高温煤气化炉的研究分析

科技资讯 TEOINCL OOY NFOFRMATION2010no.31工业技术高温煤气化炉的研究分析白宏伟机械工业第六设计研究院郑州450007摘要:据专家预测,2020年前我国煤气化炉的市场需求数量将达到2250,煤制油,煤制烯经,合成氨煤化工产业正在日益兴起,这些都需要大量的大型煤气化炉加上我国占全国煤炭总储量20%左中的高煤,如果要获得清洁,高效的利用,要气化技术来领关键词:煤气化炉特点测研究分析中图分类号:TB4文献标识码:A文章编号:1672-3791(2010)11(a)-0086-02粉煤气化制合成氨原料气工业化示范装置要求,包括:长焰煤、不粘煤、弱黏煤、年老氛,供氧不是很充足气化介质和煤粒在开车成功,稳定持续运行120个小时,生产的褐煤、气煤、贫煤、焦炭和大部分无烟煤炉内的停留时间很短,运动速度很快,所合格原料气向合成氨生产系统中输入70个等国标《常压固定床煤气发生炉用煤技术以接触和反应的时间也很短,约在一秒之小时,工业化示范成功,这个项目示范的成条件》中对于常压固定床气化用煤都有标内可完成,一般设计会设计停留时间在三功,标志着我国自行开发新一代煤气化技准要求。随着煤炭开采技术的提高,小煤称到五秒间最早的工业化气流床煤气化术的水平已达到了国际先进水平关停,机采率越来越高、块煤越来越紧缺,炉出现在1952年的联邦德国,由工程师F1煤气化炉的特点及煤种适用情形分析1.2流化床的差托切克开发我们在20世纪60、70年代也曾目前,高温煤气化炉可以根据床层的当气化用煤的粒度减小到一定程度、为存在耐火砖的寿命短排渣困难、碳转特点分为“固定床(也叫移动床)、“流化床气化介质的流速不断提高,就会形成煤粒化率低等问题,没有取得成功(也叫沸腾床)”、“气流床”三类。从煤气化技被吹起像沸腾一样悬浮在半空的“流化对于水煤将进料耐火的气流煤术的发展历程来看,三者的关系是从先到状态,这就是“流化床”名称的起因理想流气化炉来说,较适用的煤粒一般是灰熔性后的逐步发展、演化,每个炉型都有从常压化状态要求气流向的的速度和煤粒悬浮的温度较低成浆性好、灰分低活性比较高操作到加压操作的发展,而且每个炉型的力度还有煤粒的重力基本平衡,大多数粒的不黏煤、气煤、长焰煤、弱黏煤等,原理,都是主要依赖于以下几个基本的化度均匀大小适合的煤粒悬浮在下部,形成低阶煤则较难使用而流化床煤气炉用煤学反应如下密相区,这个区域就是流化床的主体。而相粒,目前还没有国家标准主要一次反应:对较大的颗粒会沉落到炉底,较小的颗粒()c+2→cO2(放热反应)则被气流带到出口排除。流化床煤气化炉2各类煤气化炉工业化难易程度分析(2)2c+O2-2CO(放热反应)的主要床层从下而上分别人:灰渣区、密相固定床和流化床所用煤粒一般是从(3)c+h2-co+2吸热反应)区,稀相区。气化介质和煤在炉内的运动速上部加入然后向下运动的,而气化介质(4)C+2H2O-CO2+2H2(吸热反应)度较快,停留时间只有几分钟到几十分钟,是则是从相反的方向,即从下部进入,向主要二次反应相对比较短,所以接触和反应的时间比较上运动,导致煤粒和气化介质的运动是()2+O2→2CO2(放热反应)有限。相对的。气化炉要正常运行,气化介质和(6)co2+c→2CO(吸热反应)流化床煤气炉的特点决定了他对煤粒燃料必须在煤气化炉的水平截面均匀分()co+H2O→CO2+H2(放热反应)的要求较高,只有活性高的煤才能反应完布,否则会出现烧穿、偏炉等情况在气1.1固定床全水份含量太高,容易粘连无法输送,干化炉直径较小时很容易做到,但当放大最早用于工业化的是常压固定床煤气燥和气化的过程会耗时过多,所以导致只到工业化生产中时,直径会中大,所以布发生炉,主要做为燃料气使用,从顶部加入有少数煤种能满足他的要求,比哪褐煤、不风和加煤就成了最大的难点,而且在流煤空气、水蒸气、氧气等气化介质,从底部黏煤、长焰煤等。化床放大时,不能使用筛板布风,只能调鼓进炉内。为了保证料层的孔隙率(透气历史上最早的工业化流化床煤气化炉,整、分布气化剂的喷嘴改善布风的均匀性),对于煤块的粒度要求有较大的局限是在926年由德国人F温克勒开发出的温性,当生产负荷有所变化时,气化介质量性。为了增加单台炉的产气量,提高气化强克勒气化炉,在2世纪50.60年代,我国吉林的变化也有改变气化炉正常流化状态的度,固定床煤气发生炉采用了增加气化压化肥厂兰州化肥厂都曾使用过,后由于烧可能,所以固定床和流化床是比较难以力的方法加压气化鲁奇炉因为合成氨煤改烧油而停用。近年又有几家从朝鲜引工业化的两种炉型。的生产需要纯度较高的一氧化碳和氢,所进改进后的温克勒炉,目前国内有几家化克而气流床所用的燃料和气化介质是以这种煤气化炉采用了间歇制气的方法,肥厂焦化厂在使用。方法肥厂同一方向加入的,不管是向下还是向上即中小化肥厂常用到的水煤气炉,在吹风1.3气流运动,气化介质和燃料的方向都是一质阶段主要进行反应当气化介质速度再提高、煤粒度再减的,而且粉煤和水煤浆喷出后雾化、旋转,这两种反应可以提高火层温度,积着速小时,煤粒就会被气流吹起穿过气化炉很容易在炉内就分布均匀了,并且磨煤热量,再用比较高压力水蒸气吹人炉内,进到达出口,形成气流床,而真正的气流床的粒度较小,反应速度较快,几秒钟就行反应,以利用得到纯度较高的一氧化碳是水煤浆或者煤粉随着气化介质一起,从以完全反应离开和氢。固定床煤气化炉内的主要床层从下烧嘴中喷涌而出的,所以气流床一放大应离开气化室,因此即使炉型又叫放大了,气流床也比固定床、流化床容易大流而上分别为:灰渣层氧化层、还原层、干馏做射流床。气流床气化炉内不像固定床或并且放大和小炉型的运行情况基层和干燥层,气化介质和煤在炉内停留的者流化床那样有明显的层次,混合后的气可以保持一致时间比较长,运动的速度比较慢,所以接触化介质和煤粒很快就会穿过炉膛,不过不和反应的时间比较充分同的炉型也有不同的设计考虑可以分为3各类煤气化炉的效率分析从固定床的特点可以看出,这种煤气烧嘴附近的氧化区,即火焰区,还有其它气化炉的气化效率对于化工企业的经科技资讯工业技术 SCENCE& TECHNOLOGY INFORMA营及效益有着极大的影响。而影响气化效它已知关系,确定被测量值,这种方法就是率的因素一般是碳转化率(其表现为渣、灰4煤气化炉温度测量的方法间接测量法这里的间接测温技术就是参中的含碳量),还有系统的保温效果和换热煤气化炉的温度是研究煤气化效率的照这一原理,结合煤气化炉的特点来进行效率,在实际生产中,冷煤气的效率也是至重要参数,所以下面我们来看下煤气化炉开发研究的利用传热的原理,测量冷却剂炉,因为是在灰熔融性温度以下的温度气4.1直接测温为重要的一个因素。一般常压固定床气化温度的测量方法进出口温升的变化,还有带出的热量,间接的热化的,煤块有一定的粒度,所以很难把整块直接测温法利用热电偶直接测量气化冷管间接测温探头,插气化炉内,通人冷煤完全气化,灰渣含碳量在10%-15%左炉的温度,在运行初期,或者新原料、新装却剂,通过测量冷却剂的压力流量温度右,使用块煤带出的飞灰量相对较少虽然置业条件下,须按照这种方法来直接测等技术参数,找出与煤气化炉内膛温度场灰渣中含碳量较高,不过因为生成的热煤量炉内的温度以便后续用于指导气化炉的关系,通过对传、比较、热过程及其它参气与加入的热灰渣、煤及气化剂有很好的的工艺操作。数的对比,找出其中的函数关系,然后建立逆流换热效果炉渣离开气化炉时的温度(1)气化炉一般选择“铂一铂铑”热电数学模型。约350℃,煤气约500℃,所以固定床连续制偶,它的长期工作温度一般在1500℃,短期4.3经验测温气冷煤气效率可以达到约70%,而歇制气冷可达1700℃,范围在600~150之间,精度比测温,另一种是测量气体成分因与实际煤气的效率有60%,主要是因为吹风气有损为正负0.5%还有一种抗氧化钨铼热电偶,比主要有两种途径,一种是料浆和氧对失,换热效果不佳电极丝熔点高,强度大,灵敏度高,热电势操作经验相关,故此处不做赞述而常压流化床煤气化炉,对于煤种的大最重要的是价格便宜,属于高温测试粒度要求范围较宽,所以带出的小粒粉煤域中比较有市场前影的测温材料现在国参考文献比较多,炉渣中的含碳量可以达到10%~内已具备使有钨铼热电偶的成熟技术,寿【1】强军锋,等新型煤气炉内温度场影响15%,带出物的含碳量可以达到20%~30%,命比铂铑系列长一到两倍,但价格却只有因素研究煤碳转化2006(4)炉渣离开气化炉的温度也较高,约300℃,他的一半。程林生国内外煤气化炉的特点及在煤煤气及带出物的温度也高,大概1000℃左(2)保护管,热电偶测温时保护管发挥化工领域的应用门山西化2088的冷煤气效率较低,只有60%使用有一个重要的因素就是保护管的材料教材,1983(6)气流化订由于煤种较细、均匀,并且在性能,在煤气化炉测温过程中保护管在长4贺永德现代煤化工技术手册[M]北熔渣状态气化的情形下,煤中所含的碳基时间在高温高压条件下,不仅要抵当压力京,化化学工业出版社,2004(11)本上可以完全反应,所以碳化率较高。一般温度的骤然变化,还要承受炉内物料的冲水煤型的气流床煤气化炉,碳转化可以刷,对保护管的性能是个很高的考验,要达到92%上下班,炉含碳量约5%,飞灰中含求保护管有很高的性能指标才可以。碳量约25%,冷煤气的效率约70%干煤粉型4.2间接测温法的碳转化率在98%左右炉渣中的碳含量只这种测温法原理如下:直接测出被测有2%左右,冷煤效率可以达到80%量对象有已知关系的各项参数,再通过其上接85页)矿,超范围不得大于8t现将后,系统运行的稳定性和安全性得到大大在 Network1中,在主提升机司机操作不斗设计满载值32实际最大提升提升机箕斗“煤未卸尽”问题进行保护设计台上取一按钮,作为“功能投入钮当全自1N2定为,当MD634的值大于8时,复位线的提高,减少了运行故障和停工工时,节省动提煤时,将功能钮投入利用M500.0作为圈M426.接通,通过MPI网将故障点传到了人力和物力,提高了运煤能力,安全和经此功能的自保点,作为当 Network中的故 WINCC中, WINCC界面显示故障信号济效益得到显现障点426.5输出时复位用。利用M500.0作为同时在 Network6中的常开点M426.5此功能的自保点,作为当 Network5中的故断电,C可编程控制器中的FM458模块参考文献障点426.5输出时复位用。见图2计算出副斗C2的实际位置在装载到位上1高素芹主井提升机非正常情况下卸煤在 Network22中,当主笑斗C1或副斗限与下限之间时,即C2到停车位时系统不净的技术改造中国业2099C2在装载位时,将储存MD18重值复不动提煤运行。信号,定量斗停止向C2中装煤提【2边军,张登岭主井提升系统可靠性技0D630术改造[].矿山机械,2007(3).分别理解为上一钩和本钩提煤时两箕斗的3莫其华.PLC与上位软件组成的自动配差重值4上位机界面煤系统设计[]电气应用2007(6)在 Network3中,假设2在上勾中有煤上位机通过 WINCC监控系统对系统可【4]惠霞,朱真才,翟亚军,等主井提升未卸尽,现在C1中被装入32t煤,C2由卸载进行绞车运行状态显示故障监视报警,并系统增大提升能力的技改方案探讨J]站向装载站运行,当系统检测出MD1118与且对所需记录的运行状态及报警都可以矿山机械,2005(3MD630的值不相等时,将它们进行减法运进行记录当功能投入确认后,如未出现[S】苗贺军郭广生吴登庆等主井提升算此时,运算输出值存在MD634中的值为“煤未卸尽故障,故障指示灯将一直显示系统技术改造浅析[J】.矿山机械,2006负值 Network为绿色,反之,将显示红色,如图4(2).在 Network4中,我们把MD634里的值取绝对值,目的是与 Netork5中的自定义常5结语量N2进行比较。见图3主井提升机卸煤不净,造成斗在装在 Network5中的IN2为超载范围,此载位置二次装煤,是很多煤矿生产中经常值用户可以根据现场需要自行设定。顾桥遇见的情况,采用PLC技术对顾桥矿主井科技资讯 SCIENCE& TECHNOLOGY INFORMATION87