鲁奇工艺加压气化基础——刘凯.ppt

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1、龚 靡 沽 届 逛 砂 割 悬 酞 裴 炊 秸 势 贪 犯 流 褐 庚 脑 卵 蛊 苹 牌 左 骇 淘 鉴 垄 网 绎 砂 叁 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁奇加压气化的基础知识 第一节 煤的生成与分类 煤是含碳、氢元素为主的固体矿物燃料，它还含有氧、硫、氮 等元素，其是千百万年前远古时代植物残骸经地质作用转变而成的 可燃性生物岩，燃烧时产生大量热量。 一、煤的生成： 我们都知道煤是远古时代植物残骸经地质作用转变而成的。而 煤的生成、大量堆积却还需具备一定的条件： 诲 榆 阮 卤 桑 零 师 肮 狸 垣 鹏 壤 床 棺 塑 舀

2、 险 组 穆 簧 纫 约 描 距 再 硫 盒 缕 丛 攀 囚 谩 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 1、高等植物的发生、发展是煤生成的首要条件 2、陆地上有均匀的温度和潮湿的气候，适宜于陆生植物一代一代地繁茂地生 长。 3、地形的起伏形成大的沼泽地带，有利于植物群的发展及残骸堆积在水中。 4、地形的运行使有可能保存植物残骸，并转变到沉积状态。 在具备以上条件的前提下，古代植物转变成煤经过了一系列演变过程，大 致可分为两个阶段： 第一阶段 泥炭化阶段： 此阶段植物不断繁殖、生长、死亡，其残骸堆积在水中之后，在细菌的作用 下进行分解；堆

3、积在下面的完全与空气隔绝，植物残骸的菌作用就依靠本身含有 的氧，发生氧化分解，发生去羧基、脱水等作用，放出二氧化碳、水及甲烷，形 成一种凝胶状的物质。这种残留物的碳含量相对增加，而氧和氢含量则趋于减小 。植物残骸经过这些变化以后，改变了原来的形态和结构，变成含水分很高的棕 色物质，这种物质称为泥炭或称为泥煤。 煤的生成与分类 堵 元 泊 庭 猛 蘑 准 崖 兄 施 贰 押 簇 它 疡 忆 宾 淡 压 肉 涯 筷 笆 理 瘫 娶 钙 携 泡 姿 年 港 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 第二阶段 煤化阶段 由于地壳的下沉、泥炭层被埋复

4、于地下，当在泥炭层上面形成 了岩石顶板即进入了成煤的第二阶段煤化阶段，此阶段根据作 用的因素及所发生的不同又可分为成岩作用阶段和变化作用阶段。 （1）成岩作用阶段： 若地壳的下沉速度和植物生长的速度互相配合，将形成很厚的 泥炭层，以后便可能形成很厚的煤层。 煤的生成与分类 入 拽 枫 闹 贮 诡 去 秽 遏 哼 癸 能 袋 瘸 含 阀 堕 洞 铝 绳 圣 卜 洱 盼 究 架 恼 筷 宦 执 纯 伙 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 但是，地壳下沉的速度常常超过植物残骸堆积的速度， ，于是水层复盖过厚，影响植物生长，泥炭堆积中断，代

5、之以粘土、沙石的堆积，因此在泥炭层上面形成了岩层， 称为顶板。此时，若地壳下沉速度逐渐变慢，又造就了植 物生长、繁殖及植物残骸堆积的条件，则泥炭层的顶板仅 仅变成了泥炭内部的矸石夹层，以后将形成含有夹矸层的 煤层。在漫长的地质年代里，埋复泥炭受着顶板和上复岩 层的压力作用，发生了变紧、失水，胶体老化、硬结等物 理化学变化，同时，埋复泥炭的化学组成也发生了相当缓 慢的变化。这一切变化使得埋复炭最后变成了比重较大、 较致密的黑褐色褐煤。从无定形的泥炭转变为这种具有岩 石特征的过程，成为成岩作用阶段。 煤的生成与分类 习 署 应 割 夯 安 瞎 卢 连 喧 姓 瀑 颗 摘 救 永 蔚 漫 坚 冉 次

6、 痉 瞥 注 玉 锡 穆 暗 颧 孪 惮 嘛 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 （2）变质作用阶段： 当地壳继续下沉和顶板加厚时，由于地热和顶板压力的提高，使 得煤的变化逐渐脱离了成岩作用范畴，进入变质作用阶段。 变质作用阶段是指在褐煤形成以后，沉降到地壳内很深的地方， 受高温高压的影响改变了原来的性质和结构的过程。 在变质因素的作用下，煤发生了物理、化学变化。变质作用的结 果，煤中宫能团含量、挥发分产生率逐渐减小，碳含量逐渐增高， 氢和氧含量逐渐减小，热稳定性有所提高。 在自然中，从植物转变成煤的过程是一个由低级的发展过程，也 由

7、量变到质变的过程。如下表所示： 煤的生成与分类 苦 琳 贤 乡 难 芽 房 背 况 秆 术 哑 阜 扛 公 洱 庇 洋 问 溉 并 慢 拟 被 昂 炊 赠 肺 绚 菊 吃 钠 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 植物及煤的组成成分 煤种元素分析族组成分析 CH O 纤维素 木质素 腐植 酸 树木50 64440-6020-30_ 泥炭60-705-625-350-156-4040-60 褐煤70-805-615-250-302-31-85 烟煤80-904-55-15_ 无烟煤 90-981-31-3_ _ 今 嫁 冒 六 穗 萝 琉

8、 有 釜 果 苞 敞 韭 变 尺 窖 莽 奢 颗 旭 寻 奴 迷 病 叼 峻 颊 颗 系 滑 点 遥 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 从植物及各种煤的组成成分，随着煤化程度的增高，煤中碳含量 增加；氢、氧含量减小。成煤过程是一个碳逐渐增加的过程。 二、煤的分类 煤是重要的能源和工业原料，为了使煤炭资源得到合理的利用， 有计划地对煤炭资源进行开发和利用，合理地对煤进行分类便具有 重要的科学意义和经济意义。 1、煤的分类指标： 煤的分类指标要能反应出煤的煤化程度与工艺性质之间的关系。 目前作为实用分类指标仍采用可燃基挥发分作为分类的主

9、要指标， 再补充几个表征工艺性质的指标。 煤的生成与分类 蛮 得 贩 搭 慌 叼 利 庆 迹 欠 祭 根 烁 冶 翅 态 佳 稍 泪 絮 陀 眺 劣 钻 认 蝎 帝 汰 统 所 窥 唾 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 （1）挥发分：和煤中有机质的组成和性质有密切的关系，它能 大致地代表煤的煤化度。 （2）煤的胶资层厚度：其在一定程度上能说明煤的粘结性。 （3）自由膨胀序数：它尚能在一定程度上说明煤的粘结性。 （4）葛金指数：其对煤的结焦性区分能力广，对挥发分接近而 粘结不同的煤都能加以区分。 （5）罗加指数：是一个粘结性指标，它对

10、低、中等粘结的煤有 较强的区分能力。 （6）奥加膨胀度：其对强粘结性煤的区分能力较好。 煤的生成与分类 省 捧 讥 磊 膏 拈 苫 漠 氦 咆 亿 纵 涎 写 膀 年 溪 荷 专 淖 炒 犹 代 氖 嗽 肆 慨 挺 榜 挫 钩 嚷 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 第二节 煤的工业分析和元素分析 一、煤的工业分析 煤的工业分析也叫煤的技术分析，工业分析的项目包括煤的水 分、灰分、挥发分及固定碳。其中水分和灰分是煤的无机组分；挥 发分和固定碳取决于有机质的组成和性质，通过对煤的工业分析可 合理使用煤种，且起到指导生产的作用。 煤的工业

11、分析 舵 忠 报 挡 劈 倪 桃 丘 澳 奶 繁 哭 境 拉 走 爵 怯 济 作 累 老 猩 扫 较 还 橡 水 饵 揪 讹 省 割 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 1、水分（W） 从水分在煤中存在的状态来看，水分可分为外在水分和内在水分。附着 在煤颗粒表面或大毛细管（直径105cm）的水，称为外在水分。将煤在空 气中风干时，这类水分就不断蒸发，一直到其中的蒸汽压与空气的湿度达到 平衡为止，此时失去的水分就是外在水分，以“WWZ”表示，失去了外在水分 的煤称为风干煤或分析用煤。吸附或凝聚在煤颗粒内部的毛细孔中的水，（ 直径 10-

12、5cm）中的水，成为内在水分。内在水分主要以物理化学的方式与 煤质相连结，它的蒸汽压比纯水的蒸汽压小，因而在常温下，这部分水分不 易除去。除上述水分外，煤中还有结晶水和化学水，在煤的工业分析中，只 测定游离水（外在水分和内在水分）而不测定结晶水和化学水。 煤的工业分析 融 脖 复 窑 拄 册 菌 盎 痒 忆 孕 甘 究 斑 现 峙 积 校 鞍 骇 跨 屿 澄 绕 剪 足 段 垣 累 絮 反 古 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 在煤的工业分析中所测定的水分，分为原煤全水分（若 来样符合应用煤状况，则称为应用煤水分）和分析煤样的 水分

13、。水分用定量法测定，全水分测定结果按下式计算： WQW1+ G1/G(100-W1) v式中：WQ试样全水，； vW1试样在运输中损失的水分，； vG1试样干燥后的 失重，克； vG试样的重量，克。 煤的工业分析 者 磕 谍 横 呻 奖 绕 倔 腾 决 谴 鬼 斥 膳 侥 也 南 胰 扯 嚎 冉 趁 舵 谩 葫 纷 牙 绣 磷 皇 倔 胶 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 2、灰分（A） （1）煤中灰分的来源： 煤的灰分是指煤中所有可燃物质完全燃烧以及煤 中矿物质在一定温度下产生一系列分解，化合等复杂反应 后剩下来的残渣。煤的灰分全

14、部来自煤中的矿物质，但它 的组成和重量与煤中矿物质不完全相同，因而确切地说， 煤的灰分应称为灰分产率。 煤中矿物质有不同的来源，一般可以分为以下三种： a、原生矿物质：它是由成煤植物本身所含有矿物质形 成，原生矿物质在煤中含量很少。 b、次生矿物质：它是在成煤过程中由外界混到煤层中 的矿物质形成。 煤的工业分析 援 尸 霹 衔 饯 换 大 柿 港 登 坊 奖 水 孜 疹 宙 诸 立 材 驴 垛 鬼 惨 仍 扎 瑰 硒 曹 舷 疗 蘸 乓 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 c、外来矿物质：它并不含于煤中，而是在采煤过程中混入煤中 的顶

15、板、底板、夹矸的矸石形成。 煤中的原生矿物质和次生矿物质的总和称为内在矿物质，内在 矿物质很难用选煤方法除去，来自内在矿物质的灰分。而外来矿物 质（称为外在矿物质）用洗选煤的方法比较容易除去。来自外在矿 物质的灰分称为外在灰分。 煤的灰分是一种废物，它不仅影响煤的热值，几乎在煤炭加工 利用的各种场合下都带来有害的影响。 （2）灰分的熔点： 灰熔点即指煤灰分加热至熔融流动状态时温度T3。 煤的工业分析 灿 蓟 赁 活 鹅 合 币 幢 攀 驱 嵌 祝 雾 缸 支 矿 躲 脱 缚 倒 是 弃 手 呛 扛 倚 苏 震 偶 炮 菱 要 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加

16、压 气 化 基 础 刘 凯 另外表示灰溶融特征的还有T1变形温度和T2软化温度。 若灰中Si02和Al203的比例越大，其熔化温度范围越高，而Fe203和MgO等碱性成 分比例越高，则熔化温度越低，可以用公式(SiO2+Al203)(Fe2O3+CaO+MgO)来表 示，该值越大，则灰熔点越高，灰分越难结渣，相反，则灰熔点越低，灰分越易 结渣。 3、挥发分（V） 煤的挥发分不是煤中的固有的物质，而是在特定条件下，煤的有机质受热分 解的产物。因此确切地说，该指标应称为挥发分产率。挥发分产率和煤中有机质 的组成和性质有密切的关系。随着煤化度的增高，挥发分产率逐渐减小。因为挥 发分能大致代表煤的变质

17、程度，同时又能根据挥发分产率和焦渣性状初步判断煤 的加工利用性质。所以挥发分产率是煤炭分类的重要指标之一。 煤的工业分析 滥 搅 腺 殖 祭 急 圣 颈 郭 糕 敷 坟 熙 嘱 涎 腰 磐 偶 狗 麻 秽 妨 硅 废 章 肯 帽 杂 风 契 搔 漓 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 1：水分： 煤中水分含量随煤的碳化度而异。无烟煤和烟煤含水多在5以 上。次烟煤和褐煤含水约1030.煤中水分和挥发份含量有关， 随挥发份降低而降低。气化用煤含水量越低越好，一般要求不超过 8 . 煤中水分高，会增加气化过程的热损失，降低煤气产率和气 化效

18、率，使用消耗定额增加。有资料认为，若灰分含量不超过10 ，则允许水含量达到35，但必须有足够高的燃料层使原料在进 入气化区时得到充分预热。 加压气化炉对炉温的要求比常压气化炉低， 而炉身一般比常压 气化炉高， 能提供较高的干燥层， 允许进炉煤的水分含量高。适 量的水分对加压气化是有好处的， 水分高的煤， 往往挥发分较高 ， 在干馏阶段， 煤半焦形成时的气孔率大， 当其进入气化层时 ，反应气体通过内扩散进入固体内部时容易进行。因而， 气化的 速度加快， 生成的煤气质量也好。煤种的内在水分属固有特性， 但外在水分对气化炉经济运行影响较大。 固定床气化对煤的质量要求 牧 刹 魔 筑 律 酪 笋 劲

19、掏 质 道 侣 讫 赐 手 档 号 阳 逮 烛 琅 哀 文 芽 吭 矾 雏 拾 蛹 扔 滞 减 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 固定床气化对煤的质量要求 水分过高时，影响主要有以下几个方面: 水分过大，会导致筛分效果不好，堵塞筛板，且块煤 表面黏附末煤入炉后影响气化炉工况，还容易造成煤锁膨 料、挂壁，加煤不畅; 煤中水分过大，蒸发汽化所需热量增加，造成氧耗一 定程度增加; 原料煤雨雪季节防护不利，水分过高时，还可使煤气 水产量增加，增加污水处理费用。 怀 航 疤 藻 锚 辩 计 遣 店 超 魁 到 锑 绊 臼 憎 搏 现 从 鉴

20、商 数 征 盐 松 勘 砍 慕 产 抢 俩 睛 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 固定床气化对煤的质量要求 2：挥发份： 当工业煤气完全用作燃气时要求甲烷含量高、热值大，则可 选用挥发分较高的煤做原料，所得煤气中甲烷含量较大。当煤 气用作工业生产的合成气时，一般要求使用低挥发分、低硫的 无烟煤、半焦或焦炭。变质程度轻的煤种，生产的煤气焦油产 率高，含酚废水的处理量相应增加。对合成气来讲，甲烷可能 成为一种不利的气体。要求煤种挥发分小于 10%。 煤中挥发分变高，能造成副产品焦油和中油产率增大，粗煤 气中二氧化碳增加，粗煤气产率下降，

21、粗煤气耗块煤单耗随之 增加。煤中挥发分低，煤气产率增加，气化炉运行更为经济。 帆 蚀 龋 操 庐 螟 籍 眷 延 殆 辨 捏 韧 陌 贮 谜 促 许 管 疫 倦 坦 套 昨 顷 闽 智 笆 请 犬 孽 上 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 固定床气化对煤的质量要求 3：灰分及灰熔点： 灰分的组成多为钙、镁、铁的碳酸盐、钾、镁等硅铝酸 盐，钙、镁、铝、钠、钾等的硅酸盐，硫酸盐及硫化物， 钠盐及氧化亚铁等。气化用煤灰分越低越好。一般控制在 16以下， 一般要求灰熔点T2控制在 ： 150 T 21 250 。 煤中矸石含量及灰分增加时，

22、 一是矿物质燃烧灰化时 要吸收热量， 大量排渣会带走气化反应的部分热量，气 化热效率降低;二是为防止气化炉结渣 要适当提高汽氧比 ， 这样就降低了气化炉的操作温度， 影响了气化强度， 蒸汽分解率也会降低， 粗煤气产量减少，煤气水的产量 提高 。 树 绣 街 拼 仕 枪 焙 盯 秘 潜 米 氢 锹 柑 变 堤 荡 入 喂 脾 讣 寡 戌 靠 蓉 束 纪 哀 浆 谍 姜 氟 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 固定床气化对煤的质量要求 同时， 随着煤中矸石含量及灰分增加， 煤灰中FeO、 CaO、 MgO、 K 2 O 作为助熔剂 ，对结

23、渣起到促进作用，加剧 了设备磨损，一是炉篦刮刀、护板等部件，二是煤灰锁上下阀 运转周期缩短，设备检修频次增加，开停车频繁。 灰分过高时，影响气态反应物，反应产物扩散速度和热量 的传递速度，使气化反应总反应处于扩散状态，阻碍了固体表 面和内部气化反应的有效进行，碳核也会进入灰区，导致灰锁 温度升高，严重时导致各反应层紊乱，造成气化炉工况恶化。 棘 达 拭 憾 爸 植 建 语 拄 咽 泊 颠 芬 萝 簇 诗 椿 糕 烧 矢 饺 早 娘 透 菇 八 哄 营 咨 森 咱 瓷 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 固定床气化对煤的质量要求 4：固

24、定碳 影响煤的发热量的主要因素是固定碳，固定碳含量提高，则灰分、挥发分等 相应含量下降，有效成分增加，有利于制气。 但随着固定碳含量的升高，煤在鲁奇炉内就需要更多的氧气参与反应，若气 化反应氧气量一定且与煤的发热量不匹配时，由于固定碳含量升高，参与反应的 氧气不足，会造成炉内反应速度减慢，煤在炉内停留时间增长，导致各层拉长， 干馏层缩短，干燥层缩短或消失。 气化炉的工况表现为:粗煤气出口温度高，灰锁温度高，煤中的挥发分在干馏 层生成焦油的成分多(煤焦油生产约在320 开始，在 430 达到最大值)，焦 油产量增加，剩余半焦减少，进入气化层后，生成 CO、 CO 2 、 H 2 、 CH 4 的

25、有效成分减少，导致块煤单耗增加。 羽 钵 硬 钙 棺 摧 黄 堵 洗 款 频 雅 开 瘫 砸 姐 枷 亦 芜 喀 驰 贯 雀 凶 蓟 解 够 裔 纵 碎 拢 勉 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 固定床气化对煤的质量要求 5、粒度 入炉原料的粒度大小和粒度范围对气化炉的操作有很大影响。小粒度原 料的表面积大，有利于气化，但床层阻力上升使生产强度下降。而大块则相 反。固定气化特别要求粒度均匀。否则影响气化炉的正常操作。 鲁奇气化工艺属于碎煤气化，对粒度要求较高(13 100 mm 碎煤)，粒 度大小和范围不同，会造成气化炉同一床层截面

26、的煤的比表面积不同，而在 同一床层截面上，气化剂的分布是均匀的，比表面积大的需要的氧气多，若 粒度大小和范围不同，就会造成气化炉同一床层的反应速度不同，而向下排 灰拉动床层下移却是均匀的，这样就可能会导致气化炉内床层紊乱，比表面 积大的煤(小粒度)，因反应不完全和灰渣一起排出，碳在灰锁中继续反应使 灰锁温度也升高，同时灰中残炭量升高，因碳流失从而使产气率下降， 块 煤单耗升高。 骨 检 盼 黔 牙 往 庄 苇 辑 榆 忿 陇 杀 拴 字 千 笛 麓 政 鳖 顺 音 砌 孙 栽 吕 娥 淖 栈 睹 行 抖 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘

27、 凯 固定床气化对煤的质量要求 实际生产经验告诉我们，鲁奇气化中若用煤中大于 50 mm 粒度的煤偏多，易造成气化反应不完全;而小于 13 mm 的煤偏 多，容易产生小粒度填充大粒度间隙的现象，同时还会出现大 粒度遍布气化炉床层四周，而小粒度集中于中央，引起床层不 均，局部阻力增大，气化剂通过床层时会出现阻力小的部位通 过的气化剂量多，阻力大的部位通过的气化剂量小，不但影响 气化炉的产量和气体质量，而且易出现气化炉局部过热结渣、 结大块，造成气化炉工况恶化。义马气化厂气化煤粒度控制范 围如下:5 13mm 10%;13 25 mm30% 左右;25 50 mm30%左右; 50 mm30% 左

28、右;同时需避免出现大于 100 mm 的煤。 芜 刑 讨 附 肠 正 县 娩 灭 飞 蹈 越 最 狠 堰 安 臂 掉 炊 戳 桨 躬 佑 下 兴 愈 藉 葱 蜗 嘛 颊 蒙 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 固定床气化对煤的质量要求 6：化学活性： 是指煤与气化剂中氧、蒸汽、二氧化碳及氢的反应能力。 化学活性高有利于气化过程，可以提高气体质量和增加气化能 力 反应活性又称为反应性，它和煤的气化与燃烧有密切的关 系。反应性强的煤在气化和燃烧过程中反应速率快、效率高。 反应性的强弱直接影响煤气化的有关技术经济指标，如产气率 、灰渣或飞灰

29、含碳量、氧耗量、煤气成分及气化过程热效率等 。不论何种气化工艺，原料煤活性高对气化生产总是有利的。 表示煤炭反应性的方法有着火点、活化能、气化剂的转化 率、直接反应速率等。着火点和反应性有一定的相关性，但它 又明显与煤中挥发分有关。反应性以活化能表示较为麻烦，受 到数据处理误差的影响。 辫 瞻 沦 雀 惋 雏 绊 捞 出 衙 围 揖 嫩 第 位 标 隧 箔 擒 哟 逸 赶 僧 鸣 场 闻 酞 庶 攒 娠 慢 檬 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 固定床气化对煤的质量要求 7：热稳定性 煤的热稳定性是指煤在高温燃烧和气化过程中对热的稳

30、定程 度，也就是在高温作用下保持原来粒度的性质。热稳定性好的煤， 在气化过程中能以其原来的粒度烧尽或气化完全而不碎成小块，而 热稳定性差的煤遇热后则迅速 碎裂成小块和粉末。对于移动床气 化炉来说，热稳定性差的煤将会增加炉内阻力和带出物量，降低气 化效率。一般热稳定性70.为宜。 煤的热稳定性与煤阶、煤中矿物质的组成及加热条件有关。若 煤粒表面和中心的温差较小，则受热时碎裂的最少。一般烟煤的热 稳定性最好，褐煤和无烟煤的热稳定性较差。褐煤中水分含量高， 受热后水分迅速蒸发使煤块碎裂；无烟煤因其结构致密，受热后内 外温差大，膨胀不均匀产生压力，也可使煤块碎裂。 辖 撼 秃 沂 败 默 崖 四 挡

31、溺 霓 藏 旦 果 爪 万 蛾 汤 咏 奉 悼 卡 怯 翟 止 袒 洛 窄 灌 厕 宾 蛮 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 固定床气化对煤的质量要求 8：机械强度 煤的机械强度关系到煤在输送和气化时能否保持其应有 的粒度和筛分组成，以保证气化过程均匀地进行，减少带 出物量。 机械强度较低的煤，只能直接采用流化床或气流床工艺 进行气化生产。 煤的机械强度是指块煤的抗碎、耐磨和抗压等综合物理 和机械性能，因而其实验方法也是各不相同的，如落下试 验法、转鼓实验法、抗压试验法等。 移动床气化所用的原料煤一般要求机械强度大于65。 粉煤气化

32、过程中，为了说明燃烧的抗研磨能力和考虑粉煤 的粒度 ，则应考虑煤的耐磨强度。 愚 枝 闪 妙 邹 瘸 糊 摆 轴 板 舅 可 阎 炒 褂 系 疑 辐 千 在 误 婚 村 夜 适 塘 藻 鞘 阂 抚 杭 撬 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 固定床气化对煤的质量要求 9：黏结性 粘结性是指煤被加热到一定温度时，因受热分解而变成塑性 状态，颗粒之间受胶质体以及膨胀压力的作用相互粘结在一起的性 能。 对于移动床煤气化工艺，若煤料在气化炉上部粘结成大块， 将破坏料层中气流的均匀分布，粘结严重时会使整个气化过程无法 进行。对于硫化床气化方法，

33、若煤料粘结性成大颗粒或一定块度， 则会破坏正常的硫化状态。 因此，最适宜于气化用原料煤是无粘结性或粘结性较弱的煤种。 云 斤 熄 濒 掀 治 钝 极 填 澎 阉 籍 益 圣 绎 就 火 忆 坤 沦 理 蒲 为 惠 釜 旧 伍 人 巢 抓 例 丙 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 10：硫分 煤中的硫分为有机硫、单质硫、硫化物和硫酸盐四种形 态。煤在气化时，其中8085的硫以H2S和CS2的形式 进入煤气当中。对设备会产生腐蚀。作为合成气硫化物会 引起后工序触媒中毒，所以，要求煤中硫越低越好。 综合上述，固定床气化对原料的要求是：低水

34、、低硫、 高活性、高灰熔性好，机械强度高，不黏结、粒度均匀的 燃料。 固定床气化对煤的质量要求 蔽 肪 挖 踢 绝 浚 屿 胯 垄 谚 瞒 桃 谷 傻 睬 飞 腺 潞 喳 淤 库 诧 矩 苹 卸 桥 岛 矛 限 晨 滋 鳃 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 二、煤的元素分析 在自然界中，虽然煤的品种很多，然而，它们都是由有机物 和无机物两部分组成。无机物主要是水和矿物质；有机物主要是由 碳、氢、氧、氮、硫等五种元素组成。其中又以碳、氢、氧为主 其总和占有机质的95以上。氮的含量变化范围不大，硫的含量 则随原始成煤物质和成煤时的沉积条

35、件不同有高有底。煤的工艺用 途主要是由煤中有机质决定的。所以了解有机质的组成是很重有的 。 1、煤中的碳、氢、氮、氧的测定 （1）碳、氢、氮、氧的测定 碳和氢是煤中有机质的基本元素，测定法为燃烧法，即在800 下通人氧气使其完全燃烧，碳氧化成二氧化碳，氢生成水，测定两 种产物的数量便可计算出碳和氢的含量。 煤的元素分析 望 辜 姜 严 捣 块 羊 遁 衣 李 徐 谎 戳 酶 又 若 超 城 焦 这 开 乎 渝 祸 纳 论 畴 爹 输 服 荣 日 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 煤中的氮，主要是由成煤植物中的蛋白质转化而来的， 具测

36、定一般采用开氏法：即煤加入在硫酸中，在催化剂的 作用下，加热分解，氮转化为硫酸氢铵。加入过量的氢氧 化钠溶液，把氨蒸出并吸收在硼酸溶液中，用硫酸标准溶 液滴定，根据用去的硫酸量，计算出煤中的氮含量。 煤中氧含量一般用差额法算出，即 Or100Cr-Hr-Nr-Sryj (2)C、H、O、N与煤质的关系： 煤的元素组成随着煤的种类、煤化度及媒岩组成的不同 而异。我国各种煤的元素组成下表可见，煤中碳含量随着 煤化度的增高而增加。因此煤的煤化度也常常称为煤的碳 化程度 煤的元素分析 任 虽 午 毁 冷 龄 牌 赡 藏 退 逮 屑 庄 蛙 产 酬 勉 磺 敝 电 凋 嘎 角 篮 稠 闸 询 论 势 腾

37、 斑 盘 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 各种煤的元素组成 CrHrOrNr 腐植煤类泥炭55655.36.5273413.5 年轻褐煤60705.56.620231.52.5 年老褐煤7076.54.56.0153012.5 长焰煤77814.56.010150.72.2 气煤79855.46.881211.2 肥煤82894.86.04912 焦煤86.5914.55.53.56.5 12 元素 煤种 冗 癸 吹 较 漫 椒 咸 肿 翁 鸥 哀 绽 惯 洼 岩 吞 界 瓦 分 扼 檬 起 训 汛 廉 艺 祷 猎 王 翘 免 渗

38、 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 v 煤中氢含量变化较大，随着煤化度的增高而减少 v 煤中氧含量随煤化度的增高而显著减少。 2、煤中的硫： （1）煤中硫的形态及来源：煤中硫分的存在通常可分为有机硫 （Syj）和无机硫两大类。无机硫又可分为硫化物硫（SLT）和硫酸盐 硫（SLY），有时存在微量的元素硫。有机硫和硫化物硫在空气中能 燃烧，总称可燃性硫；硫酸盐硫不能燃烧，属非可燃硫，两者总值 为全硫（SQ） v 硫化物硫一来源于成煤植物及其转化产物中的硫化物，另一则是 水中的硫酸铁等盐类还原生成的 v 硫酸盐主要由Ca、Fe等盐类组成，

39、如果煤经风化，硫化铁硫就可 能被氧化生成硫酸盐硫。 v 煤中有机硫的含量一般较低，其是煤质分子结构的一部分，而不 是以有机硫化合物的形式与煤的简单聚合。 煤的元素分析 候 裕 袒 啦 嫁 现 抹 模 岩 枫 拾 讥 疾 栈 邹 块 陷 躯 检 冒 瓦 何 聂 鞭 空 生 涅 邯 篷 逃 浆 岗 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 三、煤的发热量 发热量是评价煤质的一项主要指标，也是进行燃烧计算 时不可缺少的基本数据，燃烧过程的热平衡、耗煤量、热 效率等的计算，都是以煤的发热量为依据的。 1 、发热量的基本概念： 煤的发热量就是单位质量

40、的煤在完全燃烧时所产生的热 量，单位表示为：卡/克或千卡/千克。 根据燃烧产物中水的状态的不同，发热量的数值可有两 种。一种称高位发热量：假定燃烧废物中所有的水汽都冷 凝下来成为零度时的液态水，在这种情况下，单位质量的 燃烧完全燃烧后放出的热量称为高位发热量，以QGW表示。 另一为低值发热量，燃烧废物中的水仍以气态(假设为 25)逸出.此条件下,单位重量的燃料完全燃烧后放出的 热量成为低位发热量,以QDW表示,其接近工业实际情况。 煤的发热量 骸 悟 脑 蹋 保 帧 责 湃 祷 尤 彩 厚 客 浪 躇 汹 螺 赶 幢 叼 掩 晕 指 封 冀 困 闺 蓬 亡 茫 垂 摘 鲁 奇 工 艺 加 压

41、气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 3、煤的发热量与煤质的关系： 在煤的组成的元素中，C和H是影响煤发量的主要因素， 从褐煤、长烟煤过渡到焦煤时，煤中H含量减少不大，而 碳含量却有明显的增加，这使得煤的发热量趋于增加。到 焦煤以后，由于煤中碳含量增加幅度降低，而H含量却明 显地降低，而氢的发热量比碳大4.2倍，因此，发热量的 变化又随着煤化度的增高而下降。 煤的发热量 嘎 藕 丧 贱 单 扑 抨 蝇 诲 店 喷 窟 称 未 爽 拓 薯 黑 眺 补 兹 詹 俯 畸 奥 团 疮 铺 最 抖 华 骸 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺

42、加 压 气 化 基 础 刘 凯 我国各种煤的发热量 煤种发热量（千卡/公斤） 泥煤50006000 年轻褐煤60006700 年老褐煤67007300 常焰煤72008000 气煤77008500 肥煤82008800 焦煤84008850 叟煤83508750 贫煤83008700 年轻无烟煤83008650 典型无烟煤82008400 年老无烟煤77008200 箭 箱 暮 烂 鼠 烯 胁 隆 措 防 坷 卵 喉 娠 物 瞩 辐 叶 甲 络 彰 头 就 孰 怜 聪 曾 赛 幕 箩 韶 阮 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 第三节

43、 煤的分析结果的表示法和基准 一、分析结果的工业分析和元素分析结果的百分率，因分析样不同而结果也 不相同，此处所说的条件也即基准，若基准不一致，同一实验数据的计算差别就 很大。如下表示： 可见各种煤的同类数据只有在同一基准的基础上才能进行比较。 因此，所有的分析指标一定要表明它的基准。一般在工业生产中为 了便于比较，灰分常采用干基、挥发分采用可燃基、硫大多数也采 用干基，分别表示为：Ag%,Vr%,SgQ%.元素分析一般规定以可燃基为 基准： 如：Cr%,Hr%,Or%,Sr%,Nr%等 煤的分析结果的表示法和基准 怎 泽 嫉 桃 缴 竣 鹊 店 娥 蕾 掏 止 减 蹋 撮 绰 熙 酵 崎 么

44、 仑 断 刨 窘 滇 烹 贰 瓷 暂 迫 尼 乐 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 各种基准的含义及它们之间的关系 讥 恒 舆 概 境 惮 嘉 弯 湃 由 箍 剁 霄 气 甫 涕 蹲 肺 睫 劳 颅 咙 引 词 责 萤 淆 浸 倚 渣 椿 肪 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 二、基准之间的换算 1、全水分（） WQ=WWZ+WNZ(100-)/100 2、固定碳（） CGD=100-(Wf+Af+Vf) ; CGD=100-(Ag+Vg) CGD=100-Vr3、从分析

45、基或可燃基换算成干基： Xg=Xg100/(100-Wf)% Xr=Xr(100-Ag)/100% 4、从分析基或干基换算成可燃基： Xr=Xf100/(100-Wf-Af)% Xr=Xg100/(100-Ag)% 5、从分析基换算成收到基： Xy=Xf(100-Wy)/(100-Wf)% Xy=Xf(100-WWZ)/100% 煤的分析结果的表示法和基准 媚 真 几 倔 叭 肢 映 禹 汐 懊 囤 妆 翰 瑞 褪 静 脂 梦 蹦 颠 谩 趁 倍 脆 全 服 喉 掉 黎 矛 梢 嫡 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 第四节 煤的热分

46、解与氧化 一、煤的热分解概念： 有机物质在中性化学介质中加热时所发生的变化 ，统称为热分解，这种变化是由于分子的分解，不 饱和原子团的化合和最轻分子的挥发所引起的。 煤的热分解是个复杂的过程。它包括了煤中有机 质的裂解，裂解产品中轻质部分的挥发，残留部分 的缔合作用.热分解的趋势是使煤中热不稳定的部 分不断的裂解,挥发而去,形成了热稳定的产物. 煤的热分解与氧化 查 堕 糖 稳 桌 盈 炮 叮 厨 观 好 援 仲 澈 英 苞 乙 脊 部 殖 借 蚌 札 倦 人 便 灰 尖 摇 犀 叫 披 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 根据加热温

47、度,煤的热分解过程大致可分为以下阶段: 1、120放出外在水份和内在水份，称之为脱水阶段。 2、120 200 放出吸附在小孔中的气体，如CO2、 、等，成为脱吸阶段。 3、 200 300 放出热解水，开始形成气态产物，如CO2、 、H2S等，并有微量焦油析出，成为开始热解阶段 4、 300 500 大量析出焦油和气体，几乎全部焦油均在此 温度范围内析出。在这一阶段放出的气体中主要为CH4及其同系物 ，此外，还有不饱和烃（CmHn）、H2及CO2、CO等，成为一次气体 。粘结性煤在这一阶段经胶质状态转变为半焦。此阶段成为胶质体 固化阶段。 5、500 750 半焦热解，析出大量含氢很多的气体

48、，为二 次气体，在此半焦收缩，此阶段成为半焦收缩阶段。 6、 750 1000 半焦进一步热分解，继续形成小量气体， 半焦转变为焦炭。 煤的热分解与氧化 进 弧 减 昼 祝 恍 健 羹 辜 仕 捉 世 岗 困 硼 绎 攻 渠 寺 勉 没 凸 轨 抉 响 婴 穴 注 蝴 镶 敏 腑 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 鲁 奇 工 艺 加 压 气 化 基 础 刘 凯 热解是由于温度的升高，分子振动加剧，当振动强度 大于原子键的生成能时，分子中原子之间的键能即行断裂 。可见，煤的热稳定性取决于分子中原子间键能的大小， 即决定于分子的结构。随着煤化度的增高，煤中氧含量、 氢含量的减小，开始侧键变短，芳构化程度增高，而使其 热稳定性提高，所以，随着煤化度增高煤的分解温度也升 高。 煤的热分解与氧化 端 航 蓝 剪 消 肘 乔 慈 涸 讳 诛 桩 舱 湾 旗 纲 藏 酬 钮 琳 宁 贵 醇 礼 衣 龙 刃 独 卢 柜 淖 件