煤气化原理讲述.pptx

煤气化原理 报告人：吴奎 日期：2015年11月14日 1 一、煤的组成及用途 二、煤气化的定义 三、煤气化的发展 四、煤气化的原理 五、三种炉型的简介 目录 2 煤的组成及用途 煤炭：复杂的有机含碳矿物，以碳为主，主要成分为C，H，O，N，S。 根据煤中挥发分的含量，将所有的煤分为无烟煤、烟煤、褐煤。 一代炉（循环流化床）用煤为烟煤，挥发分（V）含量为29-31%，固定碳（FC)为49-54%，灰分（A）为8-11%，水分（M）为13-14%。 二代炉（低压粉煤气流床气化炉）以循环流化床产生的飞灰为气化原料，飞灰的工业分析：A为40-42%，FC为57-59%。（水分，挥发分含量忽略不计） 用途 能源 燃烧发电 原料 制合成气（CO+H2) 制燃料气（CH4，CO，H2) 炼焦（冶金焦，铁合金焦） 制吸附剂（活性炭，活性焦） 一代炉：H2 24-25% CO 22-24% CO2 11-12% CH4 2.4-3% N2 36-38% 二代炉 : H2 5-6% CO 70-74% CO2 3-4% CH4 1.4-1.6% N2 16-17% 煤气中可燃气体的热值：CH4:9510kcal/Nm3 H2 :3044kcal/Nm3 CO: 3018kcal/Nm3 3 煤气化的定义 煤+气化剂 氧气（空气，富氧，纯氧） 水蒸气 二氧化碳 CO、H2、CH4 CO2、N2、H2O 焦油、COS、H2S、NH3 可燃气体 不可燃物质 有害物质 什么是煤炭气化？？？ 4 煤气化是指煤在特定的设备内，在一定的压力、温度下，用气化剂对煤进行热化学加工，将煤中有机质转变为煤气的过程。 气化炉 供给热量 气化剂 煤气化的三个必备条件 用煤气代替煤作为工业和民用燃料，除了可以提高煤的综合利用和热效率外，一个重要的原因还在于可大大减轻煤燃烧时对环境的污染。因此煤的气化是当前煤洁净技术的首选项目之一。 5 气化技术的发展历史 空气 空气+水蒸气 水蒸气 氧气+水蒸气 高压气化法 气化技术的发展方向 1）富氧气化，提高气化强度、煤气质量和气化效率，为此，要降低氧耗以降低成本； 2）提高操作压力，节省动力消耗； 3）扩大原料煤适用范围，特别是解决高灰、高硫等劣质煤的气化，以降低成本； 4）增加气化炉直径和容积，提高单炉产气量，生产大型化，有效回收热能； 5）过程洁净化，防治或尽量减少焦油、酚水等污染物的生成。 6 煤气化的基本原理 煤的气化就是以煤、半焦或焦炭为原料，以空气、富氧（纯氧）、水蒸气、二氧化碳为气化介质，使煤经过部分氧化和还原反应，将其中所含碳、氢等物质转化成为一氧化碳、氢气、甲烷等可燃组分为主的气体产物的多相反应过程。 在气化炉中，煤炭一般经历干燥、干馏、气化、燃烧等过程。 7 煤气化过程 干燥：是指煤炭的物理脱水过程，原料煤加入气化炉后，由于煤与热气流或炽热的半焦之间发生热交换，使煤中的水分蒸发变成蒸汽进入气相。 湿煤 干煤+H2O(g) 干馏：是指脱除挥发分过程，当干燥煤的温度进一步提高，挥发物从煤中逸出。干馏一般也称作煤的热分解反应，它是所有气化工艺共同的基本反应之一。 干煤 煤气（CO2、CO、H2、CH4、H2O、NH3、H2S)+焦油（液体）+半焦 燃烧： 气化： 吸收热量 提供热量 C+O2 CO2 △H =-393.5 kJ/mol C+1/2O2 CO △H =-110.4kJ/mol 加热 加热 8 气化过程 （1）碳与水蒸气的反应: 在一定的温度下，碳与水蒸气之间发生以下非均相反应。 C+H2O CO+H2 △H =135.0 kJ/mol C+2H2O CO2+2H2 △H =96.6 kJ/mol 以上两步吸热反应是制取水煤气的主要反应，第一个反应称为水煤气反应。 （2）碳与二氧化碳的反应： C+CO2 2CO △H =173.3 kJ/mol 此反应为在气化阶段进行的第二个重要的非均相反应。此反应为非常强烈的吸热反应，必须在高温下才能进行。 9 （3）甲烷化反应 C+H2 CH4