作者/來源:霍錫臣1,蔡文生2 (1.北京杰斯菲克氣化技術(shù)有限公司,北京 100176;2.滄州大化集團公司,滄州 061000) 日期: 2010-01-29 點擊率:2461
1 各類煤氣化爐的基本特點
目前工業(yè)化的煤氣化技術(shù)按氣化爐床層特點可以分為:固定床(也叫移動床)、流化床(也叫沸騰床)、氣流床三類。
從煤氣化技術(shù)發(fā)展來看,是從固定床到流化床再到氣流床逐步發(fā)展演化的,每種爐型都有一個從常壓操作到加壓操作的發(fā)展過程。無論哪種煤氣化爐型式,其依賴的都是以下幾個最常見的基本化學(xué)反應(yīng)。
主要一次反應(yīng):
C+O2→CO2(放熱反應(yīng)) (1)
2C+O2→2CO(放熱反應(yīng)) (2)
C+H2O→CO+H2(吸熱反應(yīng)) (3)
C+2H2O→CO2+2H2(吸熱反應(yīng)) (4)
主要二次反應(yīng):
2CO+O2→2CO2(放熱反應(yīng)) (5)
CO2+C→2CO(吸熱反應(yīng)) (6)
CO+H2O→CO2+H2(放熱反應(yīng)) (7)
1.1 固定床
最早工業(yè)化應(yīng)用的是常壓固定床煤氣發(fā)生爐(主要作為燃料氣使用),煤從頂部加入,氣化介質(zhì)(空氣、氧氣、水蒸氣等)從底部鼓進爐內(nèi)。為了料層的透氣性 (孔隙率),只能使用一定粒度的塊煤。為了提高氣化強度,增加單臺爐的產(chǎn)氣量,采用了增加氣化壓力的措施(加壓氣化——魯奇爐)。為了得到較純的CO+H2用于合成氨生產(chǎn),采用了間歇制氣的方式(中小化肥廠常用的水煤氣爐),在吹風(fēng)階段主要進行反應(yīng)(1)、 (2)。
這兩個反應(yīng),積蓄熱量、提高火層溫度,然后用較高壓力的水蒸氣吹入爐內(nèi)主要進行反應(yīng)(3),以得到較純的CO+H2。固定床氣化爐內(nèi)的主要床層(自下而上):灰渣層、氧化層、還原層、干餾層、干燥層。煤和氣化介質(zhì)在爐內(nèi)的運動速度較慢、停留時間較長(1 h~10 h),接觸和反應(yīng)時間充分。
1.2 流化床
當氣化介質(zhì)的流速不斷提高,而氣化用煤的粒度減小到一定程度時,就會形成煤粒被吹起、懸浮在半空象沸騰一樣的“流化”狀態(tài),流化床就形成了。在理想的流化狀態(tài),氣流的向上速度對煤粒的“浮力”與煤粒的重力基本平衡,大部分粒度比較均勻、大小合適的煤粒懸浮在下....