煤炭气化工艺学第二章煤炭气化原理.ppt

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1、2021/8/6《煤炭气化工艺》第二章煤炭气化原理第一节煤炭气化方法第二节煤炭气化原理2021/8/6《煤炭气化工艺》掌握煤炭气化方法、煤炭气化原理熟悉与理解气化过程的理论基础与煤气平衡组成的计算了解地下气化知识目标2021/8/6《煤炭气化工艺》能掌握煤炭气化反应会判断实际用煤气化时的主要影响因素会解释T、P对气化的影响能力目标2021/8/6《煤炭气化工艺》是获得基本有机化学工业原料的重要途径是煤或煤焦与气化剂(空气、氧气、水蒸气、氢等)在高温下发生化学反应将煤或煤焦中有机物转变为煤气的过程一个复杂的

2、多相物理及化学过程煤的气化2021/8/6《煤炭气化工艺》煤气定义：气化剂通过炽热固体燃料层时，所含游离氧或结合氧将燃料中的碳转化成的可燃性气体。煤气的有效成分：为一氧化碳、氢气、甲烷等。用途：其可作为化工原料、城市煤气和工业原料。2021/8/6《煤炭气化工艺》煤炭气化设备2021/8/6《煤炭气化工艺》2-1煤炭气化方法（一）气化技术气化技术地面气化地下气化将煤从地下挖掘出来后再经过各种气化技术获得煤气的方法称地面气化。煤炭地下气化，就是将埋藏在地下的煤炭进行有控制的燃烧，通过对煤的热作用及化学反应而

3、产生可燃气体的过程。其过程集建井、采煤、气化工艺合二为一，将传统的物理采煤方法转变为无人无设备的化学采煤方法，省去了传统的采煤机械设备和地面气化炉笨重复杂设施。其生产煤气具有安全性好、投资少、见效快、污染少、效益高等显著优点，深受世界各国的重视，被誉为第二代采煤方法。2021/8/6《煤炭气化工艺》建地下气化炉的两种技术途径钻井式建地下气化炉技术巷道式建地下气化炉技术在正开采或废弃的煤矿井中可启建地下气化炉，由人工掘进的方式在煤层中建立起气化巷道，并在进气孔底部巷道壁筑起一道密闭墙（促使定向燃烧煤层），便

4、可将密闭墙前面的煤炭点燃。单套炉由气化通道进气孔、辅助孔和出气孔组成，气化通道于同一煤层内连通各孔。但该技术人工竖井深度受限，因受煤层的地应力和煤层温度制约。即采用常规的油气井钻井技术，钻一口一般的长祼眼水平井段，与另外的二口直井于同一煤层内以洞穴式相连通。单套地下气化炉仍由气化通道、进气孔、辅助孔和出气孔等组成。将进气孔底部的气化穴煤炭点燃，鼓入汽化剂促使连续气化煤炭，由辅助孔鼓入氢气，气化通道内仍有氧化带、还原带和干馏干燥带出现。此种建地下气化炉技术于国外多采用，但国内的辽河油田于2005年内成功建起

5、了首座钻井式地下气化炉，开创了国内建地下气化炉新阶段。但因钻井井径受限，制约着单套炉规模化开采2021/8/6《煤炭气化工艺》煤炭地下气化开采能有效地利用矿物能源资源，毕竟国内井工可采煤炭含量仅占煤炭资源储量的11.43%，地下气化开采就是有效利用资源的途径。目前山东、山西、内蒙古、贵州、河南、四川、辽宁等地区都在引入煤炭地下气化技术，使“报废”的煤炭资源得到充分利用。煤气组成为：φ（C02）：9％～11％；φ（CO）：15%～19％；φ（H2）：14%～17％；φ（CH4）；14％～15%；φ（O2）：

6、0.2％～0．3％；φ（N2）：53％～55％。地下气化的概况2021/8/6《煤炭气化工艺》煤炭地下气化原理2021/8/6《煤炭气化工艺》（二）地面气化技术的分类其原理如图此过程的反应式如下：煤在气化过程中不需外界供热，而是利用煤与氧反应放出热量来达到反应所需温度，即燃烧一部分气化所用燃料，将热量积累到燃料层里，再通入水蒸气发生化学反应制取煤气。传热方式外热式内热式是指利用外部给气化炉提供热量的过程。其热源可由加热外部炉壁来加热燃料，炉壁需选用耐火度高且导热性好的材料；同时也可用高度过热水蒸气(110

7、0℃)；另外也可用加热水蒸气和粉末燃料的混合物到1100℃．达到水煤气反应温度。其原理如图所示2021/8/6《煤炭气化工艺》加氢气化气化介质富氧气化纯氧气化水蒸气气化（二）地面气化技术的分类气化剂是富氧空气气化剂是纯氧气体气化剂是氢气。加氢气化是由煤与氢气在温度为800~1000℃，压力在1～10MPa下反应生成甲烷的过程。煤与氢的反应中仅部分碳转变成甲烷。此时可加水蒸气、氧气与未反应的碳进行气化生成H2、CO、C02等。气化剂是水蒸气2021/8/6《煤炭气化工艺》煤气分类水煤气煤气空气煤气混合煤气半

8、水煤气定义:是以空气为气化剂生成的煤气。成分:含有60%的N2和一定量的一氧化碳、少量二氧化碳和氢气特点:热值最低，主要作为化学工业原料，煤气发动机燃料等。定义:以空气和适量的水蒸气的混合物为气化剂所生成的煤气成分:含有N2，CO，CO2，H2。特点:这种煤气在工业上一般用作燃料。定义:是以水蒸气作为气化剂生成的煤气.成分:其中氢气和一氧化碳的含量共达85%(体积分数)以上，用作化工原料。是以水蒸气为主，加适量的空气或富氧空气