煤炭气化技术ppt课件.ppt
《煤炭气化技术ppt课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《煤炭气化技术ppt课件.ppt(66页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、煤炭气化,贺百廷 2014.12.20,目录,煤制油化工产业现状煤气化定义、化学反应、过程原料煤及煤灰的特征描述煤气化系统组成煤气化技术分类及特点煤气化技术发展趋势煤气化技术的选择方法对一些热点话题的思考,一. 煤制油化工产业现状,煤制油化工产业:直接液化、间接液化、 煤制烯烃、煤制天然气、煤制乙二醇、煤制芳烃、褐煤提制等项目越来越多规模、投资越来越大业主的风险意识越来越强煤气化技术的选择越来越被重视政府的要求越来越高:环保、节能、安全,二.煤气化定义、化学反应、过程,1.煤气化定义 在一定的温度与压力下,煤炭与气化剂(空气、氧气、二氧化碳、水蒸汽等)反应,煤中有机质转化成煤气、矿物质转化成灰
2、渣的过程,2.煤气化化学反应,气化反应: C+H2O=CO+H2 吸热反应 C+CO2=2CO 吸热反应变换反应:CO+H2O=CO2+H2 放热反应燃烧反应: C+O2=CO2 放热反应,3.煤气化过程,干燥干馏(热解)气化燃烧,三. 原料煤及煤灰的特征描述,1.原料煤特征描述工业分析:水分、灰分、挥发分、固定碳、硫含量、发热量元素分析:炭、氢、氧、氮、硫煤的工艺性质:哈氏可磨性指数、烟煤粘结指数、机械强度、粒度组成、限下率、热稳定性、二氧化碳反应性等煤中微量元素:磷、氯、砷、氟、汞、铅、镉等。随着现代煤化工项目的大型化,煤中的微量元素对下游工艺及环保影响日益被人们所重视,2. 煤灰的特征描
3、述,煤灰熔融性: 变形温度(DT,原称T1)软化温度(ST,原称T2)半球温度(HT)流动温度(FT,原称T3)粘温特性:煤灰的粘温特性是指煤的灰分在不同温度下熔融时,液态灰所表现的流动性。是液态排渣气化的重要参考指标。,2. 煤灰的特征描述,煤灰组成:Al2O3、SiO2、Fe2O3、MgO、TiO2、CaO、Na2O、K2O、MnO2、SO3、P2O5等成分的含量。其中Al2O3、SiO2、 TiO2、 P2O5称为酸性氧化物,一般认为其含量越高,煤灰熔点较高,灰黏度也高。而Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O称为碱性氧化物,其含量高时煤灰熔点和灰黏度会降低。,2. 煤灰的特征描述
4、,沾污指数(Rf)是指煤灰碱度(B/A)乘煤灰中Na2O值。其能体现煤灰在高温受热面的沾污倾向。其中,煤灰碱度是煤灰中碱性氧化物含量与酸性氧化物含量的比值。 Na2O值是煤灰中Na2O质量百分数。通常Rf按照0.2,0.20.5,0.51.0和1.0划分四个等级,分别代表轻微沾污、中等沾污、强沾污和严重沾污倾向。对于废锅流程的气化工艺有重要指导意义。,四. 煤气化系统组成,煤气化系统由设备、连接设备的管道、附着在管道上的阀门及测量元件、控制系统等组成。煤气化系统采用了集成技术,核心是烧嘴及气化炉。包括:1.原料煤预处理及进料系统 煤的破碎、筛分、制浆、制粉等。 烧嘴、锁斗、密相输送、煤粉输送泵
5、、螺旋杆给料2.排灰系统 锁斗、连续排灰(渣),四. 煤气化系统组成,3. 气化炉 水冷壁、水夹套、耐火砖4. 热回收系统 副产蒸汽、预热工艺介质5. 气体净化系统 除尘:干法、湿法洗涤 脱出酸性气体:(吸收、解析),四. 煤气化系统组成,6.变换系统:气体组分调整 7.废水预处理 脱出有机物:氨氮、油、酚等 脱出盐类:超滤、反渗透、蒸发结晶,五.煤气化技术分类及特点,常压固定床(移动床)气化加压固定床(移动床)气化流化床气化气流床气化熔融床气化:融铁床、沙浴床、熔渣床地下气化,1. 常压移动床(固定床)气化,在冶金、建材、机械等行业用于制取工业燃气,在中小型合成氨厂用于制取合成气,在一些领域
6、用于制备CO。这种气化技术对原料要求严格(无烟煤、焦炭、半焦等),单炉生产能力小,环境污染严重,能耗高。目前,以富氧(纯氧)/二氧化碳为气化剂的连续常压气化有一定的市场。随着其它煤气化技术的不断发展与完善,随着时间的推移,终将被淘汰。,2. 加压固定床气化,加压移动床(固定床)气化分固态排渣鲁奇炉和液态排渣BGL炉。在中国使用鲁奇炉的企业有:云南省解放军化肥厂、山西天脊煤化工集团公司、河南省义马气化厂等。近几年来,新疆广汇、大唐、新汶、庆华等公司也已选择鲁奇炉生产煤基天然气。 Mark+气化炉,与Mark4-HP40相比,单炉负荷增加了100%。建议关注该气化炉的进展,3. 流化床气化,Win
7、kler炉、HTW炉、恩德气化炉U-Gas气化炉KBR气化炉中国ICC灰融聚气化炉建议关注HTW炉和KBR公司开发的气化炉,4. 气流床气化,进料类型:干粉、水煤浆(多元料浆)气化炉类型:热壁炉、水冷壁气化炉煤烧嘴多少:单烧嘴、组合烧嘴、多烧嘴烧嘴位置:顶部、中部气化剂:氧气、空气压力:常压、加压流程配置:废锅流程、冷激流程专利商:Shell 、GE、 Siemens、科林、 Krupp-uhde、KBR、SES、山西煤化所、 华理-兖矿、CBI(E-Ggas)、清华大学、西安热工研究院、西北化工研究院、航天煤化工公司、鲁奇公司、泽玛克公司、云煤、宁煤、五环、东方炉 等,6. 不同煤气化技术对
8、煤质的要求-干粉气流床,干粉气流床煤气化工艺对原料煤有广泛的适应性,从无烟煤到褐煤的各种煤都可以气化。由于采用干粉进料,高温、加压气流床气化,对煤的活性、粘结性、机械强度、水分、挥发分等一些煤质指标要求不严格。虽然干粉气流床煤气化工艺对煤质的适应性很广,但它不是万能气化炉,从技术经济角度考虑,该工艺对煤质还是有一定要求的,主要要求及原因分析如下:,6. 不同煤气化技术对煤质的要求-干粉气流床, 灰分:干粉气流床采用液态排渣,灰分过高导致灰渣增加,热效率降低,还可能造成气化炉排渣不畅或堵塞。由于干粉气流床气化炉均采用膜式水冷壁结构,灰分过低导致气化炉不能正常挂渣,影响“以渣抗渣”的效果。实践表明
9、:最佳灰分含量为12%25% 。,6. 不同煤气化技术对煤质的要求-干粉气流床, 灰熔点:干粉气流床气化均是液态排渣,为确保灰分熔化、气化炉排渣顺畅,气化操作温度要高于煤灰FT(流动温度)100150。在能满足碳转化率要求的前提下,气化操作温度越低越好。但灰熔点过低的煤在气流床粉煤气化炉上气化时存在操作温度低导致炭转化率偏低、提高操作温度则无法挂渣的问题。灰熔点高的煤需要加助溶剂来降低灰熔点。因此灰熔点FT在1250左右的煤较合适 。,6. 不同煤气化技术对煤质的要求-干粉气流床, 煤灰粘温特性:为了能使水冷壁正常挂渣,并且气化炉能顺利排渣,在气化炉温下,要求煤的灰渣粘度范围在2540PaS。
10、另一方面,要求煤灰粘温曲线平缓,以保证气化炉有较宽的温度操作窗口。,6. 不同煤气化技术对煤质的要求-干粉气流床, 煤灰粘温特性:为了能使水冷壁正常挂渣,并且气化炉能顺利排渣,在气化炉温下,要求煤的灰渣粘度范围在2540PaS。另一方面,要求煤灰粘温曲线平缓,以保证气化炉有较宽的温度操作窗口。,6. 不同煤气化技术对煤质的要求-干粉气流床, 对于采用废锅流程的Shell煤气化工艺,为了避免煤灰在废热锅炉内结渣而影响换热效果并最终导致气化炉连锁停车,因此要求煤灰的沾污指数最好在0.5以下(碱金属含量要低)。对于激冷流程的GSP和HT-L干粉煤气化技术来说,对粘污指数没有要求。,6. 不同煤气化技
11、术对煤质的要求-水煤浆气化,结合水煤浆气化工艺和气化炉的特点,水煤浆气化的理想原料应该具备水煤浆浓度高(可磨指数高、内水低)、原料灰分低、灰融点低的特点。,6. 不同煤气化技术对煤质的要求-水煤浆气化, 煤浆浓度 根据我国近年来对水煤浆制备的研究,煤的可制浆浓度C与煤的空气干燥基水分和可磨指数的关联如下: C=68-0.6Mad+0.06HGI 上式表明:煤的空气干燥基水分越低,煤浆浓度越高,煤的可磨指数越高,煤浆浓度越高。,6. 不同煤气化技术对煤质的要求-水煤浆气化,煤浆浓度除了与煤的自然属性有关外,也与磨浆设备的特点和添加剂有关。工业实践表明:选用合适的磨浆设备(比如分级磨)和与之配伍的
12、添加剂,可以提高几个点的煤浆浓度。 在不影响贮存和输送的前提下,煤浆浓度越高,氧耗越低,煤耗也低,气化效率越高。水煤浆气化一般要求煤浆浓度在55%以上。,6. 不同煤气化技术对煤质的要求-水煤浆气化, 煤灰特性 煤的灰分含量、灰熔点、灰组成、粘温特性、沾污指数等统称煤灰特性。下面分析煤灰特性与水煤浆气化的关系: 灰分含量:灰分含量低于20%(包括加入助溶剂CaO后)。越低越好,因为灰含量每增加1 %,则氧耗增加0.7 %0.8 %,煤耗增大1.3 %1.5%。,6. 不同煤气化技术对煤质的要求-水煤浆气化,灰熔点:FT在1300以下,如灰熔点较高,可采取加助溶剂如石灰石粉,将灰熔点降下来。 灰
13、组成与粘温特性和沾污指数相关,是从不同的角度认识煤灰特性。对于水冷壁水煤浆气化炉要重视原料的粘温特性,因为,水冷壁水煤浆气化炉采用以渣抗渣的原理来保护气化炉水冷壁。如果灰的粘温曲线陡峭,气化炉的操作窗口就小,气化炉的操作难度加大。,6. 不同煤气化技术对煤质的要求-水煤浆气化,如果气化炉后面带废锅,要关注灰的沾污指数。研究认为,废锅积灰与灰的玷污指数有关,即与煤灰中的碱性氧化物有关,特别是Na2O含量。因为一般认为碱金属的氧化物要在650以下才会冷凝析出。,6. 不同煤气化技术对煤质的要求-流化床气化, 煤的反应性:任何类型气化炉都必须达到较高的碳转化率才具有经济效益或实用价值。而碳转化率主要
14、与煤的反应活性、煤在气化炉中的停留时间和气化温度有关。考虑到气化炉的生产强度及动力消耗,即便是在循环流化床气化炉中,煤颗粒的停留时间也有一定限制。因此要保证较高的碳转化率必须提高煤的反应性。煤的反应性除了与其本身性质有关外,温度和压力也是重要的影响因素。,6. 不同煤气化技术对煤质的要求-流化床气化,但流化床气化炉都是固态排渣,其操作温度必须在煤灰软化温度以下,因此气化温度不可能太高,灰熔聚气化炉在9501100,KBR气化炉在900980之间,因此为了保证较高的碳转化率,流化床气化要求煤的反应活性越高越好,在950下,煤对CO2反应性最好能高于80%。但对于灰熔点高的煤(ST1200),可以
15、适当提高气化炉操作温度,因此煤的反应性可适当降低。,6. 不同煤气化技术对煤质的要求-流化床气化, 灰熔点:结渣问题是影响流化床气化炉运行的重要问题之一。结渣可以导致固体颗粒失流态化,最终导致气化炉停车。为了避免炉内结渣,通常要求煤的灰熔点高于操作温度150左右。考虑到煤的反应活性及流化床气化炉出炉煤气中不含焦油的要求,通常流化床气化炉的操作温度都在900以上,因此流化床气化炉对煤的灰熔点ST要求高于1050。,6. 不同煤气化技术对煤质的要求-流化床气化, 粒度:KBR气化炉属于传输床气化炉,具有高气速、高气固比、高循环量,这些特点要求煤的粒径要比其他形式的流化床小得多,同时为了减少带出细粉
16、量,煤的粒径不能太细,要求在0.4mm左右。其它流化床要求煤的粒径稍大,在06mm。,6. 不同煤气化技术对煤质的要求-流化床气化, 灰成分:煤灰中Fe2O3、CaO、Na2O等碱性金属氧化物的含量过高会与灰中的硅、铝等矿物质形成低熔点共熔物,降低煤的灰熔点。另外KBR气化技术采用的费锅流程回收煤气显热,热金属过滤除尘,煤灰中Na2O高温下挥发后会凝结在废热锅炉中及金属过滤器中形成烧结或粘结的灰沉积,影响换热系统和除尘系统的稳定运行。通常要求煤灰中Na2O的含量在5%以下。,6. 不同煤气化技术对煤质的要求-流化床气化, 煤的粘结性:为了防止煤在炉中结焦,从而失流态化,要求煤的粘结指数小于30
17、。 哈氏可磨性指数:KBR气化技术要求入炉煤的粒径在0.4mm左右,灰熔聚流化床要求入炉煤的粒径06mm,因此从磨煤制粉方面对煤的可磨性指数要求不如干粉气流床严格,但为了减少煤颗粒对气化炉内衬的磨损(尤其是旋风分离器),因此要求煤的硬度越低越好。,6. 不同煤气化技术对煤质的要求-流化床气化,其他要求:KBR气化要求煤的水分小于18%,灰熔聚流化床气化要求煤的外水分小于5%。对煤灰分含量不做要求。,6. 不同煤气化技术对煤质的要求-干法排灰移动床气化,原料煤粒度组成。典型粒度分布在5-50mm之间,低于5mm或高于50mm煤的比例均不超过5%。这是由于原料煤粒度分布过大,会造成气化炉同一床层截
18、面的煤的比表面积不同,比表面积大的煤气化时需要的氧气多,进而造成气化炉同一床层的反应速率不同,可能导致气化炉床层紊乱,比表面积小的煤(大粒度)因反应不完全,随着灰渣一起排出,致使灰中残炭量增加,碳转化率下降。,6. 不同煤气化技术对煤质的要求-干法排灰移动床气化,黏结指数。鲁奇加压气化炉可以气化黏结指数大于20的煤种。但是,随着煤的黏结性逐步增加,不利于气流分布,影响煤的气化效率。可见,气化煤的黏结性以不黏或弱黏为好,黏结指数小于20比较合适。,6. 不同煤气化技术对煤质的要求-干法排灰移动床气化,热稳定性和机械强度。在气化过程中,如果块煤出现粉化则会增大气体通过床层的阻力影响气体的均匀分布,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 煤炭 气化 技术 ppt 课件
链接地址:https://www.31ppt.com/p-1483480.html