【正文】 術(shù)。加壓固定床氣化技術(shù)因受到煤種資源影響和煤氣處理費(fèi)用高而限制其用途。相對(duì)而言，加壓氣流床氣化工藝在大型煤炭氣化工藝研究及開發(fā)中處于優(yōu)勢(shì)地位，也符合目前世界上煤炭氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。加速開發(fā)和應(yīng)用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的加壓氣流床氣化技術(shù)不僅迫在眉睫，而且時(shí)機(jī)成熟。待示范成功，將扭轉(zhuǎn)我國(guó)煤氣化技術(shù)長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的局面，為發(fā)展我國(guó)的潔凈煤技術(shù)奠定良好的基礎(chǔ)。 12. 答案：煤的主要組成部分是有機(jī)物質(zhì)，所以煤的分子結(jié)構(gòu)具有有機(jī)化合物的特有結(jié)構(gòu)。關(guān)于煤分子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，至今還有待于完善與發(fā)展。縮合芳環(huán)類似石墨結(jié)構(gòu)，碳原子都在一個(gè)平面上，形成平面網(wǎng)結(jié)構(gòu)，側(cè)鏈和 “O”鍵又將碳網(wǎng)在空間以不同角度互相聯(lián)接起來(lái)，構(gòu)成了煤的復(fù)雜、不規(guī)則的空間結(jié)構(gòu)。隨變質(zhì)程度加深，煤的基本結(jié)構(gòu)單位 ——六碳環(huán)平面網(wǎng)變大，排列逐步規(guī)則化，側(cè)鏈逐漸減少，變短。 :將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使其分解的過(guò)程，叫做煤的干餾，也叫煤的焦化。 14. 答案 :焦?fàn)t氣、粗氨水、粗苯、煤焦油、焦炭 1 答案 :煤氣因來(lái)源不同，有不同的名稱：把煤干餾而得的氣體叫焦?fàn)t煤氣 ；把煤(或焦炭 )在不完全條件下燃燒可得到發(fā)生爐煤氣；若高溫的炭與水蒸氣作用，能得到水煤氣；煉鐵高爐排出的氣體中還有相當(dāng)多的可燃成分，叫高爐煤氣。北京煤制管道氣的熱值是 4000 大卡 /立方米。另一種是除含甲烷以外，還含有較多的乙烷、丙烷、丁烷的氣體，稱為濕天然氣 (濕氣 )，或稱多油天然氣 。 1 煤氣發(fā)生爐反應(yīng)機(jī)理。 塊煤在煤氣發(fā)生爐中與水蒸氣、空氣在一定的溫度下進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，生成可燃?xì)怏w：一氧化碳、氫氣、甲烷和碳?xì)浠衔?，也生?CO2 和大量未起反應(yīng)的氮?dú)狻? 塊煤在煤氣發(fā)生爐中分層進(jìn)行著氧化還原反應(yīng)： （一）、干燥層：煤與煤氣接觸，使煤中 水分得到蒸發(fā)。 （三）、氣化層分為氧化層與還原層，是煤氣發(fā)生爐的主要反應(yīng)區(qū)域，煤與氣化劑發(fā)生劇烈的反應(yīng)（以通空氣作為氣化劑） a、氧化層 2C+O2→ 2CO+熱 Q 2CO+O2→ 2CO2+熱 Q C+O2→ CO2 由此可見，空氣中氧濃度減低了，發(fā)生爐中的 CO2濃度就增高，若 O2的濃度最低，則 CO2的濃度最高。 （五）、當(dāng)空氣與水蒸汽同時(shí)通入燃料層時(shí) C與 O2反應(yīng)， C 將同時(shí)與空氣、水蒸氣起反應(yīng)，我們目前安裝的煤氣發(fā)生爐就是同時(shí)通入空氣和水蒸氣的爐型。同時(shí)也包括大量未起反應(yīng)的氮?dú)夂蜕?CO2氣，這種煤氣雖然熱值較低，但能廣泛地應(yīng)用于工業(yè)爐窯，作為加熱的熱源。煤氣制備過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一氧化碳、硫化氫、酚類和氰化物等有毒有害氣體。酚水的主要污染物為酚和氰化物，濃度較高，有一定的毒性。硫化氫、酚類和焦油的揮 發(fā)成分帶有強(qiáng)烈的臭味，產(chǎn)生惡臭。一般認(rèn)為，成煤過(guò)程分為兩個(gè)階段即 和 。 、 以及 之間的差異，會(huì)直接影響和決定煤炭氣化過(guò)程工藝條件的選擇，也會(huì)影響煤炭氣化的結(jié)果。 煙煤作為氣化用煤的主要特性是 。 壓力增大，同一煤種制取的煤氣的發(fā)熱值越高，同一操作壓力下，煤氣發(fā)熱值由高到低的順序依次是褐煤、氣煤、無(wú)煙煤。 煤炭氣化 過(guò)程主要是煤中的碳和水蒸氣反應(yīng)生成氫，這一反應(yīng) （填吸收或放出）大量的熱量，該熱量是通過(guò) 來(lái)維持。 所謂的氣化效率是指 ， 氣化效率能夠反映總能量的有效利用程度。 1煤中的硫以 和 的形式存在，中國(guó)各地煤田的煤中硫含量都比較 ，太多在 以下。即 、 、 溫度，對(duì)煤炭氣化而言，一般用 作為原料灰熔融性的主要指標(biāo)。一般以 的還原系數(shù)來(lái)表示，如下式所示： 二、判斷題 褐煤轉(zhuǎn)變?yōu)闊熋汉蜔o(wú)煙煤的過(guò)程。（ ） 無(wú)煙煤這種煤炭氣化時(shí)黏結(jié)，并且產(chǎn)生焦油，煤氣中的不飽和烴、碳?xì)浠衔镙^多，煤氣凈化系統(tǒng)較復(fù)雜，煤氣的熱值較高。褐煤是變質(zhì)程度較高的煤，加 熱時(shí)不產(chǎn)生膠質(zhì)體，含有高的內(nèi)在水分和數(shù)量不等的腐殖酸，揮發(fā)分高，加熱時(shí)不軟化，不熔融 . （ ） 一般來(lái)說(shuō)，煤中揮發(fā)分越高，轉(zhuǎn)變?yōu)榻褂偷挠袡C(jī)物就越多，煤氣的產(chǎn)率下降。 （ ） 加壓氣化對(duì)爐溫的要求比常壓氣化爐高，而爐身一般比常壓氣化爐低，能提供較高的干燥層，允許進(jìn)爐煤的水分含量高。 （ ） 煤的揮發(fā)分產(chǎn)率與煤的變質(zhì)程度有密切的關(guān)系。 （ ） 煤的比表面積和煤的粒徑有關(guān)，煤的粒徑越小，其比表面積越大。 （ ） 煤的粒度太小，當(dāng)氣化速度較大時(shí)，小顆粒的煤有可能被帶出氣化爐外，從而使?fàn)t子的氣化效率升高。 什么是煤的灰熔點(diǎn)，灰熔點(diǎn)的高低對(duì)氣化有什么影響？ 什么是煤的反應(yīng)性，煤的反應(yīng)性對(duì)氣化有什么影響 ? 四、綜合題 煤的粒度對(duì)氣化過(guò)程有什么影響 ? 煤種對(duì)煤氣產(chǎn)率有何影響？ 第三章 試題庫(kù)答案 一、填空題 由植物殘骸經(jīng)過(guò)復(fù)雜的生物化學(xué)作用和物理化學(xué)作用轉(zhuǎn)變成煤的轉(zhuǎn)變過(guò)程， 泥炭化階段，煤化階段。 隨著變質(zhì)程度的提高，煤的揮發(fā)分逐漸降低 吸收，爐內(nèi)的碳和氧氣燃燒以后放出的熱量 外在水分，內(nèi)在水分，結(jié)晶水 變質(zhì)程度， 逐漸減少 制得的煤氣的熱值與所使用的燃料的熱 值之比 1 5％， 15％， 2％ 1有機(jī)硫，無(wú)機(jī)硫，低， l％ 1 變形溫度，軟化溫度，流動(dòng)溫度，軟化溫度 1燃料煤與氣化劑中的氧氣、水蒸氣、二氧化碳的反應(yīng)能力，二氧化碳 二、判斷題 √ 2 、 3 、 4 、 √ 5 、 √ 6 、 7 、 √ 8 、 9 、 √ 10 、 三、簡(jiǎn)答題 根據(jù)氣化用煤的主要特征，將氣化用煤大致分為以下四類。 第二類，氣化時(shí)黏結(jié)并產(chǎn)生焦油，代表性原料有弱黏結(jié)或不 黏結(jié)煙煤。 第四類，以泥炭為代表性原料，氣化時(shí)不黏結(jié)，能產(chǎn)生大量的甲烷。 煤氣的發(fā)熱值與煤種的關(guān)系如下：由于隨著變質(zhì)程度的提高，煤的揮發(fā)分逐漸降低，煤氣發(fā)熱值逐漸降低，即煤氣發(fā)熱值由高到低的順序依次是褐煤、氣煤、無(wú)煙煤。 不同煤種，其變質(zhì)程度不同，隨著變質(zhì)程度的加深，從泥炭、褐煤、煙煤到無(wú)煙煤，煤中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從 55％～ 62％增至 ％，在氣化時(shí)所消耗的水蒸氣，氧氣等氣化劑的數(shù)量也相應(yīng)增大 . 固定碳含量低、揮發(fā)分低的煤種，氣化時(shí)進(jìn)去氣化段的碳量多，則氧和水蒸汽消耗多 . 褐煤是變質(zhì)程度較低的煤 , 無(wú)煙煤是變質(zhì)程度高的煤，所以在氣化褐煤和無(wú)煙煤時(shí)，褐煤的氧耗比無(wú)煙煤的高 煤中的水分存在形式有三種，包括外在水分、內(nèi)在水分和結(jié)晶水。 加壓氣化對(duì)爐溫的要求比常壓氣化爐低，而爐身一般比常壓氣化爐高，能提供較高的干燥層，允許進(jìn)爐煤的水分含量高。同時(shí)由于煤氣中水含量增高時(shí)，在后續(xù)工段的煤氣冷卻過(guò)程中．會(huì)產(chǎn)生大量的廢液，增加廢水處理量。尤其對(duì)煙煤的氣流床氣化法，采用于法加料時(shí)，要求原料煤的水分含量應(yīng)小于 2％。 （ 1）煤中灰分高，增加了運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用， （ 2）煤中灰分高對(duì)氣化過(guò)程有許多不利的影響。 ，隨著煤中灰分的增加，氣化的各項(xiàng)消耗指標(biāo)均增加，如氧氣的消耗指標(biāo)、水蒸氣的消耗指標(biāo)和煤的消耗指標(biāo)都有所上升，而凈煤氣的產(chǎn)率下降。除去水分的部分即為揮發(fā)分產(chǎn)率，揮發(fā)分中有干餾時(shí)放出的煤氣、焦油、油類。 不同煤種的揮發(fā)分產(chǎn)率 煤 種 揮發(fā)分產(chǎn)率 Vdaf／ ％ 煤 種 揮發(fā)分產(chǎn)率 Vdaf／％ 泥炭 褐煤 接近 70 ～ 煙煤 焦煤 瘦煤 貧煤 26～ 18 18～ 12 17 煙煤 長(zhǎng)焰煤 氣煤 肥煤 42 44～ 35 35～ 26 無(wú)煙煤 10～ 2 簡(jiǎn)單地說(shuō)，灰熔點(diǎn)就是灰分熔融時(shí)的溫度．灰分在受熱情況下，一般經(jīng)過(guò)三個(gè)過(guò)程。 煤炭氣化時(shí)的灰熔點(diǎn)有兩方面的含義，一是氣化爐正常操作時(shí)，不致使灰熔融而影響正常生產(chǎn)的最高溫度，另一個(gè)是采用液態(tài)排渣的氣化爐所必須超過(guò)的最低溫度。C ，液態(tài)排渣卻相反，灰熔點(diǎn)越低越好，但要保證有一定的流動(dòng)性，其黏度應(yīng)小于 25Pa （ 2）采用液態(tài)排渣的氣化爐，可以對(duì)入爐煤采用混配的方法，對(duì)一些高黏度灰渣的煤，可以混配一些低黏度灰渣的煤 ，達(dá)到液態(tài)排渣的要求。高爐生產(chǎn)過(guò)程使用的原料有礦石、焦炭和熔劑。采用碳酸鈣作助熔劑，在碳酸鈣高溫分解成堿性氧化鈣的作用下，礦石和灰分在 1150～ 1250C時(shí)就可以形成熔融的物質(zhì)。一般以二氧化碳的還原系數(shù)來(lái)表示，如下式所示： 反應(yīng)性主要影響氣化過(guò)程的起始反應(yīng)溫度，反應(yīng)性越高，則發(fā)生反應(yīng)的起始溫度越低。 煤的起始反應(yīng)溫度低，氣化溫度就低，這有利于甲烷的生成反應(yīng)，從而降低了氧氣的耗量。當(dāng)使用具有相同的灰熔點(diǎn)而活性較高的原煤時(shí)，由于氣化反應(yīng)可在較低的溫度下進(jìn)行，容易避免結(jié)渣現(xiàn)象。氣流通過(guò)床層的流通截面增大，氣流速度增大。 3）粒度大小與生產(chǎn)能力間的關(guān)系 煤的粒度太小，當(dāng)氣化速度較大時(shí)，小顆粒的煤有可能被帶出氣化爐外，從而使其化爐的氣化效率下降。 在各種相同的操作條件下，不同的煤種所產(chǎn)煤氣的發(fā)熱值不同，組成也不同。這是由于隨著變質(zhì)程度的提高，煤的揮發(fā)分逐漸降低 . （ 2）對(duì)煤氣產(chǎn)率的影響 一般來(lái)說(shuō)，煤中揮發(fā)分越高，轉(zhuǎn)變?yōu)榻褂偷挠袡C(jī)物就越多，煤氣的產(chǎn)率下降。此外，隨著煤中揮發(fā)分的增加，粗煤氣中的二氧化碳是增加的，這樣在脫除二氧化碳后的凈煤氣產(chǎn)率下降得更快， 第四章 氣化爐 一、填空題 進(jìn)行煤炭氣化的設(shè)備叫 。 如果以空氣 (富氧空氣或純氧 )和水蒸氣的混合物作為氣化劑，生產(chǎn)的煤氣稱 。 6 、 各 種 不 同 結(jié) 構(gòu) 的 氣 化 爐 基 本 上 由 三 大 部 分 組 成 ，即 、 和 。 不論采用何種類型的氣化爐，生產(chǎn)哪種煤氣，燃料以一定的粒度和氣化劑直接接觸進(jìn)行 過(guò)程，將燃料中的可燃成分轉(zhuǎn)變?yōu)? ，同時(shí)產(chǎn)生的 從爐內(nèi)排除出去，這一點(diǎn)是不變的。 氣化劑以較小的速度通過(guò)床層時(shí)．氣體經(jīng)過(guò)固體顆粒堆積時(shí)所形成的空隙，床內(nèi)固體 顆 粒 靜 止 不 動(dòng) ， 這 時(shí) 的 床 層 一 般稱 。 1 通 常 把氣 固 相 反應(yīng) 叫 ， 將氣 相 中 的反 應(yīng)叫 。 1具體的氣化過(guò)程所采用的爐型不同，操作條件不 同，所使用的氣化劑及燃料組成不同 ， 但 基 本 都 包 括 幾 個(gè) 主 要 的 過(guò) 程 ，即 、 、 、 。 1煤的熱解結(jié)果生成三類分子： 、 、 。 18 、 移 動(dòng) 床 是 一 種 較 老 的 氣 化 裝 置 , 燃料由 加人，底部通入 ，燃料與氣化劑 逆向流動(dòng)，反應(yīng)后的灰渣由底部排出。 沸騰床氣化爐是用 技術(shù)來(lái)生產(chǎn)煤氣的一種氣化裝置，也稱流化床氣化爐。 22 、發(fā)生爐煤氣根據(jù)使用氣化劑和煤氣的熱值不同，一般可以分為 、 、 、 等。 24 、 3M2l 型氣化爐除灰結(jié)構(gòu)的主要部件有 、