典型流程及主要设备加压气化炉的开、停车、正常操作及常见事故处理一、鲁奇加压气化概述1．鲁奇加压气化特点2．鲁奇加压气化发展史表2-15鲁奇加压气化炉各发展阶段主要技术特性第一代第二代第三代第四代年代1930～19541954～196519691974适用煤种非黏结褐煤弱黏结性煤除强黏结性外所有煤种除强黏结性外所有煤种气化炉内径／mΦ2.6Φ2.6，Φ3.7Φ3.8Φ5.0单炉产气量（Nm3·h－1）（干煤气）5000～800014000～17000，32000～4500035000～5500075000气化强度（Nm3·h－1·m－2·台）（干粗煤气）15001400～1900，3100～39003500～4500约4000二、鲁奇加压气化原理1．化学反应（1）碳与氧的反应（2）碳与水蒸气的反应二、鲁奇加压气化原理（3）甲烷生成反应二、鲁奇加压气化原理2．加压气化的实际过程（1）气化过程热工特性图2-30碎煤加压气化炉内生产工况二、鲁奇加压气化原理（2）燃料床层的分层及特性二、鲁奇加压气化原理表2-16大型加压气化验炉，各床层的高度和温度分布床层名称高度/mm（炉箅以上）温度/℃床层名称高度/mm（炉箅以上）温度/℃灰层0～300450还原层600～22000550～1000燃烧层300～6001000～1100干馏层2200～2700400～550二、鲁奇加压气化原理图2-32加压气化过程简图三、鲁奇加压气化操作工艺条件1．压力（1）压力对煤气组成的影响（2）压力对煤气产率的影响图2-33粗煤气组成与气化压力关系图2-34煤气产率与气化压力关系1-粗煤气；2-净煤气三、鲁奇加压气化操作工艺条件（3）压力对氧气消耗量的影响（4）压力对水蒸气消耗量的影响（5）压力对气化炉生产能力的影响

（2-60）（6）压力对压缩功耗的影响三、鲁奇加压气化操作工艺条件图2-35气化压力与氧气耗量、氧气利用率的关系1-氧气消耗量；2-氧气利用率三、鲁奇加压气化操作工艺条件图2-36水蒸气耗量与气化压力关系1-氢量；2-水蒸气绝对分解量；3水蒸气分解率三、鲁奇加压气化操作工艺条件2．气化层温度与气化剂温度图2-37气化层温度对煤气组成的影响三、鲁奇加压气化操作工艺条件3．汽氧比的选择图2-38气化剂温度与氧气利用率的关系1-氧气利用率；2，3-分别为粗煤气和净煤气产率；4-净煤气发热值三、鲁奇加压气化操作工艺条件图2-39汽氧比与蒸汽、氧气消耗量的关系1-水蒸气消耗量；2-氧气消耗量图2-40粗煤气组成与汽氧比的关系1-水蒸气消耗量；2-氧气消耗量三、鲁奇加压气化操作工艺条件图2-41汽氧比与最高燃烧层温度的关系四、煤种及煤的性质对加压气化的影响1．煤种对煤气组分和产率的影响（1）煤气组分图2-42煤种与净煤气热值的关系1-褐煤；2-气煤；3-无烟煤图2-43粗煤气组成与煤中挥发分的关系四、煤种及煤的性质对加压气化的影响（2）煤气产率四、煤种及煤的性质对加压气化的影响2．煤种对各项消耗指标的影响3．煤种对其他副产品的特性和产率的影响表2-17一些煤种的焦油产率数据国家南非原德意志民主共和国韩国中国煤种非黏结煤长焰煤低挥发分煤无烟煤小龙潭褐煤潞安贫煤焦油产率4．714．52．30．42．05～2．22．5四、煤种及煤的性质对加压气化的影响4．煤的理化性质对加压气化的影响图2-45不同压力下煤粒度、气化能力与床层阻力关系四、煤种及煤的性质对加压气化的影响表2-18入炉煤粒度分布粒度范围/mm占入炉煤比例/％粒度范围/mm占入炉煤比例/％标准范围标准范围0～52.5＜513～2517.515～205～69.79～1125～5015.215～206～1352.650～5550～1002.5＜5四、煤种及煤的性质对加压气化的影响图2-46煤中水分和氧气消耗量的关系四、煤种及煤的性质对加压气化的影响表2-19煤中灰分对气化生产的影响指标灰分/％（质量分数）1515～3035～4045～5055氧气消耗/Nm3·Nm－3（净煤气）0.1360.1380.1500.1590.195蒸汽消耗/kg·Nm3（净煤气）1.121.151.251.351.67煤气产率/Nm3·kg（煤）0.8440.6510.5570.450.363煤气组成CH4/％15.215.214.514.312.2H2/％54.555.856.057.758.6CO/％22.621.721.420.520.4惰性气体/％7.77.38.17.58.8煤气热值/MJ·Nm－3

16.5116.1416.0315.9315.17四、煤种及煤的性质对加压气化的影响5、气化指标表2-20运行工业装置实际煤种加压气化指标指标煤种无烟煤贫瘦煤次烟煤长焰煤褐煤工业分析War％0～70.3（ad）6.81315～20Aar/％6～1420.8（ad）23.7622.6212～28Var/％2～414.4（ad）25.6026.4028～35FCar/％78～8564.5（ad）43.8437.9845～55粒度5～204～506～305～506～40操作条件气化压力/MPa2.8～3.03.03.13.01.8～2.7炉顶温度/℃～550650480～550386250～300汽氧比/kg·Nm－33.5～54.77.17.56～8.5入炉水蒸气温度/℃400400400～420400350～420排灰温度/℃300280200～220340220四、煤种及煤的性质对加压气化的影响续上表指标煤种无烟煤贫瘦煤次烟煤长焰煤褐煤消耗指标氧气消耗率/Nm3·kg－1

（煤）0.3～0.40.380.220.2070.13～0.16蒸汽消耗率/kg·kg－3

（煤）1.4～1.61.581.571.410.9～1.2粗煤气产率/Nm3·t－1

（煤）21002064140913291000～1300煤气组成干基CO2/％（体积分数）24.8626.5932.632.132.0CO/％（体积分数）25.2623.4615.816.7214.5H2/％（体积分数）40.7139.4540.139.3038.3CH4/％（体积分数）7.468.009.7610.212.5N2Ar/％（体积分数）1.261.330.750.451.5O2/％（体积分数）0.20.20.30.40.2CnHm/％（体积分数）0.150.470.160.730.8H2S/％（体积分数）0.10.070.150.50.2五、鲁奇加压气化的典型流程

及主要设备（一）工艺流程鲁奇加压气化炉在我国的应用始于20世纪50年代，由原苏联转口，主要用于气化褐煤生产合成氨原料气。图2-47义马气化厂鲁奇加压气化工艺流程图（二）炉型简介图2-48直径2.6m侧面除灰炉型1-煤箱；2-上部刮刀传动机构；3-煤气出口管刮刀；4-喷冷器；5-炉体；6-炉箅；7-炉箅传动机构；8-刮灰刀；9-下灰颈管；10-灰箱；11-裙板A-带有内部液压传动装置的煤箱上阀；B-外部液压传动装置；C-煤箱下阀的液压传动装置五、鲁奇加压气化的典型流程

及主要设备图2-49直径2．6m中间除灰炉型1-煤箱；2-上部传动装置；3-布煤器；4-搅拌装置；5-炉体；6-炉算；7-炉箅传动轴；8-气化剂进口管；9-灰箱五、鲁奇加压气化的典型流程

及主要设备图2-50直径3．7m的“萨索尔”炉型1-煤箱；2-炉箅和耙的传动装置：3-布煤器；4-梯形炉箅；5-灰箱五、鲁奇加压气化的典型流程

及主要设备图2-51第三代加压气化炉1-煤箱；2-上部传动装置；3-喷冷器；4-裙板；5-布煤器；6-搅拌器；7-炉体；8-炉箅；9-炉箅传动装置；10-灰箱；11-刮刀；12-保护板五、鲁奇加压气化的典型流程

及主要设备图2-52大型液态排渣试验炉1-煤箱；2-上部传动装置；3-喷冷器；4-布煤器；5-搅拌器；6-炉体；7-喷嘴；8-排渣口；9-熔渣急冷箱；10-灰箱五、鲁奇加压气化的典型流程

及主要设备（三）加压气化炉及附属设备构造1．炉体图2-53外置汽包与内置汽包图2-54煤分布器、搅拌器和冷圈示意图五、鲁奇加压气化的典型流程

及主要设备2．煤锁五、鲁奇加压气化的典型流程

及主要设备图2-57圆筒阀结构图五、鲁奇加压气化的典型流程

及主要设备图2-58煤锁上、下阀结构五、鲁奇加压气化的典型流程

及主要设备3．灰锁图2-59灰锁结构图五、鲁奇加压气化的典型流程

及主要设备图2-60灰锁上阀结构图图2-61灰锁下阀结构图五、鲁奇加压气化的典型流程

及主要设备六、加压气化炉的开、停车、正常操作及常见事故处理（一）气化炉的开车1．气化炉开车前系统的检查确认2．点火前的准备工作3．气化炉点火及火层培养4．气化炉的切氧、升压、并网送气六、加压气化炉的开、停车、正常操作及常见事故处理六、加压气化炉的开、停车、正常操作及常见事故处理（二）气化炉的停车与再开车1．压力热备炉的停车与再开车2．常压热备炉的停车与再开车3．交付检修（熄火、排空）的计划停车六、加压气化炉的开、停车、正常操作及常见事故处理（三）加压气化炉的正常操作调整1．气化炉生产负荷的调整2．汽氧比的调整3．气化炉火层位置控制4．灰锁操作5．灰锁膨胀冷凝器的冲洗与充水6．煤锁操作7．不正常现象判断及故障处理第六节其它气化技术简介12灰熔聚气化法GSP煤气化工艺一、灰熔聚气化法1．美国U-gas气化技术（1）中试装置气化炉一、灰熔聚气化法（2）中试装置气化工艺流程图2-64低压U-gas中试装置工艺流程图一、灰熔聚气化法2．中国ICC灰熔聚流化床煤气化技术（1）ICC气化炉一、灰熔聚气化法（2）ICC煤气化工艺流程图2-66灰熔聚流化床粉煤气化工艺流程简图1-煤锁；2-中间料仓；3-气体冷却器；4-气化炉；5-灰锁；6-一级旋风；7-二级旋风；8-二旋下灰斗；9-废热回收器；10-汽包；11-蒸汽过热器；12-脱氧水预热器；13-洗气塔一、灰熔聚气化法3．KRW灰团聚流化床煤气化技术（1）KRW气化炉一、灰熔聚气化法（2）KRW煤气化工艺流程图2-68

KRW煤气化工艺流程图1-煤储斗；2-煤锁斗；3-加料器；4-气化炉；5-旋流分离器；6-废热锅炉；7-汽包；8-旋流器；9-文丘里洗涤器；10-激冷器；11-煤气冷却器；12-煤气压缩机；13-灰锁斗；14-旋转下料器二、GSP煤气化工艺1．概述GSP煤气化工艺由原民主德国VEBGaskombiant的黑水泵公司于1976年研究开发的加压气化工艺，取名为GSP（德文GaskombiantSchwarzePumpe的简称）气化工艺。二、GSP煤气化工艺表2-21

GSP工业装置简况表气化类型气流床气化炉气流床气化炉气流床气化炉用户SchwarzePumpeBASFplc,SealsandsSokolovskduhelnd,a.s.所在地SchwarzePumpe，德国Middlesbrough，英国Vresova，捷克试车时间1984年2001年2005年反应器类型气流床，水冷壁气流床，水冷壁气流床，水冷壁热容量200MW30MW140MW压力2.8MPa29bar28bar温度气化体积激冷方式完全激冷局部激冷完全激冷供料系统粉煤/液态供料液态供料液态供料气化原料1984年