常壓固定床煤氣化工藝設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料
2025-03-06 20:03本頁(yè)面
【正文】 層高度是相對(duì)穩(wěn)定的。而在煤氣爐操作溫度下，上述反應(yīng)屬于動(dòng)力學(xué)控制區(qū)。 （二）流程簡(jiǎn)圖 6 圖 3 富 氧連續(xù)氣化工藝流程圖 1 — 自動(dòng)加焦機(jī) 2 — 煤氣發(fā)生爐 3 — 鼓風(fēng)機(jī) 4— 混合器 5 — 灰斗 6— 廢鍋 7 — 汽包 8 — 蒸汽過(guò)熱器 9 — 洗氣箱 10 — 洗氣塔 11 — 水封 （三）生產(chǎn)條件的確定和說(shuō)明 1. 氣化過(guò)程的工藝條件 氣化過(guò)程的工藝條件對(duì)于既定的原料、設(shè)備和工藝流程，為了獲得質(zhì)量?jī)?yōu)良的煤氣，和足夠高的氣化強(qiáng)度，就必須選擇最佳的氣化條件。 二、工藝流程的確定及流程簡(jiǎn)圖 （一）工藝流程的確定 將焦炭先送入加料器中，再送入氣化爐中氣化，所得產(chǎn)品一部分送入集塵器除塵，繼而將高溫產(chǎn)品加熱廢熱鍋爐回收廢熱，另一部分直接進(jìn)入汽包，進(jìn)入汽包的產(chǎn)品一部分進(jìn)入飽和器中，在此與空氣、氫氣 和水蒸汽混合并再次進(jìn)入氣化爐中；一部分直接返回至氣化爐中在生產(chǎn) 【 2】 ；還有一部分經(jīng)廢熱鍋爐吸收完濕熱后送入洗滌塔洗滌去塵。 除了總傳熱系數(shù)以外，氣相和固相之間的傳熱系數(shù)也是一個(gè)很重要的參數(shù)。但在煤氣化反應(yīng)爐中，溫度沿床層高度的變化很大，因而必須確定各種性質(zhì)與溫度之間的函數(shù)關(guān)系。下面對(duì)常壓固定床煤氣化反應(yīng)爐內(nèi)部的傳熱與傳質(zhì)進(jìn)行簡(jiǎn)單歸納。 相對(duì)來(lái)講，傳質(zhì)過(guò)程就要簡(jiǎn)單的多，其原因有以下三點(diǎn)： 5 （ 1）顆粒內(nèi)擴(kuò)散經(jīng)常可以忽略； （ 2）沒(méi)有向 爐壁的傳質(zhì)； （ 3）沒(méi)有與輻射傳熱相對(duì)應(yīng)的傳質(zhì)方式。從機(jī)理上講，傳質(zhì)過(guò)程有擴(kuò)散傳質(zhì)和對(duì)流傳質(zhì)，傳熱 過(guò)程有傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射等方式。就傳質(zhì)來(lái)講，不僅有氣相和固相各自的本體運(yùn)動(dòng)，還有氣固相間、固相顆粒內(nèi)部向顆粒外部的傳質(zhì)過(guò)程。隨后使蒸汽和空氣混合通過(guò)燃料層，碳與蒸汽和氧氣發(fā)生吸熱和放熱的混合反應(yīng)以生成發(fā)生爐煤氣。 4 （ 2）還原層：還原層是生成主要可燃?xì)怏w的區(qū)域，二氧化碳與灼熱碳起作用，進(jìn)行吸熱化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)可燃的一氧化碳；水蒸氣與灼熱碳進(jìn)行吸熱化學(xué)反應(yīng)，生成可燃的一氧化碳和氫氣，同時(shí)吸收大量的熱。 1. 煤氣爐內(nèi)燃料層的分層 煤氣爐內(nèi)燃料層固體燃料的氣化反應(yīng)，按煤氣爐內(nèi)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行的特性分為三層，干燥層 —— 在燃料層頂部，燃料與熱的煤接觸，燃料中的水分得以蒸發(fā)；干餾層 —— 在干燥層下面，由于溫度條件與干餾爐相似，燃料發(fā)生熱分解，放出揮發(fā)分及其它干餾產(chǎn)物變成焦炭，焦炭由干餾層轉(zhuǎn)入氣化層進(jìn)行熱化學(xué)反應(yīng)；氣化層 ——煤氣爐內(nèi)氣化過(guò)程的主要區(qū)域，燃料中的炭和氣化劑在此區(qū)域發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)，鑒于反應(yīng)條件的不同，氣化層還可以分為氧化層和還原層： （ 1）氧化層：碳被氣化劑中的氧氧化成二氧化碳和一氧化碳，并放出大量的熱量，煤氣的熱化學(xué)反應(yīng)所需的熱量靠此來(lái)維持。 （三）常壓固定床煤氣發(fā)生爐的基本氣化原理 固體燃料用氣化劑進(jìn)行熱加工，得到可燃性氣體的過(guò)程稱(chēng)為固體燃料的氣化，又稱(chēng)為造氣，所得 的氣體統(tǒng)稱(chēng)為氣化煤氣，用來(lái)與燃料進(jìn)行氣化反應(yīng)的氣體稱(chēng)為氣化劑。太原化工公司亦有一臺(tái)用于制氨，氣化壓力 ，爐徑 。我國(guó)云南解放軍化肥廠有 11 臺(tái)捷克制的 Lurgi 型氣化爐，爐徑 ，在 下將褐煤用純氧加壓氣化。 （ 5） Lurgi（魯奇）干灰法 ～ 3～ 50mm次煙煤或褐煤氣化。 （ 3） IGI 兩段法 3 常壓下以空氣及蒸汽氣化煙煤制取中熱值煤氣，意大利于上世紀(jì) 40 年代開(kāi)發(fā)。 2．固定床氣化法 （ 1） GI(Gas Integrale)法 常壓下以空氣及蒸汽氣化塊狀高揮發(fā)份煙煤以間歇制取中熱值煤氣，意大利曾使用過(guò)。管內(nèi)或管間置催化劑，載熱體流經(jīng)管間或管內(nèi)進(jìn)行加熱或冷卻，管徑通常在 25～50mm之間，管數(shù)可多達(dá)上萬(wàn)根。以上兩種形式都屬絕熱反應(yīng)器，適用于反應(yīng)熱效應(yīng)不大，或反應(yīng)系統(tǒng)能承受絕熱條件下由反應(yīng)熱效應(yīng)引起的溫度變化的場(chǎng)合 。② 徑向絕熱式固定床反應(yīng)器：流體 沿徑向流過(guò)床層，可采用離心流動(dòng)或向心流動(dòng)，床層同外界無(wú)熱交換。用于氣固相或液固相非催化反應(yīng)時(shí)，床層則填裝固體反應(yīng)物。它與流化床反應(yīng)器及移動(dòng)床反應(yīng)器的區(qū)別在于固體顆粒處于靜止?fàn)顟B(tài)。固體物通常呈顆粒狀，粒徑 2～ 15mm左右，堆積成一定高度（或厚度）的床層。 剩余的是固體焦炭或半焦，煤的熱解過(guò)程可以用下面的總體表達(dá)式表示 ： 2 ???? 熱 解煤 CH4+其他氣態(tài)烴 +焦油 +CO+CO2+H2+H2O+焦炭或半焦（ S） 式中，除了焦炭或半焦為固體產(chǎn)物，其余全部是氣態(tài)產(chǎn)物，除此之外，還有少量含有機(jī)氮、硫等元素的氣態(tài)中間產(chǎn)物。 圖 1 煤的氣化過(guò)程 圖 2 典型的煤氣化工藝流程 從包含的物理化學(xué)過(guò)程來(lái)看，煤的氣化過(guò)程包括以下幾個(gè)階段：干燥脫水，熱解，揮發(fā)分和殘余固定碳的氣化反應(yīng)。 煤的氣化分為完全氣化和不完全氣化，不完全氣化即通常說(shuō)的煤的干餾，其產(chǎn)品包括煤氣、焦油和半焦；完全氣化的產(chǎn)品是煤氣或水煤氣，本章所講的煤的氣化技術(shù)只討論煤的完全氣化技術(shù) 【 1】 。氣化劑一般為空氣、氧氣、水蒸氣或氫氣 。本文從一定的層面上對(duì)常壓固定床煤氣化發(fā)生爐內(nèi)部的傳熱、傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)要綜述。 摘 要 本設(shè)計(jì)以常壓固定床煤氣化的設(shè)計(jì)過(guò)程為內(nèi)容，包括對(duì)工藝流程的確定和說(shuō)明、生產(chǎn)條件的確定和說(shuō)明以及附屬設(shè)備的選型等內(nèi)容。進(jìn)而深入了一層了解煤氣化工藝，并得到化工工程設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練。 關(guān)鍵詞： 常壓固定床，煤氣化發(fā)生爐，床層，爐壁，傳熱 一、 煤氣化原理 （一）煤氣化的基本過(guò)程 煤的氣化過(guò)程是一個(gè)有熱效應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，反應(yīng)物是煤和氣化劑。 煤 和氣化劑按照一定的比例，在一定溫度和壓力條件
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