粉煤气流床装置的优化研究

发布时间：2020-07-28 20:08

【摘要】：在煤炭气化过程中,由于煤炭是由各种成分混合而成,成分含量不同,其理化性质变化很大。早期的煤化工装置多为固定床及流化床,对上述装置结渣结垢的研究有很多并且比较完善。但对新一代的气流床结渣结垢问题研究较少且不够深入及完善,导致这类装置在实际运行中问题不断。本文从煤化工行业的起源、发展历程、研究现状及未来发展趋势出发,首先通过了解研究人员对固定床及流化床装置结渣问题的研究,再深入分析了气流床气化炉的实际设备特点及工艺特点,并结合炉内气化反应的热力学及动力学研究,对气化炉结渣的原因及分类进行重点分析,并最终得到了解决炉膛结渣的思路:保证入炉粉煤灰熔点稳定并保证炉膛温度与灰熔点的温差稳定。结合实际生产特点,制定了入炉煤原煤控制表。研究发现将高灰熔点的无烟煤与低灰熔点的烟煤混配并添加一定量的石灰石能使粉煤性质稳定并符合入炉煤标准。这使得解决堵渣成为现实,运用混配煤技术后SCGP装置堵渣次数大幅减少。此外本文对管道外壁结垢积灰问题进行了研究,研究发现原煤中的Na,K等碱金属及C1元素在粉煤燃烧过程中优先挥发出来,并在管壁上发生冷凝并集聚成团。最终造成换热器管壁结垢积灰,发生腐蚀及磨损现象。在解决气化炉堵渣及冷却器管壁结垢等重大隐患后,气化装置负荷及运行周期都得到了极大的提高,具有很好的经济效益。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ545
【图文】：

流程图,气体成分,含量比,成分

的条件下反应的，粉煤、纯氧、少量蒸汽在高压条件下同时进入反应炉，在很短逡逑的时间发生完成升温、易挥发分脱离、裂解、燃烧转化等物理化学过程。其典型逡逑流程图如图１．１所示。逡逑原煤在煤场经破碎由皮带输送至磨煤系统，在磨煤机的研磨作用下将原料煤逡逑磨成粉煤，并在低压热氮的作用下完成干燥过程（水分小于２％）。粉煤依次经过逡逑常压煤仓、加压煤仓、给料煤仓完成从低压系统到高压系统的转变，并在高压氮逡逑气的输送下进入气化炉，与来自空分系统的高压纯氧（混合部分高压蒸汽，不必逡逑需但常用）进行各种氧化还原及变换反应，产生合成气与炉渣及少量的飞灰，其逡逑－６－逡逑

示意图,原理,示意图,炉渣

邋—Ｉ邋＾ＱＳｌ邋ＢｌＵｌ逡逑图１．１邋ＳＣＧＰ装置流程示意图逡逑Ｓ邋Ｃ邋Ｇ邋Ｐ煤气化装置典型产品成分及含量比例如下表］．４所示，其中气体成分变逡逑化不大，但炉渣及飞灰产量与煤耗（装置负荷）成正比，此处炉渣及飞灰按设计逡逑值日投煤２０００吨计算。逡逑－７－逡逑

反应平衡,反应条件,体积增大

Ｃ邋＋邋Ｃ０２逦？邋２ＣＯ邋＋１７３邋ＭＪ／Ｋｍｏｌ逡逑从反应式可以看出此反应是体积增大的吸热反应。低压及高温对平衡有利。逡逑图１．３中说明了方程（３）、（４）和（５）的典型反应平衡。逡逑煤气化总的反应是体积增大的反应，从化学平衡来讲，提高压力对平衡不利，逡逑但是低压设备要做到如此大规模的耗煤量，装置的尺寸和项目投资都无法接受，逡逑而且压力的提高增加了反应物的浓度，对提高反应速度是有利的。逡逑１0０逦５００逦１０００逦ｔ逦５００逦ｌＯＯＯ逡逑：：＝＝表丨：＝在＝逡逑0邋１邋＿邋｜逦｜」邋0邋１邋，邋Ｉ邋Ｉ邋＞邋Ｉ邋．邋Ｉ邋．逡逑３００逦７00逦１１００逦１邋５００逦３００逦７００逦１１００逦１５００逡逑＇Ｔｖｍｐａｒａｔｕｆ邋Ｖ？邋Ｋ＊逦Ｔｅｍｐ？ｆ0ｉｕｆ邋Ｉｎ邋Ｋ逡逑Ｃ邋－＋邋Ｃ０２邋＜＝＞邋ＣＯ逦Ｃ邋Ｈ２０邋＜Ｔ＞邋ＣＯ邋－＋？邋Ｈ２逡逑ｌＯＯ逦５００逦ｔＯＯＯ逦ＸＴ逡逑“ＴＴＯＴＲ逡逑５逦＾＿＼逦逡逑５０－逦＼逡逑１邋二＝立土邋＝＝逡逑0：＿，＿＿，＿＿＿逡逑３００逦７００逦１１００逡逑Ｔｅｒ？ＤＣｆａｔｕｆ邋Ｋ逡逑图１．３反应条件对反应平衡的影响逡逑－９－逡逑

【参考文献】