煤炭氣化工藝

本文格式為Word版，下載可任意編輯——煤炭氣化工藝一、填空題1、氣化爐

2、移動床(又叫固定床)、沸騰床(叫流化床)、氣流床和熔融床3、空氣煤氣4、混合煤氣

5、常壓氣化爐、加壓氣化爐、固態(tài)排渣氣化爐、液態(tài)排渣氣化爐。6、加煤系統(tǒng)、氣化反應部分、排灰系統(tǒng)。7、水套、內(nèi)璧襯里

8、物理和化學變化、煤氣、灰渣

9、空氣、氧氣、水蒸氣(稱為氣化劑)和氣化時形成的煤氣、燃料和燃料氣化后形成的固體如灰渣等10、固定床11、氣流床

12、非均相反應、均相反應

13、氣化劑向燃料顆粒表面的外擴散過程、氣化劑被燃料顆粒的表面吸附、氣化劑、與碳的表面化學反應、產(chǎn)物分子的脫附、產(chǎn)物分子從顆粒表面擴散到氣流主體14、煤的枯燥、干餾、熱解、主要的化學反應

15、水蒸氣、被煤吸附的少量的一氧化碳和二氧化碳等。16、小分子(氣體)、中等分子(焦油)、大分子(半焦)。17、燃燒反應、還原反應

18、移動床上部的加煤裝置、氣化劑、逆流滾動

19、空層、枯燥層、干餾層、還原層、氧化層、灰渣層，20、流態(tài)化21、并流

22、空氣煤氣、混合煤氣、水煤氣、半水煤氣

23、爐上部有加煤機構、中部為爐身、下部有除灰機構和氣化劑的入爐裝置。

24、爐算、灰盤、排灰刀和風箱等25、加煤機構和破黏裝置。26、U·G·I型水煤氣發(fā)生爐。27、焦炭或無煙煤，爐頂、爐底、灰渣

28、用冷卻水對煤氣進行有效的洗滌，使煤氣得到最終冷卻、除塵和枯燥。29、煤氣發(fā)生爐內(nèi)氧化層的溫度、1000～1200℃、950～1050℃、1150℃30、氧化層和還原層31、液態(tài)排渣和氣態(tài)排渣

32、爐體、夾套、布煤器和攪拌器、爐算、灰鎖和煤鎖等

33、水蒸氣，灰熔點，熔融狀態(tài)。1100～1500℃，大，大，無殘?zhí)肌?4、煤的氣化，粗煤氣的凈化，煤氣組成的調(diào)整處理。

35、煤的氣化、煤氣的凈化部分，燃氣與蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電部分，氣化爐、空分裝置、煤氣凈化設備(包括硫的回收裝置)，燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)，蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)、廢熱回收鍋爐等。

36、分子數(shù)減小、分子數(shù)增大或不變

37、氣化的原料粒度?。鄳膫鳠崦娣e大，傳熱效率高，氣化效率和氣化強度明顯提高。

38、煤的預處理、氣化、氣化產(chǎn)物顯熱的利用、煤氣的除塵和冷卻等39、氣流床

40、水煤漿進料、淬冷型、和全熱回收型

41、煤漿的制備和輸送、氣化和廢熱回收、煤氣的冷卻和凈化等。42、水煤漿的濃度、粉煤粒度、氧煤比和氣化爐操作壓力等。

43、煤在熔融的渣、金屬或鹽浴中直接接觸蒸汽、空氣(或氧氣)而氣化的方法。二、名詞解釋

1、所謂氣化強度，即單位時間、單位氣化爐截面積上處理的原料煤質(zhì)量或產(chǎn)生的煤氣量。

2、氣化爐單臺生產(chǎn)能力是指單位時間內(nèi)，一臺爐子能生產(chǎn)的煤氣量。它主要與爐子的直

徑大小、氣化強度和原料煤的產(chǎn)氣率有關

3、所謂的氣化效率是指所制得的煤氣熱值和所使用的燃料熱值之吃．用公式表示為：式中

——氣化效率，％；

Q`——lkg煤所制得煤氣的熱值，kJ/kg；Q——1kg煤所提供的熱值．kJ/kg；

4、煤氣產(chǎn)率是指每千克燃料(煤或焦炭)在氣化后轉(zhuǎn)化為煤氣的體積，它也是重要的技術經(jīng)薪指標之一．

5、煤氣單耗，定義為每生產(chǎn)單位體積的煤氣需要消耗的燃料質(zhì)量，以kg／m3計。6、水蒸氣的消耗量是指氣化1kg煤所消耗蒸汽的量．水蒸氣消耗量的差異主要由于原料煤的理化性質(zhì)不同而引起的。

7、氣化溫度一般指煤氣發(fā)生爐內(nèi)氧化層的溫度。

所謂的氣化強度是指單位時間、單位爐截面積上所氣化的燃料量。

8、料層高度：氣化爐內(nèi)，灰渣層、氧化層、還原層、干餾層和枯燥層的總高度即為料層高度。

9、氣化爐出來的煤氣稱粗煤氣，凈化后的煤氣稱為凈煤氣。10、汽氧比是指氣化劑中水蒸氣和氧氣的組成比例。三、簡答題

1、提高控制步驟的速度對于整個宏觀速度有什么重要意義?答：氣固相非均相反應，其反應過程有五個過程組成：

即①氣化劑向燃料顆粒表面的外擴散過程；②氣化劑被燃料顆粒的表面吸附；

③吸附的氣化劑和燃料顆粒表面上的碳進行表面化學反應；④生成的產(chǎn)物分子從顆粒表面脫附下來；

⑤產(chǎn)物分子從顆粒的表面通過氣膜擴散到氣流主體。

這些過程對煤炭氣化過程的速度往往有不同的影響，由這些過程共同決定的氣化速度尋常稱為宏觀反應速度，而忽略其他過程的影響，只考慮第三步其表面化學反應的速度叫做本征動力學速度。在這五個過程中，若其中某一步進行的最慢，而其他步驟向?qū)υ摬絹碇v速度很大，因而宏觀反應速度就由這一步來決定，該步驟就稱為控制步驟。它是確定和調(diào)整工藝條件的重要依據(jù)。2、壓力和溫度影響可逆反應的基本規(guī)律是什么?

答：假使反應是吸熱的(如上述碳與水蒸氣的反應)，kp隨T的升高而增大；反之，對于放熱反應，kp隨T的增大而減小。這也就是說，對于吸熱反應，提高溫度有利于化學反應向生成產(chǎn)物的方向進行；對于放熱反應，則降低溫度有利于向生成產(chǎn)物的方向進行。

就壓力對氣化過程的平衡髟響而言，基本的規(guī)律是：對反應后體積增加(即分子數(shù)增

加)的反應，隨著壓力的增加，產(chǎn)物的平衡含量是減少的；反之，對于體積減少的反應加壓有利于產(chǎn)物的生成。

3、影響煤熱解的主要因素有哪些?

答：在絕熱心況下將煤加熱進行物理化學變化的過程為煤熱解過程，煤的熱解結果生成三類分子：小分子(氣體)、中等分子(焦油)、大分子(半焦)。

就單純熱解作用的氣態(tài)而言．煤氣熱值隨煤中揮發(fā)分的增加而增加，隨煤的變質(zhì)程度的加深氫氣含量增加而烴類和二氧化碳含量減少。煤中的氧含量增加時，煤氣中二氧化碳和水含量增加。煤氣的平均分子量則隨熱解的溫度升高而下降．即隨溫度的升高大分子變小，煤氣數(shù)量增加。

4、根據(jù)燃料在爐內(nèi)的運動狀況可以將氣化爐分為哪幾類?

答：根據(jù)燃料在爐內(nèi)的運動狀況來分類的方式應用比較廣泛，相應的氣化爐有移動床(固定床)、沸騰床(流化床)、氣流床和熔融床。

5、簡述移動床氣化爐的燃料分層狀況，并說明各層的主要作用。

答：爐內(nèi)料層：當爐料裝好進行氣化時，以空氣作為氣化劑，或以空氣(氧氣、富氧空氣)與水蒸氣作為氣化劑時，爐內(nèi)料層可分為六個層帶，自上而下分別為：空層、枯燥層、干餾層、還原層、氧化層、灰渣層。

灰渣層

灰渣層中的灰是煤炭氣化后的固體殘渣，煤灰堆積在爐底的氣體分布板上具有以下

三

個

方

面

的

作

用：①由于灰渣結構疏松并含有大量孔隙，對氣化劑在爐內(nèi)的均勻分布有一定的好處。

②煤灰的溫度比剛人爐的氣化劑溫度高，可使氣化劑預熱。

③灰層上面的氧化層溫度很高，有了灰層的保護，避免了和氣體分布板的直接接觸，故能起到保護分布板的作用。氧化層

也稱燃燒層或火層，是煤炭氣化的重要反應區(qū)域，從灰渣中升上來的預熱氣化劑與煤接觸發(fā)生燃燒反應．產(chǎn)生的熱量是維持氣化爐正常操作的必要條件。還原層

在氧化層的上面是還原層，赤熱的炭具有很強的奪取水蒸氣和二氧化碳中的氧而與之化臺的能力，水(當氣化劑中用蒸汽時)或二氧化碳發(fā)生還原反應而生成相應的氧氣和一氧化碳，還原層也因此而得名。?干餾層

干餾層位于還原層的上部，氣體在還原層釋放大量的熱量，進入干餾層時溫度已經(jīng)不太高了，氣化劑中的氧氣已基本耗盡，煤在這個過程歷經(jīng)低溫干餾，煤中的

舍量為5％～30％，超過此范圍，必需枯燥脫水，否則干餾段吸熱太大而影響正常生產(chǎn)。

間歇式兩段煤氣爐生成氣的有效成分較多，既可作原料氣，也可以作燃料氣，還可以怍為中小城市的城市煤氣。

2l、煤氣發(fā)生站常見的工藝流程有哪幾種?比較常見的工藝流程分為下述三種形式。(1)熱煤氣流程

(2)無焦油回收的冷煤氣流程

(3)有焦油回收的冷煤氣流程

22、簡述有焦油回收系統(tǒng)的冷煤氣流程。

當氣化煙煤和褐煤時氣化過程中產(chǎn)生的大量焦油蒸氣會隨行煤氣一起排出。這種焦油冷凝下來會堵塞煤氣管道和設備，所以必需從煤氣中除去。

原料煤經(jīng)過粗碎、破碎、篩分等準備階段，輸送到氣化爐廠房上部的爐頂煤倉，經(jīng)過給料機落人氣化爐的爐內(nèi)，與爐底鼓人的氣化劑反應。

氣化產(chǎn)生的煤氣由煤氣爐出來后，首先進A．ig,豎管，煤氣被增濕降溫到85～90°C在此除去大部分粉塵和部分粒子較大的焦油霧，但細小的焦油霧滴難以去除，所以煤氣進一步送人除油霧效率較高的電捕焦油器脫除，然后進入洗滌塔使煤氣去濕降溫到35°C左右，經(jīng)排送機加壓后進一步除霧，凈化后的煤氣送給用戶。23、簡述電捕焦油器的除塵原理。

靜電除粉塵和焦油效率較高，內(nèi)部為直立式管束狀結構，每個圓管中央懸掛一根放電極，管壁作為沉降極，下端設有儲油槽。在每個放電極和接地的沉降極之問，建立一個高壓強電場。當煤氣通過強電場時，由于電離使煤氣中大部分粉塵和焦油霧滴帶上負電，而向圓管壁(相當于正極)移動，碰撞后放電而黏附在上面，逐漸積聚沉淀而向下滾動，煤氣經(jīng)兩極放電后由電捕焦油器導出。

24、什么是氣化溫度，它對氣化過程有何影響？氣化溫度一般指煤氣發(fā)生爐內(nèi)氧化層的溫度。

氣化溫度的太小直接影響煤氣成分、煤氣熱值氣化效率和氣化強度。25、飽和溫度和蒸汽含量有什么關系?

氣化劑的飽和溫度提高，則進人爐內(nèi)的氣化劑中水蒸氣盼含量增大、空氣的含量減少；

26、太高或太低的飽和溫度對氣化過程有什么影響?

氣化劑的飽和溫度太低，則其中水蒸氣的含量很小、空氣的含量很大因而氧化反應增多而制氣反應減少從而造成煤氣產(chǎn)量和質(zhì)量的下降；

氣化劑的飽和溫度過高，則其中水蒸氣的含量很大、空氣的含量很小，溫度下降從而也會抑制制氣反應的發(fā)生。

27、如何通過調(diào)理飽和溫度來調(diào)理氣化爐的火層溫度?

當爐溫偏高時，提高氣化劑的飽和溫度，增加水蒸氣的含量，空氣中的氧氣不足，則主要進行生成CO的反應，放熱較少氣化溫度下降；相反當爐溫偏低時，適當降低氣化劑的入爐飽和溫度，氧氣充足，主要進行的是生成CO2的反應，熱效應大，氣化溫度上升。

28、影響氣化溫度的主要因素有哪些？

氣化劑的飽和溫度、原料煤的粒度、水分、灰分、灰熔點等。29、什么是氣化爐的料層高度?

氣化爐內(nèi)，灰渣層、氧化層、還原層、干餾層和枯燥層的總高度即為料層高度。30、影響混合煤氣發(fā)生爐水蒸氣分解率的因素有哪些?水蒸氣的分解率除了和氣化溫度有關外，還與其消耗量有關。

31、間歇制取水煤氣的吹風階段，爐內(nèi)溫度如何影響吹風氣中CO和C02的含量?

當燃料層的溫度低時，吹風氣中C02含量增多，吹風氣中C0減少，由于低溫有利于燃燒反應，不利于制氣反應。

32、水煤氣發(fā)生爐的主要工藝指標有哪些?

水煤氣發(fā)生爐的主要工藝指標有熱效率、制氣效率、氣流速度、水蒸氣用量、料層高度、循環(huán)時間。

33、加壓氣化有何優(yōu)點？

①原料方面。加壓氣化所用的煤種有無煙煤、煙煤、褐煤等。煤的活性高，能在較低的溫度下操作，降低氧耗，并能提高氣化強度和煤氣質(zhì)量，因此煤的活性越高越好；加壓氣化也可以采用弱黏結性煤種，爐內(nèi)需設攪拌破黏裝置，依靠槳葉的轉(zhuǎn)動，將結塊打碎；由于氣化溫度降低，因而可以采用灰熔點較低的煤種；煤的粒度可選擇2～20mm、燃料的水分可高達20％～30％、灰分高達30％也無礙于操作，這就擴大了煤種的使用范圍．降低了制氣成本；可以氣化一些弱黏結性和稍強黏結性的煤；耗氧量低，在2OMPa壓力下僅為常壓的1／3~2／3，壓力提高后，耗氧量還可以降低。②生產(chǎn)過程方面。氣化爐的生產(chǎn)能力高，以水分含量20％～25％的褐煤為原料，氣化爐的氣化強度在2500kg／(m2·h)左右，比一般的常壓氣化高4～6倍；所產(chǎn)煤氣的壓力高，可以縮小設備和管道的尺寸。

③氣化產(chǎn)物方面。壓力高的煤氣易于凈化處理。副產(chǎn)品的回收率高；通過改變氣化壓力和氣化劑的汽氧比等條件，以及對煤氣進行氣化處理后，幾乎可以制得H2／CO各種比例的化工合成原料氣。

④煤氣輸送方面。可以降低動力消耗，便于遠距離輸送。34、簡進魯奇爐的加煤過程。加煤過程簡述如下。

①煤鎖在大氣壓下(此時煤鎖下閥關，煤鎖上閥開)，煤從煤斗經(jīng)過給煤溜槽流入煤鎖。

②煤鎖充滿后，關閉煤鎖上閥。煤鎖用煤氣充壓到和爐內(nèi)壓力一致。

③充壓完畢，煤鎖下閥開啟，煤開始落入爐內(nèi)，當煤鎖空后，煤鎖下閥關閉。④煤鎖卸壓，煤鎖中的煤氣送人煤鎖氣柜，剩余的煤氣由煤鎖噴射器抽出，經(jīng)過除

塵后捧入大氣。煤鎖上閥開啟，新循環(huán)開始。

35、簡述整體煤炭氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電流程主要由哪兩部分構成

該系統(tǒng)包括兩大部分，第一部分是煤的氣化、煤氣的凈化部分，其次部分是燃氣與蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電部分。

?第一部分的主要設備有氣化爐、空分裝置、煤氣凈化設備(包括硫的回

收裝置)．

?其次部分的主要設備有燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)，蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)、廢熱回

收鍋爐等。

36、壓力提高對氣化指標有什么影響？

高壓對以下反應有利：

①壓力對氧氣消耗量的影響

加壓氣化過程隨壓力的增大，甲烷的生成反應增加，由該反應提供給氣化過程的熱量亦增加。這樣由碳燃燒提供的熱量相對減少．因而氧氣的消耗亦減少。②壓力對蒸汽消耗量的影響

加壓蒸汽的消耗量比常壓蒸汽的消耗量高2.5～3倍，原因有幾個方面。一是加壓時隨甲烷的生成量增加，所消耗的氫氣量增加，而氫氣主要來源于水蒸氣的分解。從上面的化學反應可知，加壓氣化不利于水蒸氣的分解，因而只有通過增加水蒸氣的參與量提高水蒸氣的絕對分解量，來滿足甲烷生成反應對氫氣的需求。

另一方面，在實際生產(chǎn)中，控制爐溫是通過水蒸氣的參與量來實現(xiàn)的，這也加劇丁蒸汽消耗。

③壓力對氣化爐生產(chǎn)能力的影響

經(jīng)過計算，加壓氣化爐的生產(chǎn)能力比常壓氣化爐的生產(chǎn)能力高p倍，例如，氣化壓力在2.5MPa左右時．其氣化強度比常壓氣化爐約高4～5倍。

加壓下氣體密度大，氣化反應的速度加快有助于生產(chǎn)能力的提高。加壓氣化的氣

固接觸時間長。一般加壓氣化料層高度較常壓的大，因而加壓氣化具有較大的氣固接觸時間，這有利于碳的轉(zhuǎn)化率的提高，使得生成的煤氣質(zhì)量較好。④壓力對煤氣產(chǎn)率的影響壓力

隨著壓力的提高，粗煤氣的產(chǎn)率是下降的，凈煤氣的產(chǎn)率下降得更快。這是由于氣化過程的主要反應中，如C+H20?H2+CO，以及C+CO2?2CO等都是分子數(shù)增大的反應，提高氣化壓力，氣化反應將向分子數(shù)減小的方向進行，即不利于氫氣和一氧化碳的生成，因此煤氣的產(chǎn)率是降低的。而加壓使二氧化碳的含量增加，經(jīng)過脫除二氧化碳后的凈煤氣的產(chǎn)率卻下降。

I從以上的分析來看，總體講，加壓對煤的氣化是有利的，特別用來生產(chǎn)燃燒氣(如城市煤氣)，由于它的甲烷含量高。但加壓氣化對設備的要求較高，37、溫克勒氣化爐為什么使用二次氣化劑?

使用二次氣化劑的目的是為了提高煤的氣化教率和煤氣質(zhì)量。被煤氣帶出的粉煤和未分解的碳氫化合物，可以在二次氣化劑吹入?yún)^(qū)的高溫環(huán)境中進一步反應，從而使煤氣中的一氧化碳含量增加、甲烷量減少。38、高溫溫克勒氣化工藝有什么優(yōu)點?

除了保持常壓溫克勒氣化爐的簡單可靠、運行靈活、氧耗量低和不產(chǎn)生液態(tài)烴等優(yōu)點外，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。39、什么是灰熔聚氣化法，屬于哪一種氣化類型?

灰熔聚氣化法也屬于加壓流化床氣化工藝。所謂的灰熔聚是指在一定的工藝條件下煤被氣化后，含碳量很少的灰分顆粒表面軟化而未熔融的狀態(tài)下，團聚成球形顆粒，當顆粒足夠大時即向下沉降并從床層中分開出來。40、K-T爐的噴嘴為什么對稱設置?

兩個稍向下傾斜的噴嘴相對設置，一方面可以使反應區(qū)內(nèi)的反應物形成高度湍流，加速反應，同時火焰對噴而不直接沖刷爐墻，對爐墻有一定的保護作用。另一方面，在一個反應區(qū)未燃盡的噴出顆粒將在對面的火焰中被進一步氣化，假使出現(xiàn)一個燒嘴臨時堵塞時保證連續(xù)安全生產(chǎn)。

4l、德士古氣化爐有哪兩種類型，主要區(qū)別是什么?

德士古氣化爐是一種以水煤漿進料的加壓氣流床氣化裝置,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，可分為淬冷型和全熱回收型.

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一致的。

42、制取水煤漿有哪兩種方法？

固體物料的研磨分為干法和濕法兩大類。制取水煤漿時普遍采用的是濕法，43、水煤漿的濃度對氣化過程有什幺影響?

所謂水煤漿的濃度是指煤漿中煤的質(zhì)量分數(shù)，該濃度與煤炭的質(zhì)量、制漿的技術密切相關。

水煤漿濃度對氣化過程的影響基本表現(xiàn)在幾個方面。一般地，隨著水煤漿濃度的提高，煤氣中的有效成分增加，氣化效率提高，氧氣的消耗量下降.44、在水媒漿中參與添加劑有什么意義?

在工業(yè)規(guī)模的條件下，煤漿黏度是一限制因素。為使煤裝易于泵送和提高其濃度，工業(yè)上采用添加表面活性劑來降低其黏度。

表面活性劑是一種兩親分子，由疏水基和親水基兩部分組成。在水煤漿中。表面活性劑的親