畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-年產(chǎn)50萬噸煤氣化工藝設(shè)計(jì)

1、學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目：50萬噸/年煤氣化工藝設(shè)計(jì)煤氣是重要的化工產(chǎn)品與原料，它廣泛用于合成氨、民用燃?xì)狻⒐I(yè)用氣乃至發(fā)電， 有著巨大的市場潛力。隨著世界石油資源的減少和煤氣化生產(chǎn)成本的降低，發(fā)展使用煤 氣化等新的替代燃料，己成為一種趨勢。中國是資源和能源相對(duì)匾乏的國家，少氣，缺 油，但煤炭資源相對(duì)豐富，發(fā)展煤制氣，以煤代替石油，是國家能源安全的需要，也是 化學(xué)工業(yè)高速發(fā)展的需求。本課題通過對(duì)國內(nèi)外幾種煤氣化工藝流程的對(duì)比，最終選擇高壓法煤氣化制備煤氣 的shell工藝生產(chǎn)流程。最后設(shè)計(jì)出shell氣化爐的基本尺寸；并對(duì)反應(yīng)過程進(jìn)行了物 料衡算、熱量衡算。關(guān)鍵詞：煤氣化；shell氣化爐；

2、物料衡算，；熱量衡算論文類型：工程設(shè)計(jì)ABSTRACTGas is an important chemical products and raw materials, it is widely used in synthetic ammonia, civil and industrial gas, gas, electricity, and has a huge market potential. With the world of petroleum resources and reduce production cost of coal gasification, the developm

3、ent of a new alternative fuel use coal gasification, etc, has become a trend. China is relatively short of energy resources like gas and oil, but relatively rich of coal,so development of coal to gas,but petroleum is national energy safety needs, as well as chemical industry .Shell gasification is c

4、hesde fianly by contrasting severed gasification,peocess at home and abroad .Mass balance and heat balance of gasification process are caleulated .The technoloyical dimensions of shell gasifier are designed .Keywords： Coal gasification； Shell Gasifier； Mass balance； Heat balanceThesis:Engineering De

5、sign TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 1緒論1 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 1.1煤氣化過程原理1 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 1.2國內(nèi)外煤氣化發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢1 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document SHELL煤氣化工藝2 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 1.4本課題研究的主要內(nèi)容5 HYPERLIN

6、K l bookmark55 o Current Document SHELL煤氣化7 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 2.1選擇SHELL煤氣化的原因7 HYPERLINK l bookmark69 o Current Document 2.2工藝流程圖7 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document SHELL氣化工藝的主要設(shè)備8 HYPERLINK l bookmark80 o Current Document SHELL氣化過程中的化學(xué)反應(yīng)9 HYPERLINK l bookmark89 o Cu

7、rrent Document 2.5氣化反應(yīng)的物料、熱量衡算10氣化反應(yīng)的物料衡算10氣化反應(yīng)的熱量衡算18 HYPERLINK l bookmark302 o Current Document 2.6 50萬噸煤氣化產(chǎn)物分析18 HYPERLINK l bookmark320 o Current Document SHELL氣化爐的設(shè)計(jì)20 HYPERLINK l bookmark323 o Current Document SHELL 氣化爐20 HYPERLINK l bookmark326 o Current Document SHELL爐體工藝尺寸計(jì)算21 HYPERLINK l b

8、ookmark341 o Current Document 4總結(jié)22 HYPERLINK l bookmark350 o Current Document 參考文獻(xiàn)1致謝錯(cuò)誤!未定義書簽。1緒論中國煤炭的儲(chǔ)量和開采都位于世界前列，煤炭的轉(zhuǎn)化和合理利用，包括煤的氣化， 對(duì)中國無論目前和長遠(yuǎn)都具有重要的意義。煤的氣化主要生成一氧化碳、氫氣及甲烷， 灰分形成廢渣排出。煤氣化的好處是可在燃燒前脫除氣態(tài)硫和氮組分，是一種煤的高效 利用方式，同時(shí)也是環(huán)境友好的能源，提高煤氣化效率是本課題的目的。1.1煤氣化過程原理煤氣化過程是個(gè)熱化學(xué)過程。它是以煤或煤焦為原料，以氧氣（空氣、富氧或純氧）、 水蒸氣等做氣

9、化劑（氣化介質(zhì)），在高溫條件下通過化學(xué)反應(yīng)或煤焦中的可燃部分轉(zhuǎn)化 為氣體燃料的過程。氣化技術(shù)的目的是為了提高各類氣化爐的生產(chǎn)能力，同時(shí)連續(xù)和高 效地生產(chǎn)不同組成的煤氣，包括城市民用和工業(yè)用燃料氣、發(fā)電燃料氣、化工燃料氣， 并要避免污染環(huán)境1。1.2國內(nèi)外煤氣化發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢目前國外煤氣化爐開發(fā)正在向加壓、大容量方向發(fā)展，單臺(tái)氣化爐處理煤量從幾噸 /天發(fā)展至2600t/d，4000-5000t/d的氣化爐也完成概念設(shè)計(jì)。氣化用煤從最初的只能利用 不黏煤，到現(xiàn)在幾乎可以氣化從褐煤、不黏和黏結(jié)的煤到無煙煤所有的煤種。不同的 氣化爐可以使用從塊煤到粉煤等不同粒度的煤，碳轉(zhuǎn)化率最高已大于99%，氣化效

10、率超 過80%。國外現(xiàn)在近常用的氣化放法主要有：IGCC電廠中采用Texaco、Shell、Prenflo、 Destec、KRW等氣化技術(shù)，荷蘭Buggenum電廠的253MW發(fā)電來自于一臺(tái)日處理煤2500t 左右的Shell氣化爐，電廠發(fā)電效率43%2oShell公司已具備設(shè)計(jì)單臺(tái)煤處理能力5000t/d 以適應(yīng)600MW廢熱IGCC機(jī)組的氣化爐系統(tǒng)3。目前國內(nèi)的煤氣化技術(shù)有些已達(dá)到世界領(lǐng)先水來，比如：水煤漿氣化技術(shù)、采用殼 牌干粉煤氣化技術(shù)生產(chǎn)合成氨、魯奇爐等。些外煤氣化裝置不僅僅用于合成氨生產(chǎn)，而 且還可以用于甲醇生產(chǎn)、合成醋酸、制備廉價(jià)氫氣、煤氣發(fā)電、民用等，IGCC加氫工 藝，煤液

11、化、地下煤氣技術(shù)的開發(fā)和研發(fā)使的高效、低耗、無污染的煤氣化工藝技術(shù)是 發(fā)展煤化工的前提4。煤氣化技術(shù)的發(fā)展對(duì)中國的煤礦工業(yè)發(fā)展前景可觀，因此在煤資 源相對(duì)豐富的我國，開發(fā)更先進(jìn)的煤氣化技術(shù)意義更加重大。我國于20世紀(jì)30年代 40年代引進(jìn)UGI爐，50年代改燒無煙煤，主要用于制氨和甲醇。針對(duì)UGI爐工藝的缺 點(diǎn)（如煤種限制、環(huán)保、氣化強(qiáng)度和效率），我國從60年代初至今曾研發(fā)過多種氣化工 藝，而實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的只有碎煤加壓氣化（Lurgi）、水煤漿氣化（Texaco）和灰熔聚流化 床氣化，即將工業(yè)化的有干粉加壓氣化（Shell） 5?？傮w來說，目前國內(nèi)外對(duì)煤氣化研究概況主要有以下三種6：（1）固定床

12、比較：國外比較著名的常壓固定床/移動(dòng)床氣化工藝有：A型及威爾曼- 格魯夏（W-G）發(fā)生爐、兩段煤氣化發(fā)生爐、意大利的UGL型水煤氣爐、波蘭和法國 的兩段式水煤氣爐等；國內(nèi)比較著名的固定床/移動(dòng)床氣化工藝有：常壓固定床煤氣發(fā)生 爐氣化、常壓固定水煤氣氣化、加壓固定床魯奇氣化；固定床的優(yōu)點(diǎn)：工藝簡單、操作方便；投資少、建設(shè)快；熱效率高、碳轉(zhuǎn)化率高； 耗氧量低6。固定床的缺點(diǎn)：對(duì)煤種有一定要求，煤的黏結(jié)性不能太強(qiáng)，要求使用塊煤；副產(chǎn)焦 油、酚難于水，造成污染；單爐產(chǎn)氣量低于其它爐型12。流化床比較：國外主要的氣流床有：常壓Winkler氣化工藝、高溫克勒氣化工 藝、U-Gas氣化工藝、KRW氣化工藝

13、；國內(nèi)流化床技術(shù)有：常壓流化床氣化技術(shù)、加 壓流化床氣化技術(shù)6。流化床的優(yōu)點(diǎn)：床層內(nèi)溫度均勻，便于調(diào)控；原料煤粒度適應(yīng)范圍廣；加料除灰方 便；能正確地調(diào)整流化速度和準(zhǔn)確加料；煤和氣化劑接觸較好，氣化效率高。流化床的缺點(diǎn)：碳轉(zhuǎn)化率和熱效率均較低；帶出物多，造成環(huán)境污染較大；由于煤 氣出爐時(shí)溫度較高，熱效率低于固定床氣化；灰渣含碳量較高；對(duì)原料有一定的要求6。氣流床氣化工藝比較：國外氣流床氣化工藝有：德士古氣化工藝(Texaco)、 Destect氣化工藝、K-T氣化工藝、Prenflo氣化工藝、Shell加壓氣流床氣化工藝、GSP 氣化工藝；國內(nèi)氣流床氣化工藝有：K-T氣化爐、德士古氣化爐(Te

14、xaco)、Shell加壓 氣化爐6。氣流床氣化的優(yōu)點(diǎn)：適用于任何性質(zhì)的煤種；單位爐容積產(chǎn)氣量大；爐型簡單；無 焦油和酚產(chǎn)生，對(duì)環(huán)境污染小；灰渣含碳低6。氣流床氣化的缺點(diǎn)：需要先進(jìn)的控制技術(shù)和設(shè)備；原料需干燥、粉碎，動(dòng)力消耗較 大，在氣流輸送煤時(shí)對(duì)管道磨損較大；操作溫度高，煤氣帶出熱量多，如不回收，熱效 率要受到影響；主要產(chǎn)品中一氧化碳含量高，不經(jīng)甲烷化，不能當(dāng)城市煤氣使用。由此可以看出煤氣化趨向更高效、更清潔、熱損較小的方向發(fā)展。1.3 Shell煤氣化工藝目前國內(nèi)外比較公認(rèn)的、先進(jìn)的氣化工藝即shell氣化工藝。以下為shell氣化工藝 流程的進(jìn)展、工藝流程框圖、煤質(zhì)對(duì)氣化的影響和shel

15、l煤氣化的評(píng)價(jià)指標(biāo)。shell氣化工藝流程的進(jìn)展：shell煤氣化是shell公司開發(fā)的具有獨(dú)特技術(shù)的第二代煤氣化工藝。shell公司在 渣油氣化技術(shù)取得工業(yè)化成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，于1972年開始從事煤氣化研究。1978年 第一套中試裝置在德國漢堡建成并投入運(yùn)行。1987年在美國休斯敦建成的投煤量250t/d-400t/d的示范裝置投產(chǎn)。1993年在荷蘭的丹姆克勒電廠建成投煤量2000t/d的大 型煤氣化裝置。該裝置用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，為單系列操作，裝置開工率達(dá)95%以上。經(jīng) 過3年示范運(yùn)行已于1998年正式交付用戶。生產(chǎn)操作數(shù)據(jù)表明煤氣化工藝指標(biāo)達(dá)到預(yù) 期目標(biāo)，shell煤氣化技術(shù)是先進(jìn)成熟的。

16、工藝流程框圖：蒸汽硫鹽圖1.1 shell煤氣工藝流程框圖煤質(zhì)對(duì)Shell氣化的影響因素主要有：水分、灰分、揮發(fā)分、硫分、煤粒度、灰熔 點(diǎn)和結(jié)渣8。（1）水分含量對(duì)氣化的影響煤的水分包括游離水和結(jié)晶水，游離水又可分為外在水分和內(nèi)在水分。外在水分是 指附著于煤的顆粒表面的水膜或大的毛細(xì)孔（直徑10- 5cm）中的水分，其蒸汽壓與純 水的蒸汽壓相同，在常溫下就很容易失去。內(nèi)在水分是指吸附或凝聚在煤顆粒內(nèi)部毛細(xì) 孔（直徑10 - 5cm）中的水分，由于毛細(xì)孔的吸附作用，其蒸汽壓低于純水的蒸汽壓， 要在高于純水的正常沸點(diǎn)的溫度下才能除盡，所以較難蒸發(fā)除去。結(jié)晶水是指煤中礦物 質(zhì)所含的結(jié)晶水或化合水，通

17、常要在200 C以上才能析出，在工業(yè)分析中不予考慮8。煤的水分對(duì)Shell煤氣化工藝的影響Shell煤氣化工藝采用干煤粉進(jìn)料，要求進(jìn)氣 化爐的煤粉水含量低于2%。就氣化爐而言，在特殊情況下，煤粉水含量允許稍高于該 值，但不能偏離太多，否則會(huì)影響粉煤流化，極可能出現(xiàn)煤粉粘連而造成輸送困難。原 料煤的水分含量通常高于2%,過剩水分在制備Shell氣化爐所要求的合格粉煤過程中除 去。因此，原料煤的水分含量，尤其是外在水分含量，直接影響煤的運(yùn)輸成本和制粉能 耗。（2）灰分含量對(duì)氣化的影響煤的灰分是指煤的內(nèi)在礦物質(zhì)和外來礦物質(zhì)，內(nèi)在礦物質(zhì)又分原生和次生礦物質(zhì)。 原生礦物質(zhì)是指原始成煤植物含有的礦物質(zhì)，一

18、般不超過1%2%；次生礦物質(zhì)是指在 成煤過程中進(jìn)入煤層的礦物質(zhì)，約在10%以下。外來礦物質(zhì)是指采掘過程中混入煤中 的砰石，約5%10%,高的在20%以上。煤灰的化學(xué)組成主要由 SiO2、Al2 03、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2、Na2O、K2 O 等(Fe2 O3 + CaO +MgO + K2 O酸性和堿性的化學(xué)組分組成，一般酸性組分高于堿性組分，+Na2O） / （SiO2 +Al2 O3 + TiO2）的比值稱為堿酸比。煤灰是煤中的惰性物質(zhì)，其含量和組 成對(duì)氣化反應(yīng)本身影響不大，但灰分高的煤在氣化過程中產(chǎn)生的灰渣量增加，勢必帶走 部分潛熱(碳)和顯熱，使煤的熱效率降低。且煤中灰

19、分含量越高，原煤運(yùn)輸成本越大， 氣化煤耗氧耗越高，氣化爐和灰渣處理系統(tǒng)負(fù)荷越重，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響氣化爐的正常運(yùn)行。 煤灰中某些組分含量過高會(huì)影響煤灰的熔融特性，造成氣化爐渣閥排渣不暢或堵塞。 Shell煤氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，利用煤氣化反應(yīng)初期熔融飛壁上形成固體渣層使膜式 壁與爐膛隔離，以減少熱量損失，同時(shí)在故障期間熱負(fù)荷變化大時(shí)首先造成固體渣層被 熔化或者加厚，從而保護(hù)爐壁免受損壞。如果煤中灰分含量太低，固體保護(hù)渣層形成不 好，使氣化爐的熱損變大，冷煤氣效率降低，而且不利于爐壁的抗渣保護(hù)，影響氣化爐 使用壽命。盡管Shell煤氣化工藝對(duì)煤灰含量要求不是很嚴(yán)格(煤灰含量可高達(dá)30%以 上)，中原大

20、化集團(tuán)有限責(zé)任公司根據(jù)預(yù)選煤的情況，其設(shè)備設(shè)計(jì)按無水基煤灰含量25. 5% (收到基23. 5%)的煤進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)荷蘭DEMKOLEC電廠實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，該工藝 最優(yōu)化的煤灰含量為9%19%,當(dāng)煤中灰分含量低于8%時(shí)，中壓蒸汽量將會(huì)增加，也 就表明膜式壁固體保護(hù)渣層極可能形成不理想，將出現(xiàn)不是期望的運(yùn)行情況。所以，當(dāng)飛 灰含量低于8%時(shí)，建議執(zhí)行飛灰強(qiáng)制循環(huán)作業(yè)。如果投產(chǎn)后實(shí)際煤灰含量偏高設(shè)計(jì)值 較多，限制氣化爐負(fù)荷的瓶頸將是除灰和除渣系統(tǒng)的處理能力冏。揮發(fā)分對(duì)氣化的影響煤樣在隔絕空氣的條件下加熱至一定溫度并恒溫一定時(shí)間，煤中受熱分解析出的有 機(jī)質(zhì)即為揮發(fā)分。揮發(fā)分與水不同，它不是煤中的固有物

21、質(zhì)，而是在特定條件下煤受熱后 揮發(fā)出的有機(jī)質(zhì)及其分解的產(chǎn)物,其數(shù)量和成分隨加熱條件而變化。煤的揮發(fā)分對(duì)Shell煤氣化工藝的影響揮發(fā)分是煤加熱后揮發(fā)出的有機(jī)質(zhì)及其分解 產(chǎn)物，能大致代表煤的變質(zhì)程度。一般而言，揮發(fā)分越高，煤化程度越淺，煤質(zhì)越輕， 反應(yīng)活性越好，對(duì)氣化反應(yīng)越有利。但由于Shell煤氣化采用高溫氣化，氣體在爐內(nèi)的 停留時(shí)間比較短，所以氣固之間的擴(kuò)散反應(yīng)是控制碳轉(zhuǎn)化的重要因素，因而對(duì)煤粉粒度 要求較高，而對(duì)揮發(fā)分及反應(yīng)活性要求不是很嚴(yán)格。硫分對(duì)氣化的影響煤中硫分以天然硫化物、有機(jī)硫和硫酸鹽形式出現(xiàn)，有機(jī)硫可能占總量的20% 80%。煤中硫在氣化環(huán)境中形成H2S和COS,隨合成氣進(jìn)入后

22、系統(tǒng)，如果硫含量過高， 會(huì)給后工序的煤氣凈化及脫硫帶來負(fù)擔(dān)，并直接影響煤氣凈化系統(tǒng)設(shè)備的材料選擇、投 資成本及運(yùn)行成本。所以，對(duì)煤中硫含量的選擇，應(yīng)結(jié)合凈化裝置的設(shè)計(jì)及投資綜合考 慮8。粒度對(duì)氣化的影響煤的粒度在氣化過程中占有非常重要的地位。由于粒度的不同，將直接影響到氣化 爐的運(yùn)行負(fù)荷、煤氣和焦油的主率以及氣化時(shí)的各項(xiàng)消耗指標(biāo)。通常，不同的煤種在不 同氣化爐里進(jìn)行時(shí)，對(duì)其粒度的要求不一樣。煤和灰分都是熱的不良導(dǎo)體，導(dǎo)熱系數(shù)小， 傳熱速度慢，因此粒度的大小對(duì)傳熱過程的影響較大，進(jìn)而影響焦油的產(chǎn)率。粒度越大， 傳熱越慢，煤粒內(nèi)外溫差越大，煤內(nèi)焦油蒸氣的擴(kuò)散和停留時(shí)間增加，焦油的熱分解加 劇。煤粒

23、太小時(shí)會(huì)使氣化效率下降。因此要根據(jù)煤種和爐型選擇不同的粒加以氣化8-11。燃料的灰熔點(diǎn)和結(jié)渣對(duì)氣化的影響煤中灰分含量和成分雖然對(duì)煤氣化反應(yīng)本身影響不大，但還必須保證適宜的煤渣 流動(dòng)(粘度)，所以灰分，尤其是灰分成分，對(duì)所要求的Shell氣化溫度有主導(dǎo)影響。 Shell煤氣化屬熔渣、氣流床氣化，為確?；曳秩刍?、氣化爐排渣順暢，氣化操作溫度 要高于T 100C150C。選用T溫度低的煤對(duì)Shell煤氣化排渣有利，最好選用中 低灰熔點(diǎn)的煤。如果煤灰熔點(diǎn)溫度過高，勢必要求提高氣化溫度，影響氣化爐的運(yùn)行 經(jīng)濟(jì)性，也不利于排渣。故對(duì)高灰熔點(diǎn)的煤，可以通過添加助熔劑調(diào)節(jié)煤灰的堿酸比 例以改變煤的熔融特性，從

24、而保證氣化爐的正常運(yùn)行。對(duì)助熔劑及加入量的選擇，要 結(jié)合煤灰組成進(jìn)行8-11。Shell煤氣化技術(shù)評(píng)價(jià)主要有：Shell氣化爐的煤氣中CO和H2含量遠(yuǎn)大于Texaco煤氣，而CO2和H2O卻遠(yuǎn)小 于Texaco煤氣。由于可燃?xì)獬煞州^高，其冷煤氣效率較高(約80%83%)，組成的IGCC 電站發(fā)電效率也較高(43% LHV)。而水煤漿進(jìn)料的冷煤氣效率一般僅為74%77%。組 成的IGCC效率也較低(41% LHV) 12。由于煤氣中水分含量較少(2.0%)，Shell氣化爐組成的IGCC因常溫凈化而損失的 熱煤氣能量較小，而水煤漿進(jìn)料的煤氣中一般都含有16.8%左右的水分，那么當(dāng)熱煤氣 冷卻到常

25、溫時(shí)，必然損失大量的顯熱和潛熱。水煤漿進(jìn)料氣化工藝對(duì)高溫凈化的需求更 迫切。Shell氣化爐的噴嘴和水冷壁壽命較長，在Demkolec電站累計(jì)運(yùn)行10 000 h以上 未見損壞，氣化爐的可用率已達(dá)到95%。由于采用干法進(jìn)料，氣化過程的氧耗比水煤漿進(jìn)料少，煤氣中的CO2含量也遠(yuǎn) 小于水煤漿進(jìn)料的煤氣。對(duì)于相同容量的氣化爐，Shell氣化所需的空分站可小于15% 25%。采用干灰再循環(huán)，提高了碳的轉(zhuǎn)化率(可達(dá)到99%)。干法進(jìn)料系統(tǒng)與水煤漿相比要復(fù)雜得多，操作和保護(hù)也要嚴(yán)格得多。進(jìn)料系統(tǒng)的 防爆和防泄漏問題十分關(guān)鍵。進(jìn)料系統(tǒng)的占地和造價(jià)比水煤漿大。此外，干法進(jìn)料系統(tǒng) 的粉塵排放遠(yuǎn)大于水煤漿進(jìn)料系統(tǒng)

26、。由于Shell氣化爐采用4個(gè)(或更多)噴嘴運(yùn)行，易于在低負(fù)荷和高負(fù)荷下運(yùn)行， 操作的靈活性大，實(shí)現(xiàn)大型化的可能性大。據(jù)介紹，Shell氣化爐的最低負(fù)荷可達(dá)到25%， 即一個(gè)噴嘴運(yùn)行。Shell氣化爐運(yùn)行過程中最重要的控制參數(shù)如下：氣化爐出口溫度；合成氣冷卻 器進(jìn)口溫度；煤氣成分；蒸汽的參數(shù)(流量、溫度、壓力)；爐渣的排出量及外觀狀況。氣化爐的變負(fù)荷率每分鐘大于5%，IGCC的變負(fù)荷率每分鐘接近3%121.4本課題研究的主要內(nèi)容干煤粉加壓氣化(Shell爐)，從本質(zhì)上來說Shell爐就是加壓操作的KT爐，國外 研究開發(fā)已有50多年的歷史(從KT爐算起)。shell氣化技術(shù)采用干燥方式，用氮?dú)鈱?/p>

27、 煤粉送到氣化爐，最后生成合成氣，即一氧化碳和氫的混合物。Shell煤氣化的目的是 為了更加高效、清潔地利用煤資源。如合成氣中含有原煤中約80%的能量，另外15%的 有效能量以蒸汽的形式獲得。整個(gè)氣化過程只有5%的能量流失。合成氣可以用來制造 純氫，生產(chǎn)合成氨、甲醇、含氧化合物，以及尿素及合成氫燃料等衍生物。該合成氣還 可用于電廠供熱、蒸汽和發(fā)電的燃料，并可作為城市用氣。本論文研究的主要內(nèi)容是50萬噸/年煤氣化工藝設(shè)計(jì)。通過對(duì)shell煤氣化工藝的選 擇，重要設(shè)備的介紹，依據(jù)氣化過程中物料、熱量的衡算并設(shè)計(jì)出氣化爐的尺寸。2 shell煤氣化2.1選擇shel l煤氣化的原因選擇shell煤氣

28、化的原因如下：原料煤種適應(yīng)性廣：煙煤、褐煤和石油焦均可氣化。對(duì)煤的灰熔融性適應(yīng)范圍 寬，即使高灰分、高水分、高含硫量的煤種也能適應(yīng)。單系列能力強(qiáng)：shell煤氣化已投入運(yùn)行的單臺(tái)爐氣化壓力：3.0Mpa下，日 處理煤量達(dá):2000t/d。目前更大規(guī)模的裝置正在工業(yè)化。熱效率高：shell煤氣化冷煤氣效率約83%，其余15%熱能被回收為中壓或高 壓蒸汽，總的熱效率約為98%左右。 氣化效率高：shell煤氣化溫度約1600C，碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)99%左右，產(chǎn)品氣 體潔凈，不含重?zé)N，甲烷含量低，煤氣中有效氣體成分可達(dá)90%。氧耗量低：shell煤氣化氧耗量比水煤漿氣化工藝低15%25%，因而配套的空 分

29、裝置投資相對(duì)降低。爐壁冷卻：煤氣化爐爐壁冷卻采用水冷膜式壁結(jié)構(gòu)，并采用掛渣措施保護(hù)氣化 爐壁。無耐火磚襯里，維護(hù)量較少。氣化爐內(nèi)無傳動(dòng)部件，運(yùn)轉(zhuǎn)周期長，無需備爐。燒嘴：煤氣化爐燒嘴及控制系統(tǒng)安全可靠。燒嘴設(shè)計(jì)壽命為8000h，已有1500h 運(yùn)行記錄。荷蘭Demkolec電廠使用燒嘴已經(jīng)4年。氣化操作采用先進(jìn)的控制系統(tǒng)，設(shè) 有必要的安全聯(lián)鎖，使氣化操作始終處于最佳狀態(tài)運(yùn)行。排渣：煤氣化爐高溫排出的熔渣經(jīng)激冷后成玻璃狀顆粒，性質(zhì)穩(wěn)定，對(duì)環(huán)境 幾乎沒有影響。氣化污水中含氤化物少，易處理。2.2工藝流程圖Shell煤氣化工簡述：原料煤輸送至磨煤機(jī)，磨煤機(jī)把原料煤粉碎至合適有效的氣 化尺寸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

30、90 %的顆粒小于100m),煤粉碎的同時(shí)用惰性氣體干燥，把蒸發(fā)后 的水蒸氣帶走，經(jīng)內(nèi)部分離器分級(jí)后，合格的煤粉被收集在沉降池里，氣化所需要的氧氣 由空氣裝置提供，空分裝置來的氮?dú)饨?jīng)壓縮后為輸煤系統(tǒng)提供低壓氮?dú)夂透邏旱獨(dú)?。?燥后的合格的煤粉被氮?dú)廨斔椭撩杭訅杭肮┝舷到y(tǒng)，如需要，加壓后的煤粉、氧氣和蒸 汽可以通過成對(duì)噴嘴進(jìn)入氣化爐，氣化爐的操作壓力為3.0 MPa4.0 MPa，反應(yīng)溫度高 達(dá)1 400C1 700C，熔渣自氣化爐的下部流出，與水接觸，形成固體顆粒通過灰鎖排出。 溫度為1 400C的出口氣體與冷激氣混合后，降至900Co進(jìn)入廢鍋，經(jīng)廢熱鍋爐回收熱量，合成氣溫度降至250C，再經(jīng)

31、陶瓷過濾器將合成 氣中的粉塵降至3 mg/m35 mg/m3，進(jìn)入水洗塔,使合成氣中的粉塵含量進(jìn)一步降至1 mg/m3送后工序。飛灰循環(huán)激冷氣氣化爐激冷高壓蒸汽 合成氣 冷卻器 中壓蒸汽原? 1十丁匚磨煤和干燥I煤進(jìn)料除渣r渣圖2.12.3 shell氣化工藝的主要設(shè)備干法L除塵.飛灰系統(tǒng)飛灰循環(huán)shell煤氣工藝流程圖水洗煤粉制備和送料系統(tǒng)煤粉制備和送料系統(tǒng)：Shell煤氣化工藝采用干煤粉進(jìn)料系統(tǒng)。原煤的干燥和磨煤 系統(tǒng)與常規(guī)電站基本相同，但送料系統(tǒng)是高壓的N2氣濃相輸送。與水煤漿不同，整個(gè) 系統(tǒng)必須采取防爆措施。經(jīng)預(yù)破碎后進(jìn)入煤的干燥系統(tǒng)，使煤中的水分小于2%,然后 進(jìn)入磨煤機(jī)中被制成煤粉

32、。對(duì)煙煤，煤粉細(xì)度R90 一般為20%30%，磨煤機(jī)是在常壓 下運(yùn)行，制成粉后用N2氣送入煤粉倉中。然后進(jìn)入2級(jí)加壓鎖斗系統(tǒng)。再用高壓N2氣， 以較高的固氣比將煤粉送至4個(gè)氣化爐噴嘴，煤粉在噴嘴里與氧氣(95%純度)混合并與 蒸汽一起進(jìn)入氣化爐反應(yīng)13。氣化爐由對(duì)稱布置的4個(gè)燃燒器噴入的煤粉、氧氣和蒸汽的混合物，在氣化爐內(nèi)迅速發(fā)生 氣化反應(yīng)，氣化爐溫度維持在1 4001 600 C，這個(gè)溫度使煤中的碳所含的灰分熔化并 滴到氣化爐底部，經(jīng)淬冷后，變成一種玻璃態(tài)不可浸出的渣排出13。粗煤氣隨氣流上升到氣化爐出口，經(jīng)過一個(gè)過渡段，用除塵后的低溫粗煤氣(150 C 左右)使高溫?zé)崦簹饧崩涞?00 C，

33、然后進(jìn)入對(duì)流式煤氣冷卻器。在有一定傾角的過渡 段中，由于熱煤氣被驟冷，所含的大部分熔融態(tài)灰渣凝固后落入氣化爐底部。Shell氣 化爐的壓力殼內(nèi)布置垂直管膜式水冷壁，產(chǎn)生4.0 MPa的中壓蒸汽13。向火側(cè)有一層很 薄的耐火涂層，當(dāng)熔融態(tài)渣在上面流動(dòng)時(shí)，起到保護(hù)水冷壁的作用13。煤氣冷卻器粗熱煤氣在煤氣冷卻器中被進(jìn)一步冷卻到250 C左右。低溫冷卻段產(chǎn)生4.0 MPa的 中壓蒸汽，這部分蒸汽與氣化爐產(chǎn)生的中壓蒸汽混合后，再與汽輪機(jī)高壓缸排汽一起再 熱成中壓再熱蒸汽。高溫冷卻段產(chǎn)生13 MPa的高壓蒸汽，它與余熱鍋爐里的高壓蒸汽起過熱成主蒸汽13。（4）磨煤機(jī)原煤由落煤管進(jìn)入兩個(gè)碾磨部件的表面之間

34、，在壓緊力的作用下，受到擠壓和碾磨 而被粉碎成煤粉。由于碾磨部件的旋轉(zhuǎn)，磨成的煤粉被拋至風(fēng)環(huán)處（裝有均流導(dǎo)向葉片 的環(huán)形熱風(fēng)通道稱為風(fēng)環(huán)）。熱風(fēng)以一定速度通過風(fēng)環(huán)進(jìn)入干燥空間，對(duì)煤粉進(jìn)行干燥， 并將其帶入碾磨區(qū)上部的粗粉分離器中，經(jīng)分離，不符合燃燒要求的粗粉返回碾磨區(qū)重 磨；合格的煤粉經(jīng)粗粉分離器由于燥劑帶出磨外，引至一次風(fēng)管13。（5）粉煤袋式收集器采用低壓長袋噴吹脈沖方式，通過粉煤袋式收集器使循環(huán)氣中固體顆粒含量低于 10mg/m3.（6）熱風(fēng)爐裝置給整個(gè)循環(huán)氣系統(tǒng)提供熱量，通過控制循環(huán)氣的溫度在105-110C之間，保證碾磨 干燥后的粉煤水分含量小于2%。出氣溫度：258C燃料氣來源：開

35、工時(shí)點(diǎn)火用LPG、開工用柴油、正常運(yùn)行為合成馳放氣，同時(shí)有一個(gè)合 成精制氣作為備用熱源。（7）環(huán)循風(fēng)機(jī)要保證循環(huán)氣從磨機(jī)中以一定的速度將煤粉送到的袋式收集器內(nèi)，提供熱風(fēng)的內(nèi)循 環(huán)動(dòng)力13。（8）煤倉煤通過磨煤機(jī)粉碎以后，再通過輸送系統(tǒng)，進(jìn)入到煤倉，方便煤粉下一步到氣化爐。2.4 shel l氣化過程中的化學(xué)反應(yīng)使用不同的氣化劑可以制取不同種類的煤氣，主要反應(yīng)都相同。煤炭氣化過程可分 為均相和非均相反應(yīng)兩種類型。即非均相的氣-固相反應(yīng)和均相氣-氣反應(yīng)。生成煤氣的 組成取決于這些反應(yīng)的綜合過程。由于煤結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，其中含有碳、氫、氧和硫等多種 元素，在討論基本化學(xué)反應(yīng)時(shí)，一般僅考慮煤中主要元素碳和在

36、氣化反應(yīng)前發(fā)生的煤的 干餾或熱解，即煤的氣化過程僅有碳、水蒸氣和氧參加，碳與氣化劑之間發(fā)生一次反應(yīng)， 反應(yīng)產(chǎn)物再與燃料中的碳或其他氣態(tài)產(chǎn)物之間發(fā)生二次反應(yīng)。主要反應(yīng)如下。一次反應(yīng)：C+O2CO2-394.1kpmolC+H2O CO+H2+135.0 kJtoolC+12O2CO-110.4 kjmolC+2H2OCO2+2H2+96.6 kJteolC+2H2 CH4-84.3 kJtoolH2+12 H2O-245.3 kJteol二次反應(yīng)：C+CO2 2CO+173.3 kJteol2CO+O2 2CO2-566.6 kJEolCO+H2O H2+CO2-38.4 kJEolCO+3H2

37、 CH4+H2O-219.3 kJ/mol3C+2H2OCH4+2CO+185.6 kJEol2C+2H2OCH4+CO2+12.2 kJEol根據(jù)以上反應(yīng)產(chǎn)物，煤炭氣化過程可用下式表示：煤（高溫、加壓、氣化劑）T c+ch4+co+co2+h2+h2o2.5氣化反應(yīng)的物料、熱量衡算地處陜北，這兒以褐煤為主，以大量的煤氣化提供了便利的能源。褐煤是炭化程度 較低的煤，其特點(diǎn)是發(fā)熱量低(40%)，含游離腐植酸。空氣中易風(fēng)化碎裂，燃點(diǎn)低(270C左右)。在氣化過程中盡管每個(gè)過程的化學(xué)反應(yīng)不盡相同，但它們都遵循元素平衡的規(guī)律。 加壓衡算的步驟和內(nèi)容基本與常壓的相同22。氣化過程進(jìn)入氣化爐內(nèi)的碳，主要是

38、指原料帶入的碳；帶出氣化爐的碳，則包括煤 氣、焦油、輕質(zhì)油、酚、煤氣吹出物和灰渣等幾項(xiàng)。氣化過程中氫的來源，包括水蒸氣和原料煤中的氫；帶出氣化爐的氫則包括在煤氣、 焦油、輕質(zhì)油、酚、氨和煤氣中未分解的水蒸氣。氣化過程中氧的來源，一是原料中的化合氧(包括所含水分中的氧)，二是氣化劑 帶入的氧(包括水蒸氣中的氧)；帶出氣化爐的氧，主要是生成煤氣中的氧，以及焦油、 輕質(zhì)油中的微量氧22。以1000kg褐煤為計(jì)算基準(zhǔn)，已知的原始數(shù)據(jù)如下。褐煤的工業(yè)分析：M1%； A427.3%； V428.2%； %S)=0.36%褐煤的元素分析：3daf(C)=72.13%； 3daf(H)=5.5%； rodaf

39、(O)=19.70%； daf(N)=1.99%； daf(S)=0.68%換算為收到基：roar(C)=38.4%； roar(H)=2.93%； War(O)=10.42%； roar(N)=1.09%； roar(S)=0.36%褐煤鋁甑分析：3(半焦)=74.98%；碩焦油)=6.50%；碩熱解水)=11.04%；碩煤氣及損失)=7.48%灰渣熔點(diǎn)C:T1=1380； T2 1400； T3 1420煤氣組成如下。粗煤氣：饑CO2)=31.65%；饑O2)=0.3%；饑C2H4)=0.2%；饑H2S)=0.15%；饑CO)=17.4%；饑H2)=37.2%；饑CH4)=12.1%；饑N

40、2)=1.0%高熱 XkgE3)： 11903凈煤氣：饑CO2)=2.0%；饑O2)=0.5%；饑C2H4)=0.3%；饑CO)=24.95%； 9(H2)=53.35%；饑CH4)=12.1%；饑、)=1.0%高熱值(kgta3)：17070焦油組成：3(C)=80.0%； 3(H)=9.0%；頤0)=8.7%； 3(N)=1.0%； 3(S)=1.3%輕質(zhì)油組成：3(C)=85.0%； 3(H)=15.0%副產(chǎn)品產(chǎn)率：碩焦油)=3.96%； 3(輕質(zhì)油)=0.794%； 3(水溶性酚)=0.52%；碩氨)=0.66%氣化條件如下：原料粒度：625mm。氣化爐操作壓力：1.962.45MPa

41、。氣化爐操作溫度：10001050C。水蒸氣、氧氣壓力：2.452.95 MPa。水蒸氣溫度：450500C。煤氣出爐溫度：300Co帶出物料(占工作原料)：1%?；以己浚?%。在除去1%的帶出物后100kg褐煤實(shí)際入爐的物料如下：mar(C)=38.02kg； mar(H)=2.9kg； mar(O)=10.32kg；mar(N)=1.08kg； mar(S)=0.36kg； Mar=19.30kgAar=27.02kg在除去帶出物損失后，副產(chǎn)品產(chǎn)率如下：焦油=3.92kg ；輕質(zhì)油=0.786kg ；水溶性酚=0.515kg ；氨=0.65kg氣化反應(yīng)的物料衡算氣化反應(yīng)的物料衡算主要有

42、：碳的衡算根據(jù)碳平衡計(jì)算求出粗煤氣的產(chǎn)率，設(shè)粗煤氣的產(chǎn)率為V m3kg(煤), 計(jì)算如下14。粗煤氣中的碳量計(jì)算如下：m(C)=1222.4x100 饑CO2) + 饑CO) + 饑CH4) + 2饑C2H4)=0.005357(31.65%+17.4%+12.1%+2x0.2%)=0.3297 kgm3灰渣中排出的碳量計(jì)算如下?；以械奶己恳?%計(jì)，硫含量以0.35%計(jì)，則灰渣的產(chǎn)量為：A=100Aa/( 100-6-0.35 ) =100 x27.02/( 100-6-0.35 ) =28.85kg從灰渣中排出的碳量為：M（CA）=Ax6%=28.85x6%=1.73kg碳平衡計(jì)算帶入氣

43、化爐的碳量，m（C入）=38.02kg帶出氣化爐的碳量包括下面幾項(xiàng)：煤氣帶出的碳量，m（C粗）=0.3297x100V粗灰渣帶出的碳量，m（CA）=1.73kg焦油帶出的碳量，m（C隹油）=3.92x0.8=3.136kg輕質(zhì)油帶出的碳量，m（C輕質(zhì)油）=0.786x0.85=0.668kg酚帶出的碳量，m（C 酚）=0.515x72?94=0.394kg根據(jù)碳平衡m（C入）=m（C出）得：38.02=32.97V , +1.73 + 3.136+0.668+0.394得粗煤氣的產(chǎn)率為：V ,=（38.02-5.928） / 32.97=0.973m3 / kg（煤）（2）氫的衡算 根據(jù)氫平衡

44、來計(jì)算水蒸氣的分解量。粗煤氣中的氫量為：m（H 氣）=（2 / 22.4x100） x 饑H2） + 2饑CH4）+m / 2饑CnHm） + gH2S） x100V 粗=0.000893x37.2%+2x12.4%+2x0.2% + 0.15%x100 x0.973=5.384kg熱解水耗氫量為：設(shè)煤中含氧量的50%生成熱解水，則熱解水的耗氫量為：m（HH2O）=0.5x10.32x2 / 16=0.645kg氫平衡的計(jì)算原料煤帶入的氫量，m（H煤）=2.9kg；待求的水蒸氣帶入的氫量設(shè)為，m（H水）；帶入的氫量共計(jì)，m（H入）=2.9+H水；水粗煤氣帶出氫量，m（H氣）=5.384kg；焦

45、油帶出的氫量，m（H焦油）=3.92x0.09=0.353kg；輕質(zhì)油帶出的氫量，m（H輕油）=0.785x0.15=0.118kg ；酚帶出的氫量，m（H 酚）=0.515x6?94=0.033kg；氨帶出的氫量，m（H 氨）=0.65x3H7=0.115kg；熱解水帶出的氫量，m（H水）=0.645kg；帶出的氫量共計(jì)，m（H出）=m（H氣）+ m（H隹油）+m（H輕油）+ m（H酚）+ m（H氨）+m（H水）=6.648kg；由氫平衡，m（H入）=m（H出）；所以求得水蒸氣帶入氣化爐氫量為，m（H水）=3.748kg；則，水蒸氣的分解量為，m（H2O）=3.748x18 / 2=33.7

46、32kg。（3）氧的衡算通過氧的衡算，可以計(jì)算出單位原料的耗氧量。粗煤氣中的氧量：m（O 氧）=32 / 22.4x100饑O2）+8（CO2）+0.5饑CO） x100V 粗=0.0142860.3%+31.65%+0.5x17.4%x100 x0.973=56.5kg氧平衡計(jì)算入方原料煤帶入的氧，m（O煤）=10.32kg；已分解的水蒸氣帶入的氧，m（O分）=33.73x16H8=29.982kg；設(shè)鼓風(fēng)帶入的氧，m（O風(fēng)）；帶入的氧共計(jì)，m（O入）=m（O風(fēng)）+40.302。出方煤氣帶出的氧，m（O氣）=56.503kg；焦油帶出的氧，m（O 焦油）=3.92x0.087=0.341kg

47、；酚帶出的氧，m（O 酚）=0.515x1694=0.088kg；熱解水帶出的氧，m（O熱解水）=0.5x10.32=5.16kg；帶出的氧共計(jì)，m（O出）=m（O氣）+ m（O焦油）+ m（O酚）+ m（O熱解水）=62.092kg。根據(jù)氧平衡，m（O入）=m（O出）得：m（O 風(fēng)）+40.302=62.092kgm（O 風(fēng)）=21.79kg則氧氣的耗量可以換算為：V（O2）=21.79 / 32x22.4=15.25m3 / 100kg（煤）未分解水蒸氣量的近似計(jì)算如下。取汽氧比為7kg水蒸氣m3氧氣，則入爐總水蒸氣量為：G ,V（O2） x7=15.25x7=107kg 水蒸氣 / 10

48、0kg（煤）以：00kg入爐煤計(jì)算，入爐蒸氣的分解情況如表2.1所示。表2.1入爐水蒸氣的分解情況項(xiàng)目數(shù)值氫含量氧含量項(xiàng)目數(shù)值氫含量氧含量總水蒸氣/kg10711.88995.111未分解量/ kg73.278.14165.129分解量/kg33733.74829.982水蒸氣分解率31.52（4）氮的衡算加壓氣化過程中，氮的來源除原料中含氮的部分外，用作氣化劑的工業(yè) 氧氣中也要帶進(jìn)去一部分氮。而生成物中的氮，主要包含在生成氣中的氮及焦油和氨 中的氮。通過計(jì)算，可以確定工業(yè)氧氣的純度22。入方原料煤帶入的氮，m（N煤）=1.08kg；工業(yè)氧帶入的氮設(shè)為，m（N風(fēng)）；共計(jì)，m（N ）=1.08+

49、 m（N 風(fēng)）。出方煤氣帶出的氮，m（N 氣）=1 / 100X （ 28x100 x0.973 / 22.4 ） =1.216kg；焦油帶出的氮，m（N 焦油）=3.92x0.01=0.0392kg；氨帶出的氮，m（N 氨）=0.65x14H7=0.5353kg；共計(jì)，m（N 出）=1.7905kg。根據(jù)氮平衡，m（N入）=m（N出）得：m（N 風(fēng)）=0.7105kg換算后得：V（N ）=0.7105 / 28x22.4=0.5684 m3 / 100kg（煤）由此求得工業(yè)氧的純度為：K=15.25 / （15.25+0.5684）=96.5%將物料衡算的結(jié)果列成綜合表如表2.2所示。表2.

50、2氣化過程物料衡算綜合表項(xiàng)目m(C)/ kgm(H)/ kgm(O)/ kgm(N)/ kgm(S)/ kgA/kgM/ kg總質(zhì)量/kg原料煤38.42.9310.421.090.3627.219.5100入工業(yè)氧21.790.710522.5005分解H2O(g)3.74829.9833.73未分解73.2773.27H2O(g)方共計(jì)38.46.67862.1921.80050.3627.392.77229.5005干煤氣32.0925.38456.5031.2160.2195.405煤中干燥水19.319.3未分解水73.2773.27熱解水0.6455.165.805焦油3.1360

51、.3530.3410.03920.0483.9172出輕質(zhì)油0.6680.118-0.0880.786酚0.3940.033氨0.1150.10.53530.515煤氣帶出物0.380.030.010.280.20.6503方灰渣1.730.10227.021.028.852共計(jì)38.46.67862.1921.80050.3627.392.77229.5005差額0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000誤差0.000.000.000.000.000.000.000.00氣化反應(yīng)的熱量衡算氣化反應(yīng)的熱量衡算主要包括：以100kg收到基煤為計(jì)算基準(zhǔn)，熱量衡

52、算的供熱方式由以下幾項(xiàng)組成。氣化原料的發(fā)熱量，以Q1表示22。Q1=GQ 燃料=100 x15666=1566600kJ式中G一氣化的燃料量，100kg，下同；Q燃料一氣化燃料的發(fā)熱值，15666kJkg。氣化原料的顯熱Q2。Q2=c2Gt2=1.256x100 x25=3140kJ式中c2一氣化原料的比熱容，kJ(kgC)t2一入爐煤的溫度，25C。氣化劑中工業(yè)氧的顯熱Q3。Q3=c3G3t3=0.9016x22.5005x30=608.6kJ式中c3工業(yè)氧的比熱容，kJ(kgC)；G3一工業(yè)氧的消耗量，kg；t3工業(yè)氧入爐溫度，取為30C。氣化劑中水蒸氣的熱焓Q4。查有關(guān)水蒸氣表，得450

53、C、3OkgCm2(約3MPa)下，過熱水蒸氣的焓為3344.4 kJkg， 所以：Q4=107x3344.4=357850.8 kJ爐體夾套軟水帶入的熱量Q5。Q5=c5G5t5=4.18x8x30=1003.2 kJ式中c5一水的比熱容，4.18 kJ(kgC)；G5一氣化100kg的煤，加入氣化爐的軟水約8kg；t5軟水的入爐溫度取為30Co由以上計(jì)算，供給氣化爐的總熱量為Q：Q=1929202.6 kJ氣化過程生成的各項(xiàng)有效熱量與所有的熱損失之和，為熱量衡算的付熱方，由以 下幾項(xiàng)組成。生成的煤氣熱值Q6Q6=100 xV 粗x2843=100 x0.973x11903=1158162

54、kJ式中V粗一粗煤氣的產(chǎn)率，0.973m3/kg煤18；11903粗煤氣的發(fā)熱值。生成煤氣的顯熱Q7Q7=100c7V , t7=100 x1.5519x0.973x300=45300 kJ式中1.5519一粗煤氣比熱容，(3)出爐煤氣中水蒸氣的熱焓Q8出爐煤氣中水蒸氣的熱焓Q8h 水=2490+1.994x300=3088 kJkgQ8=G8h =(19.3+73.27+5.805) x3088=303782 kJ式中G8一粗煤氣夾帶蒸汽量(包括煤種干燥水、未分解水和熱解水三項(xiàng))，kg； h水一粗煤氣中蒸汽的熱焓，k疏g；1.994300C時(shí)水蒸氣的比熱容，kJ(kgC)；2490水蒸氣的氣

55、化潛熱，kJkg。生成的焦油熱Q9Q9=G9Q 焦=3.9172x33632.7=131746 kJ式中G9100kg煤炭氣化后的焦油產(chǎn)量，kg；Q隹油一焦油熱值，33632.7 kJkg。焦油的顯熱和潛熱Q10Q10=G9(376.8+2.72t7)=2.9172x(376.8+2.72x300)=3481 kJ式中376.8焦油的潛熱，kJ屈；2.72焦油的比熱容，kJ(kgC)。生成輕質(zhì)油的發(fā)熱能QuQ11=G11Q ,=0.786x43652.5=34310.8 kJ；式中G11100kg煤炭氣化后生產(chǎn)輕質(zhì)油的質(zhì)量，kg；Q輕質(zhì)油一輕質(zhì)油的熱值，kJkg。輕質(zhì)油的顯熱和潛熱Q12Q12

56、=G11(293+1.57t7)=0.786x(293+1.57x300)=600.6 kJ式中293輕質(zhì)油的潛熱，kJg；1.57一輕質(zhì)油的比熱容，kJ(kgC)。生成氨的發(fā)熱能Q13Q13=G13Q 氨=0.6503x22190=14430 kJ式中22190一氨的熱值，kJkg。氨的顯熱和潛熱Q14Q14=G13(1557.49+2.13t7)=0.6503x(1557.49+2.31x300)=1463 kJ式中1557.49氨的潛熱，kJkg；2.31氨的比熱容，kJ(kgC)。生成酚的發(fā)熱能Q15Q15=G15Q 酚=0.515x32657=16818 kJ式中Q酚一酚的熱值，kJ

57、kg。生成酚的顯熱和潛熱很小，可以忽略不計(jì)。煤氣夾帶煤粉的發(fā)熱能Q16Q16=G16Q 煤=1.0 x15666=15666 kJ式中G16煤氣中帶出的碳量，kg；Q煤一煤的發(fā)熱值，kJkg。夾帶出煤粉的顯熱Q17Q17=c17G17t17=1.1723x1.0 x300=351.7 kJ式中c17煤粉的比熱容，kP(kgC)?；以鼛С鎏剂康陌l(fā)熱能Q18Q18=G18Q 碳=1.73x34045=58898 kJ式中G17一灰渣中的碳量，kg；Q碳一碳的發(fā)熱值，kJkg?；以鼛С龅娘@熱Q19Q19=c19G19t19=0.9739x28.852x225=6322 kJ式中c19灰渣比熱容，kJ

58、(kgC)；G19100kg煤炭氣化后產(chǎn)生的灰渣量，kg；t19灰渣出爐溫度，取為225Co爐體夾套產(chǎn)生的蒸汽熱焓Q20Q20=G5H20=8x2805=22440 kJ式中H20一飽和水蒸氣的熱焓，kJkg。其他熱損失Q21氣化過程中的其他熱損由熱量衡算確定。付方總熱量為：Q、=Q6+Q7+.+Q2i=1807853.3 kJ以100kg褐煤計(jì)算，其熱量衡亍算結(jié)果如表2.3所示。表2.3氣化過程熱平衡綜合表項(xiàng)目質(zhì)量kg熱量kJp%原料發(fā)熱值Q1100.0156660081.20入顯熱值q234100.18工業(yè)氧顯熱q322.5005608.60.03蒸氣熱焓q4107357850.818.5

59、5方夾套帶入Q58.01003.20.05共計(jì)237.50051929202.6100.00粗煤氣(干)發(fā)熱能q695.405115816260.03出顯熱q797.3453002.35出爐煤氣攜帶蒸氣熱q898.375300378215.75焦油發(fā)熱能q93.91721317466.83顯熱+潛熱Q1034810.18方輕質(zhì)油發(fā)熱能Q”0.78634310.81.78顯熱+潛熱q12600.60.03氨發(fā)熱能q130.6503144300.75顯熱+潛熱q1414630.08酚發(fā)熱能q150.515168180.87帶出煤粉發(fā)熱能q161.0156660.81顯熱+潛熱q17351.70.0

60、2灰渣碳的發(fā)熱能q18(1.73)588983.05顯熱q19灰渣量63220.3328.852夾套蒸氣熱能Q168.0224401.16熱量損失Q211154.32共計(jì)237.43051929202.6100.002.6 50萬噸煤氣化產(chǎn)物分析總的生產(chǎn)量為50萬口屯年，一年365天，除去工廠的檢修和設(shè)備維修以外，一年的工作日大約為300天。平均每天產(chǎn)干煤氣的量為1666td。需褐煤總量M=5x108 kgx100/ 95.405kg=52.41萬噸年，一年365天，除去工廠的檢 修和設(shè)備維修以外，一年的工作日大約為300天。平均每天投煤量為M=1747t/d。碳轉(zhuǎn)化率=100- M(CA)/