煤炭氣化工藝習(xí)題-資料下載頁

【導(dǎo)讀】包含的內(nèi)容有那些，有什么特點(diǎn)？本課程與本專業(yè)主要專業(yè)基礎(chǔ)課、專。業(yè)課有何區(qū)別和聯(lián)系。煤炭氣化技術(shù)廣泛應(yīng)用于下列領(lǐng)域。成化工產(chǎn)品或液體燃料的有機(jī)化工生產(chǎn)過程。品，合成低碳醇、醋酸及系列產(chǎn)品，合成低碳烯烴、燃料添加劑等方面。化爐、氣化劑、供給熱量，三者缺一不可。比較準(zhǔn)確的稱其為移動(dòng)床氣化。煤料在高于其灰熔點(diǎn)的溫度下與氣。化劑發(fā)生燃燒反應(yīng)和氣化反應(yīng)，灰渣以液態(tài)形式排出氣化爐。部門，用以加熱各種爐、窯，或直接加熱產(chǎn)品或半成品。氣外，用直接氣化也可得到，采用魯奇爐較為適用。與直接燃煤相比，民用煤氣不僅可

　　

【正文】 上而下分別為： 空層、干燥層、干餾層、還原層、氧化層、灰渣層。 灰渣層 灰渣層中的灰是煤炭氣化后的固體殘?jiān)夯叶逊e在爐底的氣體分布板上具有以下三 個(gè) 方 面 的 作用： ①由于灰渣結(jié)構(gòu)疏松并含有許多孔隙，對(duì)氣化劑在爐內(nèi)的均勻分布有一定的好處。 ②煤灰的溫度比剛?cè)藸t的氣化劑溫度高，可使氣化劑預(yù)熱。 ③灰層上面的氧化層溫度很高，有了灰層的保護(hù)，避免了和氣體分布板的直接接觸，故能起到保護(hù)分布板的作用。 氧化層 也稱燃燒層或火層，是煤炭氣化的重要反應(yīng)區(qū)域， 從灰渣中升上來的預(yù)熱氣化劑與煤接觸發(fā)生燃燒反應(yīng)．產(chǎn)生的熱量是維持氣化爐正常操作的必要條件。 還原層 在氧化層的上面是還原層，赤熱的炭具有很強(qiáng)的奪取水蒸氣和二氧化碳中的氧而與之化臺(tái)的能力，水 (當(dāng)氣化劑中用蒸汽時(shí) )或二氧化碳發(fā)生還原反應(yīng)而生成相應(yīng)的氧氣和一氧化碳，還原層也因此而得名。 ? 干餾層 干餾層位于還原層的上部，氣體在還原層釋放大量的熱量，進(jìn)入干餾層時(shí)溫度已經(jīng)不太高了，氣化劑中的氧氣已基本耗盡，煤在這個(gè)過程歷經(jīng)低溫干餾，煤中的揮發(fā)分發(fā)生裂解．產(chǎn)生甲烷、烯烴和焦油等物質(zhì)，它們受熱成為氣態(tài)而進(jìn)入干燥層。干餾區(qū)生成的煤氣中因?yàn)楹休^多的甲烷，因而煤氣的熱值高，可以提高煤氣的熱值，但也產(chǎn)生硫化氫和焦油等雜質(zhì)。 ? 干燥層 干燥層位于干餾層的上面，上升的熱煤氣與剛?cè)藸t的燃料在這一層相遇并進(jìn)行換熱，燃料中的水分受熱蒸發(fā)。 空層 空層即燃料層的上部，爐體內(nèi)的自由區(qū)， 其主要作用是匯集煤氣，并使?fàn)t內(nèi)生成的還原層氣體和干餾段生成的氣體混合均勻。由于空層的自由截面積增大使得煤氣的速度大大降低，氣體夾帶的顆粒返回床層，減小粉塵的帶出量。 什么是沸騰床氣化 ?沸騰床氣化和移動(dòng)床氣化相比較，有什么優(yōu)點(diǎn) ? 答：在固定床階段，燃料是以很小的速度下移，與氣化劑逆流接觸。當(dāng)氣流速度加快到一定程度時(shí)，床層膨脹，顆粒被氣流懸浮起來。當(dāng)床層內(nèi)的顆粒全部懸浮起來而又不被帶出氣化爐，這種氣化方法即為流化床 (沸騰床 )氣化工藝。 和固定床相比較，流化床的特點(diǎn)是氣化的原料粒度小．相應(yīng)的傳熱面積大，傳熱 效率高，氣化效率和氣化強(qiáng)度明顯提高。 為什么煤的黏結(jié)性對(duì)氣流床氣化過程沒有太大影響 ? 答： 由于煤料懸浮在氣流中，隨氣流并流運(yùn)動(dòng)，煤粒的干燥、熱解、氣化等過程瞬間完成，煤粒被氣流隔開，所以煤粒基本上是單獨(dú)進(jìn)行膨脹、軟化、燃盡及形成熔渣等過程，所以煤的黏結(jié)性、機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性等對(duì)氣化過程不起作用，原則上幾乎可以氣化任何煤種。 發(fā)生爐煤氣分為哪幾類 ? 答： 發(fā)生爐煤氣根據(jù)使用氣化劑和煤氣的熱值不同，一般可以分為 空氣煤氣、混合煤氣、 水煤氣、半水煤氣 等。 為什么實(shí)際混合煤氣組成與理想混合煤氣組成有一定的 差別， 答： 首先，氣化的燃料不是純碳，里面含有揮發(fā)分、灰分、水分等雜質(zhì)，且氣化過程也不可能達(dá)到平衡，碳也不可能完全氣化，二氧化碳不可能完全還原，因而煤氣中的一氧化碳和氫氣的含量比理想情況的數(shù)值要低。 再者，混合煤氣的組成與料層高度有關(guān) 實(shí)際制得的混合煤氣除有一氧化碳、氫氣、二氧化碳和氨氣外，還含有干餾產(chǎn)生的一定量的高熱值甲烷及一些其他的碳?xì)浠衔铮约耙欢康牧蚧瘹洹睔饧八魵獾取Ａ硗猓M(jìn)人氣化爐內(nèi)的水蒸氣實(shí)際反應(yīng)溫度較低，蒸汽的分解率較低，因此，蒸汽分解產(chǎn)生的氫氣和一氧化碳較理論值低，但由于于餾段生成部 分氫氣的補(bǔ)充，最終煤氣的組成視具體情況而定。對(duì)于實(shí)際煤氣的熱值而言，由于干餾段生成的甲烷等化合物熱值高，反而實(shí)際煤氣的熱值較理想煤氣的熱值高一些。 什么是水煤氣，什么是半水煤氣，有何區(qū)別 ? 答、典型的制取水煤氣的方法是煤的燃燒和水蒸氣的分解分開交替進(jìn)行，可制得? (H2+CO)與 ? (N2)之比在 ～ 左右的水煤氣。在合成氨工業(yè)上需配入適量的氮?dú)猓? 使得 ? (H2+CO)和 ? (N2)之比約為 ，稱為半水煤氣。 1 比較空氣煤氣、混合煤氣和水煤氣的熱值大小．并簡(jiǎn)單說明其理由。 答、 熱值 由 大到小的順序： 水煤氣 〉 混合煤氣 〉 空氣煤氣 。 理由如下： 水煤氣 的主要組成是 CO 和 H2，熱值高；混合煤氣的主要組成也是 CO 和 H2，但里面含有較多的 N2，故熱值低于水煤氣；空氣煤氣中的 H2 少，氮?dú)舛啵?CO 的含量與混合煤氣的差不多，故熱值低于混合煤氣。 1 3M2l型煤氣發(fā)生爐的主要結(jié)構(gòu)包括哪幾個(gè)部分 ? 3M2l 型氣化爐的主體結(jié)構(gòu)由四部分組成．即爐上部有加煤機(jī)構(gòu)、中部為爐身、下部有除灰機(jī)構(gòu)和氣化劑的入爐裝置。 1 煤氣發(fā)生爐設(shè)水夾套的目的是什么 ? 水夾套是爐體的重要組成部分，由于強(qiáng) 放熱反應(yīng)使得氧化段溫度很高，一般在 100O℃以上。 加設(shè)水夾套的作用一是回收熱量，產(chǎn)生一定壓力的水蒸氣供氣化或探火孔汽封使用；另一方面．可以防止氣化爐局部過熱而損壞。 1 爐箅的主要作用是什么？ 爐箅的主要作用作用是支撐爐內(nèi)總料層的重量，使氣化劑在爐內(nèi)均勻分布，與碎渣圈一起對(duì)灰渣進(jìn)行破碎、移動(dòng)和下落。 1 3M21型和 3M13 型兩種氣化爐的主要區(qū)別是什么 ? 3M13型和 3M21型的結(jié)構(gòu)及操作指標(biāo)基本相同，不同的是加煤機(jī)構(gòu)和破黏裝置。 1 簡(jiǎn)述制取水煤氣的工作循環(huán)。 間歇法制造水煤氣，主要是由吹 空氣 (蓄熱 )、吹水蒸氣 (制氣 )兩個(gè)過程組成的。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，還包含一些輔助過程，共同構(gòu)成一個(gè)工作循環(huán)。 第一階段為吹風(fēng)階段：吹入空氣，提高燃料層的溫度，空氣由閥門 1 進(jìn)人發(fā)生爐，燃燒后的吹風(fēng)氣由閥門 5 后經(jīng)過煙囪排出，或去余熱回收系統(tǒng)。 第二階段為水蒸氣吹凈階段：閥門 1 關(guān)閉，閥門 2 打開，水蒸氣由發(fā)生爐下部進(jìn)入，將殘余吹風(fēng)氣經(jīng)閥門 5 排至煙囪，以免吹風(fēng)氣混入水煤氣系統(tǒng)，此階段時(shí)間很短。如不需要得到純水煤氣時(shí)，例如制取臺(tái)成氨原料氣．該階段也可取消。 第三階段為一次上吹制氣階段：水蒸氣仍由閥門 2 進(jìn)入發(fā)生 爐底部，在爐內(nèi)進(jìn)行氣化反應(yīng)，此時(shí)，爐內(nèi)下部溫度降低而上部溫度較高，制得的水煤氣經(jīng)閥門 6(閥門 5關(guān)閉 )后，進(jìn)入水煤氣的凈化和冷卻系統(tǒng)，然后進(jìn)入氣體儲(chǔ)罐。 第四階段為下吹制氣階段：關(guān)閉閥門 4，打開闊門 7，水蒸氣由閥門 3 進(jìn)入氣化爐后，由上而下經(jīng)過煤層進(jìn)行制氣，制得的水煤氣經(jīng)過閥門 7后由閥門 6 去凈化冷卻系統(tǒng)。該階段使燃料層溫度趨于平衡。 第五階段為二次上吹制氣階段：閥門位置與氣流路線同第三階段。主要作用是將爐底部的煤氣吹凈，為吹入空氣做準(zhǔn)備。 第六階段為空氣吹凈階段：切斷閥門 7，停止向爐內(nèi)通入水蒸氣。打 開閥門 1，通入空氣將殘存在爐內(nèi)和管道中的水煤氣吹人煤氣凈制系統(tǒng)。 1 要得到合成氨原料氣，常采用什么方法 ? 通常是在上述生產(chǎn)水煤氣的基礎(chǔ)上，在一次上吹制氣階段鼓入水蒸氣的同時(shí)，并適量鼓入空氣 (稱加 N2空氣 )，這樣制得的煤氣中氮?dú)夂吭黾樱虾铣砂痹蠚庵?9(CO+H2)和 9(N2)之比約 的要求，但需注意的是，在配入加氮空氣時(shí)，其送入時(shí)間應(yīng)滯后于水蒸氣，并在水蒸氣停送之前切斷。 1 制取半水煤氣循環(huán)時(shí)間的分配原則是什么 ? 對(duì)每一個(gè)工作循環(huán)，都希望料層溫度穩(wěn)定。一般而言，循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)，氣化層的溫度 、煤氣的產(chǎn)量和成分波動(dòng)大；相反，則波動(dòng)小．但閥門的開啟次數(shù)頻繁。 實(shí)際生產(chǎn)過程中，應(yīng)根據(jù)具體使用的氣化原料和閥門的控制條件來確定。一般來說，氣化活性差的原料需較長(zhǎng)的循環(huán)時(shí)間；相反，氣化活性高的原料，時(shí)間可適當(dāng)縮短，因?yàn)榛钚愿叩脑蠚饣瘯r(shí)，反應(yīng)速度大，料層溫度降低快，適當(dāng)縮短時(shí)間對(duì)氣化是有利的。工作循環(huán)的時(shí)間一般在 610min 之間。采用自動(dòng)控制時(shí)，每一個(gè)工作循環(huán)可以縮短34min。 1 wG 型發(fā)生爐的加煤裝置和 3M21 型的有什么不同 ? wG氣化爐采用輸料管加煤或焦，輸料管和爐膛內(nèi)都處于滿料狀態(tài)， 不存在一般氣化爐的爐膛空間。為避免裝料不均勻現(xiàn)象，爐內(nèi)徑為 3m 的爐子，采用了四根輸抖管一煤料由提升機(jī)送入爐子上面的受煤斗，再進(jìn)人中料倉(cāng)，然后由四根輸料管加入爐內(nèi)。輸料管上下都有加煤閥，通過連鎖裝置來控制開閉。加煤時(shí)，四個(gè)上閥門關(guān)閉打開下閥門，煤料即進(jìn)人妒內(nèi)；加煤完畢，下閥門關(guān)閉，上閥門又打開接受煤料，如此循環(huán)往復(fù)。 3M 一 21型的加煤機(jī)構(gòu)主要是由一個(gè)滾筒、兩個(gè)鐘罩和傳動(dòng)裝置組成。 滾筒用來實(shí)現(xiàn)煤的定量加入，上鐘罩接受滾筒落入的煤。 上下鐘罩是交替開閉，當(dāng)上鐘罩打開時(shí)，下鐘罩與爐體斷開從而使煤料入爐。 分布錐 保證煤料在整個(gè)爐膛截面上均勻分布，不能出現(xiàn)離析現(xiàn)象，即大顆粒煤在四周，而小顆粒煤在中間，可能出現(xiàn)中間高而四周低的不良狀況。 比較間歇和連續(xù)式兩段爐的優(yōu)缺點(diǎn)。 連續(xù)式 兩段爐氣化原料為褐煤、不黏結(jié)煤等。考慮到特殊的料層高度，煤的粒度大，比較有利。且要求均勻，選用中塊煤，粒徑在 20～ 50ram 之間。為了發(fā)揮兩段爐干餾段的特長(zhǎng)，增加生成煤氣中的含烴量，提高煤氣的熱值，原料煤中的揮發(fā)分宜大于 20％。 間歇式兩段爐可以氣化的煤種有不黏結(jié)或弱黏結(jié)性的煙煤、熱穩(wěn)定性好的褐煤。塊度為20~40mm 或 30~60mm，煤 灰分含量最高允許在 40％～ 50％之間，最高允許的水分舍量為 5％～ 30％，超過此范圍，必須干燥脫水，否則干餾段吸熱太大而影響正常生產(chǎn)。 間歇式兩段煤氣爐生成氣的有效成分較多，既可作原料氣，也可以作燃料氣，還可以怍為中小城市的城市煤氣。 2l、 煤氣發(fā)生站常見的工藝流程有哪幾種 ? 比較常見的工藝流程分為下述三種形式。 (1)熱煤氣流程 (2)無焦油回收的冷煤氣流程 (3)有焦油回收的冷煤氣流程 2 簡(jiǎn)述有焦油回收系統(tǒng)的冷煤氣流程。 當(dāng)氣化煙煤和褐煤時(shí)氣化過程中產(chǎn)生的大量焦油蒸氣會(huì)隨同煤氣一起 排出。這種焦油冷凝下來會(huì)堵塞煤氣管道和設(shè)備，所以必須從煤氣中除去。 原料煤經(jīng)過粗碎、破碎、篩分等準(zhǔn)備階段，輸送到氣化爐廠房上部的爐頂煤倉(cāng)，經(jīng)過給料機(jī)落人氣化爐的爐內(nèi)，與爐底鼓人的氣化劑反應(yīng)。 氣化產(chǎn)生的煤氣由煤氣爐出來后，首先進(jìn) A． ig,豎管，煤氣被增濕降溫到 85～90176。 C 在此除去大部分粉塵和部分粒子較大的焦油霧，但細(xì)小的焦油霧滴難以去除，所以煤氣進(jìn)一步送人除油霧效率較高的電捕焦油器脫除，然后進(jìn)入洗滌塔使煤氣去濕降溫到 35176。 C 左右，經(jīng)排送機(jī)加壓后進(jìn)一步除霧，凈化后的煤氣送給用戶。 2 簡(jiǎn)述 電捕焦油器的除塵原理。 靜電除粉塵和焦油效率較高，內(nèi)部為直立式管束狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)圓管中央懸掛一根放電極，管壁作為沉降極，下端設(shè)有儲(chǔ)油槽。在每個(gè)放電極和接地的沉降極之問，建立一個(gè)高壓強(qiáng)電場(chǎng)。當(dāng)煤氣通過強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，由于電離使煤氣中大部分粉塵和焦油霧滴帶上負(fù)電，而向圓管壁 (相當(dāng)于正極 )移動(dòng)，碰撞后放電而黏附在上面，逐漸積聚沉淀而向下流動(dòng)，煤氣經(jīng)兩極放電后由電捕焦油器導(dǎo)出。 2 什么是氣化溫度，它對(duì)氣化過程有何影響 ？ 氣化溫度一般指煤氣發(fā)生爐內(nèi)氧化層的溫度。 氣化溫度的太小直接影響煤氣成分、煤氣熱值氣化效率和氣化強(qiáng)度 。 2 飽和溫度和蒸汽含量有什么關(guān)系 ? 氣化劑的飽和溫度提高，則進(jìn)人爐內(nèi)的氣化劑中水蒸氣盼含量增大、空氣的含量減少； 2 太高或太低的飽和溫度對(duì)氣化過程有什么影響 ? 氣化劑的飽和溫度太低，則其中水蒸氣的含量很小、空氣的含量很大因而氧化反應(yīng)增多而制氣反應(yīng)減少?gòu)亩斐擅簹猱a(chǎn)量和質(zhì)量的下降； 氣化劑的飽和溫度過高，則其中水蒸氣的含量很大、空氣的含量很小，溫度下降從而也會(huì)抑制制氣反應(yīng)的發(fā)生。 2 如何通過調(diào)節(jié)飽和溫度來調(diào)節(jié)氣化爐的火層溫度 ? 當(dāng)爐溫偏高時(shí)，提高氣化劑的飽和溫度，增加水蒸氣的含量，空氣中的氧氣不 足，則主要進(jìn)行生成 CO 的反應(yīng)，放熱較少氣化溫度下降；相反當(dāng)爐溫偏低時(shí)，適當(dāng)降低氣化劑的入爐飽和溫度，氧氣充足，主要進(jìn)行的是生成 CO2 的反應(yīng)，熱效應(yīng)大，氣化溫度上升。 2 影響氣化溫度的主要因素有哪些 ？ 氣化劑的飽和溫度、原料煤的粒度、水分、灰分、灰熔點(diǎn)等。 2 什么是氣化爐的料層高度 ? 氣化爐內(nèi)，灰渣層、氧化層、還原層、干餾層和干燥層的總高度即為料層高度。 影響混合煤氣發(fā)生爐水蒸氣分解率的 因 素有哪些 ? 水蒸氣的分解率除了和氣化溫度有關(guān)外，還與其消耗量有關(guān)。 3 間歇制取水煤氣的吹風(fēng)階段，爐內(nèi)溫度 如何影響吹風(fēng)氣中 CO 和 C02 的含量 ? 當(dāng)燃料層的溫度低時(shí)， 吹風(fēng)氣中 C02 含量增多， 吹風(fēng)氣中 C0 減少，因?yàn)榈蜏赜欣谌紵磻?yīng)，不利于制氣反應(yīng)。 3 水煤氣發(fā)生爐的主要工藝指標(biāo)有哪些 ? 水煤氣發(fā)生爐的主要工藝指標(biāo)有 熱效率、制氣效率、氣流速度、水蒸氣用量、料層高度、循環(huán)時(shí)間。 3 加壓氣化有何優(yōu)點(diǎn)？ ①原料方面。加壓氣化所用的煤種有無煙煤、煙煤、褐煤等。煤的活性高，能在較低的溫度下操作，降低氧耗，并能提高氣化強(qiáng)度和煤氣質(zhì)量，因此煤的活性越高越好；加壓氣化也可以采用弱黏結(jié)性煤種，爐內(nèi)需設(shè)攪拌破黏裝置，依靠槳葉的 轉(zhuǎn)動(dòng)，將結(jié)塊打碎；由于氣化溫度降低，因而可以采用灰熔點(diǎn)較低的煤種；煤的粒度可選擇 2～ 20mm、