煤气化过程计算.pdf

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1、煤气化过程计算上海化工学院葛维襄、气化过程计算的目的在于确定用某种燃料为气化原料时所生成煤气的组成与热值、、,。煤气的产率气化剂的消耗量热效率等并为设计和选用净化及输送设备提供依据(一)发生炉煤气与水煤气的计算、一计算基础:气化过程中主要的反应是.+:)Z一38790CCO-CO(l)+:一一,)CO:一CH0+H28380(2)+ZZesse);+2087CHCH0(3)、,:反应(1)(2)是吸热反应所需热量由下列氧化反应所提供+:Z+976COCO50(4),—。,气化过程的计算首先是进行物料衡算物料衡算不仅是热量衡算的基础而且有,这对助于了解气化过程中进入物质与生成物质之间以及它们本

2、身相互之间的量的关系。控制生产操作是有实际意义的,、、、显然以燃料与气化剂形式进入系统的碳氢氧氮和硫的量必然等于气化反应。后存在于煤气及其带出物和残留物中的量、Z、Z、Z、‘、ZZ,若煤气组分为COCOHHOCHHS和NB代表产生每立方米,。,、煤气的燃料量(以公斤计)M代表产生每立方米煤气的气化剂(以立方米计)C、、。、。、。、。、。、、。、:、、、。、,、、。、CCHHHO氏OSSSNN和N分别表示燃料、、、。,气化剂与煤气中的碳氢氧硫和氮的含量当只考虑实际气化的燃料则可以列出。各元素的物料平衡:,+、一。一”e。+Ue。2+。eH:碳平衡BCMCC:。十二=。=“H:十:。+2”cH礴

3、十”H25氢平衡BHMHH如‘:;。=。.”。。十。c。2.oHZ。氧平衡BO+MOO=05十os:。+、=。=vH25硫平衡BSMSS:。+二一。=。NZ氮平衡BNMNN,即以气化过程的热量衡算燃料和气化剂方式进入气化炉反应层的化学热与物理热。应等于由反应层输出的热量输出的热量包括从还原层带出的煤气化学热和物理热以及。:对外的热损失通常热量衡算可按下式计算。+。刀+。+D。=。+D。+:B(IQ)M(IQ)IQQ,,;式中I燃料的物理热仟卡/公斤—Q刀。,;燃料的低热值仟卡/公斤—,3;几气化剂的物理热仟卡/标米D。—,3;Q气化剂的低热值仟卡/标米I‘—1标米3煤气的物理热,仟卡/标米3

4、;QD。—1标米3煤气的低热值,仟卡/标米3;:—,。Q热损失仟卡—,热损失通常以燃料低热值的百分率来计算即Q:=BxQ。。x三100当以空气,二0,(或氧)和蒸汽为气化剂时口哪将以上关系代入热量衡算式中得·+一·!=·+B‘(,,QM‘‘Q二{儡小,。热损失(劝在1一10%范围它与气化炉的大小以及气化强度有关在常压和一15。2“,8,般负荷(一50公斤/米小时)时热损失约为5一%在加压气化或气化强度为2。50一1000公斤/米小时时降至1一3%I:,,表示燃料进入反应层时的物理热在逆流气化时燃料经过预热故可取还原层,而在并流气化时,,最终温度时的热含量燃料以室温进入反应层故其物理热可以忽略

5、。不计、,。I为气化剂的热含量其中不计所含水蒸汽的汽化热,而、由于气化反应是一个很复杂的过程且原料的性质气化方法都会影响气化过,。程因此完全根据理论来进行气化过程的计算是很困难的牛顿一脱劳斯坦法属理论计。。算法之一在目前的实际应用中通常采用综合计算法和实际数据计算法、二综合计算法、、。,综合计算法或称HH杜勃罗霍托夫法它是一种经验性的计算方法其中某些。指标采用实际数据:在综合计算法中把气化过程分为两个阶段气化炉上部的干馏阶段(或称燃料预处。。理阶段)和气化炉下部的真正气化阶段生成的煤气则是气化气与干馏气的总和1.燃料预处理阶段的计算。根据实际经验数据来确定燃料预处理阶段产物的产率与组成一般根

6、据以下几个假。设进行计算¹:,水蒸汽干馏产物中除有吸湿水外燃料中约50%的氧与当量的氢生成热解,。水变成煤气中的蒸汽:,,:º二氧化碳干馏时燃料中一部分氧转变成二氧化碳其量随燃料种类而异,,、。泥煤全部氧之40%褐煤20一25%烟煤无烟煤或焦炭10%—:—。,—,»甲烷燃料中一部分氢能变为甲烷泥煤15一20%褐煤25%烟煤,。——35%无烟煤20%—:—。¼乙烯燃料中约3一5%的氢与当量的碳生成乙烯:,,½焦油按杜勃罗霍托夫的假定燃料中含有多少重量的氢即有多少重量的碳。转入焦油中,同一燃料的焦油产率随气化炉的结构与操作条件的不同而有很大的在实际生产中。变化:。¾氮燃料中所有的氮都转入煤气,。

7、¿燃料中20%的硫进入灰渣80%的硫与当量的氢成为硫化氢而进入煤气:、、、,À氢除了生成热解水甲烷乙烯焦油和硫化氢外燃料中剩余的氢都以游。离状态转入干馏煤气中、、、,Á一氧化碳除了生成热解水二氧化碳焦油外燃料中剩余的氧与当量的碳。以一氧化碳形式转入煤气中:。带出物在计算时应考虑到自气化炉中被煤气流带出的小颗粒燃料当气化用,1。燃料中含粉末不多(约10%)时带出物约占燃料重量的一3%:。Á灰渣含碳灰渣含碳是灰渣