溫克勒煤氣化爐氣流床氣化

氣流床技術(shù)是一種并流式氣化。氣化劑將粉煤（70%以上的煤粉通過200目篩孔）夾帶入氣化爐，在1500-1900℃高溫下將煤一步轉(zhuǎn)化為CO、H₂、CO₂等氣體，殘渣以熔渣形式排除氣化爐。也可將煤粉制成水煤漿，用泵送入氣化爐。煤炭細(xì)粉粒與氣化劑經(jīng)特殊噴嘴進(jìn)入反應(yīng)室，會在瞬間著火，直接發(fā)生火焰反應(yīng)，同時處于不充分的氧化條件下。因此，其熱解、燃燒以及吸熱的氣化反應(yīng)，幾乎是同時發(fā)生的。隨著氣流的運(yùn)動，未反應(yīng)的氣化劑、熱解揮發(fā)物、燃燒產(chǎn)物裹挾著煤焦粒子高速運(yùn)動，運(yùn)動過程中進(jìn)行著煤焦顆粒的氣化反應(yīng)。這種運(yùn)送形態(tài)，相當(dāng)與流化技術(shù)領(lǐng)域里對固體顆粒的“氣流輸送”，因此稱為氣流床氣化。

流化床氣化又稱為沸騰床氣化。以小顆粒為氣化原料，這些細(xì)粒煤在自下而上的氣化劑的作用下，保持著連續(xù)不斷和無秩序的沸騰和懸浮狀態(tài)運(yùn)動，迅速地進(jìn)行著混合和熱交換，其結(jié)果導(dǎo)致整個床層溫度和組成的均一。流化床技術(shù)得到了迅速發(fā)展，其原因在于：①生產(chǎn)強(qiáng)度比固定床大；②可用小顆粒煤，無需塊煤；③可用褐煤等高灰劣質(zhì)煤。

固定床氣化也稱移動床氣化。固定床一般以塊煤或煤焦為原料，煤由氣化爐頂加入，氣化劑（氧氣、蒸汽）由爐底送入。流動氣體的上升力不致使固體顆粒的相對位置發(fā)生變化，即固體顆粒處于相對固定狀態(tài)，床層高度亦基本維持不變，因而稱為固定床氣化。另外，由于煤從氣化爐頂加入，含有殘?zhí)嫉幕以誀t底排出，在氣化過程中，煤粒在氣化爐內(nèi)是從上到下緩慢移動的。因而又稱為移動床氣化。

固定床的特點(diǎn)是簡單可靠。氣化劑與煤逆流接觸，氣化過程比較完全，熱量利用比較合理，熱效率較高 。

溫克勒氣化工藝具有的特性是：

（1）煤氣化劑費(fèi)用低蒸汽同氧；

（2）煤的制備簡單，粒度范圍寬為0-6mm；

（3）負(fù)荷變動范圍寬；

（4）氣化爐開、停車操作簡單；

（5）操作安全，可靠性高；

（6）粗氣中無焦油等副產(chǎn)物。

為節(jié)省能耗開發(fā)的高溫溫克勒氣化工藝更有效益，增加的優(yōu)點(diǎn)：

（1）在10bar壓力下氣化，增加了反應(yīng)速度和氣化爐能力。增加壓力是為了改進(jìn)下游獲得的合成氣；

（2）從沸騰床氣化爐氣體帶出的煤粉，經(jīng)分離再回氣化爐，增加了碳轉(zhuǎn)化率；

（3）增加氣化溫度使粗煤氣中甲烷含量減少，碳轉(zhuǎn)化率增加、產(chǎn)氣量增多?？商岣吆铣蓺獾馁|(zhì)量。

在這種條件下可以生產(chǎn)化學(xué)工業(yè)用合成氣，也適合生產(chǎn)低熱值煤氣用于聯(lián)合發(fā)電。

溫克勒煤氣化爐，以劣質(zhì)煤（褐煤）為原料制造水煤氣或半水煤氣著稱。在五十年代興建的吉林化肥廠、蘭州化肥廠合成氨及甲醇裝置，就是采用了溫克勒沸騰床氣化爐，這項(xiàng)技術(shù)早已被我們所熟知。近些年伍德等公司在常壓溫克勒氣化技術(shù)基礎(chǔ)上，開發(fā)了高溫溫克勒（HTW）工藝，是世界上加壓煤氣的一項(xiàng)新技術(shù) 。

熔融床氣化也稱熔浴床氣化或熔融流態(tài)床氣化。它的特點(diǎn)是有一溫度較高（一般為1600-1700℃）且高度穩(wěn)定的熔池，粉煤和氣化劑以切線方向高速噴入熔池內(nèi)，池內(nèi)熔融物保持高速旋轉(zhuǎn)。此時，氣、固、液三項(xiàng)密切接觸，在高溫條件下完成氣化反應(yīng)，生成H₂和CO為主要成分的煤氣。熔融床有三類：熔渣床、熔鹽床和熔鐵床。地下煤氣化技術(shù)也屬于熔融床氣化。沒有成熟的熔渣床氣化爐投入使用。

此外，氣化爐按壓力分可分為常壓氣化與加壓氣化。大于2MPa的氣化統(tǒng)稱為加壓氣化。還可按排渣方式分為固態(tài)排渣或液態(tài)排渣。氣化殘渣以固態(tài)方式排出氣化爐的稱固態(tài)排渣。氣化殘渣以液態(tài)方式排出又經(jīng)急冷變成熔渣排出氣化爐外的稱為液態(tài)排渣 。

溫克勒地基假設(shè)相當(dāng)于無數(shù)橫向互不聯(lián)系的彈簧或相當(dāng)于一種液體的支承。由于作了

地基反應(yīng)模量K值，用剛性承載板法試驗(yàn)測定，通過逐級加載測定相應(yīng)的總彎沉值，得到荷載-彎沉曲線。為了使所確定的地基反應(yīng)模量值有代表性，通常有兩種作法：當(dāng)?shù)鼗^軟弱時，取L=0.127CM時相對應(yīng)的壓力P計算地基反應(yīng)模量；當(dāng)?shù)鼗^為堅硬時，取單位壓力P=0.07MPA時相對應(yīng)的彎沉值L計算地基反應(yīng)模量。

溫克勒地基假設(shè)認(rèn)為地基表面某一點(diǎn)所受的壓力強(qiáng)度p與該點(diǎn)的地基沉降量w成正比（豎向位移w與該點(diǎn)板給地基的壓力p成正比），而與其他各點(diǎn)的壓力無關(guān)。

公式形式

式中：

p——某一點(diǎn)所受壓力（MPa）；

w——彎沉值（m）；

k——基床反力系數(shù)、也稱墊層系數(shù)或地基反應(yīng)系數(shù)和路基反應(yīng)模量。

廣泛使用的威氏公式便是基于這一假設(shè)，對于赫茲的浮冰問題或是對板與剛性基礎(chǔ)之間有一厚層淤泥的情況，是符合實(shí)際的。但是對于實(shí)際上有凝聚性的剛性路面下的地基，這種假設(shè)是粗糙的，只能得到近似的解答。因而采用彈性半空間地基假設(shè)則會更加合理。 2100433B