煤炭气化-流化床气化法

§3、煤的气化§3.1煤气化的基本原理§3.2气化炉的基本原理§3.3固定(移动)床气化法§3.4流化床气化法§3.5气流床气化法§3.6煤的气化联合循环发电§3.7煤炭地下气化§3.8煤的气化方法的评价与选择§3.9煤气的净化§3.10煤气的甲烷化§3．4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。

2.常压流化床（温克勒）气化工艺⑴温克勒(Winkler)气化炉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）§3．4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。

2.常压流化床（温克勒）气化工艺⑴温克勒(Winkler)气化炉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）该炉是一个高大的圆筒形容器。在结构和功能上可分为两大部分：下部的圆锥部分为流化床；上部的圆筒部分为悬浮床，其高度约为下部流化床高度的6~10倍。一般沿筒体的圆周设置二个成三个进口，互成180°或120°。流化床悬浮床图

温克勒气化炉温克勒气化炉供料螺旋加煤口煤仓温克勒气化炉1）进煤将0-10mm的原料煤由螺旋加料器加入圆锥部分的腰部。空气入口蒸气入口温克勒气化炉2）流化A炉箅安装在圆锥体部分，炉箅直径比上部炉膛的圆柱形部分的直径小，鼓风气流沿垂直于炉箅的平面进入炉内。这样的结构为床层中的颗粒进行正规和均匀的循环创造了良好条件。B气化剂自炉箅下部供入，由不同高度的喷嘴环输入炉中。刮灰板温克勒气化炉C当灰渣直接落在炉箅平面上时，可借刮灰板将灰刮去。但难以彻底清除。灰渣在炉箅上的堆积，往往会引起结渣现象，因而限制炉温的提高，也不利于气化剂的均匀分布。通过调整气化介质的流速和组成来控制流化床温度不超过灰的软化点。刮灰板除灰螺旋灰斗温克勒气化炉3）排灰A细灰由气流从炉顶夹带而出（70%）。B富含灰分的较大粒子，由于其密度大于煤粒，均沉积在流化床底部。由螺旋排灰机排出。30％左右的灰分由床底部排出。二次气化剂入口煤气出口散热锅炉（废热锅炉）气化层温克勒气化炉4）为提高气化效率和适应气化活性较低的煤，在气化炉中部适当的高度引入二次气化剂，使气流中所带的碳粒得到充分气化。※二次气化剂的作用：使其在接近灰熔点的温度下操作，使气流中夹带炭粒得到充分的气化。二次气化剂入口煤气出口散热锅炉（废热锅炉）气化层温克勒气化炉5）废热锅炉安装在气化炉顶部附近，由沿内壁配置的水冷管组成。废热锅炉的冷却作用，使熔融灰粒在此重新固化。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。⑵温克勒气化工艺流程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）；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。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。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。⑴U－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。气化炉：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