第五章流化床气化工艺.ppt

6 * * * * * * * 二 反应特性 （3）加压流化床与常压流化床相比，具有固体物料带出量减少；氧耗降低，气化强度随着气化炉压力的提高而增加，生产强度的增加，大约与气化压力增加值的平方根成正比。同样生产能力下气化炉直径减少设备投资降低，使煤气利用的后系统减少煤气压缩功耗，所以加压流化床是重要发展方向。 （4）提高流化床煤气化炉的气化温度，可以提高碳转化率和气化炉煤气产量，使煤气中甲烷下降，CO和 增加。 三 流体力学条件 当气体流速高于临界流化速度 而低于其对应的极限沉降速度 时，呈流化状态。当气速大于 时，颗粒将被气流夹带出床层。 1 极限临界速率 2 流化床床层的膨胀和颗粒运动 流化床床层的膨胀是相对固定床而言的。流化床床层的体积比固定床大，其体积比称为流化床的膨胀比。 流化床的相对密度：流化床与固定床床层密度之比。 颗粒在流化床内剧烈运动是流化床的标志。由气化炉炉身和炉栅结构决定，可分为有规则运动和无规则运动。当炉栅直径等于炉身直径时，颗粒运动是不规则的；当炉栅直径小于炉身直径时，颗粒呈有规则流化，颗粒被吹到炉栅上部中央，然后从四周下降，形成内部循环。 三 流体力学条件 流化床内在床层料面以上，相当数量的固体颗粒被气体带出。气体出口越高，夹带量越小，最后，在某一高度上夹带量趋近于常数。夹带接近常数的气体出口处距床层料面的高度称为输送分离高度TDH。对给定的颗粒和反应器，夹带量对气速非常敏感，约为 的关系变化。但TDH对气速不敏感，对给定的气速TDH随反应器直径增大而增加。 3 夹带分离高度 四 对原料的要求 流化床气化一般要求原煤破碎成10mm粒径的煤，1mm粒径细粉应控制10%以下，经过干燥除去大部分外在水分，进气化炉的煤含水量5%为宜。 试验证明流化床更适合活性高的褐煤、长焰煤和弱黏烟煤，气化贫煤、无烟煤、焦粉时需提高气化温度和增加煤粒在气化内的停留时间。 固体干法排渣，为防止炉内结渣除保持一定的流化速度外，要求煤的灰熔点ST应大于1250℃，气化炉操作温度（表温）一般选定在比ST温度低150~200℃的温度下操作比较安全。 第四节常温温克勒(Winklee)煤气化技术 第一个流化床煤气化工业生产装置—温克勒煤气化法1926年在德国投入运转。以后在世界各国共建有约70台温克勒气化炉。早期的常压温克勒气化实际是沸腾床气化炉，存在氧耗高、碳损失大（超过20%）等缺点，因此至今仍在运转的已不多。 一 温克勒煤气化炉 图5-4为温克勒气化炉示意图。气化剂由气化炉中部、下部分别喷入炉内，使煤在炉内沸腾流化进行气化反应。早期的温克勒气化炉在炉底部设有炉栅，气化剂通过炉栅进入炉内。后改为无炉栅结构，气化剂通过6个仰角为10°，切线角为25°的水冷射流喷嘴喷入炉内，使气化炉得到简化，而同样能达到气流分布均匀的目的，同时避免床层内部气体沟流造成局部过热和结渣，延长了使用周期，降低了维修费用。但随之而来的问题是出口煤气中粉尘夹带量增多。 气化炉直径有2.4m、3m、4m、5m和5.5m几种。典型工业规模气化炉内径为5.5m，高23m。 一 温克勒煤气化炉 图5-4 温克勒气化炉 一 温克勒煤气化炉 原料可以全部是碎煤或粉煤（1mm）。气化剂（氧气和水蒸气）消耗量低。 气化负荷弹性大，在短时间内，其处理量可从最小（25%设计负荷）调至最大（150%设计负荷）。 操作温度低，控制维修简易，运转温度可靠。 粗煤气中无焦油类副产物，容易净化。 1 温克勒气化炉的优点 一 温克勒煤气化炉 操作压力低（常压或略高于常压），单台炉处理量较小。碳转化率低。由于气化温度低，带出物和灰渣中残碳含量较高，一般带出物含碳30~50%，灰渣含碳20~30%。 气化炉体积庞大，单位容积气化率较低。 通过提高气化温度和气化压力，改进气化剂分布器结构，开发成功了多种新型流化床气化技术，主要有高温温克勒、U-Gas、KRW和CFB等气化炉。 2 温克勒气化炉的缺点 二 工艺流程简述 三 工艺条件和气化指标 （1）工艺条件 ①原料。 褐煤是流化床最好的原料，但褐煤的水分含量很高，一般在12％以上，蒸发这部分水分需要较多的热量(即增加了氧气的消耗量)，水分过大，也会造成粉碎和运输困难，所以水分含量太大时，需增设干燥设备。煤的粒度及其分布对流化床的影响很大，当粒度范围太宽，大粒度煤较多时，大量的大粒度煤难以流化，覆盖在炉篦上，氧化反应剧烈可能引起炉篦处结渣。如果粒度太小，易被气流带出，气化不彻底。 三 工艺条件