K-T气化工艺.docVIP

K-T气化联邦德国克虏伯-柯柏斯公司和工程师F.托策克1952年开发了常压煤粉气流床气化炉，简称K-T炉，它是第一代干法粉煤气化技术的核心，最早得到商业应用的气流床气化炉。自1950年在芬兰建成第一座商业化工厂生产合成氨以来，该工艺得到了广泛的商业应用。有一段时间，在国外的煤基合成氨生产中，90%以上气化工艺采用了K-T炉技术，世界上计有18个国家的20家工厂先后使用了77 台K-T气化炉，主要用于工业合成氨、甲醇、制氢或做燃料气。K-T炉的数据表明其气化效率较高，CO+H2产率高达90%，但因常压操作，其经济性和操作方面尚存在一些不足。由于存在冷煤气效率低、能耗高和环保方面的问题，进人20世纪80年代后，除南非和印度等国仍有部分装置在运行外，K-T炉已基本停止发展。 K-T炉是一种高温气流床熔融排渣煤气化设备。采用气-固相并流接触，煤和气化剂在炉内停留时间仅几秒钟，压力为常压温度大于1300℃。目前大多数粉煤气化的气流床气化炉都是在K-T气化炉的基础上开发的。K-T加压气化·1s，在气化炉中部，炉温度约在1500～1600℃的范围内，一般要比煤的灰熔点高100～150℃，煤气在炉内的停留时间约1～1.5s。 2 K-T加压气化K-T煤气化炉结构为卧式橄榄形K-T炉炉身内衬有耐火材料的圆筒体，两端各安装着圆锥形气化炉头为两个炉头，也有四个炉头。炉身用锅炉钢板焊成双壁外壳，在内外壳的环隙间产生的低压蒸汽，同时把内壁冷到灰熔点以下，使内壁挂渣而起到一定的保护作用。两个稍向下倾斜的喷嘴相对设置，一方面可以使反应区内的反应物形成高度湍流，加速反应，同时火焰对喷而不直接冲刷炉墙，对炉墙有一定的保护作用。另一方面，在一个反应区未燃尽的喷出颗粒将在对面的火焰中被进一步气化，如果出现一个烧嘴临时堵塞时保证连续安全生产。喷嘴出口气流速度要避免回火而发生爆炸，通常要大于l00m／s。 K-T煤气化炉最关键的问题是炉衬耐火材料与煤的灰熔点和灰组成必须相适应，尽量减少熔渣对耐火材料的侵蚀作用。70mm，使用寿命可达3~5年;采用以氧化铝为主体的塑性捣实材料，其效果也较好。 目前，世界上最大的K-T炉在印度，容积为56m3，有四个炉头，采用喷涂耐火衬里，以渣抗渣的冷壁结构，可副产高压蒸汽。 图1 K-T气化炉结构简图 工艺流程： K-T气化工艺流程包括：煤粉制备、煤粉和气化剂的输送、制气、废热回收和洗涤冷却等部分。见图2。 ① 煤粉制备 小于25mm的原料煤送至球磨机中进行粉碎，从燃烧炉来的热风与循环风、冷风混合成200℃左右(视煤种而定)的温风亦进入球磨机。原煤在球磨机内磨细、干燥，煤粉随70℃左右的气流进入粗粉分离器，进行分选。粗煤粒返回球磨机，合格的煤粉加入充氮的粉煤储仓。煤粉粒度70~80％通过200目筛（0.1mm），并干燥到：烟煤水分控制在1％；褐煤水分控制在8~10％。 1-煤斗；2-螺旋给料器；3-氧煤混合器；4-煤粉喷嘴；5-气化炉；6-辐射锅炉；7-废热锅炉；8-除渣机；9-运渣机；10-冷却洗涤塔；11-泰生洗涤机；12-最终冷却塔；13-水封槽；14-急冷器 图2 K-T气化工艺流程 ② 煤粉和气化剂的输入 煤仓中粉煤通过气动输送输入气化炉上部的粉煤料斗1。全系统均以氮气充压。螺旋加料器2将煤粉送入氧煤混合器3；空分工业氧进入氧煤混合器3。均匀混合的氧气和煤粉，进入烧嘴4，喷入气化炉内5；过热蒸汽同时经烧嘴4送入气化炉5。关键：煤粉喷射速度必须大于火焰的扩散速度，防止回火。 ③ 制气与排渣 由烧嘴进入的煤、氧和水蒸汽在气化炉内迅速反应，产生温度约为1400~1500℃的粗煤气。粗煤气在炉出口处用饱和蒸汽急冷，气体温度降至900℃以下，气体中夹带的液态灰渣快速固化。以免粘在炉壁上，堵塞气体通道而影响正常生产。在高温炉膛内生成的液态渣，经排渣口排入水封槽淬冷，灰渣用捞渣机排出。 ④ 废热回收 生成气的显热用辐射锅炉或对流火管锅炉加以回收，并副产高压蒸汽。废热锅炉出口煤气温度在300℃以下。辐射式废热锅炉约可回收热量的70％，由于炉内空腔大，故结渣、结灰等问题均不严重；对流式废热锅炉存在飞灰对炉管较严重磨损问题。 ⑤ 洗涤冷却 该流程中，气化炉逸出的粗煤气经废热锅炉回收显热后，进入冷却洗涤塔，直接用水洗涤冷却，再由机械除尘器(泰生洗涤机)和最终冷却塔除尘和冷却，用鼓风机将煤气送入气柜。 3 操作条件与气化指标 ① 原料煤： 可应用各种煤，特别是褐煤和年青烟煤更为适用。要求煤的粒度小于0.1mm，即要求70%~80%通过200目筛。 ② 温度： 火焰中心温度为2000℃， 粗煤气炉出口处未经淬冷前温度约为1400~1500℃； ③ 压力: 微正压 ④ 氧煤比：烟煤0.85~0.9kg／kg煤； ⑤ 蒸 气煤比：0.3~