1、煤炭的特性煤气化原理现代煤气化技术发展,介绍内容,一. 煤炭的组成和用途,煤炭：复杂的有机含碳矿物（从褐煤到无烟煤），以碳为主， 主要成份为C，H，O，N，S；高度芳香化；多少不等的 无机矿物， Ash ： 150%，Water: X60%，Volatile：345%,用途,能源,燃烧发电,（1035MJ/kg）,能源,制合成气 CO+H2，H2 制燃料气CH4,CO,H2 制还原剂（冶金焦，铁合金焦） 制吸附剂（活性炭，活性焦）,部分试验煤种分析数据,部分试验煤种分析数据,煤化工,煤气化定义,定义：汽化剂通过炽热的炭层对固体燃料（煤）进行热加工获得煤气的过程。气化剂： 氧气（空气、富氧空气和
2、纯氧气） 水蒸气 氢气,煤气化的用途：,煤,气化,净化,（=80% ),CO2,变换,H2S,NH3, 粉尘， K，Na,Hg,H2,Fuel cell,（=80% ),电力,64%,IGCC,（=60% ),电力,48%,合成气,H2,炼油厂,汽油 柴油,直接液化,油品,合成氨,NH3,合成气,合成,甲醇 合成油,甲醇,DME MTO MTP MTG,煤气化：,CnHmOxNySz=C+CO+CO2+H2+NH3+HCN+H2S+COS+,Coal,Oxygen,Steam,Gasifier GasComposition (Vol %) H2 25 - 30 CO 30 - 60 CO2 5
3、 - 15 H2O 2 - 30 CH4 0 - 5H2S 0.2 - 1 COS 0 - 0.1 N2 0.5 - 4 Ar 0.2 - 1 NH3 + HCN 0 -0.3 Ash/Slag/PM,煤气化时S和N的基本反应,S+ O2 SO2SO2 + 3 H2 H2S + 2H2OSO2 + 2CO S +2 CO22H2S + SO2 3S + 2H2OC + 2S CS2CO + S COSN2 + 3 H2 NH3N2 + H2O + 2CO 2HCN +1.5 O2N2 + xO2 2NOx,S,N,煤燃烧：,Coal,Air,Flue gas,煤气化过程的简单分析：,国内外煤气
4、化工艺,已商业化和正商业化的工艺：, 气流床气化 GE-Texaco,Shell,GSP,E-Gas,K-T, 流化床气化 HTW，Winkler， AFB, 固定床气化 Lurgi,Lurgi,HTW KRW AFB,Texaco E-Gas Shell GSP, 移动床, 流化床, 气流床,典型的气化技术,Lurgi 氧气鼓风气化炉的典型操作结果,壳牌气化炉的典型数据,AFB典型的气化结果,试验煤种特性 煤种： 褐煤烟煤无烟煤石油焦 灰含量： 1%37.88% 灰熔点： 1160 C1500 C + 挥发份： 6.15%32.15% 所有试验煤种均能连续稳定操作，气化指标、消耗指标、处理能
5、力等依煤质 优劣而不同,气化过程的分析和选择,不同气化炉工艺冷煤气效率和气化过程效率比较,*10%残炭回收并进一步折算为5%的功,煤气化综合考虑,煤气化为特定组成气体时必须经气化，变换，甚至合成等步骤煤气化时常根据气化工艺选择合适煤种，为降低运输成本，则应根据源煤性质选择气化工艺固定床气化工艺是工艺最成熟的技术，可制得中热值煤气，特别适合城市和工业燃料气利用，缺点是：1)块煤，2)焦油酚产出难于净化，3)CH4等轻烃含量高不适合于做化工合成气，4)蒸汽消耗高，5)气体分布要求使固定床气化炉放大困难流化床气化炉可气化制取合成气和燃料气，使用碎煤，无焦油酚等污染物，结构简单，投资低，氧耗低，成本低
6、；加压流化床 HTW可用于大型气化系统；灰熔聚流化床气化技术AFB可用于多种煤，特别是由于温度温和，因而对灰分，灰含量较不敏感，缺点 是：转化率较低 90-95%，灰渣带出量大，需完善再燃技术，工程放大尚待完成，特别是压力的提高以减少压缩能耗,气流床气化是当前最先进成熟的大型商业化气化工艺，以Texaco技术商业业绩最多；Shell氧耗较低，有效气成份较高；E-Gas能耗较低；GSP较经济。对气流床水煤浆进料系统特别应强调降低灰熔点灰含量以减少故障，增加浓度以提高效率对气流床干粉系统则应注意低灰低灰熔点煤的使用，降低备煤能耗Shell气源的合理利用已减少变换能耗，或用急冷的GSP以降低废热锅炉投资应加强混合系统（Hybrid)的研究，使流化床气化最大发挥投资低 的优点和克服转化率低的缺点多联产系统的发挥,Thank you !,
