氣流床氣化法

第1頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一常壓流化床氣化工藝-1溫克勒氣化爐

溫克勒氣化爐采用粉煤為原料，粒度在0～10mm左右。若煤不含表面水且能自由流動(dòng)就不必干燥。對(duì)于黏結(jié)性煤，可能需要?dú)饬鬏斔拖到y(tǒng)，借以克服螺旋給煤機(jī)端部容易出現(xiàn)堵塞的問(wèn)題。粉煤由螺旋加料器加入圓錐部分的腰部，加煤量可以通過(guò)調(diào)節(jié)螺旋給料機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般沿簡(jiǎn)體的圓周設(shè)置二到三個(gè)加料口，互成180或120的角度有利于煤在整個(gè)截面上的均勻分布。溫克勒氣化爐的爐箅安裝在圓錐體部分，蒸汽和氧(或空氣)由爐箅底側(cè)面送人，形成流化床。一般氣化劑總量的60％～75％由下面送入，其余的氣化荊由燃料層上面25～4m處的許多噴嘴噴入，使煤在接近灰熔點(diǎn)的溫度下氣化，這可以提高氣化效率、有利于活性低的煤種氣化。通過(guò)控制氣化劑的組成和流速來(lái)調(diào)節(jié)流化床的溫度不超過(guò)灰的軟化點(diǎn)。較大的富灰顆粒比煤粒的密度大，因而沉到流化床底部，經(jīng)過(guò)螺旋排灰機(jī)排出。大約有30％的灰從底部排出，另外的70％被氣流帶出流化床。氣化爐頂部裝有輻射鍋爐，是沿著內(nèi)壁設(shè)置的一些水冷管．用以回收出爐煤氣的顯熱，同時(shí)，由于溫度降低可能被部分熔融的灰顆粒在出氣化爐之前重新固化。早期的溫克勒氣化爐在爐底部有爐柵，氣化劑通過(guò)爐柵進(jìn)入爐內(nèi)。后來(lái)的氣化爐取消爐柵，爐子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，同樣能達(dá)到均勻布?xì)獾男Ч?。典型的工業(yè)規(guī)模的溫科勒常壓氣化爐，內(nèi)徑5.5m，高23m．當(dāng)以褐煤為原料時(shí)，氧氣蒜汽常壓鼓風(fēng)，單爐生產(chǎn)能力在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下為47000m3/h．采用空氣蒸汽鼓風(fēng)時(shí)，生產(chǎn)能力在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下為94000m3／h。生產(chǎn)能力的調(diào)整范圍為25％～150％。第2頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、溫克勒氣化工藝流程溫克勒氣化工藝流程包括煤的預(yù)處理、氣化、氣化產(chǎn)物顯熱的利用、煤氣的除塵和冷卻等(1)原料的預(yù)處理首先對(duì)原料進(jìn)行破碎和篩分，制成0～l0mm的爐料，一般不需要干燥，如果爐料含有表面水分，可以使用煙道氣對(duì)原料進(jìn)行干燥，控制入爐原料的水分在8％～12％左右。對(duì)于有黏結(jié)性的煤料，需要經(jīng)過(guò)破黏處理，以保證床內(nèi)的正常流化。(2)氣化預(yù)處理后的原料送入料斗中，料斗中充以氮?dú)饣蚨趸级栊詺怏w。用螺旋加料器將煤料加入氣化爐的底部，煤在爐內(nèi)的停留時(shí)間約15min左右。氣化劑送人爐內(nèi)和煤反應(yīng)，生成的煤氣由頂部引出。煤氣中古有大量的粉塵和水蒸氣。(3)粗煤氣的顯熱回收粗煤氣的出爐溫度一般為900℃左右。在氣化爐上部設(shè)有廢熱鍋爐，生產(chǎn)的蒸汽壓力在1.96～2.16MPa，蒸汽的產(chǎn)量為0.5～0.8kg／m3干煤氣。

(4)煤氣的除塵和冷卻出煤氣爐的粗煤氣進(jìn)人廢熱鍋爐，回收余熱，產(chǎn)生蒸汽，然后進(jìn)人兩級(jí)旋風(fēng)分離器和洗滌塔，煤氣中的大部分粉塵和水汽，經(jīng)過(guò)凈化冷卻，煤氣溫度降至35～40℃，含塵量降至5~20mg／m3。第3頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：溫克勒氣化工藝單爐的生產(chǎn)能力較大、煤氣中無(wú)焦油，污染小。由于氣化的是細(xì)顆粒的粉煤，因而可以充分利用機(jī)械化采煤得到的細(xì)粒度煤。由于煤的干餾和氣化是在相同溫度下進(jìn)行的，相對(duì)于移動(dòng)床的干餾區(qū)來(lái)講，其干餾溫度高得多，所以煤氣中幾乎不含有焦油，酚和甲烷的含量也很少，排放的洗滌水對(duì)環(huán)境的污染較小。缺點(diǎn)主要是溫度和壓力偏低造成的。爐內(nèi)溫度要保證灰分不能軟化和結(jié)渣，一般應(yīng)控制在900°C左右，所以必須使用活性高的煤為氣化原料。氣化溫度低，不利于二氧化碳還原和水蒸氣的分解，故煤氣中二氧化碳的含量偏高，而可燃組分如一氧化碳、氫氣、甲烷等含量偏低。和移動(dòng)床比較，氣化爐的設(shè)備龐大，出爐煤氣的溫度幾乎和床內(nèi)溫度一樣，因而熱損失大。另外，流態(tài)化使顆粒磨損嚴(yán)重，氣流速度高又使出爐煤氣的帶出物較多。為此進(jìn)一步開發(fā)了溫克勒加壓氣化和灰團(tuán)聚氣化工藝。第4頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：溫克勒氣化工藝單爐的生產(chǎn)能力較大、煤氣中無(wú)焦油，污染小。由于氣化的是細(xì)顆粒的粉煤，因而可以充分利用機(jī)械化采煤得到的細(xì)粒度煤。由于煤的干餾和氣化是在相同溫度下進(jìn)行的，相對(duì)于移動(dòng)床的干餾區(qū)來(lái)講，其干餾溫度高得多，所以煤氣中幾乎不含有焦油，酚和甲烷的含量也很少，排放的洗滌水對(duì)環(huán)境的污染較小。缺點(diǎn)主要是溫度和壓力偏低造成的。爐內(nèi)溫度要保證灰分不能軟化和結(jié)渣，一般應(yīng)控制在900°C左右，所以必須使用活性高的煤為氣化原料。氣化溫度低，不利于二氧化碳還原和水蒸氣的分解，故煤氣中二氧化碳的含量偏高，而可燃組分如一氧化碳、氫氣、甲烷等含量偏低。和移動(dòng)床比較，氣化爐的設(shè)備龐大，出爐煤氣的溫度幾乎和床內(nèi)溫度一樣，因而熱損失大。另外，流態(tài)化使顆粒磨損嚴(yán)重，氣流速度高又使出爐煤氣的帶出物較多。為此進(jìn)一步開發(fā)了溫克勒加壓氣化和灰團(tuán)聚氣化工藝。第5頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二加壓流化床氣化工藝-1高溫溫克勒氣化法高溫溫克勒氣化法的基礎(chǔ)是低溫溫克勒氣化法。它是采用比低溫溫克勒氣化法較高的壓力和溫度的一項(xiàng)汽化技術(shù)。除了保持常壓溫克勒氣化爐的簡(jiǎn)單可靠、運(yùn)行靈活、氧耗量低和不產(chǎn)生液態(tài)烴等優(yōu)點(diǎn)外，主要采用了帶出煤粒再循環(huán)回床層的做法，從而提高了碳的利用率。第6頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月和低溫溫克勒氣化爐相比較，高溫溫克勒氣化爐的主要特點(diǎn)是出爐粗煤氣直接進(jìn)入兩級(jí)旋風(fēng)除塵器，一級(jí)分離的含碳量較高的顆粒返回到床內(nèi)進(jìn)一步氣化，二級(jí)除塵器流出的氣體入廢熱爐回收熱量，再經(jīng)水洗塔冷卻除塵卻除塵。整個(gè)氣化系統(tǒng)是在一個(gè)密閉的壓力系統(tǒng)中進(jìn)行的，加煤，汽化，出灰均在加壓下進(jìn)行。含水分8%~12%的褐煤進(jìn)入壓力為0.98MPa的密閉料鎖系統(tǒng)后，經(jīng)過(guò)螺旋給料閥輸入爐內(nèi)。為提高煤的灰熔點(diǎn)而按一定比例配入的添加劑（主要是石灰石，石灰或白云石）也經(jīng)給料機(jī)加入爐內(nèi)，和由螺旋給料機(jī)加入的煤料并流氣化。1、高溫溫克勒氣化法（1）工藝流程HTW汽化工藝最初是由德國(guó)的萊茵褐煤公司發(fā)明，該公司擁有并經(jīng)營(yíng)德國(guó)魯爾地區(qū)的幾座褐煤煤礦。用萊茵褐煤為原料，煤的灰分中CaO+MgO占50%左右；SiO2占8%；灰熔點(diǎn)T1=950℃，添加5%的石灰石后提高到1100。在汽化壓力0.98MPa的壓力下，以氧氣/水蒸氣為汽化劑，溫度1000下進(jìn)行的HTW汽化工藝試驗(yàn)在壓力和高溫下的溫克勒氣化．設(shè)備的生產(chǎn)能力大大提高，是常壓的2倍多。溫度的提高和大顆粒重新返回床層使得碳轉(zhuǎn)化率上升為96％。煤中加入助劑，一是可以脫除硫化氫等，并且可使堿性灰分的灰培點(diǎn)提高。氣化溫度提高，雖然煤氣中的甲烷含量降低，但煤氣中的有效成分卻提高，煤氣的質(zhì)量也相應(yīng)提高。第7頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

所謂氣化床氣化，一般是將氣化劑夾著煤粉或煤漿，通過(guò)特殊噴嘴送入爐膛內(nèi)，在高溫輻射下，氧煤混合物瞬間著火、迅速燃燒，產(chǎn)生大量熱量，火焰中心溫度可高達(dá)2000℃左右，所有干餾產(chǎn)物均迅速分解，焦煤同時(shí)進(jìn)行氣化，生成含一氧化碳和氫氣的煤氣及熔渣。第8頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、煤粉的氣化原理1煤粉氣化的基本原理氣化床的反應(yīng)基本上和流化床的反應(yīng)類似當(dāng)煤粉進(jìn)行完全燃燒時(shí)，烴類及碳與氧氣反應(yīng)，放熱生成二氧化碳和水蒸氣當(dāng)氧氣不足，煤粉進(jìn)行不完全燃燒時(shí)，烴類及碳與氧氣反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣煤粉中剩余的碳與二氧化碳、水蒸氣發(fā)生氣化反應(yīng)，吸收熱量生成一氧化碳和氫氣，同時(shí)還存在著水煤氣變換反應(yīng)。第9頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2影響粉煤氣化的參數(shù)（1）氣化溫度提高氣化溫度可以：加速氣化反應(yīng)，提高氣化爐的氣化能力，提高碳的轉(zhuǎn)化率提高碳與水蒸氣之間強(qiáng)吸熱式水煤氣反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率，從而有利于提高正方向的平衡濃度，產(chǎn)生更多的一氧化碳和氫氣。第10頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）蒸汽煤比在氣化劑中水蒸氣濃度很低時(shí)，提高蒸汽煤比能產(chǎn)生有利的影響，提高蒸汽煤比能產(chǎn)生有利的影響；當(dāng)水蒸氣濃度較高時(shí)，再提高蒸汽煤比只會(huì)降低爐溫二影響氣化反應(yīng)速度。第11頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)氧煤比當(dāng)氧煤比增加后燃燒反應(yīng)的放熱量增加，因此氣化溫度也相應(yīng)升高，氣化反應(yīng)將產(chǎn)生更多的一氧化碳和氫氣，煤中的有效成分增加，使煤氣熱值和碳轉(zhuǎn)化率增加。但是生成的二氧化碳和氫氣的量也在增加，即無(wú)用成分也在增加。第12頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（4）氣化壓力提高氣化壓力，可以增大反應(yīng)物和生成物的濃度，進(jìn)而提高反應(yīng)速度，使氣化強(qiáng)度增大，生產(chǎn)能力增強(qiáng)，尤其是大幅度提高甲烷的含量，使煤氣的熱值提高。第13頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3氣流床氣化爐的主要特點(diǎn)生產(chǎn)能力大煤種適應(yīng)性強(qiáng)煤的轉(zhuǎn)化率高煤氣質(zhì)量好飛灰含量大顯熱損失大負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍窄第14頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、濕法進(jìn)料的氣流床氣化法（一）德士古氣化法1德士古氣化爐及工作流程是一種采用水煤漿進(jìn)料的加壓氣流床氣化法。（1）直接冷卻式高溫煤氣和熔渣一起進(jìn)入冷卻段后，與爐子下部的急冷水直接接觸而冷卻。在粗煤氣冷卻的同時(shí)，產(chǎn)生大量的高壓蒸汽，混合在粗煤氣中一起離開氣化爐。第15頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）間接冷卻法采用廢熱鍋爐的間接冷卻法，在氣化爐的下部直接安裝輻射式冷卻器。粗煤氣將熱傳給水冷壁管而被冷卻至700℃，然后通過(guò)對(duì)流立管式廢熱鍋爐進(jìn)一步回收煤氣顯熱，再次冷卻到300℃左右。（3）混合冷卻式熱煤氣先在輻射式冷卻器中冷卻至700℃左右，使熔渣固化，與煤氣分離，同時(shí)產(chǎn)生高壓蒸汽。然后粗煤氣用水噴淋淬冷至200℃左右。第16頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）、德士古氣化爐德士古氣化爐是一種以水煤漿進(jìn)料的加壓氣流床氣化裝置，如圖4—5l所示。該爐有兩種不同的爐型，根據(jù)粗煤氣采用的冷卻方法不同，可分為淬冷型，如圖4—51(a)，和全熱回收型，如圖4-51(b)所示。兩種爐型的比較：兩種爐型下部合成氣的冷卻方式不同，但爐子上部氣化段的氣化工藝是相同的。反應(yīng)過(guò)程：德士古加壓水煤漿氣化過(guò)程是并流反應(yīng)過(guò)程。合格的水煤漿原料同氧氣從氣化爐頂部進(jìn)入。煤漿由噴嘴導(dǎo)入，在高速氧氣的作用下霧化。氧氣和霧化后的水煤漿在爐內(nèi)受到高溫襯里的輻射作用，迅速進(jìn)行著一系列的物理、化學(xué)變化：預(yù)熱、水分蒸發(fā)、煤的干餾、揮發(fā)物的裂解燃燒以及碳的氣化等。氣化后的煤氣中主要是一氧化碳、氫氣、二氧化碳和水蒸氣。氣體夾帶灰分并流而下．粗合成氣在冷卻后，從爐子的底部排出。分離回收：在淬冷型氣化爐中。粗合成氣體經(jīng)過(guò)淬冷管離開氣化段底部，淬冷管底端浸沒在一水池中。粗氣體經(jīng)過(guò)急冷到水的飽和溫度，并將煤氣中的灰渣分離下來(lái)，灰熔渣被淬冷后截留在水中，落人渣罐，經(jīng)過(guò)排渣系統(tǒng)定時(shí)排放。之后冷卻了的煤氣經(jīng)過(guò)側(cè)壁上的出口離開氣化爐的淬冷段。然后按照用途和所用原料，粗合成氣在使用前進(jìn)一步冷卻或凈化。在全熱回收型爐中，粗合成氣離開氣化段后，在合成氣冷卻器中從1400℃被冷卻到700℃，回收的熱量用來(lái)生產(chǎn)高壓蒸汽。熔渣向下流到冷卻器被淬冷．在經(jīng)過(guò)排渣系統(tǒng)排出。合成氣由淬冷段底部送下一工序。對(duì)于這兩種工藝過(guò)程，目前大多數(shù)德士古氣化爐采用淬冷型，優(yōu)勢(shì)在于它更廉價(jià)，可靠性更高，劣勢(shì)是熱效率較全熱回收型的低。氣化爐為一直立圓筒形鋼制耐壓容器，內(nèi)壁村以高質(zhì)量的耐火材料，可以防止熱渣和粗煤氣的侵蝕。第17頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）工藝流程-煤漿的制備和輸送

基本部分包括煤漿的制備和輸送、氣化和廢熱回收、煤氣的冷卻和凈化等。煤漿的制備和輸送合格煤漿的制備是德士古法應(yīng)用的基本前提。煤漿的濃度、黏度、穩(wěn)定性等對(duì)氣化過(guò)程和物料的輸送均有重要的影響，而這些指標(biāo)與煤的研磨又有著密切的關(guān)系。固體物料的研磨分為干法和濕法兩大類。制取水煤漿時(shí)普遍采用的是濕法，這種方法又分為封閉式和非封閉式兩種系統(tǒng)。如圖4-53所示為封閉式濕磨系統(tǒng)。煤經(jīng)過(guò)研磨后送到分級(jí)機(jī)中進(jìn)行分選，過(guò)大的顆粒再返回到磨機(jī)中進(jìn)一步研磨。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是得到的煤漿粒度范圍較窄，對(duì)磨機(jī)無(wú)特殊要求；缺點(diǎn)是需要分級(jí)設(shè)備。為了達(dá)到適當(dāng)?shù)姆旨?jí)，煤漿的黏度就不能太大，這就意味著煤漿中的固含量不能太大，而水分含量相應(yīng)的就高，后系統(tǒng)需要增設(shè)稠化的專用設(shè)備，以達(dá)到該法的煤漿濃度要求。另一種方法是非封閉式濕磨系統(tǒng)，如圖4—54所示。該法中，煤一次通過(guò)磨機(jī)，所制取的煤漿同時(shí)能夠滿足粒度和濃度的要求。煤在磨機(jī)中的停留時(shí)問(wèn)相對(duì)長(zhǎng)一些，這樣可以保證較大的顆粒盡可能不太多。要達(dá)到合格的研磨，選擇適當(dāng)?shù)哪C(jī)就變得很重要，最合適的是用充填球或棒的滾筒磨機(jī)，妥善選擇磨機(jī)長(zhǎng)度、球徑及球數(shù)，使得煤通過(guò)磨機(jī)時(shí)一次即能達(dá)到高濃度的煤漿，并具有所需要的粒度。需要指出的是，不管是哪一種制漿工藝，都是耗能大戶。因此，為了減少磨礦功耗，磨礦前，除特殊情況(如用粉煤或煤泥制漿)外．都必須經(jīng)過(guò)破碎，預(yù)先破碎到粒度小于30mm，然后經(jīng)過(guò)帶稱送人磨粉機(jī)。研磨好的煤漿首先要進(jìn)入一均化罐·然后用泵送到氣化爐。煤漿是否能夠順利進(jìn)入氣化爐，在泵功率確定的前提下，取決于煤漿的濃度和顆粒的粒度．這又集中體現(xiàn)在煤漿的黏度上，為降低黏度可采用加入添加劑的方法以降低黏度。第18頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）工藝流程-氣化氣化爐是氣化過(guò)程的核心，而噴嘴又是氣化爐的關(guān)鍵設(shè)備。合格的水煤漿在進(jìn)人氣化爐時(shí)，首先要被噴嘴霧化，使煤粒均勻地分散在氣化劑中，從而保證高的氣化效率。良好的噴嘴設(shè)計(jì)可以保證煤漿和氧氣的均勻混臺(tái)。滿足實(shí)際生產(chǎn)要求的噴嘴．應(yīng)該具有以較步的霧化劑和較少的能量達(dá)到較好霧化效果的能力，而且結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，加工要方便．使用壽命長(zhǎng)等性能。國(guó)外使用的噴嘴結(jié)構(gòu)多用三套管式，中心管導(dǎo)入15％的氧氣，內(nèi)環(huán)隙導(dǎo)入煤漿，外環(huán)隙導(dǎo)人85%的氧氣，并根據(jù)煤漿的性質(zhì)可調(diào)節(jié)兩股氧氣的比例，以促使氧氣和碳的反應(yīng)。氣化爐內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)主要有：C+O2→CO2-394.1kJ／molC+CO2

→2CO+173．3kJ／motC+2H2→CH4-84.3kJ／molCO+H20→H2+C02-38.4kJ／molCO+3H2

→CH4+H20-219．3kJ／mol還進(jìn)行以下反應(yīng)；CmHn

→(m-1)C+CH4+0.5(n一4)H2CmHn+(m+0.25n)02

→mCO2+0.5nH2O當(dāng)煤漿進(jìn)入氣化爐被霧化后，部分煤燃燒而使氣化爐溫度很快達(dá)到1300℃以上的高溫，由于高溫氣化在很高的速度下進(jìn)行．平均停留時(shí)間僅幾秒鐘．高級(jí)烴完全分解，甲烷的含量也很低，不會(huì)產(chǎn)生焦油類物質(zhì)。由于溫度在灰熔點(diǎn)以上，灰分熔融并呈微細(xì)熔滴被氣流夾帶出，離開氣化爐的粗煤氣可用各種方法處理：第19頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）工藝流程第20頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2德士古的氣化指標(biāo)三種冷卻方法中得到的產(chǎn)品煤氣：直接冷卻式適合以合成氨的制造間接冷卻式工藝產(chǎn)生了大量的高壓蒸汽，適用于煤氣化循環(huán)發(fā)電或作為燃料氣混合式工藝有利于甲醇的生產(chǎn)第21頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3操作條件（1）煤種及氣化溫度對(duì)煤幾乎無(wú)限制，氣化溫度要選擇煤的灰熔點(diǎn)以上盡可能低的溫度，一般在1300~1500℃（2）氣化壓力用于甲醇合成時(shí)的壓力為6.5兆帕左右；生產(chǎn)合成氨時(shí)為8.5~10兆帕，一般壓力小于10兆帕。第22頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）氣化時(shí)間及氧碳比氣化時(shí)間一般為3~10秒；氣化爐的氧碳比增加，碳轉(zhuǎn)化率增加（4）煤的粒度及煤漿濃度煤漿濃度隨著煤的粒度減小而增加，其結(jié)果導(dǎo)致黏度增大，氣化效率提高，一氧化碳含量增加，二氧化碳含量減少，氫氣含量基本不變，煤氣熱值增加。第23頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4評(píng)價(jià)本法所制得的煤氣中甲烷及烴類含量極低，最適宜用作合成氣。工藝過(guò)程中產(chǎn)生的三廢少且易于處理，并可考慮使用排出的廢水制備水煤氣。德士古法適用于較多的煤種，然而需制成粉煤，故煤的粉碎部分投資大，必然增加氧耗。第24頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、干法進(jìn)料的氣流床氣化法干法進(jìn)料是指燃料以煤粉的形式進(jìn)入氣化爐。1.K-T爐的主要指標(biāo)：燃燒區(qū)溫度1930℃，離開氣化爐水淬冷之前約為1480℃，操作壓力為0.034~0.048兆帕，停留時(shí)間約1秒，操作負(fù)荷下限70%。第25頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一K-T氣化法（1）K—T氣化爐K-T法是柯柏斯托切克(Koppers—Totzek)的簡(jiǎn)稱，1952年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，經(jīng)過(guò)工業(yè)化驗(yàn)證，是一種十分成熟的氣化技術(shù)，大都用來(lái)生產(chǎn)富氫氣以供合成氨的需要。爐身：是一圓筒體，用鍋爐鋼板焊成雙壁外殼，通常襯有耐火材料。在內(nèi)外殼的環(huán)隙間產(chǎn)生的低壓蒸汽，同時(shí)把內(nèi)壁冷到灰熔點(diǎn)以下，使內(nèi)壁掛渣而起到一定的保護(hù)作用。兩個(gè)稍向下傾斜的噴嘴相對(duì)設(shè)置，一方面可以使反應(yīng)區(qū)內(nèi)的反應(yīng)物形成高度湍流，加速反應(yīng)，同時(shí)火焰對(duì)噴而不直接沖刷爐墻，對(duì)爐墻有一定的保護(hù)作用。另一方面，在一個(gè)反應(yīng)區(qū)未燃盡的噴出顆粒將在對(duì)面的火焰中被進(jìn)一步氣化，如果出現(xiàn)一個(gè)燒嘴臨時(shí)堵塞時(shí)保證連續(xù)安全生產(chǎn)。粉煤(85％通過(guò)200目與氧氣、水蒸氣混合后，從氣化室相對(duì)的二爐頭并流進(jìn)入，瞬間著火，進(jìn)行氣化反應(yīng)，爐頭內(nèi)火焰的溫度高達(dá)2000℃，煤料在爐頭內(nèi)的停留時(shí)間約0·1s，整個(gè)氣化反應(yīng)在爐頭內(nèi)基本完成，在此高溫環(huán)境下，基本不生成焦油、甲烷、酚等物質(zhì)。在氣化爐中部，爐溫度約在1500～1600℃的范圍內(nèi)，一般要比煤的灰熔點(diǎn)高100～150℃，方能保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)，煤氣在爐內(nèi)的停留時(shí)間約1～1.5s。噴嘴出口氣流速度要避免回火而發(fā)生爆炸，通常要大于l00m／s。雙爐頭的氣化能力，從早期設(shè)計(jì)的81552m2／d發(fā)展到了后來(lái)的611643m2／d．每天氣化的煤超過(guò)394t。四爐頭的氣化爐，其能力達(dá)到每天處理煤785t，大約可生產(chǎn)煤氣1223286m2／d。氣化爐可以在45min內(nèi)從備用狀態(tài)達(dá)到滿負(fù)荷生產(chǎn)。螺旋加料器上的變速裝置可使操作負(fù)荷減小到不低于設(shè)計(jì)能力的60％，同時(shí)能夠保證有足夠的進(jìn)料以避免回火。對(duì)四爐頭的氣化爐，關(guān)閉一對(duì)燒嘴可以使能力調(diào)低30％。在爐內(nèi)的高溫下，灰渣熔融成液態(tài)，其中60％～70％自氣化爐底部排出，其余的以飛灰的形式隨煤氣逸出爐外。對(duì)于液態(tài)排渣來(lái)講，如果灰的初始變形、熔融和流動(dòng)的溫度在1040～1315℃的范圍內(nèi)，則從氣化爐內(nèi)排渣基本沒有困難。如果采用灰熔點(diǎn)太高的煤種，那么熔渣可能在氣化爐內(nèi)壁上固化．這就需要添加助熔劑。這并不是說(shuō)渣的流動(dòng)性越大越好，如上所述，渣的流動(dòng)性太大，耐火襯里就失去保護(hù)而受到侵蝕。在高溫氣化環(huán)境條件下，爐子的防護(hù)除了用掛渣來(lái)起一定的作用外，更重要的是耐火材料的選擇。最初采用硅磚砌筑，經(jīng)常發(fā)生故障，后改用含鉻的混凝土。后來(lái)用的加壓噴涂含鉻耐火噴涂材料，涂層厚達(dá)70mm，壽命可達(dá)3～5年。采用以氧化鋁為主體的塑性搗實(shí)材料，效果也較好。第26頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）工藝流程K-T氣化工藝流程包括粉煤制備、制氣、廢熱回收和洗滌冷卻等部分。(1)煤粉制備煤使用球磨機(jī)、棒磨機(jī)或輥磨機(jī)粉碎，同時(shí)使熱煙道氣(200℃)循環(huán)通過(guò)磨機(jī)，煤粉被熱氣體干燥到水分含量符合要求，一般煙煤在1％左右．褐煤在8％～lO％。煤同時(shí)要被磨碎到70％～80％通過(guò)200目篩。氣流將煤粉干燥、夾帶并送入分級(jí)器，細(xì)粒繼續(xù)前進(jìn)送旋風(fēng)分離器，不合格的粗粒返回磨機(jī)繼續(xù)研磨。旋風(fēng)分離器分離下來(lái)的合格煤粉送充氮的煤粉儲(chǔ)倉(cāng)。(2)原料輸入煤粉由煤倉(cāng)用氮?dú)馔ㄟ^(guò)氣動(dòng)輸送系統(tǒng)送入煤粉料斗，全系統(tǒng)均以氮?dú)獬鋲?，以防氧氣倒流而爆炸。螺旋加料器將煤粉由料斗以一定的速度送人爐頭，同時(shí)空分車間來(lái)的工業(yè)氧氣和過(guò)熱的工藝蒸汽混合后也送人爐頭，混合氣體將煤粉夾帶一起由噴嘴噴人氣化爐內(nèi)。（3）制氣采用K-T法時(shí)，粉狀燃料、氣化介質(zhì)氧和水蒸氣均勻混合，氣化反應(yīng)瞬時(shí)完成。因此，氣化爐內(nèi)的氣化過(guò)程不是像固定床那樣依次發(fā)生，大都是并行發(fā)生，碳的幾個(gè)重要的氣化反應(yīng)如下；C+O2→COC+02→CO2C+C02→2COC+H2O→CO+H2同時(shí)在氣相中進(jìn)行下面的反應(yīng)；CO+H20→H2+C02該反應(yīng)是關(guān)