循環(huán)流化床煤氣化工藝的原理和特點(diǎn)

中國化工貿易2014年9月上旬刊第6卷第25期China Chemical Trade工藝設備循環(huán)流化床煤氣化工藝的原理和特點(diǎn)甘世杰(昊華駿化集團有限公司,河南駐馬店463000 )摘要:本文從工藝流程、關(guān)鍵技術(shù)以及工藝特點(diǎn)三個(gè)方面就循環(huán)流化床煤氣化工藝展開(kāi)了詳細介紹,并指出循環(huán)流化床煤氣化工藝由于具有的強適應性、高碳轉化率與氣化強度,以及使用原料范圍廣等優(yōu)勢,因而得到了廣泛的應用。關(guān)鍵詞:循環(huán)流化床煤氣化工藝原理 與特點(diǎn)一、引言1.具有非常強的煤種適應性我國在很長(cháng)時(shí)期內將煤作為主要的能源,因此尋找循環(huán)流化床氣化爐適用于各種類(lèi)型的固體燃料出適合我國國情的潔凈煤技術(shù)具有非常重要的意義。作同時(shí)也適用于氣體或液體燃料。準備原料的過(guò)程非常簡(jiǎn)為高效、潔凈利用煤炭途徑的煤氣化工藝,是現代煤化單 ,只需將煤粉碎至6毫米以下,將生物體及木材等切工、循環(huán)發(fā)電等潔凈能源生產(chǎn)中非常關(guān)鍵的工藝之一。碎至40毫 米以下即可。因此可以不用將碎粉煤加工至成由于循環(huán)流化床具有煤種適應性強、傳熱效率高、易完型快或是細粉狀 ,便可直接進(jìn)行使用,不但將準備煤的成大型化操作等優(yōu)點(diǎn),因而受到了十分廣泛的重視。工序簡(jiǎn)單化,而且大大降低了投資成本,非常適合于煤.二、循環(huán)流化床煤氣化工藝的流程炭機械化的開(kāi)采水平。循環(huán)流化床中的皮帶將原料煤運輸至破碎機中2.氣化強度高在將其粉碎在4毫米以下后, 運至煤倉中,已備使用。在循環(huán)流化床氣化爐中加入的原料煤占床層內很小在開(kāi)車(chē)前,還需利用輸送機將煤粉送至立管;在開(kāi)車(chē)過(guò)比例的物料量 ,而且與氣化劑、高溫的顆粒能迅速發(fā)生程中,利用提升機將細煤粉送入計量煤斗中,在升高壓完全混合。 此外,由于傳質(zhì)與傳熱條件良好,因而新加強后,再將細煤粉從旋轉閥、螺旋給料器、進(jìn)料管中穩入的常 溫原料能在短時(shí)間內達到氣化所需的溫度,再加定地輸送至循環(huán)流化床氣化爐的下部。在這一過(guò)程中，上床內聚 集著(zhù)大量起著(zhù)載熱體作用的流化固體物料,因用到的所有空氣均來(lái)自于壓縮機,將其預熱后與鍋爐產(chǎn)而充分 解決了因局部高溫導致的結渣問(wèn)題。循環(huán)流化床生的水蒸氣進(jìn)行混合, 并從爐底的分布板進(jìn)入到氣化在接近灰熔聚高 溫的條件下依然可以進(jìn)行正常操作, 且爐內。氣化爐中的溫度應保持在1055°C，,氣壓保持整個(gè)床層均處于 高溫氣化的狀態(tài),因而相比于-般的鼓在0.2MPa,氣體的流速為1- 5m/s，停留時(shí)間大約為4至泡流化床 ，其氣化強度超出了2- 3倍。同時(shí),單位面積6s具有較高的氣體流通量,設備及原料的利用率均較高，煤氣生成后,從氣化爐的頂部將其引出。由于大量生產(chǎn) 能力大,因而具有低投資、低耗能、低維修費用的的水蒸氣和為轉化的碳顆粒夾雜在粗煤氣中,因而需要優(yōu)點(diǎn)經(jīng)分離系統進(jìn)行分離操作。經(jīng)分離后,超過(guò)90%的顆粒3.原料碳的轉化率高下落至立管中,并重新返回到氣化爐的底部。此外,原在循環(huán)流化床不同的高度均可加入反應的氣體,并料、氣化劑等循環(huán)物質(zhì)由于迅速進(jìn)行了混合, 因而在氣通過(guò)循環(huán)回收將 細粉帶出,從而增加了顆粒在流化床內化爐的底部附近便立即開(kāi)始了氣化反應。循環(huán)物料與加的反應時(shí)間。 循環(huán)流化床不但具有外循環(huán),而且具有內入的新原料之間的比值最高可達到40,因而具有非常高循環(huán),位于床中心區域顆粒的運動(dòng)方向向，上,而位于邊的碳轉化率。氣化爐底部的灰經(jīng)過(guò)螺旋出料器,再由旋壁 處物料的運動(dòng)方向則向下。由于循環(huán)的比值最高可達轉閥送出"。幾十倍，因而原料碳的轉換率得到了極大程度的提高,生產(chǎn)出的粗煤氣在經(jīng)過(guò)鍋爐以及列管等回收熱量有效避 免了常規流化床氣化爐中,因排出的煤氣及灰渣后,溫度得到下降,再經(jīng)洗滌塔除塵與降溫后, 送入煤帶出原料碳 ,造成損失的問(wèn)題。氣灌中進(jìn)行儲存。4.強化了工藝傳熱與傳質(zhì)的性能;三、循環(huán)流化床煤氣化工藝的關(guān)鍵技術(shù)循環(huán)流化床內不存在氣泡,具有良好的氣固接觸煤氣化的主要場(chǎng)所為反應器,用料的特性、氣化能性 能,氣相速度明顯高于固相速度，且兩相之間具有非力及反應性能決定了反應器的大小與操作條件。而循環(huán)常 大的相對滑動(dòng)速度實(shí)現了煤氣化工藝傳熱、傳質(zhì)性能流化床煤氣化的正常開(kāi)展則由反應器中的溫度、氣固濃的強化。 由于具有相近的組成,容易建立科學(xué)合理的濃度分布以及氣速等操作因素決定。度梯度與溫度梯度,有效克服了一般鼓泡流化床中,因由于循環(huán)流化床處于高氣速操作環(huán)境時(shí),氣體攜帶存在大量 的氣泡導致氣固相出現不良接觸,傳熱、傳質(zhì)固體的能力增強,使得大量的固體被帶出了反應器,因等受到阻礙 ,以及床中出現嚴重氣固相返混的不足之處此必須安裝相關(guān)的氣固裝置與返料裝置對固體進(jìn)行收集(31與返回。循環(huán)流化床的氣固分離裝置-般伴 有高溫慣性5.具有良好的環(huán)保效益分離器與高溫旋風(fēng)分離器,采用多級分離的方式。固體循環(huán)流化床的煤氣中,含有非常少的氨、氰、焦顆粒的循環(huán)則依靠返料裝置實(shí)現,立管與返料閥為返料油等有害物質(zhì) ，且產(chǎn)生的廢水容易處理。操作人員可將裝置的組成部分,立管主要防止氣流出現反竄的現象，固硫 劑加入爐料中,從而發(fā)揮出非常好的脫硫效果。此而返料閥則對固體顆粒的流動(dòng)起著(zhù)開(kāi)閉及調節的作用。外 ,發(fā)生氣化反應的溫度比較低,通常在850°C- 1100°C立管的封閉狀態(tài)、返料的性能，以及反應器床內壓的波之前,可有效中國煤化工在低溫狀態(tài)下進(jìn)動(dòng)情況等與返料閥運行的穩定性、立管的設計與操作情行燃燒具有 良:石能有效增加灰況等有著(zhù)緊密聯(lián)系12。渣中石膏的含量YHCNMHG可用作輕質(zhì)混凝四、循環(huán)流化床煤氣化工藝具有的特點(diǎn)(下轉第117頁(yè))C hina C hemical Trade |中國化工貿易| 115中國化工貿易2014年9月上旬刊第6卷第25期China Chemical Trade工藝設備隨著(zhù)社會(huì )的不斷發(fā)展,城市化的建設也越來(lái)越深參考文獻:入,城市化的建設離不開(kāi)聚乙烯管道工程的建設,并且[]聚乙烯燃 氣管道工程技術(shù)規程( CJJ63-2008) [S].北聚乙烯管道的工程質(zhì)量決定著(zhù)城市建設質(zhì)量的高低。本京 :中國建筑工業(yè)出版社, 2008文基于此,對聚乙烯燃氣管道施工技術(shù)進(jìn)行研究與分[2]城鎮燃氣輸配工程施工及驗收規范(CJJ33-2005)析，從施工前期準備、圖紙的自審以及儀表的檢查工[S]. 北京:中國建筑工業(yè)出版社, 2005作。其次,分析了管道安裝流程以及質(zhì)量監控,最后對[B3]城鎮燃氣設計規范 ( GB50028 2006) [S].北京:中國加強聚乙烯燃氣管道安裝質(zhì)量進(jìn)行闡述,旨在為相關(guān)工建筑工 業(yè)出版社, 2006 .作提供可行性依據。(上接第114頁(yè))引起事故。故消防水。3.二甲醚儲罐進(jìn)出管道,應設緊急切斷閥。在發(fā)生四、汽車(chē)裝卸設施泄漏時(shí)能及時(shí)關(guān)閉閥門(mén),防止管線(xiàn)系統發(fā)生局部破裂而.1.甲醇卸車(chē)使二甲醚大量外漏,引發(fā)事故。甲醇卸車(chē)-般設置在甲醇卸車(chē)泵附近,利用液化4.甲醇二甲醚輸送泵應設回流管線(xiàn),且二甲醚回流.氣專(zhuān)用金屬軟管(一端卡套,另一端球閥加卡套)來(lái)實(shí)線(xiàn) 上應按規定加限流孔板,儲罐設計應兩個(gè)或兩個(gè)以上現。布置,以便其中一個(gè)出現危險時(shí)用回流線(xiàn)將其中液體倒2.甲醇裝車(chē)入另一個(gè)安全的儲罐中。由于甲醇易揮發(fā), 其蒸汽對操作人員有-定的危5.甲醇,二甲醚儲罐進(jìn)、出口管道選用金屬軟管連i ,為了減少甲醇裝車(chē)時(shí)的蒸發(fā)損耗,保護環(huán)境,甲醇接,以防儲罐在使用過(guò)程中,基礎可能繼續下沉。裝車(chē)宜采用頂裝密閉鶴管裝車(chē)系統,設氣體回流水封放6.設置 氮氣置換線(xiàn)以便檢修儲罐,并設置從裝車(chē)區空設施。從汽車(chē)槽車(chē)返回的甲醇蒸汽通過(guò)氣體回流管送到儲罐的掃線(xiàn)流程 ,當裝車(chē)區發(fā)生事故時(shí),及時(shí)將裝車(chē)到水封罐后與水完全互溶吸收,減少甲醇蒸汽對操作人區 管道內的介質(zhì)掃回到儲罐中。員的損害。7.應在二甲醚介質(zhì)區域設置可燃氣體氣體檢測裝建議甲醇裝車(chē)采用質(zhì)量流量進(jìn)行計量,在廠(chǎng)方有地置。磅的情況下為經(jīng)濟適用, - -般采用體積流量計或裝車(chē)鶴8.甲醇,二甲醚儲罐區設置火災自動(dòng)探測報警系管上配就地液位報警來(lái)實(shí)現裝車(chē)末期控制。統3.二甲醚裝車(chē)9.在甲醇操作區域內,設有-定數量的淋浴洗眼二甲醚裝車(chē)一般采用底部裝車(chē)鶴管方式。采用定量器。以防萬(wàn)一由于泄漏或其它事故將甲醇濺入皮膚或眼裝車(chē)控制方式,每個(gè)棧臺上設流量計。.睛時(shí),可以得到及時(shí)沖洗。五、輸送泵選型甲醇二甲醚屬于易燃易爆、有毒有害的危險品甲醇屬職業(yè)性接觸毒物級,甲醇輸送泵從經(jīng)濟方設計時(shí) 應嚴格遵守國家、行業(yè)有關(guān)標準和規范。結合實(shí)面考慮可選用離心泵,選屏蔽泵或磁力泵更優(yōu)。際使用過(guò)程中出現的問(wèn)題加以改進(jìn), 優(yōu)化工藝設計,力二甲醚蒸汽壓較高,要求泵的密封性能高,吸入性保裝 置安全可靠易操作。能好,一般選用屏蔽泵或磁力泵。泵-般布置在防火堤外, 這樣造價(jià)低,設備簡(jiǎn)單，[]石油化工企 業(yè)設計防火規范( GB20160- 2008 ) 2008年通風(fēng)好。六、儲運安全設施[2]爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規范(GB50058-甲醇二甲醚儲運工藝設計除按規范進(jìn)行選型布置92 )外,還應采取以下安全措施保證安全生產(chǎn)。[B3]石油化工儲運系統罐區設計規范( SH3007- 1999 )1.儲罐設安全附件。對采用氮封的甲醇固定頂罐還[4]石油化工企業(yè)儲運系統泵房設計規范(SH/T3014-應設置事故泄壓設備。二甲醚儲罐應按規定設置安全2002 )閥,建議設雙安全閥。[5]石油化工企業(yè)可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范2.二 甲醚隨環(huán)境溫度壓力變化較大,應在二甲醚兩( SH3063- 1999 )端有可能關(guān)閉或因外界形響可能導致升壓的管道上,設[6]職業(yè)性接 觸毒物危害程度分級( GB5044- 1985 )管道泄壓閥,防止管線(xiàn)內壓升高,超過(guò)管道設計壓力而[7]儲罐 區防火堤設計規范( GB50351- 2005 )(.上接第115頁(yè))土，以及硅酸鹽水泥的熟料等建筑材料。[1]屈利娟流化床煤氣化技術(shù)的研究進(jìn)展U]煤炭轉化,五、結語(yǔ)2012, 10(02) : 265- 266.綜上可知,常壓循環(huán)流化床煤氣化工藝由于具有[2]房倚天 ,李海濱,張建民,等循環(huán)流化床技術(shù)在煤氣的強適應性、高碳轉化率與氣化強度,以及使用原料范化過(guò)程 中的應用前景[]煤化工，2013, 12(04) : 235-圍廣等優(yōu)勢,因而在全世界范圍內得到了高度的重視。237.從理論與實(shí)際應用角度出發(fā)，循環(huán)流化床技術(shù)在煤氣化[3]王洋 ,房倚天尸小元等恒氣化技術(shù)的發(fā)展一煤方面具有獨特的優(yōu)勢,相信通過(guò)深入的開(kāi)發(fā)和研究，此氣化過(guò)程的中國煤化工完學(xué)報, 2011, 8項工藝技術(shù)一定會(huì )在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作(04) : 623-6YHCNM HGChina C hemical Trade |中國化工貿易| 117