现代没化工生产技术第二章煤气化技术(下)

现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术第二章第二章 煤气化技术煤气化技术(下）下）现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术 现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术第五节 鲁奇加压气化12鲁奇加压气化概述鲁奇加压气化概述鲁奇加压气化原理鲁奇加压气化原理34鲁奇加压气化操作工艺条件鲁奇加压气化操作工艺条件56煤种及煤的性质对加压气化的影响煤种及煤的性质对加压气化的影响鲁奇加压气化的典型流程及主要设备鲁奇加压气化的典型流程及主要设备加压气化炉的开、停车、正常操作及常见事故处理加压气化炉的开、停车、正常操作及常见事故处理现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术一、鲁奇加压气化概述1鲁奇加压气化特点2鲁奇加压气化发展史表表2-152-15鲁奇加压气化炉各发展阶段主要技术特性鲁奇加压气化炉各发展阶段主要技术特性第一代第二代第三代第四代年代193019541954 196519691974适用煤种非黏结褐煤弱黏结性煤除强黏结性外所有煤种除强黏结性外所有煤种气化炉内径m2.62.6，3.73.85.0单炉产气量（Nm3h1）（干煤气）500080001400017000，3200045000350005500075000气化强度（Nm3h1m2 台）（干粗煤气）150014001900，3100390035004500约4000现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术二、鲁奇加压气化原理1 1化学反应化学反应（1 1）碳与氧的反应）碳与氧的反应（2 2）碳与水蒸气的反应）碳与水蒸气的反应现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术二、鲁奇加压气化原理（3 3）甲烷生成反应）甲烷生成反应现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术二、鲁奇加压气化原理2 2加压气化的实际过程加压气化的实际过程（1）气化过程热工特性图图2-30 2-30 碎煤加压气化炉内生产工况碎煤加压气化炉内生产工况现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术二、鲁奇加压气化原理（2 2）燃料床层的分层及特性）燃料床层的分层及特性现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术二、鲁奇加压气化原理表表2-16 2-16 大型加压气化验炉，各床层的高度和温度分布大型加压气化验炉，各床层的高度和温度分布床层名称高度/mm（炉箅以上）温度/床层名称高度/mm（炉箅以上）温度/灰层0300450还原层600220005501000燃烧层30060010001100干馏层22002700400550现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术二、鲁奇加压气化原理图图2-32 2-32 加压气化过程简图加压气化过程简图现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术三、鲁奇加压气化操作工艺条件1 1压力压力（1）压力对煤气组成的影响（2）压力对煤气产率的影响图图2-33 2-33 粗煤气组成与气化压力关系图粗煤气组成与气化压力关系图2-34 2-34 煤气产率与气化压力关系煤气产率与气化压力关系1-1-粗煤气；粗煤气；2-2-净煤气净煤气现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术三、鲁奇加压气化操作工艺条件（3）压力对氧气消耗量的影响（4）压力对水蒸气消耗量的影响（5）压力对气化炉生产能力的影响 （2-60）（6）压力对压缩功耗的影响122112PTPTqqvv2123.143.42vvqpq现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术三、鲁奇加压气化操作工艺条件图图2-35 2-35 气化压力与氧气耗量、氧气利用率的关系气化压力与氧气耗量、氧气利用率的关系1-1-氧气消耗量；氧气消耗量；2-2-氧气利用率氧气利用率现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术三、鲁奇加压气化操作工艺条件图图2-36 2-36 水蒸气耗量与气化压力关系水蒸气耗量与气化压力关系1-1-氢量；氢量；2-2-水蒸气绝对分解量；水蒸气绝对分解量；3 3 水蒸气分解率水蒸气分解率现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术三、鲁奇加压气化操作工艺条件2 2气化层温度与气化剂温度气化层温度与气化剂温度图图2-37 2-37 气化层温度对煤气组成的影响气化层温度对煤气组成的影响现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术三、鲁奇加压气化操作工艺条件3 3汽氧比的选择汽氧比的选择图图2-38 2-38 气化剂温度与氧气利用率的关系气化剂温度与氧气利用率的关系1-1-氧气利用率；氧气利用率；2 2，3-3-分别为粗煤气和净煤气产率；分别为粗煤气和净煤气产率；4-4-净煤气发热值净煤气发热值现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术三、鲁奇加压气化操作工艺条件图图2-39 2-39 汽氧比与蒸汽、氧气消耗汽氧比与蒸汽、氧气消耗量的关系量的关系1-1-水蒸气消耗量；水蒸气消耗量；2-2-氧气消耗量氧气消耗量图图2-40 2-40 粗煤气组成与汽氧比的关系粗煤气组成与汽氧比的关系1-1-水蒸气消耗量；水蒸气消耗量；2-2-氧气消耗量氧气消耗量现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术三、鲁奇加压气化操作工艺条件图图2-41 2-41 汽氧比与最高燃烧层温度的关系汽氧比与最高燃烧层温度的关系现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术四、煤种及煤的性质对加压气化的影响1 1煤种对煤气组分和产率的影响煤种对煤气组分和产率的影响（1）煤气组分图图2-422-42煤种与净煤气热值的关系煤种与净煤气热值的关系1-1-褐煤；褐煤；2-2-气煤；气煤；3-3-无烟煤无烟煤图图2-43 2-43 粗煤气组成与煤中挥发分的粗煤气组成与煤中挥发分的关系关系现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术四、煤种及煤的性质对加压气化的影响（2）煤气产率现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术四、煤种及煤的性质对加压气化的影响2 2煤种对各项消耗指标的影响煤种对各项消耗指标的影响3 3煤种对其他副产品的特性和产率的影响煤种对其他副产品的特性和产率的影响表表2-17 2-17 一些煤种的焦油产率数据一些煤种的焦油产率数据国家南非原德意志民主共和国韩国中国煤种非黏结煤长焰煤低挥发分煤无烟煤小龙潭褐煤潞安贫煤焦油产率471452304205 2225现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术四、煤种及煤的性质对加压气化的影响4 4煤的理化性质对加压气化的影响煤的理化性质对加压气化的影响图图2-45 2-45 不同压力下煤粒度、气化能力与床层阻力关系不同压力下煤粒度、气化能力与床层阻力关系 现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术四、煤种及煤的性质对加压气化的影响表表2-182-18入炉煤粒度分布入炉煤粒度分布粒度范围/mm占入炉煤比例/粒度范围/mm占入炉煤比例/标准范围标准范围052.55132517.5152056 9.7911255015.2152061352.65055501002.5 5现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术四、煤种及煤的性质对加压气化的影响图图2-46 2-46 煤中水分和氧气消耗量的关系煤中水分和氧气消耗量的关系 现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术四、煤种及煤的性质对加压气化的影响表表2-19 2-19 煤中灰分对气化生产的影响煤中灰分对气化生产的影响指标灰分/（质量分数）1515303540455055氧气消耗/Nm 3Nm3（净煤气）0.1360.1380.1500.1590.195蒸汽消耗/kgNm 3（净煤气）1.121.151.251.351.67煤气产率/Nm 3kg（煤）0.8440.6510.5570.450.363煤气组成CH4/15.215.214.514.312.2H 2/54.555.856.057.758.6CO/22.621.721.420.520.4惰性气体/7.77.38.17.58.8煤气热值/MJNm3 16.5116.1416.0315.9315.17现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术四、煤种及煤的性质对加压气化的影响5 5、气化指标、气化指标表表2-20 2-20 运行工业装置实际煤种加压气化指标运行工业装置实际煤种加压气化指标指标煤种无烟煤贫瘦煤次烟煤长焰煤褐煤工业分析War070.3（ad）6.8131520Aar/61420.8（ad）23.7622.621228Var/2414.4（ad）25.6026.402835FCar/788564.5（ad）43.8437.984555粒度520450630550640操作条件气化压力/MPa2.83.03.03.13.01.82.7炉顶温度/550650480550386250300汽氧比/kgNm33.554.77.17.568.5入炉水蒸气温度/400400400420400350420排灰温度/300280200220340220现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术四、煤种及煤的性质对加压气化的影响续上表续上表指标煤种无烟煤贫瘦煤次烟煤长焰煤褐煤消耗指标氧气消耗率/Nm3kg1（煤）0.30.40.380.220.2070.13 0.16蒸汽消耗率/kgkg3（煤）1.41.61.581.571.410.9 1.2粗煤气产率/Nm 3t1（煤）21002064140913291000 1300煤气组成干基CO2/（体积分数）24.8626.5932.632.132.0CO/（体积分数）25.2623.4615.816.7214.5H2/（体积分数）40.7139.4540.139.3038.3CH4/（体积分数）7.468.009.7610.212.5N2Ar/（体积分数）1.261.330.750.451.5O2/（体积分数）0.20.20.30.40.2CnHm/（体积分数）0.150.470.160.730.8H2S/（体积分数）0.10.070.150.50.2现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术五、鲁奇加压气化的典型流程及主要设备（一）工艺流程（一）工艺流程鲁奇加压气化炉在我国的应用始于20世纪50年代，由原苏联转口，主要用于气化褐煤生产合成氨原料气。图图2-472-47义马气化厂鲁奇加压气化工艺流程图义马气化厂鲁奇加压气化工艺流程图现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术（二）炉型简介（二）炉型简介图图2-48 2-48 直径直径2.6m2.6m侧面除灰炉型侧面除灰炉型1-1-煤箱；煤箱；2-2-上部刮刀传动机构；上部刮刀传动机构；3-3-煤气出口管刮刀；煤气出口管刮刀；4-4-喷冷器；喷冷器；5-5-炉体；炉体；6-6-炉箅；炉箅；7-7-炉箅传动机构；炉箅传动机构；8-8-刮灰刀；刮灰刀；9-9-下灰颈管；下灰颈管；10-10-灰箱；灰箱；11-11-裙板裙板A-A-带有内部液压传动装置的煤箱上阀；带有内部液压传动装置的煤箱上阀；B-B-外部液压传动装置；外部液压传动装置；C-C-煤箱下阀的液压传动装置煤箱下阀的液压传动装置五、鲁奇加压气化的典型流程及主要设备现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术图图2-49 2-49 直径直径2 26m 6m 中间除灰炉型中间除灰炉型1-1-煤箱；煤箱；2-2-上部传动装置；上部传动装置；3-3-布煤器；布煤器；4-4-搅拌装置；搅拌装置；5-5-炉体；炉体；6-6-炉算；炉算；7-7-炉箅传动轴；炉箅传动轴；8-8-气化剂进口管；气化剂进口管；9-9-灰箱灰箱五、鲁奇加压气化的典型流程及主要设备现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术图图2-50 2-50 直径直径3 37m 7m 的的“萨索尔萨索尔”炉型炉型1-1-煤箱；煤箱；2-2-炉箅和耙的传动装置：炉箅和耙的传动装置：3-3-布煤器；布煤器；4-4-梯形炉箅；梯形炉箅；5-5-灰箱灰箱五、鲁奇加压气化的典型流程及主要设备现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术图图2-51 2-51 第三代加压气化炉第三代加压气化炉1-1-煤箱；煤箱；2-2-上部传动装置；上部传动装置；3-3-喷冷器；喷冷器；4-4-裙板；裙板；5-5-布煤器；布煤器；6-6-搅拌器；搅拌器；7-7-炉体；炉体；8-8-炉箅；炉箅；9-9-炉箅传动装置；炉箅传动装置；10-10-灰箱；灰箱；11-11-刮刀；刮刀；12-12-保护板保护板五、鲁奇加压气化的典型流程及主要设备现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术图图2-52 2-52 大型液态排渣试验炉大型液态排渣试验炉1-1-煤箱；煤箱；2-2-上部传动装置；上部传动装置；3-3-喷冷器；喷冷器；4-4-布煤器；布煤器；5-5-搅拌器；搅拌器；6-6-炉体；炉体；7-7-喷嘴；喷嘴；8-8-排渣口；排渣口；9-9-熔渣急冷箱；熔渣急冷箱；10-10-灰箱灰箱五、鲁奇加压气化的典型流程及主要设备现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术（三）加压气化炉及附属设备构造（三）加压气化炉及附属设备构造1炉体图图2-53 2-53 外置汽包与内置汽包外置汽包与内置汽包 图图2-54 2-54 煤分布器、搅拌器和冷圈示意图煤分布器、搅拌器和冷圈示意图五、鲁奇加压气化的典型流程及主要设备现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术2煤锁五、鲁奇加压气化的典型流程及主要设备现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术图图2-57 2-57 圆筒阀结构图圆筒阀结构图五、鲁奇加压气化的典型流程及主要设备现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术图图2-582-58煤锁上、下阀结构煤锁上、下阀结构五、鲁奇加压气化的典型流程及主要设备现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术3灰锁图图2-59 2-59 灰锁结构图灰锁结构图五、鲁奇加压气化的典型流程及主要设备现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术图图2-60 2-60 灰锁上阀结构图图灰锁上阀结构图图2-61 2-61 灰锁下阀结构图灰锁下阀结构图五、鲁奇加压气化的典型流程及主要设备现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术六、加压气化炉的开、停车、正常操作及常见事故处理（一）气化炉的开车（一）气化炉的开车1气化炉开车前系统的检查确认2点火前的准备工作3气化炉点火及火层培养4气化炉的切氧、升压、并网送气现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术六、加压气化炉的开、停车、正常操作及常见事故处理现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术六、加压气化炉的开、停车、正常操作及常见事故处理（二）气化炉的停车与再开车（二）气化炉的停车与再开车1压力热备炉的停车与再开车2常压热备炉的停车与再开车3交付检修（熄火、排空）的计划停车现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术六、加压气化炉的开、停车、正常操作及常见事故处理（三）加压气化炉的正常操作调整（三）加压气化炉的正常操作调整1气化炉生产负荷的调整2汽氧比的调整3气化炉火层位置控制4灰锁操作5灰锁膨胀冷凝器的冲洗与充水6煤锁操作7不正常现象判断及故障处理现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术第六节 其它气化技术简介12灰熔聚气化法灰熔聚气化法GSPGSP煤气化工艺煤气化工艺现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术一、灰熔聚气化法1 1美国美国U-gasU-gas气化技术气化技术（1）中试装置气化炉现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术一、灰熔聚气化法（2）中试装置气化工艺流程图图2-64 2-64 低压低压U-gas U-gas 中试装置工艺流程图中试装置工艺流程图现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术一、灰熔聚气化法2 2中国中国ICCICC灰熔聚流化床煤气化技术灰熔聚流化床煤气化技术（1）ICC气化炉现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术一、灰熔聚气化法（2）ICC煤气化工艺流程图图2-66 2-66 灰熔聚流化床粉煤气化工艺流程简图灰熔聚流化床粉煤气化工艺流程简图1-1-煤锁；煤锁；2-2-中间料仓；中间料仓；3-3-气体冷却器；气体冷却器；4-4-气化炉；气化炉；5-5-灰锁；灰锁；6-6-一级旋风；一级旋风；7-7-二级旋风；二级旋风；8-8-二旋下灰斗；二旋下灰斗；9-9-废热回收器；废热回收器；10-10-汽包；汽包；11-11-蒸汽过热器；蒸汽过热器；12-12-脱氧水预热器；脱氧水预热器；13-13-洗气塔洗气塔现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术一、灰熔聚气化法3 3KRWKRW灰团聚流化床煤气化技术灰团聚流化床煤气化技术（1）KRW气化炉现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术一、灰熔聚气化法（2）KRW煤气化工艺流程图图2-682-68KRWKRW煤气化工艺流程图煤气化工艺流程图1-1-煤储斗；煤储斗；2-2-煤锁斗；煤锁斗；3-3-加料器；加料器；4-4-气化炉；气化炉；5-5-旋流分离器；旋流分离器；6-6-废热锅炉；废热锅炉；7-7-汽包；汽包；8-8-旋流器；旋流器；9-9-文丘里洗涤器；文丘里洗涤器；10-10-激冷器；激冷器；11-11-煤气冷却器；煤气冷却器；12-12-煤气压缩机；煤气压缩机；13-13-灰锁斗；灰锁斗；14-14-旋转下料器旋转下料器现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术二、GSP煤气化工艺1 1概述概述GSP煤气化工艺由原民主德国VEB Gaskombiant的黑水泵公司于1976年研究开发的加压气化工艺，取名为GSP（德文Gaskombiant Schwarze Pumpe的简称）气化工艺。现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术二、GSP煤气化工艺表表2-212-21GSPGSP工业装置简况表工业装置简况表气化类型气流床气化炉气流床气化炉气流床气化炉用户Schwarze PumpeBASF plc,SealsandsSokolovskd uhelnd,a.s.所在地Schwarze Pumpe，德国Middlesbrough，英国Vresova，捷克试车时间1984年2001年2005年反应器类型气流床，水冷壁气流床，水冷壁气流床，水冷壁热容量200MW30MW140MW压力2.8MPa29bar28bar温度气化体积激冷方式完全激冷局部激冷完全激冷供料系统粉煤/液态供料液态供料液态供料气化原料1984年至1990年采用普通的及含盐的褐煤；1990年后采用天然气、污泥、焦油及生物质等尼龙合成过程中产生的液体废物，包括合氢氰酸和硝酸盐的副产物及含硫酸按的有机物440MWIGCC的26个固定床气化炉产生的焦油与其它液态副产品产品用于IGCC燃气和甲醇原料气燃料气用于IGCC燃气现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术二、GSP煤气化工艺2 2工艺流程工艺流程图图2-692-69西门子西门子GSPGSP煤气化工艺流程示意图煤气化工艺流程示意图现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术二、GSP煤气化工艺3 3备煤与输送系统备煤与输送系统图图2-702-70粉煤输送系统示意图粉煤输送系统示意图现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术二、GSP煤气化工艺4 4气化炉气化炉图图2-712-71西门子西门子GSPGSP气化炉结构图气化炉结构图现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术二、GSP煤气化工艺（1）气化室现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术二、GSP煤气化工艺图图2-742-74气化过程中水冷壁的温度分布示意图气化过程中水冷壁的温度分布示意图现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术二、GSP煤气化工艺（2）组合烧嘴现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术二、GSP煤气化工艺（3）激冷室激冷室是一个上部为圆形筒体，下部缩小的空腔。热粗煤气和液体熔渣、固体熔渣从气化室出来，经过一个喇叭口的排渣口进入激冷室。喇叭口的下端均布多个激冷喷嘴，激冷水由此喷出。现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术二、GSP煤气化工艺5 5流程特点流程特点（1）煤种适应性强。（2）技术指标优越。（3）氧耗低。（4）设备寿命长，维护量小，连续运行周期长，在线率高。（5）开、停车操作方便，且时间短。现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术二、GSP煤气化工艺（6）操作弹性大。（7）自动化水平高。（8）对环境影响小。（9）工艺流程短，设备规格尺寸小，投资少，建设周期短，运行成本低。现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术Thank youThank you现代煤化工生产技术现代煤化工生产技术谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH