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类型煤炭性质对气化的影响讲课稿 word 文档.doc

  • 上传人:天天快乐
  • 文档编号:1311719
  • 上传时间:2018-06-23
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    煤炭性质对气化的影响讲课稿 word 文档.doc
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    1、煤炭性质对气化的影响讲课稿煤是由植物残骸经过复杂的生物化学作用和物理化学作用转变而成的,这个转变过程叫做植物的成煤作用。一般认为,成煤过程分为泥炭化阶段和煤化阶段两个阶段。不同煤种的组成和性质相差是非常大,即使是同一煤种,由于成煤的条件不同,性质差异也较大。煤结构、组成以及变质程度之间的差异,会直接影响和决定煤炭气化过程工艺条件的选择,也会影响煤炭的气化结果,如煤气的组成和产率,灰渣的熔点和粘结性以及焦油的产率和组成等。第一节煤种对气化的影响根据气化用煤的主要特征,将气化用煤大致分为以下四类第一类,气化时不粘结也不产生焦油,代表性原料有无烟煤、焦炭、半焦和贫煤。第二类,气化时粘结并产生焦油,代

    2、表性原料有弱粘结或不粘结烟煤。第三类,气化时不粘结单产生焦油,代表性原料有褐煤。第四类,以泥炭为代表性原料,气化时不粘结,能产生大量的甲烷。一、 气化用煤的主要特性1. 无烟煤、焦炭、半焦和贫煤这类原料气化时不粘结,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。2. 烟煤这种煤炭气化时粘结,并且产生焦油,煤气中的不饱和烃、碳氢化合物较多,煤气的净化系统较复杂,煤气的热值较高。3. 褐煤气化时不粘结但产生焦油。褐煤是变质程度较低的煤,加煤时不产生胶质体,含有较高的内在水分和数量不等的腐植酸,挥发份高,加热时不软化,不熔融。4. 泥炭煤泥炭煤中含有大量的腐植酸

    3、,挥发份产率近 70左右。气化时不粘结,但产生焦油和脂肪酸,所产生的煤气中含有大量的甲烷和不饱和碳氢化合物。二、 不同煤种对气化的影响1、 对煤气的组分和产率的影响1 发热值与组成发热值的概念:指标准状态下一立方米煤气在完全燃烧时所放出的热量。高发热值:燃烧产物中的水分以液态形式存在称高发热值。低发热值:水也气态形式存在称低高发热值。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。例如,以年轻的褐煤为气化原料,所生产的煤气甲烷含量高,发热值比其他煤种都高这是由于褐煤的挥发份高、变质程度低,煤气中的干馏气比例大,而干馏气的甲烷含量高,有利于甲烷的生成。对于同一煤种生产的煤气,

    4、压力增大,发热值就越高。随着挥发份含量的提高,制得的煤气中二氧化碳的含量上升,在脱除二氧化碳后的净煤气中甲烷含量更高,相应使煤气的发热值提高。2 对煤气产率的影响一般来说,煤中挥发份越高,转变为焦油的有机物就越多,煤气的产率下降。3 对消耗指标的影响煤炭气化过程主要是煤中的碳和水蒸气反应生成氢,这一反应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。所以,随着煤的变质程度加深,气化所用的水蒸气、氧气量也相应增加。另外,由于年轻煤活性好,挥发份高,有利于甲烷的生成,这样就降低了氧气耗量。需要注意的是,在不同煤种之间,表示氧和水蒸气的消耗指标时,选用不同的基准,结果差异极大

    5、。固定碳含量高、挥发份低的煤种,气化时进入气化段的碳量多,则氧和水蒸气消耗多。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。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。4 煤种对其他付产品的特性和产率的影响硫化物:煤气中的硫化氢含量,主要取决于原料煤中的含硫量。含硫量高的煤,气化生成的煤气中硫化氢含量就高。氨:在通常情况操作条件下,煤中的氮约 50-60转化为氨,汽化剂中也有原料煤中的 10的氮转化为氨。因此原料煤中的氮含量越高,则煤气中的氨含量愈高。焦油和轻油: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

    6、质程度更深的烟煤和无烟煤,其焦油产率却更低。第二节 煤质对气化的影响一、水分含量对气化的影响煤中水分存在形式有三种,包括外在水分、内在水分和结晶水。煤中的水分随煤变质程度的加深而减少,水分较高的煤,往往挥发份也高。有水分的煤在干馏阶段,煤半焦形成时的气孔率大,进入气化层能使反应速度加快,生成的煤气质量较好。另外 在气化一定煤种时,其焦油和水分存在着一定的关系,水分太低,会使焦油产率下降。由于气化炉的生产能力较高煤在炉内干燥、干馏层的加热速度很快,容易使煤块破碎而引起出口煤气中含尘量增大,所以要求煤中含有一定的水分,但水分过高又会给气化过程带来不良的影响。 水分过高,增加了干燥所需的热量,从而增

    7、加了氧气消耗,降低了气化效率。 水分过高,煤处于潮湿状态,易形成粉煤粘结和堵塞筛分,使入炉粉煤量增加。 入炉煤水分过高,干燥不充分,这样将导致干馏过程不能正常运行,进而又会降低气化层温度,最终导致甲烷生成反应,二氧化碳及水蒸气的还原反应大大降低,煤气质量显著降低。二、灰分含量对气化的影响将一定量的煤样在 800的条件下完全燃烧,残余物即是灰分。可见,煤的灰分是一种废物 ,他在煤气化过程中也会带来有害的影响; 煤中灰分高,不但降低了煤的热值,而且增大了运输费用。 煤中灰分高,灰渣中的残碳量也增大。这样增加了碳损失,降低了气化效率。 煤中灰分高,随灰带出的显热也增大,从而加大了热损失。 随着煤中灰

    8、分的增大,加压气化得各项消耗指标如蒸汽、氧气煤耗等都有所上升,而净煤气的产率下降。根据经验,一般加压气化用煤的灰分在 19以下时较为经济。三、挥发份对气化的影响挥发份是指煤在加热时,有机质部分裂解、聚合、缩聚,低分子部分呈气态逸出,水分也随着蒸发,矿物质中的碳酸盐分解,逸出二氧化碳等。煤的挥发份产率与煤的变质程度有密切的关系。随着变质程度的提高,煤的挥发份逐渐降低。煤的挥发份作为煤利用价值和煤分类的重要指标。一般地,年轻煤的挥发份产率高,年老的低。其顺序为:泥煤褐煤烟煤无烟煤焦炭不同煤种的挥发分产率煤种 挥发份产率 Vdaf / 煤种 挥发份产率 Vdaf /泥炭褐煤长焰煤气煤接近 7041.

    9、0-67.04244-35瘦煤贫煤无烟煤肥煤18-121710-235-26确定气化用煤中挥发份含量的大小要根据煤气的用途来确定。用作燃料时,要求甲烷含量高、热值大,则选择挥发份较高的煤做原料。在所得的煤气中甲烷的含量较大。但挥发分高的煤种,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,同时也增加了废水的处理量。用做工业的合成气时,一般要求挥发份、低硫的煤种,在这里甲烷就可能成为一种有害的气体,它就变成一种杂质,要求含量不能太大,挥发份要求小于 10最好。四、 硫分对气化的影响煤中的硫以有机硫和无机硫的形式存在,在国内各地的煤中含量都比较低,大多在 1以下。煤在气化

    10、时,有 80-85的硫以硫化氢和二硫化碳的形式进入煤气当中。用作燃料煤气时,硫含量要达到国家排放标准,否则燃烧后大量的二氧化硫会排入大气,污染环境。用作工业合成气,硫化物会使合成催化剂中毒,并且硫化物含量越高,脱硫工段的负担就越重。所以,气化用燃料煤中的硫含量应是越低越好。五、粒度对气化的影响煤的粒度在气化过程中占有非常重要的地位。由于粒度的不同,将直接影响到气化炉的运行负荷、煤气和焦油的产率以及气化时的各项消耗指标。1、 粒度大小与比表面积的关系煤的比表面积和煤的粒度有关,煤的粒度越小,其比表面积越大。在动力学控制区的吸附和扩散速度的加快,有利于气化反应的进行。2、 粒度大小与传热的关系粒度

    11、越大,传热速度越慢,煤粒内部与外表面之间的温差也大,使颗粒内焦油蒸汽扩散阻力和停留时间延长焦油的热分解增加。3、 粒度与生产能力、各项气化指标的关系原料煤粒度愈小,越易被产生的煤气带出炉外,带出物增多,就会降低气化炉的生产效率。另外煤的粒度越小,水蒸气和氧气的消耗量增加,煤耗也会增加。综上所述,煤的粒度大小对气化的影响较大。粒度小,汽化剂和煤接触表面大,有利于气化反应,但粒度小,床层阻力大,气相带出物多,对后工序带来难题。粒度范围大,容易造成炉内局部气流短路或沟流,也可能出现偏析现象,即颗粒大的煤落向炉壁, ,而较小的颗粒和粉末落在床层中间,这样气化炉横断面上阻力将不均匀,易造成燃烧层偏斜或烧

    12、穿,严重影响气化炉的运行安全。但粒度过大又易造成加煤系统堵塞和架桥,灰中残碳也会升高。所以,一般加压气化炉对粒度范围有一定的要求。六、煤的灰熔点和结渣性对气化的影响灰熔点:简单地说就是灰分加热至熔融时的温度。测灰熔点有三个特定温度:变形温度-T 1表示软化温度-T 2表示流动温度-T 3表示而灰熔点一般指 T2对于固态排渣,要求 T21250。为防止灰分结渣,常采用的措施是通入过量蒸汽。煤的结渣性能是指煤在气化时是否容易烧结成渣。结渣性能可根据灰熔点来判断,灰熔点高,结渣性能便低。七、煤的粘结性对气化的影响煤的粘结性指煤在高温下干馏粘结的性能。粘结性煤在气化炉上部加热到 300-400时,会出

    13、现粘结和膨胀,使煤变成一种高黏度的液体,使得较小的煤块聚结成大块,从而导致气流分步不均匀和阻碍料层的下移,使气化过程恶化。因此煤的粘结性对煤气化是一个极不利的因素。一般加压气化用煤采用自由膨胀指数小于 1 的不黏煤,若气化弱粘煤,则需在炉上部增设破粘的搅拌装置,但破粘装置现仅能处理自由膨胀指数小于 7 的煤,对于一些强粘结性的煤,其破粘效果不佳。褐煤成为加压气化生产城市煤气的优质原料,一是因为其挥发分含量高,还由于它的粘结性很小。八、煤的化学反应性的影响煤的化学反应是指煤同汽化剂反应时的活性,也就是至碳与氧气、二氧化碳或水蒸气相互作用时的反应速度。煤种不同,其反应活性是不同的。一般地,变质程度

    14、浅的煤,其反应性高,而随着煤的变质程度的加深,煤的化学反应活性降低。化学活性高,则反应能力强,有利于气化反应进行。化学活性高,制得的煤气质量好,气化能力便大;化学活性高,可在较低温度下进行蒸汽分解反应,使氧耗减小。九、煤的机械强度和热稳定性对气化的影响煤的机械强度是指抗碎、抗磨和抗压等性能的综合体现。机械强度差的煤在运输过程中,会产生许多粉状颗粒,造成燃料损失,在进入气化炉后,粉状燃料的颗粒容易堵塞气道,造成布气不均,严重影响气化效率。在移动床气化炉中,煤的机械强度与灰带出量和气化强度有关。煤的热稳定性是指煤在加热时,是否容易碎裂的性质。热稳定差的煤在气化时,伴随气化温度的升高,煤易碎裂成煤末和细粒,对移动床内的气流均匀分布和正常流动造成严重的影响。复习思考题1、 气化用煤分为哪几类?各有什么特点?2、 什么是煤的低发热值和高发热值?3、 煤气的发热值与煤种及气化压力有什么关系?4、 煤种对煤气产率有何影响?5、 一般地,在气化褐煤和无烟煤时,褐煤的氧耗比无烟煤的高,简述其理由?6、 煤中的水分有哪几种形态?煤中水分含量太高,对气化有何影响?7、 什么是煤的灰分?灰分含量高对气化有什么影响?8、 什么是煤的灰熔点,灰熔点的高低对气化有什么影响?9、 煤的粒度对气化过程有什么影响?10、什么是煤的反应性,煤的反应性对气化有什么影响?

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