作者/来源:霍锡臣1,蔡文生2 (1.北京杰斯菲克气化技术有限公司,北京 100176;2.沧州大化集团公司,沧州 061000) 日期: 2010-01-29 点击率:2426
1 各类煤气化炉的基本特点
目前工业化的煤气化技术按气化炉床层特点可以分为:固定床(也叫移动床)、流化床(也叫沸腾床)、气流床三类。
从煤气化技术发展来看,是从固定床到流化床再到气流床逐步发展演化的,每种炉型都有一个从常压操作到加压操作的发展过程。无论哪种煤气化炉型式,其依赖的都是以下几个最常见的基本化学反应。
主要一次反应:
C+O2→CO2(放热反应) (1)
2C+O2→2CO(放热反应) (2)
C+H2O→CO+H2(吸热反应) (3)
C+2H2O→CO2+2H2(吸热反应) (4)
主要二次反应:
2CO+O2→2CO2(放热反应) (5)
CO2+C→2CO(吸热反应) (6)
CO+H2O→CO2+H2(放热反应) (7)
1.1 固定床
最早工业化应用的是常压固定床煤气发生炉(主要作为燃料气使用),煤从顶部加入,气化介质(空气、氧气、水蒸气等)从底部鼓进炉内。为了料层的透气性 (孔隙率),只能使用一定粒度的块煤。为了提高气化强度,增加单台炉的产气量,采用了增加气化压力的措施(加压气化——鲁奇炉)。为了得到较纯的CO+H2用于合成氨生产,采用了间歇制气的方式(中小化肥厂常用的水煤气炉),在吹风阶段主要进行反应(1)、 (2)。
这两个反应,积蓄热量、提高火层温度,然后用较高压力的水蒸气吹入炉内主要进行反应(3),以得到较纯的CO+H2。固定床气化炉内的主要床层(自下而上):灰渣层、氧化层、还原层、干馏层、干燥层。煤和气化介质在炉内的运动速度较慢、停留时间较长(1 h~10 h),接触和反应时间充分。
1.2 流化床
当气化介质的流速不断提高,而气化用煤的粒度减小到一定程度时,就会形成煤粒被吹起、悬浮在半空象沸腾一样的“流化”状态,流化床就形成了。在理想的流化状态,气流的向上速度对煤粒的“浮力”与煤粒的重力基本平衡,大部分粒度比较均匀、大小合适的煤粒悬浮在下....