【正文】 煤加壓氣化課件 李群祥 ? 歡迎各位? 走進新疆? 走進慶華? 我是氣化車間的李群祥，普通話說的不好，請大家諒解。 ? 今天我主要講一下魯奇加壓氣化爐方面的知識，和大家互相學習。 ? 一：煤氣化簡介？ ? 二：煤氣化的應(yīng)用及重要性？ ? 三：魯奇爐的發(fā)展史？ ? 四：魯奇爐的爐型介紹？ ? 五：魯奇加壓氣化在我國的應(yīng)用及工藝特點？ ? 六：氣化爐工藝說明？ 序言 ? 一：煤氣化簡介 ? 煤氣化的定義： ? 煤的氣化過程是一個熱化學過程，它是指在煤氣發(fā)生爐內(nèi)，以煤或焦炭為原料，以氧氣 (空氣、富氧獲純氧 )、水蒸氣或氫氣等作氣化劑，在高溫條件下通過化學反應(yīng)將煤或焦炭中的可燃部分轉(zhuǎn)化為氣體燃料的過程。氣化時所得的可燃氣體稱為氣化煤氣，其有效成分主要包括一氧化碳、氫氣及甲烷等。 ? ? 煤的氣化方法： ? 煤氣的用途多種多樣，制取煤氣的控制方式也多種多樣。以壓力控制方式分類煤氣化可分為常壓氣化法和加壓氣化法；以氣化原料在氣化爐內(nèi)的運動方式分類，氣化可分為移動床氣化、流化床氣化和氣流床氣化；根據(jù)排渣方式，煤的氣化可分為固態(tài)排渣氣化法和液態(tài)排渣氣化法。 ? 氣化用煤要求：固定碳＞ 80%，灰分 (Ag)＜ 25%，硫分 (SgQ)≤2% ，要求粒度要均勻， 25～ 75mm,或 19～ 50mm,或 13～ 25mm，機械強度＞ 65%，熱穩(wěn)定性 S+13＞ 60%，灰熔點 (T2)＞ 1250℃ ，揮發(fā)分不高于 9%，化學反應(yīng)性愈強愈好。對原料煤的質(zhì)量要求是：化學反應(yīng)性要大于 60%，不粘結(jié)或弱粘結(jié)，灰分 (Ag)＜ 25%，硫分 (SgQ)＜ 2%，水分 (WQ)＜ 10%，灰熔點 (T2)＞ 1 200℃ ，粒度＜ 10mm，主要使用褐煤、長焰煤和弱粘煤等。 ? 二、煤氣化的應(yīng)用及重要性 ? 進入 21世紀，為了保證中國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，實施 《 京都議定書 》 ，減少燃煤對大氣的污染，必須大力發(fā)展 潔凈煤技術(shù)，煤炭氣化是最重要的應(yīng)用廣泛的潔凈煤技術(shù)，是發(fā)展現(xiàn)代煤化工最重要的單元技術(shù)。煤炭氣化可以生產(chǎn)工業(yè)燃料氣；民用燃料煤氣；化工合成燃料油原料氣；氫燃料電池；煤氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電；合成天然氣；火箭燃料等， ? 煤氣化技術(shù)廣泛應(yīng)用于化工；冶金；機械；建材等重要工業(yè)部門和城市煤氣的生產(chǎn)。目前，中國擁有各種類型的煤氣爐約 9000多臺 ， ? 其中化工行業(yè)煤氣化爐約有 4000余臺，以固定床氣化爐為主。多數(shù)中小化肥廠和少數(shù)大型化肥廠以煤炭為原料，通過煤氣化生產(chǎn)合成氨和甲醇，年耗原料煤 4000噸，合成氨產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的 60％以上，為中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了充足的化肥。 ? 因此，煤氣化過去和今后在中國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活中，特別是對現(xiàn)代煤化工和潔凈煤化工技術(shù)的發(fā)展，占有十分重要的地位。是實現(xiàn)中國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的主要技術(shù)手段之一。如下圖所示： ? 三 ： 魯奇爐的發(fā)展史 ? 魯奇加壓氣化是成熟的工業(yè)化煤加壓氣化的方法。自 1936年德國建立起第一套加壓氣化裝置至今工業(yè)化已達八十多年的歷史，魯奇碎煤加壓氣化技術(shù)的發(fā)展根據(jù)爐型的變化大致可劃分為三個發(fā)展階段： ? 第一階段： 任務(wù)證明氣化理論在工業(yè)上實現(xiàn)移動床加壓氣化。 1936年對不同煤種進行了三十四次試驗，在這基礎(chǔ)上設(shè)計了 MaRKⅠ 型氣化爐。此爐特點是爐內(nèi)襯有耐火磚，灰鎖置于爐側(cè)，氣化劑由主軸通入爐內(nèi)。爐身較低，路徑較小。這種爐氣化強度低，產(chǎn)氣量僅為 4500～ 8000NM3/h，而且僅適用于褐煤氣化。 ? 第二階段 。任務(wù)，擴大煤種，提高氣化強度。為此設(shè)計出了第二代氣化爐，其特點是； ? ① 改進了爐篦的布氣方式。 ? ②增加了破粘裝置，灰鎖置于中央，側(cè)向傳動。爐型有 MaRKⅡ 型和 MaRKⅢ 型。一臺爐產(chǎn)氣量為 1400017000 NM3/h. ? 第三階段 ：任務(wù)，繼續(xù)提高氣化強度和擴大使用煤種。設(shè)計了 MaRKⅣ 型，內(nèi)徑 ，產(chǎn)氣量 3500050000 NM3/： ? ①改進了煤分布器與破粘裝置，從而可氣化煉焦煤外的所有煤種。 ? ②設(shè)置多層爐篦，布氣均勻，氣化強度高，灰渣殘?zhí)忌佟? ? ③采用了先進的制造技術(shù)與控制系統(tǒng)。從而增加了加煤的頻率，同時運轉(zhuǎn)率達 80％ ? 魯奇加壓氣化今后的發(fā)展方向是 ： ? ① 提高氣化強度。 此方法為提高氣化層的溫度，灰以熔渣形式排出，從而可降低汽氧比使蒸汽分解率提高，熱效率增加，同時氣化強度可由 /M2h提高到 35T/M2h，煤氣中的甲烷可下降到 7％以下。 ? ②提高氣化壓力。 使用煤粒度下降，進一步增加氣化強度及碳轉(zhuǎn)化率。提高甲烷含量更有利于制造城市煤氣。 ? ③煤種實用性應(yīng)做更深的探討。 尤其對使用不同煤種而引起的煤氣水處理問題和后序氣體處理問題，需進行專題研究。 ? ④進一步研究爐篦布氣方式，提出、試出最佳布氣方案，可以進一布提高煤氣化強度 。 ? ⑤魯奇爐煤氣水所帶來的環(huán)境問題，需要配以專項技術(shù)加以治理。 ? 目前，魯奇爐在南非和美國使用非常成功，另外我國云南解放軍化肥廠已運行多年，哈爾濱煤氣廠也正常生產(chǎn)，天脊集團和河南義馬氣化廠的魯奇爐通過多年實踐與研究也達到了設(shè)計要求。 ? 五、魯奇加壓氣化爐爐型及構(gòu)造 ? 第一部分：爐型介紹： ? 第三代加壓氣化爐其型號為 MarkⅣ, 是目前世界上使用最廣泛的一種爐型。其內(nèi)徑為￠ 38M, 外徑 4128M, 爐體高 125M, 爐內(nèi)燃料堆放高度 4000毫米，爐體容積 119M3，爐體總重量 （其中包括內(nèi)件重量 40噸），操作重量 250噸，夾套寬度為 46毫米，總?cè)莘e為 13M3,氣化爐操作壓力為 305Mpa。該爐生產(chǎn)能力高，爐內(nèi)設(shè)有攪伴裝置，可氣化除強黏結(jié)性煙煤外的大部分煤種。 ? 為了氣化有一定黏結(jié)性的煤種，在爐內(nèi)上部設(shè)置了布煤器與攪拌器，它們安裝在同一空心軸上，其轉(zhuǎn)速根據(jù)氣化用煤的黏結(jié)性及氣化爐生產(chǎn)負荷來調(diào)整，一般為 1020轉(zhuǎn)／小時，從煤鎖加入的煤通過布煤器上的兩個布煤孔進行爐膛內(nèi)，平均每轉(zhuǎn)布煤 1520㎜ 厚，從煤鎖下料口到布煤器之間的空間，約能儲存 05 小時氣化爐用煤量，以緩沖煤鎖在間歇充、泄壓加煤過程中的氣化爐連續(xù)供煤。 ? 在爐內(nèi) ，攪拌器安裝在布煤器的下面，其攪拌槳葉一般設(shè)上、下兩片槳葉。槳葉深入到煤層里的位置與煤的結(jié)焦性能有關(guān)，其位置深入到氣化爐的干餾層，以破除干餾層形成的焦快。槳葉的材質(zhì)采用耐熱鋼，其表面堆焊硬質(zhì)合金，以提高槳葉的耐磨性能。槳葉和攪拌器，布煤器都為殼體結(jié)構(gòu)，外供鍋爐給水通過攪拌器，布煤器的空心軸內(nèi)中心管，首先進入攪拌器最下底的槳葉進行冷卻，然后再依次通過冷卻上槳葉布煤器，最后從套空氣軸與中心管間的空間返回夾套形成循環(huán)。 該鍋爐水的冷卻循環(huán)對布煤器的正常運行非常重要。因為攪拌槳葉處于高溫區(qū)工作，水的冷卻循環(huán)不正常將會使攪拌器及槳葉超溫燒壞造成漏水，從而造成氣化爐運行中斷。 ? 該爐型也可用于氣化不黏結(jié)煤種。此外，不安裝布煤攪拌器，整個氣化爐上部傳動機構(gòu)取消，只保留煤鎖下料口到爐膛的儲煤空間，結(jié)構(gòu)簡單。 ? 爐篦分為五層，從下至上逐層疊合固定在底座上，頂蓋呈錐形，爐篦材質(zhì)選用耐熱耐磨的絡(luò)錳合金鋼鑄造。最底層爐篦的下面設(shè)有三個灰刮刀安裝口，灰刮刀的數(shù)量由氣化原料煤的灰分含量來決定?；曳趾枯^少時安裝 12把刮刀，灰分高的安裝 3把刮刀。支承爐篦的止推軸承上開有注油孔，由外部高壓注油泵通過油管注入止推軸承面進行潤滑，該潤滑油為耐高溫的過熱汽缸油爐篦的傳動采用變頻電機傳動。由于氣化爐直徑較大，為使爐篦受力均勻兩臺電動機對稱布置。 ? 在該爐型中，煤鎖與灰鎖的上、下錐形閥都有了較大的改進，采用硬質(zhì)合金密封面，使煤，灰鎖的運行時間延長，故障率減少。南非沙索爾公司在煤灰鎖上下錐形閥的密封面采用了碳化硅粉末合金技術(shù)，使錐形閥的使用壽命延長到 18個月。 ? 二：加壓氣化爐及附屬設(shè)備構(gòu)造： ? 1：爐體： ? （ 1）筒體：加壓氣化爐的爐體不論 ? 何種爐型均是一個雙層筒體結(jié)構(gòu)的反 ? 應(yīng)器。其外筒體承高壓，一般設(shè)計壓 ? 力 36MPa, 溫度 260℃ ，內(nèi)筒體承受低 ? 壓，及氣化爐與煤氣通過爐內(nèi)料層的阻 ? 力，一般設(shè)計壓力為 025MPa （外壓） ? 溫度 310 ℃. 內(nèi)外筒體的間距一般為 40 ? 100㎜ 其中充滿鍋爐水，以吸收氣化反 ? 應(yīng)傳給內(nèi)筒的熱量產(chǎn)生蒸汽，經(jīng)汽液分 ? 離后并入氣化劑中。這種內(nèi)外筒結(jié)構(gòu)的 ? 目得在于盡管爐內(nèi)各層溫度高低不一， ? 但內(nèi)筒體由于有鍋爐水的冷卻，基本保 ? 持在鍋爐水在該操作壓力下的蒸發(fā)溫度， ? 不會因過熱而損壞。由于內(nèi)外筒受熱后 ? 的膨脹量不盡相同，一般在內(nèi)筒設(shè)有補 ? 償裝置。夾套蒸汽的分離也分為內(nèi)分離 ? 或外置汽包分離。 ? （ 2）攪拌與布煤器：根據(jù)氣化煤種的不同，在氣化不黏結(jié)煤時爐內(nèi)不設(shè)攪拌器。在氣化自由膨脹指 1的煤 種時需要設(shè)攪拌器 以破除干餾層的焦塊。一般在設(shè)置攪拌器的 同時也設(shè)置轉(zhuǎn)動的布煤器，它們連接為一體由設(shè)在爐外的傳動電動機帶動。 ? ? ? （ 3）爐篦： ? 爐篦設(shè)在氣化爐的底部，它的主要作用： ? 第一、二支承爐內(nèi)燃料層，均勻地將氣化劑分布到氣化爐橫截面上，維持爐內(nèi)各層的移動，將氣化后的灰渣破碎后并排出，所以爐篦是保證氣化爐正常連續(xù)生產(chǎn)的重要裝置。 ? 現(xiàn)在運行的裝置在設(shè)計上 ? 大多采用了寶塔形爐篦。寶 ? 塔形爐篦一般由四層依次重 ? 疊成梯形錐狀的爐篦塊及頂 ? 部風帽組成，共五層爐篦， ? 它們依次用螺栓固定在布氣 ? 塊上。 ? 爐篦整體由下部的支承盤 ? 支撐，支承盤由焊接在爐體 ? 內(nèi)殼上的三個內(nèi)通鍋爐水的 ? 三角錐形筋板支撐，其內(nèi)部 ? 的鍋爐冷卻水與夾