煤化學(xué)氣化PPT課件

1、主要內(nèi)容Coal chemistry123煤氣化概述煤氣化的基本原理煤氣化爐的基本原理煤的燃燒1.煤氣化概述Coal chemistry 目前工業(yè)化程度最成熟的煤炭利用技術(shù)為煤燃燒和煤氣化。煤的燃燒被我們所熟知，如煤燃燒發(fā)電。那么什么是 煤氣化煤氣化 呢？1.煤氣化概述Coal chemistry 煤的氣化過(guò)程是一個(gè)熱化學(xué)過(guò)程。它是以煤或煤焦為原料，以氧氣（空氣、富氧或純氧）、水蒸氣等做氣化劑（或稱氣化介質(zhì)），在高溫條件下通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將煤或煤焦中的可燃部分轉(zhuǎn)化為氣體燃料的過(guò)程。 氣化劑選擇：工業(yè)中主要選擇水蒸氣為氣化劑。實(shí)驗(yàn)研究時(shí)可選用CO2做氣化劑。 煤的氣化過(guò)程是在煤氣化爐中進(jìn)行的。氣化爐

2、可分為固定（移動(dòng)）床氣化爐，流化床氣化爐和氣流床氣化爐。1.煤氣化概述LurgiKBR TexacoCoal chemistry1857德國(guó)德國(guó)Siemens兄弟兄弟: 塊煤生產(chǎn)煤氣的爐子塊煤生產(chǎn)煤氣的爐子1883用于合成氨（機(jī)械爐排的發(fā)明，固定床用于合成氨（機(jī)械爐排的發(fā)明，固定床移動(dòng)床）移動(dòng)床）1921固定床固定床/移動(dòng)床（德國(guó)移動(dòng)床（德國(guó)Lurgi，魯奇）工藝，魯奇）工藝發(fā)展、應(yīng)用至今：常壓發(fā)展、應(yīng)用至今：常壓加壓，固態(tài)排渣加壓，固態(tài)排渣液態(tài)排渣液態(tài)排渣1926流化床（德國(guó)流化床（德國(guó)Winkler）工業(yè)應(yīng)用）工業(yè)應(yīng)用發(fā)展、應(yīng)用至今：常壓發(fā)展、應(yīng)用至今：常壓加壓，固態(tài)排渣加壓，固態(tài)排渣液態(tài)

3、排渣液態(tài)排渣U-Gas 美國(guó)美國(guó)IGT（1974）、中科院煤化所（）、中科院煤化所（1980） KRW 美國(guó)西屋（美國(guó)西屋（1975）1950s氣流床氣流床 德國(guó)德國(guó)Koppers-Totzek，KT爐，常壓、干粉爐，常壓、干粉Texaco 美國(guó)，第一套中試裝置（美國(guó)，第一套中試裝置（1948）Shell 荷蘭，第一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置（荷蘭，第一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置（1976）Prenflo 德國(guó)德國(guó)Krupp-Uhde公司，加壓公司，加壓KT爐（爐（1985）GSP 原民主德國(guó)（原民主德國(guó)（1976）Coal chemistry1.煤氣化概述歷史煤分布器煤分布器攪拌器攪拌器 在氣化發(fā)生爐中的原料層可分為灰渣層

4、、氧化層（燃燒層）、還原層、干餾層和干燥層。但在實(shí)際生產(chǎn)中并無(wú)明顯分界線，而是進(jìn)行著復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)。Coal chemistry1.煤氣化概述煤氣化氣化IGCCIGCC發(fā)電發(fā)電燃料電池燃料電池/ /煉廠煉廠工業(yè)工業(yè)/ /民用燃?xì)饷裼萌細(xì)夂铣蓺夂铣蓺馊細(xì)馊細(xì)膺€原氣還原氣氫氣氫氣化肥化肥甲醇甲醇二甲醚二甲醚乙烯乙烯、丙烯丙烯醋酸醋酸、醋酸酐醋酸酐汽油汽油、柴油柴油其它其它直接還原煉鐵直接還原煉鐵石油焦石油焦天然氣天然氣焦?fàn)t氣焦?fàn)t氣COCO+ +HH2 2煤煤基基多多聯(lián)聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)系系統(tǒng)統(tǒng) 煤氣化技術(shù)是整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)、煤化工、煤制油和煤代天然氣等過(guò)程的一項(xiàng)核心技術(shù)，占工程投資的三分之一以上

5、，是關(guān)系到工程項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵。煤轉(zhuǎn)化過(guò)程以煤氣化為煤轉(zhuǎn)化過(guò)程以煤氣化為“龍頭龍頭”，煤氣，煤氣化構(gòu)成了煤化工工藝的主要成本化構(gòu)成了煤化工工藝的主要成本Coal chemistry1.煤氣化概述熱解反應(yīng)熱解反應(yīng)2.1 煤氣化過(guò)程的主要反應(yīng)煤氣化過(guò)程的主要反應(yīng) 煤熱解過(guò)程涉及的化學(xué)反應(yīng)非常復(fù)雜，反應(yīng)途徑多種多樣。一般認(rèn)為煤熱解過(guò)程通常包括兩大類主要的反應(yīng)，即裂解反應(yīng)和縮聚反應(yīng)，熱解前期以裂解反應(yīng)為主，熱解后期以縮聚反應(yīng)為主。熱解反應(yīng)的宏觀形式可以表示如下：2.煤氣化的基本原理Coal chemistry揮發(fā)分的燃燒反應(yīng)揮發(fā)分的燃燒反應(yīng)2.1 2.1 煤氣化過(guò)程的主要反應(yīng)煤氣化過(guò)程的主要反應(yīng)

6、氣化過(guò)程中主要的可燃揮發(fā)分有CO、H2、CH4、C2H6等，它們與氣化劑中的氧氣將發(fā)生下列燃燒反應(yīng)：燃燒反應(yīng)燃燒反應(yīng)Coal chemistry焦炭的燃燒反應(yīng)焦炭的燃燒反應(yīng)2.1 2.1 煤氣化過(guò)程的主要反應(yīng)煤氣化過(guò)程的主要反應(yīng) 化學(xué)反應(yīng)必需要有分子之間的接觸，從這個(gè)角度講，揮發(fā)分的燃燒反應(yīng)要比焦炭的燃燒反應(yīng)更加容易進(jìn)行，焦炭的燃燒反應(yīng)主要為：Coal chemistry焦炭的氣化反應(yīng)焦炭的氣化反應(yīng)揮發(fā)分的轉(zhuǎn)化反應(yīng)揮發(fā)分的轉(zhuǎn)化反應(yīng)2.1 2.1 煤氣化過(guò)程的主要反應(yīng)煤氣化過(guò)程的主要反應(yīng) 當(dāng)氧氣消耗殆盡后，氣化劑中的H2O，燃燒過(guò)程生成的H2O和CO2將與焦炭發(fā)生下列氣化反應(yīng)氣化反應(yīng)氣化反應(yīng)Co

7、al chemistry2.1 2.1 煤氣化過(guò)程的主要反應(yīng)煤氣化過(guò)程的主要反應(yīng)Coal chemistry煤煤 加熱加熱 燃燒燃燒含含O2含含H2O 氣化氣化密閉密閉 熱解（炭化）熱解（炭化） 氣化：氣化：C + H2O = CO + H2Hr = 131 kJ/mol 吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)燃燒：燃燒：C + O2 = CO2Hr = -394 kJ/mol 放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)部分氧化：部分氧化：C + O2 = COHr = -111 kJ/mol 放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)氣化：氣化：C + CO2 = 2 COHr = 173 kJ/mol 吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)變換：變換：CO + H2O = CO2 +

8、 H2Hr = - 41 kJ/mol 放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)氣化與燃燒與熱解氣化與燃燒與熱解2.1 2.1 煤氣化過(guò)程的主要反應(yīng)煤氣化過(guò)程的主要反應(yīng)Coal chemistry理想過(guò)程理想過(guò)程 熱平衡（放熱吸熱）熱平衡（放熱吸熱）C + 1/2O2 +3.76/2 N2 = CO+1.88N2C + H2O = CO + H2總反應(yīng)：總反應(yīng)：2.2 C + 0.6 O2 + H2O + 2.3 N2 = 2.2 CO + H2 + 2.3 N2 產(chǎn)物組成：產(chǎn)物組成：CO = 40%H2 = 18.2%N2 = 41.8%熱損失：熱損失：部分水蒸發(fā)部分水蒸發(fā)產(chǎn)物帶出熱量產(chǎn)物帶出熱量過(guò)程熱損失過(guò)程熱損

9、失放熱反應(yīng)多放熱反應(yīng)多產(chǎn)物產(chǎn)物H2濃度低濃度低Hr = 135.0 kJ/mol 吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)Hr = -110.4 kJ/mol 放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)2.1 2.1 煤氣化過(guò)程的主要反應(yīng)煤氣化過(guò)程的主要反應(yīng)Coal chemistry煤氣化過(guò)程煤氣化過(guò)程宏觀：氣宏觀：氣-固過(guò)程固過(guò)程微觀：氣微觀：氣-固、氣固、氣-氣化學(xué)反應(yīng)傳遞過(guò)程氣化學(xué)反應(yīng)傳遞過(guò)程氣氣-固過(guò)程的步驟：固過(guò)程的步驟： 1）氣體反應(yīng)物向固體表面的轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散）氣體反應(yīng)物向固體表面的轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散 2）氣體反應(yīng)物在固體表面的吸附）氣體反應(yīng)物在固體表面的吸附 3）被吸附的氣體反應(yīng)物與固體表面反應(yīng)生成中間產(chǎn)物）被吸附的氣體反應(yīng)物與固體表面

10、反應(yīng)生成中間產(chǎn)物 4）中間產(chǎn)物分解、與其他氣體分子反應(yīng)）中間產(chǎn)物分解、與其他氣體分子反應(yīng) 5）反應(yīng)產(chǎn)物從固體表面脫附）反應(yīng)產(chǎn)物從固體表面脫附2.2 2.2 氣化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)氣化反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 上述歷程中，既有化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，也有物理過(guò)程。由于物理過(guò)程中以物質(zhì)擴(kuò)散為主，所以也稱為擴(kuò)散過(guò)程。 整個(gè)歷程進(jìn)行的快慢，通常用氣化總速率來(lái)衡量。氣化反應(yīng)總速率為單位時(shí)間內(nèi)單位反應(yīng)表面上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)量。該速度與上述各階段的速率有關(guān)，主要取決于歷程中最慢的階段的速率。Coal chemistryC + CO2 = 2 CO Hr = 173 kJ/mol（吸熱反應(yīng)）吸熱反應(yīng)）一般在一般在800 oC以上進(jìn)行，重要的氣

11、固反應(yīng)以上進(jìn)行，重要的氣固反應(yīng) 2.3 2.3 氣化反應(yīng)機(jī)理氣化反應(yīng)機(jī)理提出的機(jī)理（提出的機(jī)理（4 MPa）CO2 + Cf CO + C(O)表面絡(luò)合物與一氧化碳之間的可逆氧交換表面絡(luò)合物與一氧化碳之間的可逆氧交換C(O) CO + Cf 表面絡(luò)合物分解表面絡(luò)合物分解Cf C（非活性）（非活性）活性位失活活性位失活 反應(yīng)速率式：反應(yīng)速率式： r k1 PCO21 + k2 PCO + k3 PCO2k1、k2和k3分別為表面氧化物的分解生成CO并逸入氣相及CO的解吸等過(guò)程的個(gè)別階段常數(shù)。Coal chemistry碳與水蒸氣的反應(yīng)碳與水蒸氣的反應(yīng)： CH2O CO H2 C 2 H2O CO

12、2 2 H2水煤氣反應(yīng)水煤氣反應(yīng) CO H2O CO2 H2 C CO2 CO機(jī)理：機(jī)理： H2O H2O（吸附）（吸附）CH2O（吸附）（吸附）CxOyH2（吸附）（吸附）H2（吸附）（吸附） H2CxOy H2O H2 CO（吸附）（吸附）CxOy CCO（吸附）（吸附）CO（吸附）（吸附） CO 常用反應(yīng)速率式：常用反應(yīng)速率式： r k1 PH2O1 + k2 PH2 + k3 PH2O2.3 2.3 氣化反應(yīng)機(jī)理氣化反應(yīng)機(jī)理k1-在碳表面上水蒸氣的吸附速率常數(shù)；k2-氫的吸附和解吸平衡常數(shù)；k3-碳與吸附的水蒸氣分子之間的反應(yīng)速率常數(shù)Coal chemistry 氣流床氣流床固定床固定

13、床 流化床流化床 Texaco Shell PrenfloLurgiHTWGSPKBR灰鎖灰斗激冷水蒸汽/氧氣粗合成氣夾套蒸汽焦油循環(huán)煤煤分布器廢水去處理洗滌水BGL3.煤氣化爐簡(jiǎn)介Coal chemistry依據(jù)煤與氣體的接觸方式不同，有多種氣化方式：依據(jù)煤與氣體的接觸方式不同，有多種氣化方式：氣體氣體氣流床氣流床煤粒與氣體煤粒與氣體同時(shí)穿過(guò)同時(shí)穿過(guò)煤粒：煤粒：70%過(guò)過(guò)200目目氣體氣體流化床流化床煤粒運(yùn)動(dòng)煤粒運(yùn)動(dòng)氣體穿過(guò)氣體穿過(guò)煤粒：煤粒：3-5 mm氣體氣體固定床固定床煤粒不動(dòng)煤粒不動(dòng)氣體穿過(guò)氣體穿過(guò)煤粒：煤粒：6-50 mm3.煤氣化爐的基本原理煤氣化爐的基本原理Coal chemi

14、stry不同類型氣化爐的壓力損失和熱傳導(dǎo)：不同類型氣化爐的壓力損失和熱傳導(dǎo)：最小流化速度最小流化速度顆粒帶出速度顆粒帶出速度3.煤氣化爐的基本原理煤氣化爐的基本原理11Coal chemistry 小型爐都有類似的結(jié)構(gòu)小型爐都有類似的結(jié)構(gòu) 蜂窩煤爐也屬于這個(gè)類型蜂窩煤爐也屬于這個(gè)類型450oC煤分布器煤分布器攪拌器攪拌器2000oC3.煤氣化爐的基本原理煤氣化爐的基本原理-固定床氣化爐魯奇固定床氣化爐魯奇Coal chemistry 能量?jī)?yōu)化利用的典型能量?jī)?yōu)化利用的典型進(jìn)煤、排灰進(jìn)煤、排灰進(jìn)氣、出氣進(jìn)氣、出氣煤中烴類揮發(fā)分煤中烴類揮發(fā)分 特點(diǎn)特點(diǎn)塊煤塊煤(6-50 mm), 節(jié)省磨煤成本節(jié)省磨

15、煤成本高灰熔點(diǎn)高灰熔點(diǎn)煤氣熱值高煤氣熱值高焦油粘結(jié)焦油粘結(jié)焦油加工（焦油加工（CH4、焦油、酚）、焦油、酚）450oC煤分布器煤分布器攪拌器攪拌器2000oC3.煤氣化爐的基本原理煤氣化爐的基本原理-固定床氣化爐魯奇固定床氣化爐魯奇Coal chemistry煤煤氣氣煤煤 水蒸氣水蒸氣和氧氣和氧氣204593982灰灰 燃料層高度燃料層高度溫度，溫度，oC氣體組成，氣體組成，CO和和H2的產(chǎn)生不是同步的產(chǎn)生不是同步 (C + H2O = CO + H2) O2迅速消耗完，殘余很多迅速消耗完，殘余很多C CO2先于先于CO出現(xiàn)，出現(xiàn)， CO2先增加，后下降，后又增加先增加，后下降，后又增加3.煤

16、氣化爐的基本原理煤氣化爐的基本原理-固定床氣化爐魯奇固定床氣化爐魯奇變換：變換：CO + H2O = CO2 + H2Coal chemistry 加長(zhǎng)了干餾段（水套以上）加長(zhǎng)了干餾段（水套以上） 下段煤氣下段煤氣 500600 oC焦油質(zhì)量重焦油質(zhì)量重 上段煤氣上段煤氣 100150 oC產(chǎn)生輕質(zhì)焦油產(chǎn)生輕質(zhì)焦油（從焦油的路線看）（從焦油的路線看）從煤的加熱速率看從煤的加熱速率看 干餾段加長(zhǎng)減慢了煤的加熱速率干餾段加長(zhǎng)減慢了煤的加熱速率自由基反應(yīng)、輕焦油的移出自由基反應(yīng)、輕焦油的移出重焦油的形成機(jī)制重焦油的形成機(jī)制快速（高溫）熱解快速（高溫）熱解“拔頭拔頭”水套水套上段煤氣出口上段煤氣出口

17、100-150 oC下段煤氣出口下段煤氣出口 500-600 oC空氣、蒸氣入口空氣、蒸氣入口煤斗煤斗爐箅爐箅灰盤灰盤加煤機(jī)加煤機(jī)放散管放散管3.煤氣化爐的基本原理煤氣化爐的基本原理-固定床氣化爐兩段式固定床氣化爐兩段式Coal chemistry 煤或焦炭，粒徑煤或焦炭，粒徑4-50 mm （強(qiáng)度）（強(qiáng)度） 弱粘結(jié)性，攪拌破黏弱粘結(jié)性，攪拌破黏 防止結(jié)渣防止結(jié)渣 提高水蒸氣加入量，但水蒸氣量大會(huì)降低煤氣質(zhì)量提高水蒸氣加入量，但水蒸氣量大會(huì)降低煤氣質(zhì)量 水耗量與煤種有關(guān)水耗量與煤種有關(guān)0.32-0.50 kg-水水/kg-無(wú)煙煤無(wú)煙煤0.12-0.20 kg-水水/kg-褐煤褐煤 加壓加壓 提

18、高煤氣中甲烷和提高煤氣中甲烷和CO2的含量，減少的含量，減少H2和和CO的含量的含量減少減少O2耗（生成甲烷放熱）耗（生成甲烷放熱）水蒸氣耗量大增（生成甲烷耗水蒸氣耗量大增（生成甲烷耗H2多，加壓不利于水分解）多，加壓不利于水分解）提高氣化強(qiáng)度（氣體密度大，氣化速率快）提高氣化強(qiáng)度（氣體密度大，氣化速率快）凈煤氣量少（凈煤氣量少（CO2多）多）減少煤氣輸送動(dòng)力消耗減少煤氣輸送動(dòng)力消耗3.煤氣化爐的基本原理煤氣化爐的基本原理-固定床氣化爐特點(diǎn)固定床氣化爐特點(diǎn)Coal chemistry氣化：氣化：C + H2O = CO + H2Hr = 131 kJ/mol 吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)燃燒：燃燒：C +

19、 O2 = CO2Hr = -394 kJ/mol 放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)部分氧化：部分氧化：C + O2 = COHr = -111 kJ/mol 放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)氣化：氣化：C + CO2 = 2 COHr = 173 kJ/mol 吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)變換：變換：CO + H2O = CO2 + H2Hr = - 41 kJ/mol 放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)Coal chemistry揮發(fā)分的轉(zhuǎn)化反應(yīng)揮發(fā)分的轉(zhuǎn)化反應(yīng) 煤或焦炭，粒徑煤或焦炭，粒徑4-50 mm （強(qiáng)度）（強(qiáng)度） 弱粘結(jié)性，攪拌破黏弱粘結(jié)性，攪拌破黏 防止結(jié)渣防止結(jié)渣 提高水蒸氣加入量，但水蒸氣量大會(huì)降低煤氣質(zhì)量提高水蒸氣加入量，但水蒸氣量

20、大會(huì)降低煤氣質(zhì)量 水耗量與煤種有關(guān)水耗量與煤種有關(guān)0.32-0.50 kg-水水/kg-無(wú)煙煤無(wú)煙煤0.12-0.20 kg-水水/kg-褐煤褐煤 加壓加壓 提高煤氣中甲烷和提高煤氣中甲烷和CO2的含量，減少的含量，減少H2和和CO的含量的含量減少減少O2耗（生成甲烷放熱）耗（生成甲烷放熱）水蒸氣耗量大增（生成甲烷耗水蒸氣耗量大增（生成甲烷耗H2多，加壓不利于水分解）多，加壓不利于水分解）提高氣化強(qiáng)度（氣體密度大，氣化速率快）提高氣化強(qiáng)度（氣體密度大，氣化速率快）凈煤氣量少（凈煤氣量少（CO2多）多）減少煤氣輸送動(dòng)力消耗減少煤氣輸送動(dòng)力消耗3.煤氣化爐的基本原理煤氣化爐的基本原理-固定床氣化爐

21、特點(diǎn)固定床氣化爐特點(diǎn)Coal chemistry 煤煤0-10 mm氧氣氧氣+蒸氣蒸氣后氣化區(qū)后氣化區(qū)流化區(qū)流化區(qū)灰渣（灰渣（30的灰）的灰）螺旋排灰機(jī)螺旋排灰機(jī)煤氣煤氣 能量利用能量利用進(jìn)煤、出渣進(jìn)煤、出渣進(jìn)氣、出氣進(jìn)氣、出氣焦油焦油 特點(diǎn)特點(diǎn) 高灰熔點(diǎn)、灰的碳含量高灰熔點(diǎn)、灰的碳含量處理量大于固定床處理量大于固定床氣化溫度低氣化溫度低箭頭畫反了箭頭畫反了3.煤氣化爐的基本原理煤氣化爐的基本原理-流化床氣化爐溫克勒流化床氣化爐溫克勒Coal chemistry稀相段稀相段濃相段濃相段煤煤氣體分布板氣體分布板特點(diǎn)：特點(diǎn)：導(dǎo)入導(dǎo)入高速射流高速射流，使灰分在軟化但，使灰分在軟化但未熔融的狀態(tài)下熔聚

22、成小球，而選未熔融的狀態(tài)下熔聚成小球，而選擇性排出。擇性排出。溫度高于溫克勒爐溫度高于溫克勒爐煤種適用性廣煤種適用性廣高速射流高速射流排灰排灰 1974 美國(guó)美國(guó)IGT建立爐徑建立爐徑0.9 m爐爐 1980s中科院山西煤化所研發(fā)中科院山西煤化所研發(fā) 工業(yè)示范（工業(yè)示范（100噸噸/日，日， 2400mm） 在陜西成功應(yīng)用在陜西成功應(yīng)用 IGT在上海焦化廠建在上海焦化廠建8臺(tái)，未能成功臺(tái)，未能成功3.煤氣化爐的基本原理煤氣化爐的基本原理-流化床氣化爐灰熔聚流化床氣化爐灰熔聚Coal chemistry煤或煤漿與氣化劑通過(guò)特殊噴嘴一起送入爐內(nèi)，瞬間燃燒、氣煤或煤漿與氣化劑通過(guò)特殊噴嘴一起送入爐內(nèi)

23、，瞬間燃燒、氣化，溫度化，溫度2000oC。KT氣化爐氣化爐特點(diǎn)：特點(diǎn)：溫度高、氣化強(qiáng)度大溫度高、氣化強(qiáng)度大煤種適用性強(qiáng)煤種適用性強(qiáng)需龐大的磨粉、余熱回收、除塵裝置需龐大的磨粉、余熱回收、除塵裝置3.煤氣化爐的基本原理煤氣化爐的基本原理-氣流床氣化爐氣流床氣化爐Coal chemistry噴嘴噴嘴O2入口入口冷卻水入口冷卻水入口冷卻水冷卻水出口出口水入口水入口水出口水出口特點(diǎn)：特點(diǎn)：水煤漿進(jìn)料（煤水煤漿進(jìn)料（煤60）先進(jìn)行預(yù)熱、水蒸發(fā)先進(jìn)行預(yù)熱、水蒸發(fā)干餾、熱解、氣化干餾、熱解、氣化液態(tài)排渣液態(tài)排渣進(jìn)料比干煤粉簡(jiǎn)單穩(wěn)定進(jìn)料比干煤粉簡(jiǎn)單穩(wěn)定濕法研磨節(jié)省動(dòng)力濕法研磨節(jié)省動(dòng)力煤漿需加穩(wěn)定劑煤漿需加穩(wěn)

24、定劑對(duì)向火面耐火材料要求高對(duì)向火面耐火材料要求高副產(chǎn)蒸氣利用很重要副產(chǎn)蒸氣利用很重要O2耗較高、耗較高、CO2較多較多3.煤氣化爐的基本原理煤氣化爐的基本原理-氣流床氣化爐氣流床氣化爐-德士古德士古Coal chemistry國(guó)家九五攻關(guān)，水煤漿氣化及煤化工國(guó)家工程中心華東理工國(guó)家九五攻關(guān)，水煤漿氣化及煤化工國(guó)家工程中心華東理工由中心一個(gè)燒嘴變?yōu)樗闹芩膫€(gè)對(duì)噴燒嘴由中心一個(gè)燒嘴變?yōu)樗闹芩膫€(gè)對(duì)噴燒嘴通過(guò)撞擊流強(qiáng)化傳質(zhì)過(guò)程，有效氣提高通過(guò)撞擊流強(qiáng)化傳質(zhì)過(guò)程，有效氣提高2-3%，氧耗有所下降，氧耗有所下降3.煤氣化爐的基本原理煤氣化爐的基本原理-氣流床氣化爐氣流床氣化爐-德士古（中國(guó)）德士古（中國(guó)）C

25、oal chemistry特點(diǎn)：特點(diǎn)： 干煤粉進(jìn)料、對(duì)噴燒嘴；干煤粉進(jìn)料、對(duì)噴燒嘴；14001700oC，煤轉(zhuǎn)化率高，煤轉(zhuǎn)化率高耗氧較少、煤氣有效成分較多耗氧較少、煤氣有效成分較多水冷壁、液態(tài)排渣水冷壁、液態(tài)排渣磨煤能耗、粉塵磨煤能耗、粉塵3.煤氣化爐的基本原理煤氣化爐的基本原理-氣流床氣化爐氣流床氣化爐-殼牌殼牌Coal chemistry3.煤氣化爐簡(jiǎn)介處理能處理能力力t/d CO+H2氧氣耗量氧氣耗量煤耗量煤耗量碳轉(zhuǎn)化碳轉(zhuǎn)化率率%備注備注引進(jìn)技引進(jìn)技術(shù)中試術(shù)中試裝置裝14104106006009595北宿混合煤北宿混合煤工業(yè)裝工業(yè)裝置置40040081.481.

26、4- - - -煤煤種種同同上上，水水煤煤漿漿濃濃度度61.663.6%61.663.6%工業(yè)裝工業(yè)裝置置40040083834104105905909595煤煤種種同同上上，水水煤煤漿漿濃濃度度65%65%50050080804104106406409595神神府府煤煤，水水煤煤漿濃度 60%漿濃度 60%80080080804104106306309595華華亭亭煤煤，水水煤煤漿濃度 62%漿濃度 62%渭河化肥廠渭河化肥廠上海焦化廠上海焦化廠魯南化魯南化肥廠肥廠工廠工廠3232Nm O1000Nm (CO+H )32kg coal1000Nm (CO+H )Coal chemistry

27、兗礦集團(tuán)公司與華東理工大學(xué)共同承擔(dān)國(guó)家兗礦集團(tuán)公司與華東理工大學(xué)共同承擔(dān)國(guó)家“十五十五”863課課題，開發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)新型水煤漿氣化技術(shù)，并實(shí)施產(chǎn)業(yè)化。題，開發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)新型水煤漿氣化技術(shù)，并實(shí)施產(chǎn)業(yè)化。 2003年年5月開工，月開工，2005年建成的兗礦集團(tuán)有限公司日處理年建成的兗礦集團(tuán)有限公司日處理1000噸煤新型煤氣化爐及配套工程項(xiàng)目，總投資約噸煤新型煤氣化爐及配套工程項(xiàng)目，總投資約27億元。建億元。建設(shè)兩臺(tái)日處理設(shè)兩臺(tái)日處理1150噸煤的多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化爐，配套生噸煤的多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化爐，配套生產(chǎn)產(chǎn)24萬(wàn)噸甲醇，萬(wàn)噸甲醇，20萬(wàn)噸醋酸，聯(lián)產(chǎn)萬(wàn)噸醋酸，聯(lián)產(chǎn)80MW發(fā)電。發(fā)電

28、。多噴嘴對(duì)置煤氣化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化多噴嘴對(duì)置煤氣化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化3.煤氣化爐簡(jiǎn)介Coal chemistry 多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)的成功多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)的成功引起了國(guó)際煤氣化領(lǐng)域的關(guān)注，引起了國(guó)際煤氣化領(lǐng)域的關(guān)注，2006年煤年煤氣化年會(huì)邀請(qǐng)華東理工大學(xué)報(bào)告該技術(shù)的氣化年會(huì)邀請(qǐng)華東理工大學(xué)報(bào)告該技術(shù)的進(jìn)展。進(jìn)展。左上：氣化技術(shù)協(xié)會(huì)主席左上：氣化技術(shù)協(xié)會(huì)主席James ChildressJames Childress左下：著名氣化專家、左下：著名氣化專家、GasificationGasification作者作者Chris Chris HigmanHigman博士博士右：華東理工大學(xué)介紹

29、煤氣化技術(shù)右：華東理工大學(xué)介紹煤氣化技術(shù)國(guó)際煤氣化領(lǐng)域的關(guān)注和認(rèn)可國(guó)際煤氣化領(lǐng)域的關(guān)注和認(rèn)可3.煤氣化爐簡(jiǎn)介Coal chemistryCoal chemistry 煤的快速熱解 指升溫速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)升溫速度(10/min或13/min)時(shí)煤的熱解 升溫速度可達(dá)每分鐘幾百、幾千甚至幾億度 在快速熱沖擊下，熱解過(guò)程將發(fā)生極大變化 氣體析出溫度范圍大幅度地提高和加寬 這主要是由于加熱速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了氣體從煤粒內(nèi)部向外擴(kuò)散逸出的速度 煤化度越低的煤，快速加熱的影響越顯著。當(dāng)褐煤快速加熱時(shí)，加熱速度由1/s提高到100,000/s，氣體析出溫度范圍由400840移向8601700。3.煤熱解及氣化技術(shù)

30、煤熱解及氣化技術(shù)-其他其他Coal chemistry 煤的快速熱解 更重要的現(xiàn)象是，在快速加熱下，最終失重率明顯超過(guò)煤的工業(yè)分析所測(cè)得的揮發(fā)分產(chǎn)率。并改變了揮發(fā)產(chǎn)物的組成，特別是一次焦油和氣態(tài)烴的產(chǎn)率大幅度增加，而且產(chǎn)品品種可通過(guò)控制熱解過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié) 這是正在發(fā)展中的煤快速熱解新工藝的科學(xué)基礎(chǔ)Coal chemistry 固體熱載體快速熱解法 西方石油公司法 以熱焦屑作熱載體，將煤粉噴入由燃燒氣流挾帶的熱循環(huán)半焦的稀氣流內(nèi)，在2S內(nèi)將煤加熱至要求溫度(530620)，升溫速度約為17,000/min 熱焦和煤氣在旋風(fēng)分離器中分開，部分熱焦循環(huán)作熱載體。在燃燒器內(nèi)燒去一部分焦粉以提高溫度，為熱

31、解反應(yīng)供熱 該法可以產(chǎn)油或產(chǎn)氣模式進(jìn)行 產(chǎn)油的最佳溫度區(qū)間是560580，高揮發(fā)分煙煤油產(chǎn)率可約達(dá)干煤的35%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，伴生氣體可達(dá)約6.5%，氨水產(chǎn)率僅為1.7%。但所得油類是很重的焦油狀物質(zhì)，如欲將這種油用作燃料或化工原料，需對(duì)其進(jìn)行催化或加氫提質(zhì)。Coal chemistry 固體熱載體快速熱解法西方石油公司法 產(chǎn)氣模式的最佳操作溫度是870 平均氣體產(chǎn)率將達(dá)到占原始干煤的30%(質(zhì)量)，只有約10%(質(zhì)量)的煤轉(zhuǎn)化為重焦油 典型的氣體組成 H2 26.8%、CO 30.0%、CO2 8.5%、CH4 22.4%、C1的烴類12.3%(主要為C2H4)Coal chemistry 美

32、國(guó)食品機(jī)械公司的COGas法 美國(guó)FMC公司的子公司COGAS開發(fā)公司研究開發(fā)，為一多段干餾、單段氣化并加一燃燒爐，在常壓下用蒸汽氣化，三段干餾溫度分別為315、425和540，氣化爐870，燃燒爐1930，用空氣與蒸汽氣化。使煤連續(xù)通過(guò)三個(gè)反應(yīng)器與逆向流動(dòng)的熱氣流相遇而發(fā)生快速階梯熱解。曾在英國(guó)建有中試裝置，爐徑2.1m，投煤量45t/d，用于制代用天然氣。 此法比西方石油公司法的產(chǎn)氣模式的升溫速度慢，處理溫度高，焦油產(chǎn)率低，焦油產(chǎn)率的變化與煤化度的關(guān)系甚大。 由于瀝青質(zhì)和樹脂狀物質(zhì)在較高溫度下熱分解，所以該法所得焦油的流動(dòng)性比西方石油公司法的好得多Coal chemistry 魯奇-魯爾煤氣法(L-R法) L-R法是將煤與熱半焦在攪拌反應(yīng)器中混合。 它的核心是固體熱載體循環(huán)系統(tǒng)，此外還有