煤气化特性分析

|节能科技, IENENGKEJI简体的中央。此外,在返料系统、气固分离系统和气体预热系粒径为0.9~ 1.6 mm左右。统也均布置有热电偶。实验采用玻璃转子流量计计量空气和氧气的流量,采用测量通过蒸汽发生器的水量来确定进入反2实验结果分析应器的蒸汽量.空气、氧气与水蒸气三种不同介质的混合在2.1汽煤比对气化结果的影响预热器中完成，预热系统中装有螺旋装置,-方面使空气、氧采用太原无烟煤作为试验煤种时,空气量为3 Nm/h,氧气和水蒸气混合更加均匀,另-方面可以使空气、氧气、水蒸气量为1.5 Nm/h时,随着汽煤比例的上升,床层运行温度略气的混合气体达到较高的温度,从而有利于反应的进行。给微降低,而煤气中H2和Co的含量则上升明显,CH4的含量煤量是通过对螺旋给料机的标定来确定的;煤气的取样口位有所降低,煤气热值略有降低。原因是随着水蒸气的增加,加于系统的二级分离器后,采用气相色谱仪和红外气体分析仪快了水煤气反应的进行速度,造成煤气中cO和H2的含量分析煤气的成分。增加,提高了碳的转化率,但由于水蒸气分解时会吸收热量，造成反应器床层温度有所降低，甲烷的含量略有降低，所以ao 蝴“中物间。14在实际工业生产中汽煤比的选择应根据煤气成分和煤气产果率等因素综合考虑。此外研究还发现心,当水蒸气浓度较小时,反应速度与浓度呈线性关系，当浓度增大到- -定程度时,95902e85密相区温度, 800， 出口温度750日700. *-◆60图1小型流化床煤气化实验装置1.1 1.2 1.3实验开始时,先在流化床反应器内放入- -定量合适粒径汽煤比/kg.kg"的石英砂作为床料,然后开启电加热对炉体进行加热,同时图2汽煤比对运行温度的影响开启罗茨风机和空气预热系统，对进入反应器的空气进行预26 r热,当反应器温度上升至600 C以上时,开启给煤机。当床层24 t●CH温度升高至900 C时,打开蒸汽发生器，并通过控制进入蒸22一汽发生器的水量控制蒸汽量。空气、氧气和水蒸气的混合气体通过气体预热装置使其温度升高至400~ 500 C,通过控制水量、空气量、给煤量,使系统稳定运行，待系统稳定运行半小时之后开始进行取样测试。实验选用太原无烟煤和兖州烟煤,其工业分析和元素分汽煤比/kg . kg析见表1。实验用煤颗粒粒径为0.9~ 1.6 mm。床料石英砂的图3汽煤比对煤气成分的影响表1煤样的工业分析和元素分析I业分析/%发热量元素分析/%样品MsAsVuQo AkJC.NadS,as兖州烟煤1.76 25.09 28.58 44.5724 37561. 16.941. 160.34:6.55太原无烟煤: 4.72 20.63 6.69 67. 9625 60662. 881.990.63.2.606. 551 |节能科技IENENGKEJI反应速度与浓度基本无关。因此适量增加水蒸气的浓度,一率 增加;另外随着氧/煤比的增加,参与燃烧的份额也有所方面可以提高气化反应速率,加快水煤气反应的进行;另一加大， 煤气中CO,的含量会有所增加。由于实验时气化的温方面也可以通过改变床温来改变气化的结果,随着蒸汽量的度较低,N2所占的比例比较大,影响了煤气成分,所以CO、提高,CO、H2的含量明显增加。随着汽煤比例的增加，煤气H2呈现下降趋势。空气/氧气/水蒸气气氛氧煤比对煤气成的热值变化不大。但和空气/水蒸气气化相比较而言,煤气分的影响见图4,氧煤比对煤气热值的影响见图5。的热值则明显提高。汽煤比对运行温度的影响见图2,汽煤比2.3富氧条件下气化结果对煤气成分的影响见图3。在同一试验装置上进行的单纯富氧条件下的气化结果2.2氧煤比对气化结果的影响显示，单纯富氧条件下产生的煤气的热值在3~ 5 MJ/Nm'之在保持蒸汽量、空气量和床层压降三者不变的情况下，间，而本试验所产生的煤气的热值在10~ 17 MJ/Nm'之间，适当增加氧煤比，煤参加燃烧的份额增大,炉膛温度明显升由此可见，由于水蒸气的加入，极大的促进了气化反应的进高,在纯氧/水蒸气气氛下的运行温度明显高于空气/氧气行,使煤气的热值远高于无水蒸气条件下富氧气化所产生的/水蒸气气氛下的温度，温度升高进一步促进了碳与二氧化煤气的热值。碳的反应和水煤气反应的进行，使得co和H2含量进一-步增加,CO2的含量减少。而采用纯氧/水蒸气气化时,由于不3结语存在氮气的影响，造成煤气热值明显的升高，远高于空气11)随着蒸汽/煤比例的增加，产生的煤气中Co和H2水蒸气气氛下的热值。在实际的工业化运行中应综合考虑氧的含量明显增加,CH,的含量有所降低,煤气的热值总体变煤比对气化结果的各方面影响。氧/煤比对煤气化过程存在化不大。19厂2)在保持氧气量和床层温度不变的情况下,随着氧/煤比的增加,CO和H含量增加明显，煤气的热值显著增加。3 )与同等条件下的空气/氧气气化相比,由于水蒸气6的加入,进一步促进了水煤气反应,煤气的热值增加也非常Co如15H明显。险14一4 )煤的部分气化与完全气化的温克勒炉相比，温克勒13 t炉的碳转化率为80%。虽然进行小型流化床部分气化实验的0.420440.460.480.50.520.540.560.580.8碳转化率只有40% ~ 70% ,但可以将其余的碳通过燃烧加以氧煤比/Nm'. kg图4空气/氧气1水蒸汽气氛氧煤比对煤气成分的影响利用，而且可以通过改变操作条件获得一定的碳转化率。参考文献:[1] Octave L Chemical Reaction Engineeing [M]. New York:John Wi-ley&Sons,Inc, 1974.[2]陈朝芬,孙路石,许政,等.淮南煤焦在不同压力下CO2气化反应性[J].煤★- 纯氧1水蒸汽时煤气热值■富氧/水 蒸汽时煤气热值炭学报,2012,37( 12):2097 -2101.[3]蒋海波,朱治平,王月，等.流化床煤气化试验研究.化学工程[J].2014,4(8):60-64.[4]苑卫军,李建胜,秦利生,等.气化剂中水蒸气供给影响分析J].煤化工，0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.氧煤比/Nm'.kg"'2009,(5):60-62.图5氧煤比对煤气热值的影响[5]徐春霞，徐振剛,步学朋,等.煤焦与水蒸气及CO2共气化反应性研究[J.煤炭学报,2009,34(7 ):952 -956.两个影响因素,- - 是随着氧/煤比的增加，产气率和燃烧温[6]重庆建筑工程学院.燃气的生产与净化[M.北京:中国建筑工业出版社，度增加,CO2还原反应和焦油的二次裂解进- -步得到加强，1984.增加了煤气中CO和H2的含量,使煤气热值升高,碳的转化收稿日期:2015-10-18