煤炭气化作业

1. 简述煤炭气化应用的主要领域？（1） 作为化工合成和燃料油合成的原料气，合成氨，甲醇，乙醇等（2） 作为工业燃气（3） 作为民用燃气（4） 作为联合循环发电的燃气（IGCC）（5） 作为冶金还原气（6） 作煤炭气化燃料电池（7） 煤气化制氢（8） 作为煤液化的氢源：煤直接液化的氢源，间接液化的气源，2煤气化发展的瓶颈有哪些（1） 耗水量大：煤直接法制油，每吨耗水6-10吨，间接法制油每吨耗水10-15吨。煤制甲醇，每吨耗水11.7-20吨。（2） 污染严重：CO2排放量大，“三废”排放量大（3） 能源有效利用率低：煤制油（26.9%-28.2%）;煤制甲醇（28.4%-50.4%）；煤发电（40%-50%）；煤制天然气（53%左右）；煤质合成气（82.5%左右）3. 新型煤化工的特点？（1） 清洁能源是煤化工的主要特点（2） 煤电（能源）化工体化（3） 高新技术及优化集成，需要高效的煤炭转化技术，高效设备优化（4） 保护环境，减少三废的排放，能源消耗低4什么是煤气化？并简述煤气化过程？煤气化是指煤成煤焦与气化剂（空气，氧气，水蒸气，氢气等）在高温下发生热化反应，使煤成煤焦中有机质转变为煤气的过程煤与气化剂分别在不同处进入气化炉。煤经过空层，干燥层，热解干馏层，还原层到达氧化层，与气化剂反应，生成的煤气输送出去，产生的灰渣排出5. 简述地下煤气化方法？并说明其优缺点？方法：将未开采的煤，有控制的燃烧，通过对煤的热化学作用，生产煤气的一种方法。优点：节省煤炭开采费用，节省煤气化设备投资，环保缺点：可控性差，参数调节性差，可能造成资源浪费6. 简述煤气按气化剂的分类，并说明其主要用途？（1）空气煤气：以空气作气化剂，产生的煤气用作化工原料气或燃料气（2）混合煤气：以空气和水蒸气作气化剂，产生的煤气多作为燃料气（3）水煤气：以水蒸气为气化剂，作为化工原料气（4）半水煤气：以空气与水蒸气比为1:1为气化剂，作为氨合成气7. 简述气化用煤的分类及特点？（1）汽化时不黏结，不产生焦油：无烟煤，焦炭，半焦，贫煤，由此产生的煤气中含有少量甲烷，不饱和碳氢氧化物少（2）汽化时黏结，并产生焦油：气煤，肥煤，瘦煤，焦煤，由此产生的煤气中含有焦油，不饱和碳氢氧化物多，煤气热值高（3）气化时不黏结，产生焦油：褐煤（4）气化时不黏结，产生大量的甲烷：泥碳，煤气中含有大量甲烷，不饱和碳氢化合物8. 简述煤气化的操作条件对气化的影响（1）温度影响：升温有利于吸热反应，降温有利于放热反应（2）压力影响：不利于水蒸汽分解，水蒸气耗量增大，分解率低，加压使氧耗降低，相应减少供氧量，煤气中CH4，CO2增多，CO,H2减少，增大了生产能力（3）反应速率影响：化学反应速率受温度影响，扩散反应速率受鼓风速度控制9.简述不同煤种对气化影响（1）对煤气组分和产率的影响，压力增大.CH4含量增大，煤气热值增加，随变质程度增加，煤气中H2，CO2减少，CO增加。CH4的挥发分30%左右最大，煤气热值随变质程度增加而降低对产率：随变质程度增加，煤气产率增加。随挥发分增加，转化为焦油增加。煤气产率减少（2）对消耗指标影响：随变质程度增加，水蒸气O2消耗增加。煤中水分灰分增加，氧消耗增加（煤耗增加），活性大的煤生成甲烷量增大，煤耗率低（3）对焦油产率和组成的影响：长烟煤，气煤和褐煤焦油产率大，无烟煤产率小10.煤中水分分为哪几类？论述煤中水分对气化影响存在形式：外在水分：煤的表面及大毛细孔所含水分 风干煤 内在水分：煤中小孔细孔中所含水分 绝对干燥煤 结晶水： 煤中矿物质中所含水分 达到200C左右除去常压气化：若煤中水分高，煤化干燥，干馏不充分，到进入气化阶段时，汽化程度低，导致煤气产率低，气化效率低低压气化：气化炉身高，干燥较充分，可用含水量高的煤，往往此种煤挥发份较高，煤的活性好，气化速率快，煤气质量好对于流化床，气流床：由于煤粒小，含水量增加，降低煤的流动性，含水量小于5%，气流床干粉煤加料气化，含水量小于2%11.简述煤中灰分与煤气化的影响煤中水分高，运输费用高但价格低，常压气化时，煤被灰覆盖，接触面积小气化效率降低，炉渣量大，炭损失大，热损失大同煤氧，水蒸气，消耗指标增加，煤气产率下降，加压气化时气化剂浓度高，扩散能力强，气化剂与煤粒接触时间长，气化充分12.简述煤的黏结性和反应性对气化的影响黏结性：导致粒度，透气性差，阻碍气化流动，出现架桥成崩落，料层移动困难，气化能力及气化效率降低，气化剂消耗增大措施：设置料层搅拌装置，采用配煤气化，加入无黏结性煤反应性：与煤的变质程度有关，变质程度使煤反应性好，煤中碱金属，碱土金属，过度金属在煤气过程中有一定的催化作用，可提高煤反应性反应性高的煤，则初始汽化温度低，有利于甲烷的形成，故氧耗低13.空气分离时脱除的杂质及方法（1）灰分：空气过滤器（2）水分：硅胶分子筛吸附;活性炭吸附（3）二氧化碳：硅胶分子筛吸附；8%-10%NaOH溶液洗涤（4）碳氢化合物（乙炔，丙烯等）：硅胶吸附，分子筛吸附14.论述空气深冷分离的工艺过程？（1）空气的压缩与预冷：首先空气吸入空气吸入塔，然后进入空气过滤器脱除灰尘，再进入空气压缩机压缩至0.5MPa，而后进入冷却塔，水冷塔冷却至30C（2）空气中水分，二氧化碳脱除及深冷液化第一阶段：空气进入第一组可逆式换热器，冷却至（-40-60C），-60C脱水，去膨胀机的空气是完全干燥的第二阶段：干燥空气去透平膨胀机，空气温度降至-130C第三阶段-180C空气进入第二组可逆式换热器，冷却至165C，脱除CO2，注：空气在可逆式换热器与液氧，液氮，污氯换热，存在换热器中的冰，干冰，被污氯液带走(3)空气精馏分离：下塔：0.6MPa初步分离25块塔板液氮在下塔上部被冷却（走管内），液氧在上塔底部被加热（走管间）15.简述现代煤气化技术的发展趋势（1）增大气化规模，提高单炉制气能力（2）提高气化炉操作压力（降低管道设备尺寸，降低氧耗，提高碳转化率（3）气化技术进一步成熟，气化应用煤料扩大（4）提高气化过程环境技术，减少环境污染16.简述煤气化过程的主要评价指标（1）煤气质量（2）气化强度（3）气化产率（4）灰渣含碳量（5）碳转化率（6）气化效率和汽化热效率（7）单炉生产能力（8）消耗能耗17.画图说明移动床，流化床，气流床的气化原理及温度分布简述移动床气化炉料层分布及作用自下而上依次为氧化层，还原层，干馏层，干燥层，空层，六个层带（1） 灰层：分布气化剂，加热气化剂，保护气化剂分布筛板(作用)，燃烧后固体残渣基本无化学反应（2） （2）氧化层：发生剧烈的氧化反应，温度最高，气化剂浓度最大，温度低于灰熔点80120C（3） 还原层：主要生成CO和H2的反应，以煤气出口温度低于600C为保护，来控制气化层厚度，高度抑制在300500mm（4） 层间400600C，主要是挥发分，分解生成烯烃，焦油等（5） 干燥层：干燥水分，外在水，内在水，排除吸附气（6） 空层：降低气流速度，使夹带的颗粒沉降19.加压移动床气化工艺的优缺点优点：（1）原料选择：可用大颗粒（220mm）高水（20%30%）高灰（30%）的煤（2）生产过程控制：气化炉生产能力高，是常压的4-6倍，但产生的煤气压力高，可以缩小管道设备尺寸（3）气化产物：煤气压力高，易于净化处理，副产品收率高，通过改变气化压力可获得各种比例的（H2/CO）合成原料气（4）煤气输送：煤气压力高，降低动力消耗，便于远距离运输缺点：（1）高压设备具有一定的复杂性，需要纯氧，增加空气装置（2）水蒸汽消耗量大20.画出律伦煤气联合循环发电生产工艺流程，简图并标出主要工艺参数21.简述移动床加压气化工艺参数的影响及控制（1）气化压力2-3MPa（2）压力对煤气组成的影响，压力增大，煤气中CH4，CO2增加，H2，CO降低（2）压力对氧气消耗的影响，压力上升，生成甲烷上升，同时放出大量热量，氧耗降低1/21/3（3）压力对水蒸汽消耗的影响，压力增大，水蒸气消耗量增大，分解率降低（4）压力对气化炉生产能力的影响：压力增大，使气化反应速率加快，气固接触时间长，从而使生产能力提高倍（5）压力对煤气产率的影响：压力增大，煤气CH4，CO2增加，CO，H2下降，使煤气率下降2.气化温度：温度低，化学反应速率慢3.汽氧比：汽氧比升高i，水蒸气消耗量增加，分解率下降，氧耗下降，煤气中CO,H2升高，CO下降，焦油中碱性组分含量降低，芳烃组分含量升高22.论述常压流化床温克勒炉气化工艺过程及主要工艺参数（1）原料的预处理粒度：0-10mm,其中10mm要小于5%，小于5%；小于1mm小于10-15%水分：8%12%大于12%要干燥，煤种：适合高活性煤，高灰熔点的煤2. 气化（1） 煤的加入：用螺旋给煤机，辅以N2或CO2惰性气体，将煤料加入气化炉，可以采用多口进料，煤料停留15分钟左右，完成气化（2） 气化剂加入：由炉底部加入60%75%气化剂，主要气化反应工程，在炉体的2.54mm处加入2540%气化剂，被煤气带走后煤粒和未反应碳氢化合物，在高温区进一步反应和分解，提高气化效率和煤气质量（3） 气化参数：气化炉内径5.5mm炉高23m气化压力0.098MPa，气化温度900C，碳转化率大于80%以上3. 煤气的热回收：离开反应器温度900C，经上部的废热锅炉回收显热，生产1.962.16MPa的水蒸气4. 煤气的除尘与冷却：出炉煤气经旋风除尘，煤气中尘粒占70%，底部灰渣占30%，经洗涤冷却塔，将温度降至3540C，含尘量降至520mg/m。23简述气流床工艺特点（1） 采用纯氧-水蒸气为气化剂，煤的颗粒要求70%，通过200目筛（0.1mm左右）起进入气化炉（2） 气化温度可达2000C左右，煤粒和气化剂瞬间加热至气化温度，气化反应速率快，停留时间短110秒（3） 产物不含焦油，甲烷等物质（4） 煤粒被气流隔开，煤的黏结性和机械强度，热稳定性对此不影响（5） 产品出口温度高，需热回收设备24简述水煤浆气化工艺特点优点（1）气化原料宽，几乎能用所有煤种（褐煤除外）（2）工艺成熟，流程简单，易于控制，（与干粉煤加料相比）（3）粗煤气质量好，H2+CO80%（4）气化压力宽，2.68.5MPa（5）操作弹性大，负荷变化范围为50105%（6）碳转化率高，可达95%99%（7）气化过程污染小，环保性好缺点（1）炉内耐火材料侵蚀严重（2）水煤浆含水量大，氧耗，煤耗高（3）烧嘴易损坏，使用周期短，1-2个月需维修更换（4）对管道设备材料要求高，工程投资大25.论述德土古炉水煤浆气化工艺过程及主要工艺参数（1）水煤浆制备和输送：水煤浆的浓度，粘度，稳定性对气化和输送有重要影响（2）煤浆和纯氧经烧嘴雾化喷入气化炉，瞬间完成水分蒸发，干燥，干馏，氧化，还原等过程水煤浆浓度65%，浓度高，氧耗低，煤气中CO和H2含量高煤的粒度：70%85%,通过200目筛粒度小，煤浆粒度大氧煤比0.81.2之间，氧煤比高，气化温度高，碳转化率高气化压力：合成氨8.510MPa，煤制甲醇67MPa气化温度：一般控制在13501500C液态排渣，温度大于灰熔点煤料：不适合褐煤灰分：灰分高，氧耗和煤耗增大，一般要求灰分低于60%15%（4） 灰渣经排渣口排出，煤气经余热回收，冷却，除尘送下一工序26.论述K-T法气化工艺过程及工艺特点（1）煤粉制备：先破碎，然后进磨机，再用427482C烟道气干燥煤粉粒度：要求小于0.1mm水分：烟煤要求小于1%,褐煤810%，符合要求的煤粉进储包，并充入氮气保护（2）原料输入：煤粉经气动输送到煤斗，用螺旋给料机输送到炉头，混合氧和过热水蒸汽也透入炉头，混合气体将煤粉夹带一起由喷嘴喷入气化炉，流速大于100m/s（3）气化过程：混合剧烈反应，煤料在炉头停留0.1s，火焰末端中心温度可达2000C，火焰末端气化炉温度在15001600C，煤气停留时间为115s，炉内压力微正压，气氧比为1:2，CO+H2在8590%之间，碳转化率80%98%之间（4）废热回收：煤气离开反应，温度在14001500C左右，在气化炉出口处用饱含水蒸气急冷，使煤气温度降至900C，使灰渣固化，防止灰渣在余热锅炉炉管粘连，然后煤气余热锅炉降至300C以下（5）煤气经冷却除尘送下一工序，灰渣冷却后经排渣口排出27.简述熔融床气化原理工艺特点答：优点1、熔融床气化炉是气固液，三相反应的气化炉，燃料和气化剂并流切向进入气化炉内，煤在熔融的渣金属或盐洛直接而气化，生成的煤气由炉顶导出，灰渣和熔融物一起溢流而出。2、气化温度高13001700C，煤气中基本不含焦油、甲烷等物质，对粒度要求不严格，可用高灰、高硫，强黏结性煤，可短时间停止进料，而不影响操作。缺点：热损失大，环境污染严重，熔渣对气化炉腐蚀严重。28、水煤浆气化工艺烧嘴的结构及主要参数答：中心氧通道：占总氧量1520%，流速为80m/s，水煤浆内环通道：流速为2m/s，主氧通道：占总养量8085%，流速120m/s