煤的气化新技术.doc

煤碳气化新技术  浙江大学能源工程设计研究院  煤碳气化与气化新技术简介 一. 煤的气化过程： 煤的气化是将煤炭在高温下通过与气化剂（空气/氧气和蒸汽或CO2，H2）发生的一系列化学反应转化成煤气的过程。通过煤炭气化，将煤中的炭和氢转化成CO，H2，CO2和CH4等有效气体，即煤气在用做燃料，化工合成和发电等，不仅可以提高煤炭整体的转化效率，而且可大幅度减少对环境的污染。 在实际气化过程中，同时还伴随着煤的部分燃烧过程。因此，在气化产物中也常会含有CO2和水蒸气等非可燃气体。 煤的气化过程通常包括下列10种基本化学反应： C+O2→CO2+94.1kcal/mol ② 2C+O2→2CO+26.4kcal/mol ③ C+CO2→2CO-41.0kcal/mol ④ C+H2O→CO+H2-42.0kcal/mol ⑤ C+2H2O→CO+2H2-42.8kcal/mol ⑥ CO+H2O→CO2+H2+0.8kcal/mol ⑦ C+2H2→CH4+17.9kcal/mol ⑧ CO+3H2→CH4+H2O+59.8kcal/mol ⑨ 2CO+2H2→CH4+CO2+59.1kcal/mol ⑩ CO2+4H2→CH4+2H2O+60.6kcal/mol 上述①式和②式是燃烧放热反应，③式是CO2还原反应，④式是水煤气反应，也是较大的吸热反应。⑤式是伴随④式而产生的副反应。⑥式是变换反应，⑦～⑩式是甲烷生成反应，其中⑦式是主反应，⑧式是催化合成甲烷的主要反应。 二． 煤的气化分类； 目前煤的气化方法已达60多种，其分类方法也是多种多样的，常用的一些煤的气化分类方法分述如下： 1. 按入炉煤粒度划分的有①粉煤（100~200目）气化，②小粒度煤（0~10mm气化），③块煤（6~100mm）气化。 2.按煤在炉内状况划分的有①固定床（或移动床）气化，②流化床（沸腾床）气化，③气流床气化，④熔渣（熔盐）床气化。 3. 按气化介质划分的有空气，①空气-水蒸气，②富氧空气-水蒸气，③蒸气和氧气等。 4. 按煤气用途划分的有①燃料煤气，②城市煤气，③高热值煤气（代用天然气），④还原气。 5. 按煤气热值划分的有①低热值煤气[1000~1500kcal/m3（标准下同）]，②中热值煤气（2800~4000kcal/m3），③高热值煤气（4000kcal/m3）以上。 6. 按排灰方式划分，有①固态排渣，②液态排渣，③灰团聚排渣气化。 7.按操作方式划分，有①常压气化，②加压气化。 目前较常用的分类方法是按煤在气化炉内状况划分，再配以排灰方式即可概括出各种汽化方法。 8. 以煤和汽化介质的相对运动方向进行分类，可分为①并流气化，②逆流气化。 9. 以气化反应的类型为主进行分类，分为热力学过程和催化过程等气化。 10. 以气化的阶段性为主进行分类，可分为单段气化，双段或多段气化等。 11. 以气化的操作方法为主进行分类，有连续式，间歇式和循环式气化等。 三．以往常用的煤的固定床气化及其特点； 煤的固定床汽化是指在水煤气炉，发生炉煤气炉，两段气化炉和加压气化炉中对煤进行气化的方法。在这些煤气炉内煤块由上而下运动，而气化剂则由下而上，煤在炉内仅停留1h左右，排出炉外的煤气和炉渣经过热交换，可使其温度较其它方法低。他的优缺点如下： ⑴ 优点； 工艺简单，操作方便：投资少，建设快：热效率高，炭转化率高：耗氧量低。 ⑵ 缺点； 对煤种有一定要求，煤的粘结性不能太强，要求使用块煤：复产焦油，酚水难于处理，造成污染：单炉产气量较低。 四. 以往常用的煤的流化床气化和气流床气化及其特点； 流化床又称沸腾床，运行过程中气化剂以一定的速度由下而上通过煤粒床层，使煤料浮动并互相分离。典型的流化床气化炉如温克勒Winkler炉，前苏联的盖依阿帕ΓиΑΠ━4，朝鲜的恩德炉等。气流床气化可比流化床更快、气化量更大。 ⑴ 优点;气化量大，气化速度快，煤种适应性广。污染较低。 ⑵ 缺点;投资大，结构及工艺复杂，建设期长。热效率低。 新型环保节能型煤碳气化炉及其特点； 1. 构造和原理： 新型环保节能型煤气发生炉是一种必威体育精装版的、具有专利的炉型。该炉型集成了上述炉型的优点，克服（避开）了上述炉型的缺陷；该炉对煤种适应性强，经炉内气化生产的煤气中焦油含量低，气化效率高，灰渣含碳量少，操作安全和清洁卫生。除煤渣和灰之外，无任何排放。 本炉采用下吸式固定床反火型煤气发生的工艺流程，使炉内处于微负压状态下气化运行生产煤气，运行时炉内所需要的空气（气化剂）是从设置在炉顶上部的可控炉口进入炉内，与炉内上层煤料发生剧烈的氧化反应生成高温二氧化碳CO2，再被吸入到下面的还原层中被还原成一氧化碳CO等可燃气体，从炉底部抽吸出炉外的（下吸式）反火气化生产煤气