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1、HT-L粉煤气化简介,安徽晋煤中能化工股份有限公司 亓为华,（一）煤气化的概念,一、煤气化的概念 与任务,在一定的温度、压力下，通过气化剂与煤炭进行热化学反应，生成化工原料气的过程。,（二）煤气化的任务,一、煤气化的概念 与任务,生产煤化工所需要的原料气。（主要是CO和H2),二、煤气化的基本原理,C + O2 = CO2 + 402kJ/mol2C + O2 = 2CO + 237kJ/molC + CO2 = 2CO - 165kJ/mol2CO + O2 = 2CO2 + 567kJ/mol,（一）炭与氧的化学反应,二、煤气化的基本原理,反应平衡常数 lnKp = -21000/T +
2、21.4,（一）炭与氧的化学反应,二、煤气化的基本原理,反应平衡常数 Kp = p2co / pco2反应平衡常数（常压）Kp = y2co / yco2,（一）炭与氧的化学反应,C + H2O(汽) = CO + H2 - 123kJ/mol （1）C + 2H2O(汽) = CO2 + 2H2 - 80kJ/mol （2）CO + H2O(汽) = CO2 + H2 + 42kJ/mol （3）,二、煤气化的基本原理,（二）碳与水蒸汽的化学反应,二、煤气化的基本原理,反应平衡常数 Kp（1） = pco pH2 / pH2O lgKp(1) = -6740.5/T+1.5561lgT-0.
3、0001092T-0.000000371T2+2.554,（二）炭与水蒸汽的化学反应,二、煤气化的基本原理,反应平衡常数 Kp（2） = p0.5co2 pH2 / pH2O lgKp(2) = -4533.3/T+0.6446lgT-0.0003646T-0.0000001858T2+2.336,（二）炭与水蒸汽的化学反应,（三）甲烷生成反应,C + 2H2 = CH4 + Q 2CO + 2H2 = CH4 + CO2 + Q 2C + 2H2O = CH4 + CO2 + Q,二、煤气化的基本原理,（四）煤炭气化的其它化学反应,S + O2 = SO2SO2 + 3H2 = H2S S
4、+ CO = COSC + S2 = CS2C + 0.5H2 + 0.5N2 = HCN,二、煤气化的基本原理,（五）煤炭气化过程速率,加热和干燥,挥发分和残焦燃烧气化,灰渣生成,析出挥发分,3,2,4,1,二、煤气化的基本原理,（五）煤炭气化过程速率,气化剂扩散通过气流边界层,反应产物的脱附和扩散,气化剂在碳反应表面的化学吸附和化学反应,3,2,1,二、煤气化的基本原理,气体扩散速度 扩散速率常数化学反应速度 化学反应速率常数K总过程速率常数K总K总= K /（ + K ）,二、煤气化的基本原理,（五）煤炭气化过程速率,当气化温度很低时， K K总= K /（ + K ）= K 此时的反应
5、为化学动力学控制。 提高温度、压力、浓度，改善催化剂等，能够加快过程速率。,二、煤气化的基本原理,（五）煤炭气化过程速率,当气化温度很高时， K K总= K /（ + K ）= 此时的反应为扩散控制。 提高压力、浓度，流速，减小颗粒度等，能够加快过程速率。,二、煤气化的基本原理,（五）煤炭气化过程速率,8001200时CO/CO2的浓度,浓度,距碳粒表面的距离,12001400时CO/CO2的浓度,CO2,CO,浓度,距碳粒表面的距离,三、煤炭气化工艺分类,移动床气化,煤料与炉体相对静止，靠重力下降煤料在炉内停留时间以小时计气化剂以较低速度通过床层,三、煤炭气化工艺分类,移动床间歇式常压气化炉
6、（UGI）,以块状无烟煤或焦炭为原料以空气和水蒸汽为气化剂在常压下气化气化间断进行固态排渣,三、煤炭气化工艺分类,移动床鲁奇气化炉(MK),以碎粒煤（620mm）为原料以氧气和水蒸汽为气化剂在加压下（24MPa）气化气化连续进行产品气中CH4含量高固态排渣,鲁奇气化炉（MK),三、煤炭气化工艺分类,流动床气化,流化床气化又称为沸腾床气化煤料在炉内呈沸腾状态气化剂速度能使碎煤呈浮动甚至沸腾状态,三、煤炭气化工艺分类,循环流化床气化炉（CFB）（Lurgi）,以碎煤为原料以氧气和水蒸汽为气化剂在常压或低压下气化气化连续进行固态排渣,三、煤炭气化工艺分类,ICC灰融聚流化床气化炉,以碎煤为原料（18
7、mm）以空气或富氧空气和水蒸汽为气化剂在常压或加压下气化气化连续进行,ICC灰融聚流化床气化炉,三、煤炭气化工艺分类,恩德（Ende）流化床气化炉,以碎煤为原料（110mm）以空气或富氧空气和水蒸汽为气化剂在常压或加压下气化气化连续进行,三、煤炭气化工艺分类,气流床气化,气流床气化也称为气流夹带床气化煤料与气化剂呈平行运动煤料在炉内停留时间以秒计气化剂以极快速度通过气化炉,三、煤炭气化工艺分类,航天（HT-L）气流床气化炉,以粉煤为原料以氧气和水蒸汽为气化剂在加压下气化气化连续进行融态排渣,航天气流床气化炉（HT-L）,三、煤炭气化工艺分类,壳牌（Shell）气流床气化炉,以粉煤为原料以氧气和
8、水蒸汽为气化剂在加压下气化气化连续进行融态排渣,壳牌气流床气化炉 （Shell）,三、煤炭气化工艺分类,德士古气流床气化炉（Texaco）,以水煤浆为原料以氧气和水蒸汽为气化剂在加压下气化气化连续进行融态排渣,德士古气流床气化炉 （ Texaco ）,四、 HT-L气流床粉煤加压气化炉（航天炉）,航天煤气化技术工艺流程,（一）磨煤及干燥单元,生产出合格的粉煤,1、主要任务,主要工艺指标,粒度90m 90（重量）水份含量2（重量）,（一）磨煤及干燥单元,（一）磨煤及干燥单元,2、工艺流程,称重给煤机,原料煤仓,螺旋输送机,粉煤袋式过滤器,循环风机,惰性气体发生器,磨煤机,原煤,粉煤,原料煤经过破
9、碎，被输送到原料煤仓，通过称重给煤机送入磨煤机研磨，并用干燥的热风（惰性气体）进行干燥。干燥用的热风来自惰性气体发生器，经干燥后的粉煤，被热风输送到粉煤袋式过滤器，风粉分离。粉煤通过螺旋输送机进入下一单元（粉煤加压及输送单元）的粉煤贮仓。风通过循环风机再次进入惰性气体发生器。,螺旋给料器,（一）磨煤及干燥单元,3、主要设备,原料煤仓,称重给煤机,（一）磨煤及干燥单元,3、主要设备,磨煤机,（一）磨煤及干燥单元,3、主要设备,粉煤袋式过滤器,螺旋输送机,（一）磨煤及干燥单元,3、主要设备,循环风机,（一）磨煤及干燥单元,3、主要设备,惰性气体发生器,（一）磨煤及干燥单元,3、主要设备,磨煤机,（
10、二）粉煤加压及输送单元,将粉煤由常压状态转换到加压状态,1、主要任务,（二）粉煤加压及输送单元,主要工艺指标,粉煤锁斗压力和料位粉煤给料罐压力和料位,（二）粉煤加压及输送单元,2、工艺流程,粉煤贮仓过滤器,CO2,粉煤,粉煤从粉煤贮仓（常压）靠重力进入处于常压状态的粉煤锁斗，粉煤锁斗进煤完成后，关闭进料阀，用高压二氧化碳 (或氮气)对粉煤锁斗进行加压，加压至与粉煤给料罐的压力相等，打开出料阀，粉煤靠重力进入粉煤给料罐，粉煤锁斗下料完成后，关闭出料阀，泄压至常压，打开进料阀，开始下一次进料。,粉煤贮仓,粉煤锁斗,粉煤给料罐,粉煤进料阀,粉煤出料阀,（二）粉煤加压及输送单元,3、主要设备,粉煤贮仓
11、,（二）粉煤加压及输送单元,3、主要设备,粉煤锁斗,（二）粉煤加压及输送单元,3、主要设备,粉煤给料罐,（二）粉煤加压及输送单元,3、主要设备,粉煤贮仓过滤器,（三）气化及原料气洗涤单元,1、主要任务,将粉煤稳定地输送到气化炉用氧气、蒸汽与粉煤气化将合成气洗涤除尘后送变换,（三）气化及合成气洗涤单元（1300单元）,主要工艺指标,炉内温度锅炉水密度气体成分 煤耗氧耗,（三）气化及合成气洗涤单元,2、工艺流程,从空分来的高压氧气与从锅炉来的高压蒸汽在氧气蒸汽混合器里混合，进入烧嘴。从粉煤给料罐来的粉煤在高压CO2的输送作用下进入烧嘴。气化剂和粉煤在烧嘴出口处混合，在高温高压下燃烧气化，生成原料气
12、（主要为H2+CO）和液态渣，原料气和液态渣并流进入激冷室。,（三）气化及合成气洗涤单元,2、工艺流程,高温合成气和熔渣经激冷环被水激冷后，沿下降管导入激冷室的水浴，熔渣迅速固化，散裂成小的(平均约为1毫米)玻璃状的颗粒，绝大部分迅速沉淀。出激冷室的合成气经过文丘里洗涤器洗涤润湿，进入洗涤塔再次洗涤，除去残余的飞灰，并达到水蒸汽饱和的状态，出洗涤塔后送变换工段。中压锅炉水泵使炉内水冷壁盘管内的锅炉水的强制循环，有效降低承压壳体的温度，同时回收部分热量，转化为中压蒸汽(约5.4Mpag饱和蒸汽),（三）气化及合成气洗涤单元,点火烧嘴、开工烧嘴、工作烧嘴三位一体,烧嘴,3主要设备,烧嘴,点火烧嘴,
13、开工烧嘴,工作烧嘴,水冷壁,（三）气化及合成气洗涤单元,3主要设备,（三）气化及合成气洗涤单元,3主要设备,气化炉,气化室,烧嘴,激冷室,下降管,水冷壁,（三）气化及合成气洗涤单元,3主要设备,渣锁斗,（三）气化及合成气洗涤单元,3主要设备,（三）气化及合成气洗涤单元,3主要设备,烧嘴冷却水泵,锅炉循环水泵,激冷水泵,（四）渣及灰水处理单元,1、主要任务,对气化及合成气洗涤单元排出的黑水和固渣进行初步处理实现热量的回收和水的循环使用,（四）渣及灰水处理单元,主要工艺指标,灰水硬度,（四）渣及灰水处理单元,合成气洗涤塔的部分黑水由激冷水泵送到气化炉激冷室，气化炉激冷室排出的黑水与合成气洗涤塔排出
14、的另一部分黑水送入高压闪蒸罐，闪蒸蒸汽后的黑水进入真空闪蒸罐，再泵入沉降槽，沉降后的灰水经除氧后泵送到洗涤塔。,2、工艺流程,（四）渣及灰水处理单元,3、主要设备,（四）渣及灰水处理单元,3、主要设备,（四）渣及灰水处理单元,3、主要设备,（四）渣及灰水处理单元,3、主要设备,（四）渣及灰水处理单元,3、主要设备,（四）渣及灰水处理单元,3、主要设备,（四）渣及灰水处理单元,3、主要设备,（五） 航天炉气化的特点,加压、连续气化融态排渣,以氧气和水蒸汽为气化剂，以干煤粉为原料，用高压二氧化碳（或氮气）输送粉煤，冷煤气效率较高,（五） 航天炉气化的特点,气化炉采用水冷壁结构，可对煤进行高温气化，对煤的灰熔点要求不苛刻气渣并流激冷，气体中汽/气比较高，有利于降低变换耗汽一次投资较小，运行维护成本较低,（五） 航天炉气化的特点,（六）气体的主要成分,CO 6472%H2 1924%CO2 58% / 13% N2 1% / 57%水气比：0.81.0,（七）原料煤的选择,适用原料煤范围较广对煤的活性、灰熔点、粘结性、水分、灰分、挥发份、机械强度、粒度等没有特别严格的要求。,主要性能要求灰熔点：比较低粘温特性曲线：比较平缓,（七）原料煤的选择,其它性能要求热值：比较高水分：比较低灰分：适当,（七）原料煤的选择,谢 谢！,
