第三章煤炭性质对气化的影响课件

,2020-11-16,煤炭气化工艺,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第三章 煤种对气化的影响,第三章 煤炭性质对气化的影响,第二节 煤质对气化的影响,第一节 煤种对气化的影响,2024/11/14,煤炭气化工艺,第三章 煤炭性质对气化的影响第二节 煤质对气化的影响第一节,3-1 煤种对气化的影响,气化用煤的种类对气化过程有很大的影响，煤种不仅影响气化产品的产率与质量，而且关系到气化的生产操作条件。所以，在选择气化用原料的种类时，必须结合气化方式和气化炉的结构进行考虑，也要充分利用资源，合理选用原料。,2024/11/14,煤炭气化工艺,3-1 煤种对气化的影响气化用煤的种类对气化过程有,3-1 煤种对气化的影响,气化用煤,第一类,第二类,第三类,第四类,气化时不黏结也不产生焦油,气化时黏结并产生焦油,气化时不黏结但产生焦油,气化时不黏结，能产生大量的甲烷,无烟煤、焦炭、半焦和贫煤,弱黏结或不黏结烟煤,褐煤,泥炭,一、气化用煤的分类,特性,代表原料,2024/11/14,煤炭气化工艺,3-1 煤种对气化的影响气化用煤第一类 第二类 第,3-1 煤种对气化的影响,气化用煤分类的好处,对控制实际的生产过程有利.,能够通过变化煤种来获得优质经济的煤气（我国气化的装置多是用运输到现场的煤生产合成气或燃料气）,2024/11/14,煤炭气化工艺,3-1 煤种对气化的影响气化用煤分类的好处对控制实际的生产过,无烟煤、焦炭、半焦和贫煤,这类原料气化时不黏结，不会产生焦油，所生产的煤气中只含有少量的甲烷，不饱和碳氢化合物极少，但煤气热值较低。,无烟煤在中国的储量约占总储量的18。无烟煤一号(年老无烟煤)产地主要有北京门头淘、福建龙岩和广东梅县，无烟煤二号(中等无烟煤)主要产在山西晋城和河南焦作，无烟煤三号(年轻无烟煤)主要产地在山西阳泉和宁夏汝箕沟。,烟 煤,褐 煤,泥炭煤,二、气化用煤的主要特性,2024/11/14,煤炭气化工艺,无烟煤、焦炭、半焦和贫煤 这类,无烟煤、焦炭、半焦和贫煤,烟 煤,这种煤炭气化时黏结，并且产生焦油，煤气中的不饱和烃、碳氢化合物较多，煤气净化系统较复杂，煤气的热值较高。烟煤中贫煤、长焰煤、不粘和弱黏煤在一定条件下可作为气化用煤。,中国的烟煤主要分布在北方各省，华北地区储量约占全国总储量的60以上。,褐 煤,泥炭煤,二、气化用煤的主要特性,2024/11/14,煤炭气化工艺,无烟煤、焦炭、半焦和贫煤 烟 煤,无烟煤、焦炭、半焦和贫煤,烟 煤,褐 煤,气化时不黏结但产生焦油。褐煤是变质程度较低的煤，加热时不产生胶质体，含有高的内在水分和数量不等的腐殖酸，挥发分高，加热时不软化，不熔融。,中国褐煤的储约占总储量的10%，主要的褐煤产地有内蒙的平庄、札赉诺尔和大雁、吉林的舒兰、南的小龙潭和广西的百色。,泥炭煤,二、气化用煤的主要特性,2024/11/14,煤炭气化工艺,无烟煤、焦炭、半焦和贫煤 烟 煤,无烟煤、焦炭、半焦和贫煤,烟 煤,褐 煤,泥炭煤,泥炭煤中含有大量的腐殖酸，挥发分产率近70%左右。气化时不黏结，但产生焦和脂肪酸，所生产的煤气中含有大量的甲烷和不饱和碳氢化合物。,二、气化用煤的主要特性,2024/11/14,煤炭气化工艺,无烟煤、焦炭、半焦和贫煤 烟 煤,对煤气的组分和产率的影响,对发热值和组成的影响,对煤气产率的影响,三、不同 煤种对气化的影响,煤气的发热值是指标准状态下1m,3,煤气在完全燃烧时所放出热量高发热值：如果燃烧产物中的水分以液态形式存在称高发热值低发热值；如果水以气态形式存在称低发热值。,2024/11/14,煤炭气化工艺,对煤气的组分和产率的影响 对发热值和组成的影响 对煤气产率的,对煤气的组分和产率的影响,对发热值和组成的影响,对煤气产率的影响,三、不同 煤种对气化的影响,在各种相同的操作条件下，不同的煤种所产煤气的发热值不同，组成也不同。,一般来说，煤中挥发分越高，转变为焦油的有机物就越多，煤气的产率下降。,此外，随着煤中挥发分的增加，粗煤气中的二氧化碳是增加的，这样在脱除二氧化碳后的净煤气产率下降得更快,2024/11/14,煤炭气化工艺,对煤气的组分和产率的影响 对发热值和组成的影响 对煤气产率的,对煤气的组分和产率的影响,对发热值和组成的影响,对煤气产率的影响,三、不同 煤种对气化的影响,例如，以年轻的褐煤为气化原料时，所制得的煤气甲烷含量高，发热值比其他煤种都高。这是由于褐煤的挥发分高、变质程度低，煤气中的干馏气比例大，而干馏气中的甲烷含量高，同时年轻煤的气化温度低也有利于甲烷的生成,。,2024/11/14,煤炭气化工艺,对煤气的组分和产率的影响 对发热值和组成的影响 对煤气产率的,对煤气的组分和产率的影响,对发热值和组成的影响,对煤气产率的影响,三、不同 煤种对气化的影响,压力增大，同一煤种制取的煤气的发热值越高，同一操作压力下，煤气发热值由高到低的顺序依次是褐煤、气煤、无烟煤。这是由于随着变质程度的提高，煤的挥发分逐渐降低.,2024/11/14,煤炭气化工艺,对煤气的组分和产率的影响 对发热值和组成的影响 对煤气产率的,对煤气的组分和产率的影响,对发热值和组成的影响,对煤气产率的影响,三、不同 煤种对气化的影响,一般来说，煤中挥发分越高，转变为焦油的有机物就越多，煤气的产率下降。,此外，随着煤中挥发分的增加，粗煤气中的二氧化碳是增加的，这样在脱除二氧化碳后的净煤气产率下降得更快,2024/11/14,煤炭气化工艺,对煤气的组分和产率的影响 对发热值和组成的影响 对煤气产率的,三、不同 煤种对气化的影响,对消耗指标的影响,不同煤种消耗指标的规律,煤炭气化过程需要吸收大量的热量，该热量是通过炉内的碳和氧气燃烧以后放出的热量来维持。不同煤种，其变质程度不同，随着变质程度的加深，从泥炭、褐煤、烟煤到无烟煤，煤中碳的质量分数从5562增至88.98，在气化时所消耗的水蒸气，氧气等气化剂的数量也相应增大,2024/11/14,煤炭气化工艺,三、不同 煤种对气化的影响对消耗指标的影响 不同煤种消耗指标,三、不同 煤种对气化的影响,对消耗指标的影响,不同煤种消耗指标的规律,有此规律的原因,1）固定碳含量低、挥发分低的煤种，气化时进去气化段的碳量多，则氧和水蒸汽消耗多,2）不同煤种的活性不同，高活性的煤有利于甲烷的生成，相应消耗的氧气少一些；,3）煤中水分、灰分含量越高，气化时消耗的热量越多，则氧耗也高,2024/11/14,煤炭气化工艺,三、不同 煤种对气化的影响对消耗指标的影响 不同煤种消耗指标,焦油组成和产率的影响,三、不同 煤种对气化的影响,焦油产率与煤种性质有关：一般地说，变质程度较深的气煤和长焰煤比变质程度浅的褐煤焦油产率大，而变质程度更深的烟煤和无烟煤其焦油产率却更低。,2024/11/14,煤炭气化工艺,焦油组成和产率的影响 三、不同 煤种对气化的影响,3-2 煤质对气化的影响,水分对气化的影响,灰分对气化的影响,挥发分对气化的影响,硫分对气化的影响,粒度对气化的影响,灰熔点及结渣性对气化的影响,其他性质对气化的影响,2024/11/14,煤炭气化工艺,3-2 煤质对气化的影响 水分对气化的影响,3-2 煤质对气化的影响,煤中水分存在形式,外在水分,内在水分,结晶水,是在煤的开采、运输、储存和洗选过程中润湿在煤的外表面以及大毛细孔而形成的,吸附或凝聚在煤内部较小的毛细孔中的水分，失去内在水分的煤为绝对干燥煤。,以硫酸钙、高岭土等形式存在的，通常大于200以上才能析出。,一、,水分含量对气化的影响,2024/11/14,煤炭气化工艺,3-2 煤质对气化的影响煤中水分存在形式 外在水分 内在水分,3-2 煤质对气化的影响,一、,水分含量对气化的影响,炉 型,固定床：煤气中水分含量太高，入炉煤需要进行预干燥以降低煤气的露点温度。另一方面煤中水分含量太高而加热的速度又太快时，煤中水分逸出太快，容易使煤块碎裂而引起出炉煤气的含尘量增高。同时由于煤气中水含量增高时，在后续工段的煤气冷却过程中会产生大量的废液，增加废水处理量。一般生产中，煤中水分含量在8l0左右。,2024/11/14,煤炭气化工艺,3-2 煤质对气化的影响 一、水分含量对,3-2 煤质对气化的影响,一、,水分含量对气化的影响,炉 型,流化床和气流床：固体颗粒粉碎的粒度很小，过高的含水量会降低颗粒的流动性，因而规定煤的含水量小于5。尤其对烟煤的气流床气化法，采用干法加料时，要求原料煤的水分含量应小于2。,2024/11/14,煤炭气化工艺,3-2 煤质对气化的影响 一、水分含量对,3-2 煤质对气化的影响,二、,灰分含量对气化的影响,灰分含量对气化的影响,煤中灰分高，不仅增加了运输的费用，而且对气化过程有许多不利的影响,2024/11/14,煤炭气化工艺,3-2 煤质对气化的影响 二、灰分含量对气,3-2 煤质对气化的影响,二、,灰分含量对气化的影响,灰分含量对气化的影响,气化时由于少量碳的表面被灰分覆盖，气化剂和碳表面的接触面积减少，降低了气化效率,2024/11/14,煤炭气化工艺,3-2 煤质对气化的影响 二、灰分含量对气,3-2 煤质对气化的影响,二、,灰分含量对气化的影响,灰分含量对气化的影响,灰分的大量增加，不可避免地增加了炉渣的排出量，随炉渣排出的碳损耗量也必然增加。,2024/11/14,煤炭气化工艺,3-2 煤质对气化的影响 二、灰分含量对气,3-2 煤质对气化的影响,二、,灰分含量对气化的影响,灰分含量对气化的影响,随着煤中灰分的增加，气化的各项消耗指标均增加，如氧气的消耗指标、水蒸气的消耗指标和煤的消耗指标都有所上升，而净煤气的产率下降,2024/11/14,煤炭气化工艺,3-2 煤质对气化的影响 二、灰分含量对气,3-2 煤质对气化的影响,二、,灰分含量对气化的影响,加压气化煤种灰分的要求：,气化炉渣碳含量,加压气化用煤灰分可高达55左右而不至于影响生产的正常进行。原因：1）加压操作时，气化剂的浓度高，扩散能力强，能够透过煤灰表面与碳进行较为完全的反应。2）进入炉中的气化剂的速度也比常压气化小，在炉内停留时间长，有较长的时间和煤反应。,从加压气化炉排出的灰渣中碳含量在5左右，常压气化炉在15左右，对于液态排渣的气化炉，常在2以下,2024/11/14,煤炭气化工艺,3-2 煤质对气化的影响 二、灰分含量对,3-2 煤质对气化的影响,三、挥发分对气化的影响,确定气化用煤中挥发分含量的大小要根据气化炉型及煤气的用途来确定。,例如，当采用固定床气化工艺时，如果煤气用作燃料时，要求甲烷含量高、热值大，则可以选用挥发分较高的煤作原料，在所得的煤气中甲烷的含量较大。,当制取得煤气用作工业生产的合成气时，一般要求使用低挥发分、低硫的无烟煤、半焦或焦炭，因为变质程度浅（年轻）的煤种，生产的煤气中焦油产率高，焦油容易堵塞管道和阀门，给焦油分离带来一定的困难，同时也增加了含氰废水的处理量。更重要的是，对合成气来讲，甲烷可能成为一种有害的气体。例如，合成氨用的半水煤气，要求氢气含量高，而这时甲烷却变成了一种杂质，含量不能太大，要求挥发分小于10,%,。,2024/11/14,煤炭气化工艺,3-2 煤质对气化的影响 三、挥发分对气,3-2 煤质对气化的影响,四、硫分对气化的影响,硫分对气化的影响,1、煤在气化时，其中8085的硫以H,2,S和CS,2,的形式进入煤气当中。,2、如果制得的煤气用于燃料时，比如用做城市民用煤气，其疏含量要达到国家标准，否则燃烧后大量的S0,2,会排人大气，污染环境,。,3、用做合成原料气时，硫化物的存在会使得合成催化剂中毒，煤气中硫化物的含量越高，后面工段脱硫的负担会超重,。,结论：气化用燃料中硫含量应是越低越好,2024/11/14,煤炭气化工艺,3-2 煤质对气化的影响 四、硫分对气化,3-2 煤质对气化的影响,五、粒度对气化的影响,气化炉内某一粒径的颗粒被带出气化炉的条件是：气化炉内上部空间气体的实际气流速度