現(xiàn)代沒(méi)化工生產(chǎn)技術(shù)之煤氣化技術(shù)

現(xiàn)代沒(méi)化工生產(chǎn)技術(shù)之煤氣化技術(shù)第五節(jié)魯奇加壓氣化12魯奇加壓氣化概述魯奇加壓氣化原理34魯奇加壓氣化操作工藝條件56煤種及煤的性質(zhì)對(duì)加壓氣化的影響魯奇加壓氣化的典型流程及主要設(shè)備加壓氣化爐的開、停車、正常操作及常見(jiàn)事故處理一、魯奇加壓氣化概述1．魯奇加壓氣化特點(diǎn)2．魯奇加壓氣化發(fā)展史表2-15魯奇加壓氣化爐各發(fā)展階段主要技術(shù)特性第一代第二代第三代第四代年代1930～19541954～196519691974適用煤種非黏結(jié)褐煤弱黏結(jié)性煤除強(qiáng)黏結(jié)性外所有煤種除強(qiáng)黏結(jié)性外所有煤種氣化爐內(nèi)徑／mΦ2.6Φ2.6，Φ3.7Φ3.8Φ5.0單爐產(chǎn)氣量（Nm3·h－1）（干煤氣）5000～800014000～17000，32000～4500035000～5500075000氣化強(qiáng)度（Nm3·h－1·m－2·臺(tái)）（干粗煤氣）15001400～1900，3100～39003500～4500約4000二、魯奇加壓氣化原理1．化學(xué)反應(yīng)（1）碳與氧的反應(yīng)（2）碳與水蒸氣的反應(yīng)二、魯奇加壓氣化原理（3）甲烷生成反應(yīng)二、魯奇加壓氣化原理2．加壓氣化的實(shí)際過(guò)程（1）氣化過(guò)程熱工特性圖2-30碎煤加壓氣化爐內(nèi)生產(chǎn)工況二、魯奇加壓氣化原理（2）燃料床層的分層及特性二、魯奇加壓氣化原理表2-16大型加壓氣化驗(yàn)爐，各床層的高度和溫度分布床層名稱高度/mm（爐箅以上）溫度/℃床層名稱高度/mm（爐箅以上）溫度/℃灰層0～300450還原層600～22000550～1000燃燒層300～6001000～1100干餾層2200～2700400～550二、魯奇加壓氣化原理圖2-32加壓氣化過(guò)程簡(jiǎn)圖三、魯奇加壓氣化操作工藝條件1．壓力（1）壓力對(duì)煤氣組成的影響（2）壓力對(duì)煤氣產(chǎn)率的影響圖2-33粗煤氣組成與氣化壓力關(guān)系圖2-34煤氣產(chǎn)率與氣化壓力關(guān)系1-粗煤氣；2-凈煤氣三、魯奇加壓氣化操作工藝條件（3）壓力對(duì)氧氣消耗量的影響（4）壓力對(duì)水蒸氣消耗量的影響（5）壓力對(duì)氣化爐生產(chǎn)能力的影響

（2-60）（6）壓力對(duì)壓縮功耗的影響三、魯奇加壓氣化操作工藝條件圖2-35氣化壓力與氧氣耗量、氧氣利用率的關(guān)系1-氧氣消耗量；2-氧氣利用率三、魯奇加壓氣化操作工藝條件圖2-36水蒸氣耗量與氣化壓力關(guān)系1-氫量；2-水蒸氣絕對(duì)分解量；3水蒸氣分解率三、魯奇加壓氣化操作工藝條件2．氣化層溫度與氣化劑溫度圖2-37氣化層溫度對(duì)煤氣組成的影響三、魯奇加壓氣化操作工藝條件3．汽氧比的選擇圖2-38氣化劑溫度與氧氣利用率的關(guān)系1-氧氣利用率；2，3-分別為粗煤氣和凈煤氣產(chǎn)率；4-凈煤氣發(fā)熱值三、魯奇加壓氣化操作工藝條件圖2-39汽氧比與蒸汽、氧氣消耗量的關(guān)系1-水蒸氣消耗量；2-氧氣消耗量圖2-40粗煤氣組成與汽氧比的關(guān)系1-水蒸氣消耗量；2-氧氣消耗量三、魯奇加壓氣化操作工藝條件圖2-41汽氧比與最高燃燒層溫度的關(guān)系四、煤種及煤的性質(zhì)對(duì)加壓氣化的影響1．煤種對(duì)煤氣組分和產(chǎn)率的影響（1）煤氣組分圖2-42煤種與凈煤氣熱值的關(guān)系1-褐煤；2-氣煤；3-無(wú)煙煤圖2-43粗煤氣組成與煤中揮發(fā)分的關(guān)系四、煤種及煤的性質(zhì)對(duì)加壓氣化的影響（2）煤氣產(chǎn)率四、煤種及煤的性質(zhì)對(duì)加壓氣化的影響2．煤種對(duì)各項(xiàng)消耗指標(biāo)的影響3．煤種對(duì)其他副產(chǎn)品的特性和產(chǎn)率的影響表2-17一些煤種的焦油產(chǎn)率數(shù)據(jù)國(guó)家南非原德意志民主共和國(guó)韓國(guó)中國(guó)煤種非黏結(jié)煤長(zhǎng)焰煤低揮發(fā)分煤無(wú)煙煤小龍?zhí)逗置郝喊藏毭航褂彤a(chǎn)率4．714．52．30．42．05～2．22．5四、煤種及煤的性質(zhì)對(duì)加壓氣化的影響4．煤的理化性質(zhì)對(duì)加壓氣化的影響圖2-45不同壓力下煤粒度、氣化能力與床層阻力關(guān)系四、煤種及煤的性質(zhì)對(duì)加壓氣化的影響表2-18入爐煤粒度分布粒度范圍/mm占入爐煤比例/％粒度范圍/mm占入爐煤比例/％標(biāo)準(zhǔn)范圍標(biāo)準(zhǔn)范圍0～52.5＜513～2517.515～205～69.79～1125～5015.215～206～1352.650～5550～1002.5＜5四、煤種及煤的性質(zhì)對(duì)加壓氣化的影響圖2-46煤中水分和氧氣消耗量的關(guān)系四、煤種及煤的性質(zhì)對(duì)加壓氣化的影響表2-19煤中灰分對(duì)氣化生產(chǎn)的影響指標(biāo)灰分/％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）1515～3035～4045～5055氧氣消耗/Nm3·Nm－3（凈煤氣）0.1360.1380.1500.1590.195蒸汽消耗/kg·Nm3（凈煤氣）1.121.151.251.351.67煤氣產(chǎn)率/Nm3·kg（煤）0.8440.6510.5570.450.363煤氣組成CH4/％15.215.214.514.312.2H2/％54.555.856.057.758.6CO/％22.621.721.420.520.4惰性氣體/％7.77.38.17.58.8煤氣熱值/MJ·Nm－3

16.5116.1416.0315.9315.17四、煤種及煤的性質(zhì)對(duì)加壓氣化的影響5、氣化指標(biāo)表2-20運(yùn)行工業(yè)裝置實(shí)際煤種加壓氣化指標(biāo)指標(biāo)煤種無(wú)煙煤貧瘦煤次煙煤長(zhǎng)焰煤褐煤工業(yè)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操作條件氣化壓力/MPa2.8～3.03.03.13.01.8～2.7爐頂溫度/℃～550650480～550386250～300汽氧比/kg·Nm－33.5～54.77.17.56～8.5入爐水蒸氣溫度/℃400400400～420400350～420排灰溫度/℃300280200～220340220四、煤種及煤的性質(zhì)對(duì)加壓氣化的影響續(xù)上表指標(biāo)煤種無(wú)煙煤貧瘦煤次煙煤長(zhǎng)焰煤褐煤消耗指標(biāo)氧氣消耗率/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粗煤氣產(chǎn)率/Nm3·t－1

（煤）21002064140913291000～1300煤氣組成干基CO2/％（體積分?jǐn)?shù)）24.8626.5932.632.132.0CO/％（體積分?jǐn)?shù)）25.2623.4615.816.7214.5H2/％（體積分?jǐn)?shù)）40.7139.4540.139.3038.3CH4/％（體積分?jǐn)?shù)）7.468.009.7610.212.5N2Ar/％（體積分?jǐn)?shù)）1.261.330.750.451.5O2/％（體積分?jǐn)?shù)）0.20.20.30.40.2CnHm/％（體積分?jǐn)?shù)）0.150.470.160.730.8H2S/％（體積分?jǐn)?shù)）0.10.070.150.50.2五、魯奇加壓氣化的典型流程

及主要設(shè)備（一）工藝流程魯奇加壓氣化爐在我國(guó)的應(yīng)用始于20世紀(jì)50年代，由原蘇聯(lián)轉(zhuǎn)口，主要用于氣化褐煤生產(chǎn)合成氨原料氣。圖2-47義馬氣化廠魯奇加壓氣化工藝流程圖（二）爐型簡(jiǎn)介圖2-48直徑2.6m側(cè)面除灰爐型1-煤箱；2-上部刮刀傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；3-煤氣出口管刮刀；4-噴冷器；5-爐體；6-爐箅；7-爐箅傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；8-刮灰刀；9-下灰頸管；10-灰箱；11-裙板A-帶有內(nèi)部液壓傳動(dòng)裝置的煤箱上閥；B-外部液壓傳動(dòng)裝置；C-煤箱下閥的液壓傳動(dòng)裝置五、魯奇加壓氣化的典型流程

及主要設(shè)備圖2-49直徑2．6m中間除灰爐型1-煤箱；2-上部傳動(dòng)裝置；3-布煤器；4-攪拌裝置；5-爐體；6-爐算；7-爐箅傳動(dòng)軸；8-氣化劑進(jìn)口管；9-灰箱五、魯奇加壓氣化的典型流程

及主要設(shè)備圖2-50直徑3．7m的“薩索爾”爐型1-煤箱；2-爐箅和耙的傳動(dòng)裝置：3-布煤器；4-梯形爐箅；5-灰箱五、魯奇加壓氣化的典型流程

及主要設(shè)備圖2-51第三代加壓氣化爐1-煤箱；2-上部傳動(dòng)裝置；3-噴冷器；4-裙板；5-布煤器；6-攪拌器；7-爐體；8-爐箅；9-爐箅傳動(dòng)裝置；10-灰箱；11-刮刀；12-保護(hù)板五、魯奇加壓氣化的典型流程

及主要設(shè)備圖2-52大型液態(tài)排渣試驗(yàn)爐1-煤箱；2-上部傳動(dòng)裝置；3-噴冷器；4-布煤器；5-攪拌器；6-爐體；7-噴嘴；8-排渣口；9-熔渣急冷箱；10-灰箱五、魯奇加壓氣化的典型流程

及主要設(shè)備（三）加壓氣化爐及附屬設(shè)備構(gòu)造1．爐體圖2-53外置汽包與內(nèi)置汽包圖2-54煤分布器、攪拌器和冷圈示意圖五、魯奇加壓氣化的典型流程

及主要設(shè)備2．煤鎖五、魯奇加壓氣化的典型流程

及主要設(shè)備圖2-57圓筒閥結(jié)構(gòu)圖五、魯奇加壓氣化的典型流程

及主要設(shè)備圖2-58煤鎖上、下閥結(jié)構(gòu)五、魯奇加壓氣化的典型流程

及主要設(shè)備3．灰鎖圖2-59灰鎖結(jié)構(gòu)圖五、魯奇加壓氣化的典型流程

及主要設(shè)備圖2-60灰鎖上閥結(jié)構(gòu)圖圖2-61灰鎖下閥結(jié)構(gòu)圖五、魯奇加壓氣化的典型流程

及主要設(shè)備六、加壓氣化爐的開、停車、正常操作及常見(jiàn)事故處理（一）氣化爐的開車1．氣化爐開車前系統(tǒng)的檢查確認(rèn)2．點(diǎn)火前的準(zhǔn)備工作3．氣化爐點(diǎn)火及火層培養(yǎng)4．氣化爐的切氧、升壓、并網(wǎng)送氣六、加壓氣化爐的開、停車、正常操作及常見(jiàn)事故處理六、加壓氣化爐的開、停車、正常操作及常見(jiàn)事故處理（二）氣化爐的停車與再開車1．壓力熱備爐的停車與再開車2．常壓熱備爐的停車與再開車3．交付檢修（熄火、排空）的計(jì)劃停車六、加壓氣化爐的開、停車、正常操作及常見(jiàn)事故處理（三）加壓氣化爐的正常操作調(diào)整1．氣化爐生產(chǎn)負(fù)荷的調(diào)整2．汽氧比的調(diào)整3．氣化爐火層位置控制4．灰鎖操作5．灰鎖膨脹冷凝器的沖洗與充水6．煤鎖操作7．不正常現(xiàn)象判斷及故障處理第六節(jié)其它氣化技術(shù)簡(jiǎn)介12灰熔聚氣化法GSP煤氣化工藝一、灰熔聚氣化法1．美國(guó)U-gas氣化技術(shù)（1）中試裝置氣化爐一、灰熔聚氣化法（2）中試裝置氣化工藝流程圖2-64低壓U-gas中試裝置工藝流程圖一、灰熔聚氣化法2．中國(guó)ICC灰熔聚流化床煤氣化技術(shù)（1）ICC氣化爐一、灰熔聚氣化法（2）ICC煤氣化工藝流程圖2-66灰熔聚流化床粉煤氣化工藝流程簡(jiǎn)圖1-煤鎖；2-中間料倉(cāng)；3-氣體冷卻器；4-氣化爐；5-灰鎖；6-一級(jí)旋風(fēng)；7-二級(jí)旋風(fēng)；8-二旋下灰斗；9-廢熱回收器；10-汽包；11-蒸汽過(guò)熱器；12-脫氧水預(yù)熱器；13-洗氣塔一、灰熔聚氣化法3．KRW灰團(tuán)聚流化床煤氣化技術(shù)（1）KRW氣化爐一、灰熔聚氣化法（2）KRW煤氣化工藝流程圖2-68

KRW煤氣化工藝流程圖1-煤儲(chǔ)斗；2-煤鎖斗；3-加料器；4-氣化爐；5-旋流分離器；6-廢熱鍋爐；7-汽包；8-旋流器；9-文丘里洗滌器；10-激冷器；11-煤氣冷卻器；12-煤氣壓縮機(jī)；13-灰鎖斗；14-旋轉(zhuǎn)下料器二、GSP煤氣化工藝1．概述GSP煤氣化工藝由原民主德國(guó)VEBGaskombiant的黑水泵公司于1976年研究開發(fā)的加壓氣化工藝，取名為GSP（德文GaskombiantSchwarzePumpe的簡(jiǎn)稱）氣化工藝。二、GSP煤氣化工藝表2-21

GSP工業(yè)裝置簡(jiǎn)況表氣化類型氣流床氣化爐氣流床氣化爐氣流床氣化爐用戶SchwarzePumpeBASFplc,SealsandsSokolovskduhelnd,a.s.所在地SchwarzePumpe，德國(guó)Middlesbrough，英國(guó)Vresova，捷克試車時(shí)間1984年2001年2005年反應(yīng)器類型氣流床，水冷壁氣流床，水冷壁氣流床，水冷壁熱容量200MW30MW140MW壓力2.8MPa29bar28bar溫度氣化體積激冷方式完全激冷局部激冷完全激冷供料系統(tǒng)粉煤/液態(tài)供料液態(tài)供料液態(tài)供料氣化原料1984年