煤气化工艺技术的分类与选择19页PPT
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煤气化工艺技术的选择滑体之(中原大化集团有限责任公司,河南濮阳 457000) 2005-09-16煤炭通过气化转化成煤气是煤炭化工、整体煤气化联合循环发电、煤气化多联产等技术的关键和龙头技术。
自发展以煤为原料的石油替代能源战略在我国确立之后,各地纷纷上马或正在积极酝酿着各种规模的煤化工项目,掀起了又一轮煤化工热。
本文对我国煤气化技术的现状作简单介绍,并对如何科学选择煤气化工艺提出建议。
1 煤气化技术简介煤气化工艺以煤炭(块煤、焦炭或粉煤)为原料,采用空气、氧气、二氧化碳和水蒸气为气化剂,在气化炉内高温环境下进行热化学反应。
其主要气化反应是煤与气体介质之间的反应,即气、固两相之间的非均相反应,同时也有气体反应物之间的均相反应。
这些反应进行的程度决定于气化炉的操作条件,即温度、压力、气化剂与煤炭的接触时间及煤炭的化学反应活性、表面情况等。
其产品可作为燃料气、原料气或合成气,与气化炉炉型有关。
气化炉的分类按煤与气化剂的相对流动方式可分为逆流、并逆流和并流,与其相对应的则是固定床、流化床和气流床气化炉。
1.1 固定床气化炉常见的固定床(慢移动床)气化炉有间歇式气化炉(UGl)和连续式气化炉(鲁奇Lurgi)两种,目前都是已淘汰或落后的气化技术。
固定床间歇式气化炉国外已于20世纪60年代初废弃。
我国于2 0世纪40年代引进UGI炉,50年代改烧无烟煤,主要用于制氨和甲醇;至今尚有600余家在使用。
随着能源政策和环境的要求越来越高,不久的将来,会逐步为新的煤气化技术所取代。
连续式气化炉应用碎煤加压气化技术,20世纪30年代由德国鲁奇(Lurgi)公司开发成功,是逆向气化,煤在炉内停留时间长达1 h,反应炉的操作温度和炉出口煤气温度低,碳转化率高,气化效率高,可以使用劣质煤气化,在世界各国得到广泛应用。
但气化炉结构复杂,炉内设有破粘和煤分布器、炉篦等转动设备,制造和维修费用大;入炉煤必须是不粘块煤,原料采购成本较高;出炉煤气中含焦油、酚等,污水处理和煤气净化工艺复杂、流程长、设备多,增加了投资和成本。
煤气化工艺分类煤气化工艺分类化工001煤在气化炉中,高温条件下与气化剂反应,使固体燃料转化成气体燃料,只剩下含灰的残渣。
通常气化剂用水蒸气、氧(空气)和二氧化碳。
粗煤气中的产物是二氧化碳、氢气和甲烷,伴生气体是二氧化碳,水蒸气等,此外,还有硫化物,烃类产物和其它微量成分。
各种煤气组成取决于煤的种类、气化工艺、气化剂的组成,影响气化反应的热力学和动力学条件。
气化方法的分类有多种方法,如下:一、按制取煤气的热值分类以下按制取煤气在标准状态下的热值把煤气化工艺分成3类1、制取低热值煤气方法,煤气热值低于8347kj/m3(2000kcal/m3);2、制取中热值煤气方法,煤气热值16747~33494kj/m3(4000~8000kcal/m3);3、制取高热值煤气方法,煤气热值高于33494kj/m3(8000kcal/m3)。
二、按供热方式分类煤气化过程的整个热平衡表明,总的反应是吸热的,因此必须供给热量。
各种过程需要的热量各不相同,这主要由过程的设计和煤的性质决定的,一般需要消耗气化用煤发热量的15%~35%,顺流式气化取上限,逆流式气化取下限,其供热方式有几种途径1、自热式气化法这是一种直接的供热方式,亦称部分气化方法,即气化过程中没有外界供热,煤与水蒸气气化反应所需要的热量,通过另一部分煤与气化剂中的氧气进行燃烧放热所提供。
这是目前各种工业气化炉中最常使用的供热方式。
含氧气体可以是工业氧气或富氧空气,也可以是空气。
气化过程可以是间歇蓄热或连续自热气化。
2、间接供热气化法该法使煤仅与水蒸气进行气化反应,从气化炉外部通过管壁供给热量。
因而这类过程亦称为外热式(或配热式)煤的水蒸气化。
此类技术,多是采用流化床和气化床气化手段。
外热可采用电加热或核反应热。
3、煤的水蒸气气化和加氢气化相结合煤与氢气在800~1800摄氏度范围内和加压下反应生成甲烷的反应是放热反应。
可利用该反应直接供热,进行煤的水蒸气气化。