HT-L粉煤气化简介

HT-L粉煤气化简介安徽晋煤中能化工股份有限公司亓为华（一）煤气化的概念一、煤气化的概念与任务在一定的温度、压力下，通过气化剂与煤炭进行热化学反应，生成化工原料气的过程。（二）煤气化的任务一、煤气化的概念与任务生产煤化工所需要的原料气。（主要是CO和H2)二、煤气化的基本原理C+O2=CO2+402kJ/mol2C+O2=2CO+237kJ/molC+CO2=2CO-165kJ/mol2CO+O2=2CO2+567kJ/mol（一）炭与氧的化学反应二、煤气化的基本原理反应平衡常数lnKp=-21000/T+21.4（一）炭与氧的化学反应二、煤气化的基本原理反应平衡常数Kp=p2co/pco2反应平衡常数（常压）Kp=y2co/yco2（一）炭与氧的化学反应C+H2O(汽)=CO+H2-123kJ/mol（1）C+2H2O(汽)=CO2+2H2-80kJ/mol（2）CO+H2O(汽)=CO2+H2+42kJ/mol（3）二、煤气化的基本原理（二）碳与水蒸汽的化学反应二、煤气化的基本原理反应平衡常数Kp（1）=pcopH2/pH2OlgKp(1)=-6740.5/T+1.5561lgT-0.0001092T-0.000000371T2+2.554（二）炭与水蒸汽的化学反应二、煤气化的基本原理反应平衡常数Kp（2）=p0.5co2pH2/pH2OlgKp(2)=-4533.3/T+0.6446lgT-0.0003646T-0.0000001858T2+2.336（二）炭与水蒸汽的化学反应（三）甲烷生成反应C+2H2=CH4+Q2CO+2H2=CH4+CO2+Q2C+2H2O=CH4+CO2+Q二、煤气化的基本原理（四）煤炭气化的其它化学反应S+O2=SO2SO2+3H2=H2SS+CO=COSC+S2=CS2C+0.5H2+0.5N2=HCN二、煤气化的基本原理（五）煤炭气化过程速率加热和干燥挥发分和残焦燃烧气化灰渣生成析出挥发分3241二、煤气化的基本原理（五）煤炭气化过程速率气化剂扩散通过气流边界层反应产物的脱附和扩散气化剂在碳反应表面的化学吸附和化学反应321二、煤气化的基本原理•气体扩散速度扩散速率常数β•化学反应速度化学反应速率常数K•总过程速率常数K总K总=βK/（β+K）二、煤气化的基本原理（五）煤炭气化过程速率•当气化温度很低时，β＞＞KK总=βK/（β+K）=K此时的反应为化学动力学控制。提高温度、压力、浓度，改善催化剂等，能够加快过程速率。二、煤气化的基本原理（五）煤炭气化过程速率•当气化温度很高时，K＞＞βK总=βK/（β+K）=β此时的反应为扩散控制。提高压力、浓度，流速，减小颗粒度等，能够加快过程速率。二、煤气化的基本原理（五）煤炭气化过程速率800~1200℃时CO/CO2的浓度CO2CO浓度距碳粒表面的距离1200~1400℃时CO/CO2的浓度CO2CO浓度距碳粒表面的距离三、煤炭气化工艺分类移动床气化•煤料与炉体相对静止，靠重力下降•煤料在炉内停留时间以小时计•气化剂以较低速度通过床层三、煤炭气化工艺分类移动床间歇式常压气化炉（UGI）以块状无烟煤或焦炭为原料以空气和水蒸汽为气化剂在常压下气化气化间断进行固态排渣三、煤炭气化工艺分类移动床鲁奇气化炉(MK)•以碎粒煤（6~20mm）为原料•以氧气和水蒸汽为气化剂•在加压下（2~4MPa）气化•气化连续进行•产品气中CH4含量高•固态排渣鲁奇气化炉（MK)三、煤炭气化工艺分类流动床气化•流化床气化又称为沸腾床气化•煤料在炉内呈沸腾状态•气化剂速度能使碎煤呈浮动甚至沸腾状态三、煤炭气化工艺分类循环流化床气化炉（CFB）（Lurgi）•以碎煤为原料•以氧气和水蒸汽为气化剂•在常压或低压下气化•气化连续进行•固态排渣三、煤炭气化工艺分类ICC灰融聚流化床气化炉•以碎煤为原料（1~8mm）•以空气或富氧空气和水蒸汽为气化剂•在常压或加压下气化•气化连续进行ICC灰融聚流化床气化炉三、煤炭气化工艺分类恩德（Ende）流化床气化炉•以碎煤为原料（1~10mm）•以空气或富氧空气和水蒸汽为气化剂•在常压或加压下气化•气化连续进行三、煤炭气化工艺分类气流床气化•气流床气化也称为气流夹带床气化•煤料与气化剂呈平行运动•煤料在炉内停留时间以秒计•气化剂以极快速度通过气化炉三、煤炭气化工艺分类航天（HT-L）气流床气化炉•以粉煤为原料•以氧气和水蒸汽为气化剂•在加压下气化•气化连续进行•融态排渣航天气流床气化炉（HT-L）三、煤炭气化工艺分类壳牌（Shell）气流床气化炉•以粉煤为原料•以氧气和水蒸汽为气化剂•在加压下气化•气化连续进行•融态排渣壳牌气流床气化炉（Shell）三、煤炭气化工艺分类德士古气流床气化炉（Texaco）•以水煤浆为原料•以氧气和水蒸汽为气化剂•在加压下气化•气化连续进行•融态排渣德士古气流床气化炉（Texaco）四、HT-L气流床粉煤加压气化炉（航天炉）航天煤气化技术工艺流程氢粉煤粉煤加压气化炉HT-L技术工艺流程氧气、过热蒸汽空气燃料气原料煤洗涤塔火炬变换脱硫脱碳过滤器中压蒸汽渣处理灰水处理破渣机电输出燃气轮机蒸汽轮机IGCC燃料发电合成氨甲醇二甲醚汽/柴油储煤仓锁斗给煤仓煤仓磨煤机热风炉合成气安全阀气包补水气体精制过滤器鼓风机（一）磨煤及干燥单元生产出合格的粉煤1、主要任务主要工艺指标粒度≤90μm≥90％（重量）水份含量﹤2％（重量）（一）磨煤及干燥单元（一）磨煤及干燥单元2、工艺流程称重给煤机原料煤仓螺旋输送机粉煤袋式过滤器循环风机惰性气体发生器磨煤机原煤粉煤原料煤经过破碎，被输送到原料煤仓，通过称重给煤机送入磨煤机研磨，并用干燥的热风（惰性气体）进行干燥。干燥用的热风来自惰性气体发生器，经干燥后的粉煤，被热风输送到粉煤袋式过滤器，风粉分离。粉煤通过螺旋输送机进入下一单元（粉煤加压及输送单元）的粉煤贮仓。风通过循环风机再次进入惰性气体发生器。螺旋给料器（一）磨煤及干燥单元3、主要设备原料煤仓螺旋输送机粉煤袋式过滤器循环风机惰性气体发生器磨煤机原煤粉煤原料煤仓称重给煤机（一）磨煤及干燥单元3、主要设备原料煤仓螺旋输送机粉煤袋式过滤器循环风机惰性气体发生器磨煤机原煤粉煤磨煤机（一）磨煤及干燥单元3、主要设备原料煤仓螺旋输送机粉煤袋式过滤器循环风机惰性气体发生器磨煤机原煤粉煤粉煤袋式过滤器螺旋输送机（一）磨煤及干燥单元3、主要设备原料煤仓螺旋输送机粉煤袋式过滤器循环风机惰性气体发生器磨煤机原煤粉煤循环风机（一）磨煤及干燥单元3、主要设备原料煤仓螺旋输送机粉煤袋式过滤器循环风机惰性气体发生器磨煤机原煤粉煤惰性气体发生器（一）磨煤及干燥单元3、主要设备原料煤仓螺旋输送机粉煤袋式过滤器循环风机惰性气体发生器磨煤机原煤粉煤磨煤机（二）粉煤加压及输送单元将粉煤由常压状态转换到加压状态1、主要任务（二）粉煤加压及输送单元主要工艺指标•粉煤锁斗压力和料位•粉煤给料罐压力和料位（二）粉煤加压及输送单元2、工艺流程粉煤贮仓过滤器CO2粉煤粉煤从粉煤贮仓（常压）靠重力进入处于常压状态的粉煤锁斗，粉煤锁斗进煤完成后，关闭进料阀，用高压二氧化碳(或氮气)对粉煤锁斗进行加压，加压至与粉煤给料罐的压力相等，打开出料阀，粉煤靠重力进入粉煤给料罐，粉煤锁斗下料完成后，关闭出料阀，泄压至常压，打开进料阀，开始下一次进料。粉煤贮仓粉煤锁斗粉煤给料罐粉煤进料阀粉煤出料阀（二）粉煤加压及输送单元3、主要设备粉煤贮仓过滤器CO2粉煤粉煤贮仓粉煤锁斗粉煤给料罐粉煤贮仓（二）粉煤加压及输送单元3、主要设备粉煤贮仓过滤器CO2粉煤粉煤贮仓粉煤锁斗粉煤给料罐粉煤锁斗（二）粉煤加压及输送单元3、主要设备粉煤贮仓过滤器CO2粉煤粉煤贮仓粉煤锁斗粉煤给料罐粉煤给料罐（二）粉煤加压及输送单元3、主要设备粉煤贮仓过滤器CO2粉煤粉煤贮仓粉煤锁斗粉煤给料罐粉煤贮仓过滤器（三）气化及原料气洗涤单元1、主要任务•将粉煤稳定地输送到气化炉•用氧气、蒸汽与粉煤气化•将合成气洗涤除尘后送变换（三）气化及合成气洗涤单元（1300单元）主要工艺指标•炉内温度•锅炉水密度•气体成分•煤耗•氧耗（三）气化及合成气洗涤单元2、工艺流程•从空分来的高压氧气与从锅炉来的高压蒸汽在氧气蒸汽混合器里混合，进入烧嘴。•从粉煤给料罐来的粉煤在高压CO2的输送作用下进入烧嘴。•气化剂和粉煤在烧嘴出口处混合，在高温高压下燃烧气化，生成原料气（主要为H2+CO）和液态渣，原料气和液态渣并流进入激冷室。洗涤塔汽包气化炉破渣机文丘里洗涤器激冷水泵锅炉循环水泵氧气蒸汽混合器渣锁斗（三）气化及合成气洗涤单元2、工艺流程•高温合成气和熔渣经激冷环被水激冷后，沿下降管导入激冷室的水浴，熔渣迅速固化，散裂成小的(平均约为1毫米)玻璃状的颗粒，绝大部分迅速沉淀。•出激冷室的合成气经过文丘里洗涤器洗涤润湿，进入洗涤塔再次洗涤，除去残余的飞灰，并达到水蒸汽饱和的状态，出洗涤塔后送变换工段。•中压锅炉水泵使炉内水冷壁盘管内的锅炉水的强制循环，有效降低承压壳体的温度，同时回收部分热量，转化为中压蒸汽(约5.4Mpag饱和蒸汽)洗涤塔汽包气化炉破渣机文丘里洗涤器激冷水泵锅炉循环水泵氧气蒸汽混合器渣锁斗（三）气化及合成气洗涤单元点火烧嘴、开工烧嘴、工作烧嘴三位一体烧嘴3主要设备洗涤塔汽包气化炉破渣机文丘里洗涤器激冷水泵锅炉循环水泵氧气蒸汽混合器渣锁斗烧嘴点火烧嘴开工烧嘴工作烧嘴水冷壁（三）气化及合成气洗涤单元3主要设备洗涤塔汽包气化炉破渣机文丘里洗涤器激冷水泵锅炉循环水泵氧气蒸汽混合器渣锁斗（三）气化及合成气洗涤单元3主要设备气化炉破渣机洗涤塔汽包气化炉破渣机文丘里洗涤器激冷水泵锅炉循环水泵氧气蒸汽混合器渣锁斗气化室烧嘴激冷室下降管水冷壁（三）气化及合成气洗涤单元3主要设备渣锁斗洗涤塔汽包气化炉破渣机文丘里洗涤器激冷水泵锅炉循环水泵氧气蒸汽混合器渣锁斗（三）气化及合成气洗涤单元3主要设备洗涤塔洗涤塔汽包气化炉破渣机文丘里洗涤器激冷水泵锅炉循环水泵氧气蒸汽混合器渣锁斗文丘里洗涤器（三）气化及合成气洗涤单元3主要设备洗涤塔汽包气化炉破渣机文丘里洗涤器激冷水泵锅炉循环水泵氧气蒸汽混合器渣锁斗烧嘴冷却水泵锅炉循环水泵激冷水泵（四）渣及灰水处理单元1、主要任务•对气化及合成气洗涤单元排出的黑水和固渣进行初步处理•实现热量的回收和水的循环使用（四）渣及灰水处理单元主要工艺指标•灰水硬度（四）渣及灰水处理单元合成气洗涤塔的部分黑水由激冷水泵送到气化炉激冷室，气化炉激冷室排出的黑水与合成气洗涤塔排出的另一部分黑水送入高压闪蒸罐，闪蒸蒸汽后的黑水进入真空闪蒸罐，再泵入沉降槽，沉降后的灰水经除氧后泵送到洗涤塔。2、工艺流程高压闪蒸罐沉降槽灰水槽真空过滤机除氧槽捞渣机真空闪蒸罐灰水泵洗涤塔给料泵耙料机（四）渣及灰水处理单元3、主要设备高压闪蒸罐高压闪蒸罐沉降槽灰水槽真空过滤机除氧槽捞渣机真空闪蒸罐灰水泵洗涤塔给料泵耙料机（四）渣及灰水处理单元3、主要设备真空闪蒸罐高压闪蒸罐沉降槽灰水槽真空过滤机除氧槽捞渣机真空闪蒸罐灰水泵洗涤塔给料泵耙料机（四）渣及灰水处理单元3、主要设备高压闪蒸罐沉降槽灰水槽真空过滤机除氧槽捞渣机真空闪蒸罐灰水泵洗涤塔给料泵耙料机高压闪蒸罐沉降槽灰水槽真空过滤机除氧槽捞渣机真空闪蒸罐灰水泵洗涤塔给料泵耙料机沉降槽耙料机沉降槽底流泵（四）渣及灰水处理单元3、主要设备高压闪蒸罐沉降槽灰水槽真空过滤机除氧槽捞渣机真空闪蒸罐灰水泵洗涤塔给料泵耙料机沉降槽底流泵真空过滤机水环真空泵（四）渣及灰水处理单元3、主要设备高压闪蒸罐沉降槽灰水槽真空过滤机除氧槽捞渣机真空闪蒸罐灰水泵洗涤塔给料泵耙料机沉降槽底流泵灰水槽灰水泵（四）渣及灰水处理单元3、主要设备高压闪蒸罐沉降槽灰水槽真空过滤机除氧槽捞渣机真空闪蒸罐灰水泵洗涤塔给料泵耙料机沉降槽底流泵除氧槽洗涤塔给料泵（四）渣及灰水处理单元3、主要设备高压闪蒸罐沉降槽灰水槽真空过滤机除氧槽捞渣机真空闪蒸罐灰水泵洗涤塔给料泵耙料机沉降槽底流泵捞渣机渣池泵（五）航天炉气化的特点•加压、连续气化•融态排渣•以氧气和水蒸汽为气化剂，以干