煤炭气化方法-熔融床气化工艺（煤气化技术课件）

项目四常用气化方法的介绍任务六熔融床气化工艺专业类：化工技术+123知识点1鲁麦尔熔渣气化炉知识点3熔铁气化法知识点2熔盐气化法知识点目录知识点1鲁麦尔熔渣气化炉知识点1鲁麦尔熔渣气化炉一方面，它影响渣池内粉煤和气化剂之间盼反应速度，熔渣黏度越小，则流动性越好，进入渣池内的反应物质容易形成气泡，使反应面积迅速增加，气化反应速度相应加快。相反，渣的黏度大，流动性差，气化物质形成气泡的速度低，反应面积小，反应速度相应降低。另一方面，熔渣黏度决定了熔渣在渣池内流动时具有一定的黏滞性，使得粉煤在渣池内的停留时间延长，有利于提高煤的气化强度，使气化彻底。和前述几种类型的气化过程相比，移动床气化时，气化强度较低；流化床气化时，气化强度高但气化不彻底。因而熔融床气化基本保留了两者的优点，克服了两者的不足之处。熔渣黏度在这一气化方法中起着重要作用知识点1鲁麦尔熔渣气化炉生成的混合气体逸出熔渣池时，将液面层上的末气化粉煤粒带走，在上升的过程中一部分继续气化，一部分被气体带出气化炉，经过气固分离的粉煤粒可以返回炉内进一步气化，因而该法的碳转化率可达99％左右。单筒熔渣池的熔渣中含有铁的氧化物，可以和碳发生如下的反应：

Fe2O3+C=2FeO+CO

如此产生的氧化亚铁重又被气化剂(例如氧气)所氧化：

2FeO+0.5O2=Fe2O3

使用铁是因为熔渣起着传氧的作用，并且对气化过程有催化作用。另外铁对硫有很强的亲和力，从而可以制得几乎不含硫的煤气。知识点1鲁麦尔熔渣气化炉炉堂内径为1.8m，总高约20m，每天能够气化粉煤221t，其中粉煤循环量24t，占10.8％。气化剂用工业纯度96％的氧气和水蒸气，反应压力为4.9～5.9kPa，熔渣池温度为1600～1700℃，每天的产气量是385000～485000m3。磨细到2～4mm粒径的粉煤和气化剂(氧和水蒸气)混合经过喷嘴切向喷人温度达1600～1700℃的熔渣池内，高温辐射热使挥发分快速析出并使粉煤生成半焦粒子，夹带半焦粒子的气化剂推动熔渣旋转，半焦粒迅速升温到1000℃以上，并在形成的气泡内快速气化，温度为1000℃的高温生成气对热分懈气进一步裂解和气化，使得混合生成气中的烃类和水蒸气含量很少。熔渣池的深度约500mm，其中的三氧化二铁是一种廉价的有效助熔剂，大体上可维持灰的熔点在1200℃以下，能够保证渣液的良好流动性。知识点2熔盐气化法知识点2熔盐气化法在单筒气化炉内分成气化区和燃烧区两部分，两区的下部连通。气化压力约2.79MPa，熔盐池的温度为950~1000℃。粉煤和水蒸气混合后从气化炉的下部鼓泡进入气化区，在此快速气化。没有气化完的碳随熔盐由气化区循环进入燃烧区，在燃烧区，残碳和空气(或氧气)进行燃烧反应，放出的热量将熔盐加热。单筒气化炉知识点2熔盐气化法双筒熔盐气化炉将气化和燃烧两个区域置于两个反应器中，两反应器之间设有熔盐流循环管，由送入气化器底部的水蒸气使熔盐循环流动。美国煤炭研究所于1964年开始研究熔盐气化法，利用碳酸钠为熔盐介质，借助碳酸钠的催化作用，提高水蒸气和粉煤之间的气化反应速度，以适当降低反应温度。碳酸钠对烃类的分解也具有一定的催化作用，可以促进烃类物质的分解，煤气中不含焦油类蒸气，所以可以气化一些挥发分高的煤种。两种气化炉的工作原理基本相同。粉煤和水蒸气的气化反应以及熔盐中的残碳燃烧反应均分开进行，通过熔盐在两个反应区的偱环来进行热量的传递。这种方法避免了生成煤气中混人大量的氮气。知识点2熔盐气化法高压熔盐法气化流程，用氧气作为燃烧部分的助燃剂，反应压力为8.4MPa，熔盐池温度为926℃。磨细到12目的粉煤在常压下进入煤仓，由高压过热水蒸气和氧气的混合物将粉煤和碳酸钠(包括脱灰后回收的熔盐)高速输人池内，并迅即在池内进行燃烧和气化反应。气化反应仍以粉煤和水蒸气的反应为主，生成气的主要组分是一氧化碳和氢气。由于生成甲烷的反应放出的热量可以直接利用，因而氧气的耗量可以适当减少。知识点2熔盐气化法知识点3熔铁气化法优点是可以在常压下操作，气化的煤种范围宽，包括一些高硫煤、黏结性煤和热稳定性差的煤，同时可以气化粒径在3．2mm以下的粉煤。粉煤喷人铁浴时固定碳和硫首先溶解于温度为1370℃的铁水中，依靠硫和铁极强的亲和力，因而制得的煤气中几乎不含硫。在铁水中，煤中的挥发分被深度裂解，产生大量的气体，粉煤将急剧膨胀，反应表面积迅速增加，所以粉煤在铁浴里的停留时间缩短。知识点3熔铁气化法熔铁气化法的优点熔铁气化试验炉内径610mm，炉内物质分两层，铁水较重在下层，燃料和灰渣浮于其上，这和高炉炼铁的情形相似。铁浴的内部有耐火砖衬里保护。此法采用碳酸钙作助熔剂，压缩空气将其和粉煤一起输入铁浴的内部，粉煤迅速溶解并气化，碳酸钙成为铁水的一部分。反应在13.73～34.32kPa，温度1370℃下进行，生成的煤气组成为：(CO)，30％；(H2)，15％;(N2)，55％。煤气的热值为7.8MJ／m3。此法在操作时，将空气预热到600℃左右，从而保证气化炉的温度。在炉内加入碳酸钙的目的是起助熔剂的作用，同时还可以除去部分硫。但为了避免出现熔渣含硫太高而使流动性变差，一般要求煤的含硫量约4％～8％。知识点3熔铁气化法1.两段熔铁气化法知识点3熔铁气化法该法是以水蒸气和氧气为气化剂，将粉煤与碳酸钙以及蒸汽和氧气在表压0.34MPa下，通过两个喷嘴喷人温度为1370～1425℃的熔融铁池中，煤中的挥发物在高温下分解放出，残留的碳溶解于铁中而被气化。生成的煤气中几乎全是一氧化碳和氢气。熔融铁中煤的浓度由它的喷入深度控制．因为煤的溶解速度由传质速度决定，为此煤的停留时间要足够长。实验结果表明，小于6.35mm的粗碎煤粉在喷人深度为635mm时，煤中所含的固定碳基本全部溶解。氧气的喷入深度为102～127mm时，可以保证氧气的充分利用。知识点3熔铁气化法2.Atgas法课后作业思考熔渣黏度在鲁麦尔熔渣气化炉中的作用？熔融床气化工艺+-123鲁麦尔熔渣气化炉知识点1熔盐气化法知识点2熔铁气化法知识点3知识点

目录鲁麦尔熔渣气化炉熔渣黏度在这一气化方法中起着重要作用。一方面，它影响渣池内粉煤和气化剂之间盼反应速度，熔渣黏度越小，则流动性越好，进入渣池内的反应物质容易形成气泡，使反应面积迅速增加，气化反应速度相应加快。相反，渣的黏度大，流动性差，气化物质形成气泡的速度低，反应面积小，反应速度相应降低。另一方面，熔渣黏度决定了熔渣在渣池内流动时具有一定的黏滞性，使得粉煤在渣池内的停留时间延长，有利于提高煤的气化强度，使气化彻底。和前述几种类型的气化过程相比，移动床气化时，气化强度较低；流化床气化时，气化强度高但气化不彻底。因而熔融床气化基本保留了两者的优点，克服了两者的不足之处。鲁麦尔熔渣气化炉生成的混合气体逸出熔渣池时，将液面层上的末气化粉煤粒带走，在上升的过程中一部分继续气化，一部分被气体带出气化炉，经过气固分离的粉煤粒可以返回炉内进一步气化，因而该法的碳转化率可达99％左右。单筒熔渣池的熔渣中含有铁的氧化物，可以和碳发生如下的反应：

Fe2O3+C=2FeO+CO如此产生的氧化亚铁重又被气化剂(例如氧气)所氧化：

2FeO+0.5O2=Fe2O3使用铁是因为熔渣起着传氧的作用，并且对气化过程有催化作用。另外铁对硫有很强的亲和力，从而可以制得几乎不含硫的煤气。鲁麦尔熔渣气化炉炉堂内径为1.8m，总高约20m，每天能够气化粉煤221t，其中粉煤循环量24t，占10.8％。气化剂用工业纯度96％的氧气和水蒸气，反应压力为4.9～5.9kPa，熔渣池温度为1600～1700℃，每天的产气量是385000～485000m3。磨细到2～4mm粒径的粉煤和气化剂(氧和水蒸气)混合经过喷嘴切向喷人温度达1600～1700℃的熔渣池内，高温辐射热使挥发分快速析出并使粉煤生成半焦粒子，夹带半焦粒子的气化剂推动熔渣旋转，半焦粒迅速升温到1000℃以上，并在形成的气泡内快速气化，温度为1000℃的高温生成气对热分懈气进一步裂解和气化，使得混合生成气中的烃类和水蒸气含量很少。熔渣池的深度约500mm，其中的三氧化二铁是一种廉价的有效助熔剂，大体上可维持灰的熔点在1200℃以下，能够保证渣液的良好流动性。熔盐气化法图4-63在单筒气化炉内分成气化区和燃烧区两部分，两区的下部连通。气化压力约2.79MPa，熔盐池的温度为950~1000℃。粉煤和水蒸气混合后从气化炉的下部鼓泡进入气化区，在此快速气化。没有气化完的碳随熔盐由气化区循环进入燃烧区，在燃烧区，残碳和空气(或氧气)进行燃烧反应，放出的热量将熔盐加热。图4-64将气化和燃烧两个区域置于两个反应器中，两反应器之间设有熔盐流循环管，由送入气化器底部的水蒸气使熔盐循环流动。熔盐气化法美国煤炭研究所于1964年开始研究熔盐气化法，利用碳酸钠为熔盐介质，借助碳酸钠的催化作用，提高水蒸气和粉煤之间的气化反应速度，以适当降低反应温度。碳酸钠对烃类的分解也具有一定的催化作用，可以促进烃类物质的分解，煤气中不含焦油类蒸气，所以可以气化一些挥发分高的煤种。最早的两种试验性熔盐气化炉如图4-63和图4-64所示。两种气化炉的工作原理基本相同。粉煤和水蒸气的气化反应以及熔盐中的残碳燃烧反应均分开进行，通过熔盐在两个反应区的偱环来进行热量的传递。这种方法避免了生成煤气中混人大量的氮气。熔盐气化法熔盐气化法图4-65为高压熔盐法气化流程，用氧气作为燃烧部分的助燃剂，反应压力为8.4MPa，熔盐池温度为926℃。磨细到12目的粉煤在常压下进入煤仓，由高压过热水蒸气和氧气的混合物将粉煤和碳酸钠(包括脱灰后回收的熔盐)高速输人池内，并迅即在池内进行燃烧和气化反应。气化反应仍以粉煤和水蒸气的反应为主，生成气的主要组分是一氧化碳和氢气。由于生成甲烷的反应放出的热量可以直接利用，因而氧气的耗量可以适当减少。优点是可以在常压下操作，气化的煤种范围宽，包括一些高硫煤、黏结性煤和热稳定性差的煤，同时可以气化粒径在3．2mm以下的粉煤。粉煤喷人铁浴时固定碳和硫首先溶解于温度为1370℃的铁水中，依靠硫和铁极强的亲和力，因而制得的煤气中几乎不含硫。在铁水中，煤中的挥发分被深度裂解，产生大量的气体，粉煤将急剧膨胀，反应表面积迅速增加，所以粉煤在铁浴里的停留时间缩短。熔铁气化法的优点熔铁气化法熔铁气化法熔铁气化试验炉内径610mm，炉内物质分两层，铁水较重在下层，燃料和灰渣浮于其上，这和高炉炼铁的情形相似。铁浴的内部有耐火砖衬里保护。此法采用碳酸钙作助熔剂，压缩空气将其和粉煤一起输入铁浴的内部，粉煤迅速溶解并气化，碳酸钙成为铁水的一部分。反应在13.73～34.32kPa，温度1370℃下进行，生成的煤气组成为：(CO)，30％；(H2)，15％;(N2)，55％。煤气的热值为7.8MJ／m3。此法在操作时，将空气预热到600℃左右，从而保证气化炉的温度。在炉内加入碳酸钙的目的是起助熔剂的作用，同时还可以除去部分硫。但为了避免出现熔渣含硫太高而使流动性变差，一般要求煤的含硫量约4％～8％。熔铁气化法Atgas法该法是以水蒸气和氧气为气化剂，将粉