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U-GAS气化工艺? U-GAS气化工艺 1. U-gas技术研发 U-gas气化工艺由美国煤气工艺研究所(IGT)开发,属于单段流化床粉煤气化工艺,采用灰团聚方式操作。1974年建立了一个接近常压操作的中间试验装置,气化炉内径0.9m, 高9m气化炉结构如图4-9 所示。 图 U-gas 气化炉 U-GAS技术特性:①运用灰凝聚技术实现煤到气的高转化率;②能气化所有煤阶的煤;③能接受细粒煤原料;④设计简单,运行安全、可靠;⑤易于控制,负荷调节范围宽;⑥产品气明显的不含焦油和油类;⑦没有环境问题。(DAVID M. MASON and JITENDRA G. PATEL,CHEMISTRY OF ASH AGGLOMERATION IN THE U-GAS PROCESS,Fuel Processing Technology, 3 (1980) 181--206) 原料:0-6.35mm;反应温度: 954.4-1037.8℃;反应压力: 3.5-24.6kg/cm2;产品气成分:氢气、一氧化碳、二氧化碳、少部分甲烷。 图2.1 灰熔聚气化炉的气化工艺流程图 U-gas气化炉外壳是用锅炉钢板焊制的压力容器,内衬耐火材料。气化炉底部是一个中心开孔的气体分布板,气化剂分两处进入反应器。一部分由分布板进入,维持床内物料流化;另一部分从炉底文丘里管进入,这部分气体氧/蒸汽比较大,气化过程中在文丘里管上方形成温度较高的灰团聚区,温度略高于灰的软化点(ST),灰粒表面在此区域软化而后团聚长大,到不再能被上升气流托起时灰粒从床层中分离出来。控制中心管的气流速度,可控制排灰量多少。煤被粉碎后(6mm以下),经料斗由螺旋给料器从分布板上方加入炉内。煤在气化炉内停留时间为45~60min,流化气速为0.65~1m/s ,中心管处的固体分离速度为10m/s左右。 中试装置累计运行时间超过11000h,进行了130次试验,先后试用过9种煤和3种半焦。所选煤种具有代表性,考虑了灰分含量及性质、颗粒大小、反应活性和挥发分等因素。 IGT还对加压的U-gas技术进行了开发,该开发装置主体是一个内径0.2m的加压流化床气化炉,操作压力最高可达3.4MPa,碳转化率在73%~93%之间。 Table 2 Pilot plant feedstock characteristics Bethlehem Coke breeze COED char Montana subbituminous coal Illinois No.6 bituminous coal W.Kentucky bituminous Illinois No.6 bituminous W.Kentucky bituminous ROM Washed Proximate analysis, wt.% Moisture 2-4 1.5 2.5 19.1 3.9 1.6 3.1 Volatile matter 3 6 8.3 26.0 33.2 34.4 35.8 Ash 11.0 19.5 12.5 8.0 10.5 19.9 12.0 Fixed carbon 83.0 73.0 76.7 46.9 52.4 45.1 49.1 Ultimate analysis, wt.%(dry) Ash 11.0 19.8 12.8 8.3 11.0 19.2 12.1 Carbon 86.5 74.6 78.3 66.2 71.4 64.3 72.2 Hydrogen 0.4 0.8 1.8 4.4 4.3 4.4 4.5 Sulfur 0.8 3.2 2.7 0.6 3.9 4.6 3.1 Nitrogen 0.6 0.5 1.7 1.1 1.2 1.3 1.3 Oxygen 0.7 1.1 2.7 19.4 8.2 6.2 6.8 Free sewlling 52 39 39 53.1 53 61 50.4 Heating value, Btu/lb (dry basis) - - - 11160 12456 11570 12498 Feed size 1/4”×0 -20mesh -20mesh 1/2”×0 1/4”×0 1/4”×0 1/4”×0 Initial deformation temperature*, F 2020 1960 2040 2050 1960 1975 1995 * Under reducing atmosphere. Table 3 Summary of U-GAS Pilot plant tests Test run Period Feed Function 1-9 1974 Metallurgical coke Equipment shakedown 10-53 1974 Metallurgical coke Process feasibility 54-57 1975 COED char Test high reactive, small size feed 101-104 1977 Metallurgical coke Shakedown of modified pilot plant 104-112 1977 Montana subbituminous Test highly reactive feedstock 112-117 1977 Illinois No.6 Coal trial runs 118-133 1978-79 W.Kentucky No.9 Demonstration plant design data 2.美国U-gas中试装置气化工艺流程 U-gas气化工艺中试流程如图4-10所示。气化装置包括破碎、干燥、筛分、煤仓、进料锁斗系统、耐火材料衬里的气化炉、炉底部灰团聚排渣装置、旋风除尘、煤气冷却、洗涤和排灰锁斗系统等。气化炉顶部粗煤气带出的细粉进入三级旋风分离器分离,一级旋风分离出的细粉循环入床内,二级旋风分离出的细粉进入炉内排灰区内,在此处气化及灰团聚,然后灰渣从炉底部排出。三级旋风分离出的细粉直接排出,不再返回气化炉。 图4-10 低压U-gas中试装置工艺流程图 除尘后的煤气经冷却水洗涤,进一步除尘降温后,送焚烧炉燃烧。 3.U-gas煤气化工业装置 1993年上海焦化厂引进U-gas煤气化技术及设备,共有8台气化炉,江南造船厂承担了8台气化炉的“心脏”制造任务。全套装置于1995年4月建成投产。这是U-gas在世界上第一套工业化装置。该装置由煤的破碎、干燥、加煤、气化炉、余热回收、排渣、灰粉仓、DCS 、空压站、污水处理以及公用工程(水、电、汽) 等部分组成。以空气蒸汽为气化剂,每台气化炉设计生产能力为煤气20000Nm3/h,6开2备,总生产能力为288 ×104Nm3/d低热值煤气HHV=5400~5800kJ/Nm3,供炼焦炉作加热燃气,把焦炉煤气替换出来供城市煤气。整个装置投资约4×108元(人民币)。1995年4月试生产至1996年10月共运行15000台•h,气化原料煤5×104t,生产煤气2.05 ×108Nm3煤气,平均产气率为4.04Nm3/kg。原料煤为中国神府烟煤。由于上海市以天然气代替煤制气,U-gas煤气化炉于2002年初停止运行。 ⑴U-gas气化炉。上海焦化厂引进的U-gas气化炉下部反应区内径Φ2600mm,上部扩大段直径为Φ3600mm,总高18.5m,内衬由耐火耐磨材料浇注的硬质层和保温隔热层组成。气化炉下部有一漏斗状多孔分布器,通过的蒸汽空气混合气使床层的煤粒流化。分布器中心有一个同心圆套管,其中心管通空气形成高温反应区。环隙通蒸汽和空气混合气,控制灰渣的排放量,气化剂分布器是U-gas气化炉设计的关键所在。分布器上部为进煤口,每台气化炉有两套加煤系统。气化炉煤气出口串连三级旋风除尘器,一、二级除尘器收集的煤粉尘经直接插入炉内的回料管返回气化炉下部反应区,再次进行气化反应。三级除尘器收集的细粉尘直接排放。气化炉底部排渣斗收集的灰渣,经内冷却螺旋排渣机排出。 气化炉操作压力为0.2~0.22MPa,温度为933 ℃。水蒸气过热温度为285 ℃。IGT 设计指标为:气化压力320kPa,温度1010 ℃。气化效率为78.8%,碳转率为96.8%,实际运行考核未能完全达到设计指标。 ⑵U-gas气化工业装置工艺流程简图(见图4 -11) 图4-11 U-gas气化工业装置流程简图 1-煤干燥破碎部分;2-干煤仓;3-密相输送系统;4-称量斗;5-煤锁;6-进煤斗;7-U-gas气化炉; 8-灰冷;9-排灰装置;10-第一级旋风分离器;11-第二级旋风分离器;12-第三级旋风分离器; 13-灰冷器;14-排粉装置;15-废热锅炉;16-蒸汽过热器;17-蒸汽预热器;18-脱氧水加热器; 19-文丘里洗涤器;20-洗涤器;21- 空气压缩机 部分;22-废水循环处理部分 原料煤在 粉碎干燥机 内用烟通气进行干燥,合格煤经MACABE R密相输送系统送到气化炉,经加煤 螺旋输送机 将煤加入炉内。煤与经分布器加入炉内的气化剂进行气化反应,所产煤气夹带煤灰由炉顶出口进入一、二级旋风分离器,分离回收的煤尘通过回料管返回气化炉下部,煤气经第3 旋风分离器依次进入废热锅炉、蒸汽过热器、蒸汽予热器,软水加热器回收余热,最后经文丘里洗涤器,洗涤塔降温洗尘后送出气化系统。查看更多 38个回答 . 1人已关注
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