按煤在气化炉内的运动方式分为固定床(移动床)、沸腾床和气流床等形式;按气化操作压力分常压气化和加压气化;按进料方式分固体进料和浆液进料;按排渣方式分固体排渣和熔融排渣等各种设计。
典型的工业化煤气化炉型有:UGI炉、鲁奇炉、温克勒炉(Winkler)、德士克炉(Texaco)和道化学煤气化炉(Dow Chemical)。正在研究开发的炉型有十几种。 以美国联合气体改进公司命名的煤气化炉,是一种常压固定床煤气化设备。原料通常采用无烟煤或焦炭,其特点是可以采用不同的操作方式(连续或间歇)和气化剂,制取空气煤气、半水煤气或水煤气。
炉子为直立圆筒形结构(图1)。炉体用钢板制成,下部设有水夹套以回收热量、副产蒸汽,上部内衬耐火材料,炉底设转动炉篦排灰。气化剂可以从底部或顶部进入炉内,生成气相应地从顶部或底部引出。因采用固定床反应,要求气化原料具有一定块度,以免堵塞煤层或气流分布不匀而影响操作。
煤气化炉
UGI 炉用空气生产空气煤气或以富氧空气生产半水煤气时,可采用连续式操作 *** ,即气化剂从底部连续进入气化炉,生成气从顶部引出。以空气、蒸汽为气化剂制取半水煤气或水煤气时,都采用间歇式操作 *** 。在中国,除少数用连续式操作生产发生炉煤气(即空气煤气)外,绝大部分用间歇式操作生产半水煤气或水煤气。
UGI炉的优点是设备结构简单,易于操作,一般不需用氧气作气化剂,热效率较高。缺点是生产强度低,每平方米炉膛面积的半水煤气发生量约1000m3/h,对煤种要求比较严格,采用间歇操作时工艺管道比较复杂。 德国鲁奇煤和石油技术公司在1926年开发的一种加压移动床煤气化设备。特点是煤和气化剂(蒸汽和氧气)在炉中逆流接触,煤在炉中停留时间1~3h,压力2.0~3.0MPa。适宜于气化活性较高,块度3~30mm的褐煤、弱粘结性煤等。
鲁奇煤气化炉为立式圆筒形结构(图2),炉体由耐热钢板制成,有水夹套副产蒸汽。煤自上而下移动先后经历干燥、干馏、气化、部分氧化和燃烧等几个区域,最后变成灰渣由转动炉栅排入灰斗,再减至常压排出。气化剂则由下而上通过煤床,在部分氧化和燃烧区与该区的煤层反应放热,达到更高温度点并将热量提供气化、干馏和干燥用。粗煤气最后从炉顶引出炉外。煤层更高温度点必须控制在煤的灰熔点以下。煤的灰熔点的高低决定了气化剂H2O/O2比例的大小。高温区的气体含有二氧化碳、一氧化碳和蒸汽,进入气化区进行吸热气化反应,再进入干馏区,最后通过干燥区出炉。粗煤气出炉温度一般在250~500℃之间。
鲁奇炉由于出炉气带有大量水分和煤焦油、苯和酚等,冷凝和洗涤下来的污水处理系统比较复杂。生成气的组成(体积%)约为:氢37~39、一氧化碳17~18、二氧化碳32、甲烷8~10,经加工处理可用作城市煤气及合成气(见彩图)。鲁奇炉是采用加压气化技术的一种炉型,气化强度高。目前共有近200多台工业装置,用于生产合成气的只有中国的9台。鲁奇炉现已发展到Mark IV型,炉径为4.1m,每台产气量可达60000m3/h,已应用于美国、中国和南非。
煤气化炉
正在开发的鲁奇新炉型有:MK+,操作压力6MPa,5m直径,17m高;鲁奇-鲁尔-100型煤气化炉,操作压力为9MPa,两段出气;英国煤气公司和鲁奇公司共同开发的BGL炉,采用熔融排渣技术,降低蒸汽用量,提高气化强度并可将生成气中的焦油、苯、酚和煤粉等喷入炉中回炉气化。 以德国人F.温克勒命名的一种煤气化炉型。1926年在德国工业化。特点是用气化剂(氧和蒸汽)与煤以沸腾床方式进行气化。原料煤要求粒径小于1mm的在15%以下,大于10mm的在5%以下,并具有较高的活性,不粘结,灰熔点高于1100℃。常压操作,温度900~1000℃,煤在炉中停留时间0.5~1.0h。生成气中不含焦油,但带出的飞灰量很大。
温克勒炉是立式圆筒形结构(图3)。炉体用钢板制成。煤用螺旋加料器从气化炉沸腾层中部送入,气化剂从下部通过固定炉栅吹入,在沸腾床上部二次吹入气化剂,干灰从炉底排出。整个床层温度均匀,但灰中未转化的碳含量较高。改进的温克勒炉将炉底改为无炉栅锥形结构,气化剂由多个喷嘴射流喷入沸腾床内,改善了流态化的排灰工作状况。
煤气化炉
温克勒炉以高活性煤如褐煤或某些烟煤为原料,生成气的组成(体积%)为:氢35~46、一氧化碳30~40,二氧化碳13~25、甲烷1~2。多用于制氢、氨原料气和燃料煤气。
正在开发中的改进炉型是高温温克勒炉,它是在常规温克勒炉的基础上发展起来的加压炉型。另一种加压加氢气化炉也是从温克勒炉发展起来的,反应压力12MPa,气化温度900℃,以2mm的煤粒在床层中进行沸腾加氢气化,目的是生成甲烷以制造人造天然气。 联邦德国克虏伯-柯柏斯公司和工程师F.托策克1952年开发,是一种高温气流床熔融排渣煤气化设备。采用气-固相并流接触,煤和气化剂在炉内停留时间仅几秒钟,压力为常压,温度大于1300℃。K-T煤气化炉结构为卧式橄榄形(图4),其上部有废热锅炉(辐射传热的和对流传热的),利用余热副产蒸汽。壳体由钢板制成,内衬耐火材料。煤粉通过螺旋加料或气动加料与气化剂混合,从炉子两侧或四侧水平方向以射流形式喷入炉内,立即着火进行火焰反应。中心温度可高达2000℃,炉内更低温度控制在煤的灰熔点以上,以保证顺利排渣。进料射流速度必须大于火焰传播速度,以防回火。灰渣中的一半以熔渣形式从炉底渣口排入水封槽,另一半随生成气带出炉外。生成气出炉口时,先用水或蒸汽急冷到熔渣固化点(1000℃)以下,防止粘结在紧接炉出口的辐射锅炉炉壁,然后进入对流锅炉进一步回收废热,最后去除尘和气体净化系统。K-T煤气化炉最关键的问题是炉衬耐火材料与煤的灰熔点和灰组成必须相适应,尽量减少熔渣对耐火材料的侵蚀作用。
K-T煤气化炉用一般煤为原料时,生成气的组成(体积%)大致为:氢31、一氧化碳58、二氧化碳10、甲烷0.1,不含焦油等干馏产物,适宜作合成氨和甲醇等的原料气和其他还原过程用的气体。 美国德士古公司开发的一种加压气流床煤气化设备(见彩图)。1979年在联邦德国完成工业操作试验。其特点是把煤制成水煤浆送入气化炉内同气化剂进行高温气化反应。气化温度1200~1600℃,操作压力4MPa,水煤浆中煤粉浓度约71%(质量),煤粉中14~60%的粒度小于90μm,碳转化率99%。
煤气化炉
德士古煤气化炉为直立圆筒形结构(图5),主体分两部分,上部为气化室,下部为辐射废热锅炉(或激冷部分),下接灰渣锁斗。氧气和水煤浆分别通过压缩机和泵升压后,由气化炉顶的给料喷嘴进入炉内,在高温下进行气化反应。生成气在废热锅炉中激冷,初步降温后从中部引出。气化操作温度控制在煤的灰熔点以上。灰渣通过灰渣锁斗排出。由于采用高温加压操作,因此①气化强度高;②生成气压力较高,节省后续工序的动力;③原料适应性广,既可采用不同的煤种,也可使用煤加氢液化后的残渣;④把固体煤制成水煤浆流体输送,简化了加压进料装置;⑤废水中不含焦油和酚,环境污染不严重。
德士古K-T煤气化炉的气化温度很高,又是并流操作,炉内热效率较低,同时它以水煤浆进料,生成气中二氧化碳含量高。因此,提高水煤浆中煤的浓度是这种气化 *** 的重要环节。水煤浆中煤的浓度同煤的性质、粒度和粒度分布有直接的关系。加入适宜的添加剂可降低水煤浆的粘度,从而得到较高浓度的水煤浆。
德士古煤气化炉生成气的组成(体积%)为:一氧化碳44~51、氢35~36、二氧化碳13~18、甲烷 0.1适宜用作合成氨和碳一化学产品的原料气。
粉煤气化装置的技术特性干煤粉进料:20 20 20 20 ~90909090微米煤粉颗粒惰性气体输送:氮气或二氧化碳高压气化炉:2.02.02.02.0~4.0MPaA4.0MPaA4.0MPaA4.0MPaA优点:⒈干煤粉进料气化效率高严格控制进料煤粉的水含量。与湿法比较,1Kg1Kg1Kg1Kg水煤浆可以减少蒸发0.35Kg0.35Kg0.35Kg0.35Kg水,节约~2600KJ2600KJ2600KJ2600KJ的能量,折算标煤0.113Kg0.113Kg0.113Kg0.113Kg(5500Kcal/Kg5500Kcal/Kg5500Kcal/Kg5500Kcal/Kg),占进煤量的17 17 17 17 %。粉煤气化比水煤浆气化:冷煤气效率提高10101010%,氧耗量降低15 15 15 15 ~25 25 25 25 %。有效气产量提高6666%。⒉先进成熟的干煤粉密相输送技术悬浮速度7 7 7 7 ~10m/s10m/s10m/s10m/s,固气比480Kg/m3480Kg/m3480Kg/m3480Kg/m3,载气量少。⒊强化燃烧,提高了单位体积的产气率,气化强度高在同样生产能力下,与常压炉相比,设备尺寸最小,结构紧凑,占地面积小,燃烧效率提高。 气化炉膛允许操作温度:1400 1400 1400 1400 ~1900190019001900℃优点:⒈煤种适应性范围广煤的灰熔点可选范围宽(1250 1250 1250 1250 ~1650165016501650℃),气化原料可选范围广;⒉碳转化率高、粗合成气品质好,CH4CH4CH4CH4含量低碳转化率设计值≥99.5%99.5%99.5%99.5%,出口合成气有效气体(CO+H2)(CO+H2)(CO+H2)(CO+H2)体积≥90%90%90%90%,CH4CH4CH4CH4体积≤130PPm130PPm130PPm130PPm。⒊提高反应速率,可缩短反应停留时间高温、高压提高反应速率。与水煤浆气化工艺比,更容易达到平衡状态。平均炉内停留时间10S10S10S10S。⒋干煤粉纯氧燃烧,提高火焰中心温度,火焰短燃烧器火焰的中心温度:1800180018001800~2150215021502150℃。 单烧嘴顶烧组合燃烧器优点:⒈燃烧火焰、炉内物料流场与炉膛结构有较好的符合炉内煤粉热解区、火焰燃烧区、烟气射流区、烟气回流区以及二次反应区分布合理。反应停留时间满足气化要求⒉燃烧负荷调节范围大负荷调节范围:60%60%60%60%~120 %120 %120 %120 %⒊燃烧器结构设计合理、具有良好的燃烧性能中心氧与旋流煤粉混合充分,煤粉反应完全;火焰形状、稳定性好;⒋安装、调试、维护方便集高能电点火装置、液化气((((柴油)点火烧嘴、火检为一体,独立冷却水外盘管,拆装维护方便。⒌精良的加工制造工艺关键材料采用进口材料或同类特制国产材料,焊接和组装工艺严格按规范执行,整体热处理消除热应力。⒍烧嘴的设计寿命大大延长水冷夹套式烧嘴冷却方案,可保证烧嘴长周期运行稳定可靠。设计寿命20年,烧嘴头部局部维护时间6月一次。/ P% B* T' P/ t, v 密闭式盘管水冷壁辐射室结构,设计寿命20202020年优点:⒈水流量分布均匀““““四进四出””””结构可以保证管程流阻分布均匀。⒉控制盘管内水汽化率,调节炉内热平衡水汽化率6.5%6.5%6.5%6.5%,蒸汽产量~22000Kg/H22000Kg/H22000Kg/H22000Kg/H(满负荷)。⒊盘管焊接接头少单根直管可达12m12m12m12m。⒋盘管轴向热膨胀量较小盘管热应力分析表明,径向热膨胀量6mm6mm6mm6mm。⒌多组冷却水盘管便于维护和更换烧嘴盘管、渣口盘管分别进水,易于调节和更换⒍制造加工工艺成熟专用盘管热弯、焊接、组装、检验生产线。““““自我修复式””””耐火材料结构,维护量少优点:⒈““““自我修复式””””耐火材料结构,提高材料的使用寿命水冷壁外可以形成稳定的固渣层3333~5mm5mm5mm5mm,““““以渣抗渣””””,抵抗气体和熔渣的冲刷和磨损⒉水冷壁降低耐火材料的蚀损率保证SiCSiCSiCSiC材料的使用温度<1400140014001400℃,保证高温强度不降低⒊耐火材料的组合结构,降低炉膛散热损失炉内向外依次有液渣、固渣、SiCSiCSiCSiC耐火材料、水冷壁、惰性气体保护层、高铝不定型耐火材料、外保温层,散热损失小⒋耐火材料的选材具有低的气孔率、较高的高温强度、较好的热稳定性不定型耐火材料更大粒径小于4mm4mm4mm4mm,高温耐压强度≥85N/mm285N/mm285N/mm285N/mm2,永久热变形≤0 .73%0 .73%0 .73%0 .73%,有效的不定型结构设计⒌耐火材料的施工、养护、维护和更换方便,价格低 ! C$ q$ k- w% P, P5 s 急冷、水浴式合成气冷却及洗涤方案,可靠性好优点:⒈技术方案成熟可靠TexacoTexacoTexacoTexaco工艺成熟结构,理论分析和模拟计算结果与实际情况符合很好。⒉对急冷环有成熟的工程业绩和分析数据对急冷环结构有长期的研究,形成独有的急冷环技术。⒊合成气急冷效果明显降低合成气流速、保持液膜厚度有助于急冷。⒋除渣、除灰效果明显水浴比喷淋、气体降温更有利于合成气中固相的除去⒌合成气中增加的饱和水可直接用于变换工序 燃烧效率高、环保性能好优点:⒈冷煤气效率、热效率都高于湿法工艺控制煤粉进料水含量降低能量消耗,冷煤气效率比湿法提高10101010%,热效率提高6666%⒉高温煤气化,CCCC转化率高于湿法工艺CCCC转化率≥99.5%99.5%99.5%99.5%,比湿法工艺提高1%1%1%1%,降低固渣排放⒊纯氧燃烧,比常压炉降低空气排烟损失额定工况热效率不小于95%95%95%95%⒋盘管冷却水副产中压蒸汽回收炉内燃烧热量3~5%3~5%3~5%3~5%⒌控制N2N2N2N2进炉量,可以降低NOxNOxNOxNOx的排放固气比达12:112:112:112:1,载气量较少⒍废水有害成分极少,生化处理后可直接排放;固渣捕集完全,可用做建筑材料或深埋,对环境无其他污染。 连续运行时间长、生产调幅能力强优点:⒈采用成熟的工艺路线充分吸收现有煤化工工艺及粉煤锅炉成熟技术,生产工艺流程容易打通,降低投资风险和研制周期;⒉关键设备有大量的工程业绩和专业制造厂家Texaco Texaco Texaco Texaco 炉、燃烧器、水冷壁等都已国产化和在其他类似的工业产品中使用,产品的质量可以保证⒊粉煤燃烧器的使用周期长烧嘴头部的冷却条件比Texaco Texaco Texaco Texaco 炉好,冷却盘管降低烧嘴头部的局部温度,可以延长材料的使用寿命⒋粉煤燃烧器更换维护方便⒌炉膛操作比Shell Shell Shell Shell 炉方便单烧嘴的点火、燃烧负荷调节、控制系统都比多烧嘴优越⒍水冷壁提高耐火材料的使用寿命,更换维护简便 % q! X9 F4 h' p 采用HT-L粉煤气化工艺的技术优势 高温煤气化,高效节能。碳转化率高( ≥99% ) ,冷煤气效率高( ≥82% ),有效气体成分( ≥90% )煤种的适用范围广,燃料可以多元化,煤种可以本地化;控制系统自动化程度高,有完善的安保联锁系统环保性能好,排放的污染物少;具有自主知识产权,工艺成熟可靠,主要设备完全国产化; # q: \) {/ S7 c3 ]' I$ T% Q: ^ ' K# L a. j7 B! C3 z' w , J+ G- {+ t3 |$ l HT-L粉煤气化工艺与当今世界先进煤气化技术的性能比较 项 目 HT–L Shell Texaco GSP 比氧耗 (Nm3/KNm3) 330(Nm3/KNm3) 330(Nm3/KNm3) 330(Nm3/KNm3) 330~360 330360 330360 330360 330~360 410360 410360 410360 410~430 330430 330430 330430 330~360 360 360 360 有效气成分 CO+H2(%) 89CO+H2(%) 89CO+H2(%) 89CO+H2(%) 89~91 8991 8991 8991 89~93 7893 7893 7893 78~81 8981 8981 8981 89~91 91 91 91 碳转化率(%) 99 99 98 99 (%) 99 99 98 99 (%) 99 99 98 99 (%) 99 99 98 99 冷煤气效率(%) 80(%) 80(%) 80(%) 80~83 8083 8083 8083 80~83 7183 7183 7183 71~76 8076 8076 8076 80~83 83 83 83 煤气化
先说分类:(动力煤在下面)...比较多,慢慢看.
一、 煤的种类(按炭化程度分)
1. 泥煤(草煤、泥炭)8380~10500kJ/kg
2. 褐煤10500~16700kJ/kg
3. 烟煤21000~29400kJ/kg
4. 无烟煤(白煤)21000~25200kJ/kg
无烟煤:高固定碳含量,高着火点(约360~420℃),高真相对密度(1.35~1.90),低挥发分产量和低氢含量。除了发电外,无烟煤主要作为气化原料(固定床气化发生炉)用于合成氨、民用燃料及型煤的生产等。一些低灰低硫高HGI的无烟煤也用于高炉喷吹的原料。
贫煤:煤烟中煤级更高的煤,它的特征是:较高的着火点(350—360℃),高发热量,弱粘结性或不粘结。贫煤主要用于发电和电站锅炉燃料。使用贫煤时,将其与其他一些高挥发分煤配合使用也不失为一个好的途径。
贫瘦煤:挥发分低,粘结性较差,可以单独用来炼焦。当与其他适合炼焦的煤种混合时,贫瘦煤的掺入将使焦炭产品的块度增大。贫瘦煤也可用于发电、电站锅炉和民用燃料等方面。典型的贫瘦煤产于山西省西山煤电公司。
瘦煤:中度的挥发分和粘结性,主要用于炼焦。在炼焦过程中可能会产生一些胶质物,胶质层的厚度为6—10mm。由瘦煤单独炼焦产生的焦炭,机械强度较高但耐磨强度相对较差。除了那部分高灰高硫的瘦煤,瘦煤经常与其他煤种混合炼焦。
焦煤:有很强的炼焦性,中等的挥发分(约16%—28%),焦煤是国内主要用于炼焦的煤种。由焦煤炼成的焦炭具有非常优良的性质,焦煤主要产于山西省和河北省。
肥煤:中等或较高的挥发分(约25%—35%)和很强的粘结性,主要用于炼焦(一些高灰高硫的肥煤用来发电)。与其他煤级的煤相比,肥煤一般具有较高的硫含量。
1/3焦煤:介于焦煤、气煤和肥煤之间,具有较高的挥发分(类似于气煤),较强的粘结性(类似于肥煤)和很好的炼焦性(类似于焦煤),这也是它被称为1/3焦煤的原因。1/3焦煤由于其产量高而主要用于炼焦和发电。
气肥煤:高挥发分(接近于气煤)和强的粘结性(接近于肥煤),它适用于焦化作用产生的城市燃气和与其他煤种混合炼焦以增加煤气、焦油等副产品的产量。气肥煤的显微组成与其他煤种有很大的差异,壳质组的含量相对较高。
气煤:很高的挥发分和中度的粘结性,主要用于炼焦和发电。典型的气煤产于辽宁省。
1/2中粘煤:过度煤级的煤,在中国它只有很小一部分的储量和产量。其特征与一些气煤和弱粘煤类似。
弱粘煤:煤化程度较低或中等煤化程度的煤,其粘结性很差,不能单独用于炼焦。由于其特殊的成因,弱粘煤具有较高的惰性组含量。典型的弱粘煤产于山西省大同市。
不粘煤:早期煤化阶段曾被氧化过,因此它具有低发热量的特点。主要用于发电、气化和民用燃料等。不粘煤主要产于中国的西北部地区。
长焰煤:煤化程度是所有烟煤中更低的。由于其燃烧时火焰较长而被称为长焰煤。主要用于发电、电站锅炉燃料等。辽宁省的长焰煤储量是全国更大的。
褐煤:所有煤中更低级的煤,其特征是高水分,高氧含量(约15%—30%),并含有一些腐植酸。主要用于发电和气化。
从广义上来讲,凡是以发电、机车推进、锅炉燃烧等为目的,产生动力而使用的煤炭都属于动力用煤,简称动力煤。
火电厂用的煤炭质量对锅炉设计和生产过程都是重要的基本依据。燃料煤的特性包括两个方面:一是煤特性,二是灰特性。煤特性指煤的水分、灰分、挥发分、固定碳、元素含量(碳、氢、氧、氮、硫)、发热量、着火温度、可磨性、粒度等。这些指标与燃烧、加工(例如磨成煤粉)、输送和储存有直接关系。灰特性指煤灰的化学成分、高温下的特性、以及比电阻等。这些特性对燃烧后的清洁程度,对钢材的腐蚀性以及煤灰的清除等有很大的影响。
动力用煤就类别来说,主要有褐煤、长焰煤、不粘结煤、贫煤;气煤以及少量的无烟煤。从商品煤来说,主要有洗混煤、洗中煤、粉煤、末煤等。劣质煤主要指对锅炉运行不利的多灰分(大于40%)低热值(小于15。73兆焦/千克)的烟煤、低挥发分(小于10%)的无烟煤、水分高热值低的褐煤以及高硫(大于2%)煤等。燃用劣质煤是火电厂对社会的一项贡献。
标准煤只是一个概念,其实是不存在的。标准煤又叫标准燃料,是计算能源总量和折合各种能源的综合指标。由于不同的能源所含热量不同,故须用一个统一标准加以计算和比较。我国规定每公斤标准煤的含热量为7000 Cal,以此可把其他能源的折合成标准煤计算,如石油每公斤发热量为10000 Cal,天然气每立方米发热量为9312 Cal,则相当标准煤的比率分别为1.429和1.33。
那要看是什么气化炉。是固定床、气流床还是流化床。固定床对煤的块度有一定要求,气流床和流化床则没有块度要求,一般还要进行预破碎。具体的煤种而言,以烟煤为宜,相对而言反应活性较好,比较适合气化。
HT-L粉煤气化装置对煤种的一般要求
煤种分析项目 数据范围
总水(AR;%) 4.5~30.7
灰分(%;MF) 5.7~35.0
含氧(%;MF) 5.3~16.3
总硫(%;MF) 0.3~5.2
总氯(%;MF) 0.01~0.41
Na2O(%;on Ash) 0.1~3.1
K2O(%; on Ash) 0.1~3.3
CaO(%; on Ash) 1.2~23.7
Fe2O3(on Ash) 5.9~27.8
SiO2(%; on Ash) 24.9~58.9
AL2O3(%; on Ash) 9.5~32.6
高热值(MJ/kg;MF) 22.8~33.1
1、 水分
煤中水分包括外表水和内存水,他们属于化合水部分,游离水也是煤中水分的一部分。外表水是煤粒表面的水分,来源于机械采煤的**,露天放置或运输中的雨水,防止自然飞灰的洒水。煤的外表水对气化虽然没有影响,但外表水高会增加运输费用。对磨煤时可能因水分高使原煤仓下煤不畅,外表水分不稳定还易造成煤干燥系统热能量消耗的波动,从而使燃料气量和助燃风量增加提高了成本。外表水突然增大,煤干燥系统为保证如炉中水储量的稳定,就要增大燃料的消耗,造成原料浪费及污染环境。外水的高低与采煤、贮存、运输方式有关,通过人的努力是可以改变的。因此应尽量降低外水表含量,以节省开支且方便操作。
内存水是煤的内在水分,即煤的结合水,以化学态形式存在于煤中。煤的内水高,同样会增加运输费用。更重要的是,去除内水要比去除外表水消耗更多的加热燃料。因此,内水越高,送入气化炉的粉煤中含水量会增高,水分气化所消耗的能量增多,粗合成气中的有效气体成份降低,气化效率因此降低,煤耗增加。
2、 灰分
灰分是煤中不直接参加气化反应的惰性物质,但灰的熔化却要消耗煤在气化反应过程中的大量热。煤灰分含量高,则气化后的有效气体成分就少,送入气化炉同质量的煤,灰分高的煤产气量少,灰渣量大,能耗高。根据资料介绍。在同样反应条件下,灰分增加1%,氧增大0.7%~0.8%,煤耗增大1.3%~1.5%,灰分越高气化煤耗、氧耗越高,灰渣对炉内构件的冲刷磨蚀越快;另外,灰渣量越大,对输煤,气化炉灰渣水处理系统的影响越大,气化炉及灰渣处理的系统除渣负荷也就越重,对管道和设备的磨蚀也随之加快。严重时会影响气化炉的正常运行。但由于HT-L粉煤气化装置是采用冷壁结构,以渣抗渣,如果灰分含量太低,气化炉的热损大,且不利于炉壁的抗渣保护,影响气化炉的使用寿命。
3、 灰熔点及灰组成
HT-L粉煤气化装置采用液态排渣,为保证气化炉排渣顺利。正常操作温度应高于灰熔点FT(流动温度)约200℃。如煤灰熔点过高,势必要求提高气化操作温度。提高操作温度虽然有利于碳转化及气化炉排渣,但操作温度过高,辐射室水冷壁散热量增大,锅炉蒸汽量也大幅提高,使得冷煤气效率下降,从而影响气化炉运行的经济性。因此选择灰熔点低的煤种,可以降低操作温度,提高煤的利用效率。另外,如果煤的灰熔点低,操作温度就可以降低,与高灰熔点煤相比较,无需消耗过多氧与碳反应生成CO2来维持较高的操作温度。有效气体的产率就高。
对高灰熔点煤,一般可以通过添加助熔剂来改变煤灰的熔融特性,一般为石灰石,但是加石灰要适量,石灰石添加不合适会直接影响氧炭比,过量会形成结垢对水系统的循环也是不利的,适量的石灰石以保证气化炉的正常运转。煤灰主要是由SiO2、AL2O3、CaO、MgO、TiO2及Na2O、K2O等组成。一般而言,煤灰中酸性组分SiO2、AL2O3、TiO2和碱性组分Fe2O3、CaO、MgO、Na2O等的比值越大,灰熔点越高,煤灰组成一般对气化反应无多大影响,但其中某些组分含量过高会影响煤灰的熔融特性,造成气化炉渣口排渣不畅或渣口堵塞。
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