恩德粉煤氣化技術(shù)的應用現狀述評

●30●中國有色冶金.口重金屬恩德粉煤氣化技術(shù)的應用現狀述評郭天立朱威未立清高良賓(葫蘆島有色金屬集團公司,遼寧葫蘆島125003)摘要]介紹了恩德粉煤氣化技術(shù)的特點(diǎn)及在國內合成氨行業(yè)、工業(yè)燃氣行業(yè)的應用情況，論述了該技術(shù)在火法煉鋅行業(yè)應用的初步方案,指出了該技術(shù)的不足及發(fā)展方向[關(guān)鍵詞]工 業(yè)燃氣;恩德粉煤氣化技術(shù);應用[中圖分類(lèi)號] TF055[文獻標識碼] B[文章編號] 1672-6103(2006)01-0030-04國內有色冶金行業(yè)使用的工業(yè)燃氣基本上是除塵后的煤氣經(jīng)余熱鍋爐除塵降溫后作為粗煤氣采用傳統的固定床煤氣發(fā)生爐生產(chǎn)的。由于該工藝送出(后部可接煤氣凈化流程)。在鍋爐內沉降的灰的生產(chǎn)原料必須是高質(zhì)量的中塊煤，采購范圍窄,塵經(jīng)鍋爐底部的灰斗進(jìn)入水封槽,水封槽內的灰塵價(jià)格高,產(chǎn)出的煤氣含大量焦油,而焦油從煤氣中利用水力沖擊排出系統。分離后無(wú)法處理,對環(huán)境造成極大污染。因此,尋求1.3基本原理先進(jìn)的工業(yè)煤氣生產(chǎn)工藝勢在必行。本文介紹了一造氣反應在恩德?tīng)t內進(jìn)行,小于10mm的粉煤種潔凈的煤氣化技術(shù)一-恩 德粉煤氣化技術(shù)。由爐頂加入,蒸汽、富氧空氣(純氧、空氣也可以)混合后通過(guò)安裝在爐子適當位置的兩排噴嘴噴入。粉1恩德粉煤氣化技術(shù)簡(jiǎn)介恩德粉煤氣化技術(shù),簡(jiǎn)稱(chēng)恩德技術(shù),源于德國煤在爐內與氣化劑(蒸汽、富氧空氣按一定比例混的溫克勒氣化爐技術(shù)，朝鮮咸竟北道恩德郡“七.七”合的混合物)作用,使爐內粉煤呈流態(tài)化發(fā)生復雜化工廠(chǎng)在上世紀五六十年代引入朝鮮，經(jīng)30多年的氧化、還原反應生成煤氣,反應溫度最高達. 1 050°C。 主要化學(xué)反應為:的改進(jìn)，已成為獨具特點(diǎn)的實(shí)用型粉煤氣化技術(shù)。2C+O2-→2C0(1)1.1恩德?tīng)t結構C+O2-→CO2(2)恩德粉煤氣化技術(shù)的核心由三部分組成:一是C+CO2→2C0(3)沸騰床粉煤氣化發(fā)生爐(以下稱(chēng)恩德?tīng)t);二是沸騰C+H20(汽)-→CO+H2床粉煤氣化裝置及使用該裝置生產(chǎn)煤氣的方法;三C+2H20(汽)-→CO2+2H2(5)是廢熱鍋爐系統。C+H2+H20(汽)→CO+CH4恩德?tīng)t是一個(gè)直立圓筒型粉煤氣化爐,爐內壁此外，煤中的許多其它組分也在高溫下與氧砌筑耐火材料。除了噴嘴、測溫管及各種接口外,爐氣、水蒸氣等發(fā)生反應。內沒(méi)有其它構造。爐底排灰設兩個(gè)螺旋出灰機,互在上述眾多反應中,受工業(yè)生產(chǎn)關(guān)注的是煤對為備用。氣化過(guò)程中產(chǎn)生的灰渣直接落入爐底灰二氧化碳的化學(xué)反應性,也稱(chēng)煤對二氧化碳的反應斗,并通過(guò)灰斗下的螺旋出灰機將灰渣排出?；钚?它是指在一定溫度條件下煤中的碳與二氧化1.2 工藝流程恩德?tīng)t煤氣出口設置一個(gè)旋風(fēng)除塵器,收集的碳進(jìn)行還原反應(見(jiàn)反應式(3))的能力,或者說(shuō)煤粉塵經(jīng)過(guò)一個(gè)傾斜的溜管依靠重力溜回爐內。初步將二氧化碳還原成-氧化碳的能力,用被還原成-氧化碳的二氧化碳占參加反應的二氧化碳的百分[作者簡(jiǎn)介]郭天立(1966- ), 男,遼寧彰武人,教授級高級工程師,比a來(lái)表示。中國煤化工主要從事有色金屬冶金技術(shù)研究工作。煤對二氧化:M.HCNMH C切相關(guān)，它直接反應煤在爐內時(shí)支憶情元。風(fēng)應白任強的煤在[收稿日期] 2005-01-302006年2月第1期恩德粉煤氣化技術(shù)的應用現狀述評-郭天立31●氣化過(guò)程中,反應速度快、效率高。反應活性強弱直析值為:固定碳44.98%，揮發(fā)分30.54%， 灰分接影響耗煤量耗氧量及煤氣中的有效成分。a的測15.56%,水分8.92%。煤的元素分析(%):C 59.22,定方法較多，由于該值對工業(yè)用煤選擇十分重要，H 3.81,0 10.19,N 0.87 ,S 0.93。煤的粒度組成:>10mm占3%,10-6 mm占17%，我國已形成了標準的測量方法"。由于恩德粉煤氣化技術(shù)具有氣化強度大(單爐6-4mm占20%,<4 mm占60%。產(chǎn)量高),適應的煤種范圍廣,氣化溫度高可以使焦煤的活性為:950 C ,73.9%;1 000 C ,87.9%;油等高氫化合物裂解，不造成環(huán)境污染等許多優(yōu)1050C,93.8%?；胰埸c(diǎn)1 280 C,低位熱值2.53點(diǎn),越來(lái)越受到重視。kJ/g。2.1.3工程主要內容2恩德 粉煤氣化技術(shù)在國內的應用該工程屬于技改工程,是在原煤氣站的基礎上恩德粉煤氣化技術(shù)于上世紀90年代進(jìn)入中改造完成的。國,2001年2月第一條生產(chǎn)線(xiàn)在江西景德鎮焦化煤(1)備煤系統。貯煤場(chǎng)貯煤槽破碎篩分部分氣總廠(chǎng)投入運行,開(kāi)始逐漸被人們認識和接受。目分別利用原鍋爐房的上煤系統建筑物，上煤皮帶為前,已在景德鎮焦化煤氣總廠(chǎng)、黑龍江化工集團有現有發(fā)生爐上料設施,煤的破碎利用原有的反擊式限公司吉林長(cháng)山化肥集團有限公司、淮南化肥廠(chǎng)、破碎機。在此基礎上,備煤系統只增加了必要的篩葫蘆島鋅業(yè)股份公司等單位應用。分設備、除塵設備、皮帶運輸設備及成品料儲槽等。景德鎮焦化煤氣總廠(chǎng)的設計規模為1臺x(2)煤干燥系統。煤干燥設備選用02.2 mx121萬(wàn)m/h,生產(chǎn)的工業(yè)燃氣的熱值為4 180 kJ/m',已m的筒式干煤機。干燥的熱源為焦爐煙道廢氣,入投產(chǎn)。葫蘆島鋅業(yè)股份有限公司的設計規模為口溫度為250c,出口溫度為100~110C, 系統干燥2臺x2萬(wàn)m/h,生產(chǎn)的工業(yè)燃氣的熱值為6270能力為12 t/h,煤的水份由12%降到8%。kJm,工程在建?；茨匣蕪S(chǎng)設計規模為1臺x2(3)制氣系統。制氣系統的設備制造、工藝安萬(wàn)m'/n,黑龍江化工集團有限公司、吉林長(cháng)山化肥裝、生產(chǎn)調試均由恩德公司承擔，主要設備包括氣集團有限公司工程設計規模均為2臺x4萬(wàn)m/h。后化爐螺旋加煤機螺旋出灰機旋風(fēng)除塵器、廢熱三家企業(yè)都是采用該技術(shù)生產(chǎn)合成氨原料氣,并均鍋爐、中控室等。DCS集散控制系統對工藝操作中已投產(chǎn)。的溫度、壓力、料位進(jìn)行自動(dòng)調節,對工藝參數偏下面分別介紹恩德粉煤氣化技術(shù)在生產(chǎn)工業(yè)差、儀表風(fēng)低壓、儲煤槽極限料位、設備停運等進(jìn)行燃氣和合成氨原料企業(yè)的應用實(shí)例。顯示、控制、報警處理,重要參數打印報表。DCS系2.1 景德鎮焦化煤氣總廠(chǎng)工程統是日本產(chǎn)品。景德鎮焦化煤氣總廠(chǎng)建有1x42孔和1x21孔(4)煤氣凈化系統。煤氣凈化系統基本上利用焦爐兩座。所生產(chǎn)的焦爐煤氣除本廠(chǎng)自用外,主要原有設施，只增加了一個(gè)急冷塔和其它- - 些必要設外供作為陶瓷工業(yè)和民用燃料。為了解決焦爐加熱施。其流程是:從廢熱鍋爐出來(lái)溫度為220~-240 C的的燃料問(wèn)題,原設計建有7臺wG型固定床煤氣發(fā)煤氣,含塵45 g/m", 進(jìn)入急冷塔冷卻和除塵后,進(jìn)入生爐,所用原料為13~25 mm的塊焦。由于焦炭?jì)r(jià)格原煤氣站的半凈化煤氣匯總管,經(jīng)洗滌塔、電除塵昂貴,致使發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)成本增高。為了降低煤器進(jìn)一步冷卻和除塵，最后經(jīng)煤氣加壓機加壓,通氣生產(chǎn)成本，改用恩德粉煤氣化技術(shù)生產(chǎn)煤氣,作過(guò)捕滴器除去水滴后送往焦爐。為焦爐加熱的燃料。(5)凈化系統。除下的灰由循環(huán)水沖到原煤氣2.1.1生產(chǎn) 規模及產(chǎn)品.站的平流沉淀池,循環(huán)水經(jīng)涼水塔冷卻后循環(huán)使用。該粉煤氣化裝置設計規模為1臺xl萬(wàn)m/h,并2.2吉林長(cháng)山化肥廠(chǎng) 工程預留了一套同等規模系列的位置。吉林長(cháng)山化肥集團長(cháng)達有限公司,原以重油為產(chǎn)品煤氣的低位發(fā)熱值>4180 kJm',煤氣含原料,年產(chǎn)合成氨12萬(wàn)t,加工尿素20萬(wàn)t。由于重塵<30 mg/m? ,出站煤氣溫度35~40 C。油價(jià)格持續上漲中國煤化主的技術(shù)改2.1.2原料煤的性質(zhì)造,改用以無(wú)煙CH富氧連續氣化用煤采用河南義馬的長(cháng)焰煤,煤的工業(yè)分CNMHC格上漲及●32.中國有色冶金口重金屬運輸困難,原料十分緊張。于是采用恩德粉煤氣化廢熱鍋爐副產(chǎn)蒸汽240 C,3.82 MPa,20t/h。爐技術(shù)對原氣化工藝及合成系統進(jìn)行改造。該工程當.底灰渣1.47 th,含碳≤10%。廢熱鍋爐出口出灰1.8年設計，當年投產(chǎn),具有年產(chǎn)合成氨18萬(wàn)t,加工尿th,含碳≤29%。素30萬(wàn)t的生產(chǎn)能力。以上簡(jiǎn)要介紹了兩家采用恩德技術(shù)工廠(chǎng)的基2.2.1設計 規模本情況。從幾個(gè)廠(chǎng)家的應用情況看,雖然所產(chǎn)煤氣設計規模為2臺x4萬(wàn)m2/h,分兩個(gè)系統。由于用途不同、熱值也有所不同,若折合成普通固定床是技改工程,利用了許多原有的生產(chǎn)設施煤氣發(fā)生爐煤氣相當的熱值6 279 kJ/m},生產(chǎn)成本設計范圍包括:新設原料煤干燥和儲備系統,比普通固定床煤氣發(fā)生爐工藝低20%~30%。建在原煤場(chǎng)內。運輸及破碎利用原有皮帶輸送系3恩德技術(shù)應用于火法煉鋅的初步 方案統,只是在原轉運站至恩德氣化裝置粉煤漏斗之間國內火法煉鋅行業(yè)使用的燃料氣基本.上是工增設了皮帶輸送機。循環(huán)水系統在原沉淀池兩側擴業(yè)煤氣,由原蘇聯(lián)設計，設備落后,環(huán)境污染嚴重。大了沉淀池容積。恩德?tīng)t所需的2臺富氧空氣鼓風(fēng)由于這種老式煤氣爐氣化效率低,煤耗大,煤質(zhì)要機,設在原有鼓風(fēng)機室內。制氣系統自控操作室利求高,設備的維護及管道跑、冒、滴、漏的治理費用用原煤氣站自控操作室。凈化系統的接點(diǎn)位置,在高,煤氣的生產(chǎn)成本居高不下,嚴重影響了企業(yè)的原煤氣站凈化系統的常壓脫硫入口處。制氣系統新生存和發(fā)展。綜合比較各種制氣技術(shù),立足于中國建。工程所需的軟水、蒸汽、電、氧氣、氮氣、壓縮空的國情,恩德技術(shù)在降低投資、降低煤氣生產(chǎn)成本、氣、生產(chǎn)用水等,利用原有設施，沒(méi)有新建。減少環(huán)境污染、提高煤炭利用率等方面具有優(yōu)勢。2.2.2原料煤的性質(zhì)3.1生產(chǎn)規模氣化用煤選用免渡河褐煤。某企業(yè)建設的年產(chǎn)6萬(wàn)t鋅、3萬(wàn)t鉛的鉛鋅密煤質(zhì)分析值為(%):全水M, 15.5,水分M_u 14.56,閉鼓風(fēng)爐工程，熱源的生產(chǎn)工藝選擇了恩德技術(shù)?；曳諥14.47,揮發(fā)分V31.22，全硫S0.18,C該冶煉系統最大用氣量40 000 m/h,熱值6069.755.73,H 3.78,N 0.75,0 10.53。粘結性GRI為0?；胰埸c(diǎn):變形溫度14009C, 軟化溫度> 1450C,kJ/m3 ,考慮到該冶煉系統為連續用氣,特別是鋅精餾工藝,不允許停氣,且全年沒(méi)有檢修期,所以選擇半球溫度>1450 C,流動(dòng)溫度>1450 C。反應活性a:950 C ,95.3%;1 000 C ,98.8%;了2臺2萬(wàn)m/h的恩德?tīng)t,以便故障檢修時(shí)保證1臺能夠正常運轉。1 050 C, 100.0%。元素分析(%):C 60.01,H 4.07,N 0.80,S 0.19,3.2工藝流程根據用氣的性質(zhì)及恩德?tīng)t的特點(diǎn),采用2臺恩011.34,A 15.59, M 8.00。高位熱值22879.84 kJ/kg，低位熱值21829.99德?tīng)t，每臺爐子的煤氣凈化系統是獨立的,兩套系統并聯(lián)運行。單套系統的簡(jiǎn)要流程如下:kJ/kg,入爐煤粒度<10 mm,入爐煤水分≤8%。合格的原煤首先入煤倉篩分，篩上部分采用錘2.2.3工藝流程原料煤經(jīng)干燥、破碎、篩分后由皮帶送至加壓式破碎機破碎,篩下物及破碎后的煤-起經(jīng)皮帶運.密封倉,粉煤經(jīng)螺旋加煤機送入恩德氣化爐底部錐輸機及斗式提升機運輸到恩德?tīng)t頂。恩德?tīng)t底灰渣體段。氧氣與空氣混合后,再與過(guò)熱蒸汽混合，分兩經(jīng)螺旋輸送機送出后汽車(chē)運走另行處理。爐頂產(chǎn)生路從一次噴嘴和二次噴嘴進(jìn)入氣化爐,制得半水煤的含塵煤氣先經(jīng)過(guò)一個(gè)旋風(fēng)除塵器，除下的塵返回氣經(jīng)旋風(fēng)除塵器、廢熱鍋爐進(jìn)入空噴塔，再經(jīng)洗滌爐內。粗煤氣進(jìn)入鍋爐換熱及除塵,塵在鍋爐底部水封內靠水力輸送到平流沉淀池,定期清池運走灰塔、文丘里洗滌除塵后,送至常壓脫硫。渣,水循環(huán)使用。鍋爐出口煤氣經(jīng)空塔填料塔及文2.2.4主 要產(chǎn)品丘里洗滌器三級除塵降溫后達到工業(yè)煤氣標準送產(chǎn)品為半水煤氣,產(chǎn)量4x104 m2/(h.臺)干煤氣組成體積分數(%):CO 30~34,H2 32~37,至用戶(hù)。CO2 17~20 ,CH4 1.2~1.5,H2S 0.05~0.10,02~0.2,N210~3.3 煤源及煤氣質(zhì)量經(jīng)過(guò)對多家中國煤化工個(gè)就近煤18。煤氣有效成分C0+H2 68%~-70%。煤氣溫度35~礦的的煤作為恩MHCNMH G質(zhì)見(jiàn)1。40 C。煤氣含塵量<60mg/m3。2006年2月第1期恩德粉煤氣化技術(shù)的應用現狀述評一郭天立都可以使用。特別是對原煤的CO2活性及灰熔點(diǎn)兩表1原煤的主要 性質(zhì)個(gè)性質(zhì)有嚴格要求。CO2活性低，煤耗高,氧耗高,制號含碳/ 含全硫/ 高位熱值/ 軟化溫度/ 1 0000 C反應活性/氣成本升高?；胰埸c(diǎn)低,爐況不易調控,灰渣產(chǎn)量kJg153.14 .0.74 20.77121092.1~93.0大、含碳高。60.381.0022.601 16084.4-88.6<4) 目前對原煤破碎后的粒度要求較寬,造成58.85 .0.3223.571 30043.2~45.5恩德?tīng)t送風(fēng)量不易把握。送風(fēng)量小,大顆粒沉到爐0.36 22.85131057.0-57.8底,灰渣含碳高;送風(fēng)量大,細顆粒隨煤氣帶出,后續的除塵壓力太大。跟據用戶(hù)要求,確定的產(chǎn)品煤氣質(zhì)量如下:CO+(5)對工業(yè)燃氣用途的企業(yè),粗煤氣的除塵應H2含量≥46% ,熱值≥1 500x4.18 kJ/m3 ,煤氣含塵<有統一的標準來(lái)確定最終的含塵量,以適應煤氣長(cháng)100 mg/m'。距離輸送的需要。4應用 恩德粉煤氣化技術(shù)應注意的問(wèn)題(6) 恩德?tīng)t爐底灰渣和鍋爐的飛灰收集后還從國內幾家使用恩德技術(shù)企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐看,沒(méi)有一個(gè)理想的處理辦法，現階段普遍找空地堆該技術(shù)只能說(shuō)是整個(gè)制氣生產(chǎn)線(xiàn)中的一部分,是其存,環(huán)保壓力很大。這些灰基本.上采用水力輸送匯中的一個(gè)重要單元。要想使恩德粉煤氣化技術(shù)應用集,雖然水可以循環(huán)使用,但用量很大,且污水的處得更好,還需要其它工序的合理搭配。但現階段還理回用方法也不夠完善。沒(méi)有一個(gè)企業(yè)做到全流程盡善盡美。后續的使用者5結語(yǔ)和研究人員應在以下方面高度重視:恩德粉煤氣化技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)得到了煤(1)根據用氣的性質(zhì),選擇爐子的數量和單臺氣制造行業(yè)的基本認可,在工業(yè)生產(chǎn)中應用有很大爐產(chǎn)氣量。因為爐子每年要檢修,且日常運行中難的發(fā)展空間。免有小的故障造成停爐，如果用氣的連續性要求恩德粉煤氣化技術(shù)，只涉及到了制氣主工藝，強,必須考慮備用。所以只能是單元技術(shù)，必須全面、綜合地考慮其它(2)由于恩德?tīng)t生產(chǎn)的煤氣熱值靠空氣中的工序的合理搭配,才能使這-技術(shù)應用得更好。氧濃度調節,如果要求煤氣熱值穩定,則氧氣的供[參考文獻]應要穩定,也就是富氧濃度要穩定。[1]陳鵬編著(zhù)中國煤炭 性質(zhì)、分類(lèi)和應用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版(3)恩德?tīng)t對原煤煤質(zhì)也有要求,不是什么煤社,2001,174.Review on current application of Undok pulverizedcoal gasification technologyGUO Tian-i ZHU Wei WEI Li-qing GAO Liang-bingAbstract: This paper describes the technical features of Undok pulverized coal gasification technology and itsapplication in China’s ammonia synthesis and industrial fuel gas sectors, discusses the preliminary concept for itsapplication in zinc pyrometallurgical industry and points out its shortcoming and the trend for development.Key words: industrial fuel gas; Undok pulverized coal gasification technology; application(.上接第29頁(yè))Progress in research on intensified microbiological leaching oflow-grade copper sulfide oreZHANG Wei-min WANG Yan- -xinAbstract: This paper summarizes the progress in research on the intensified microbiological leaching of low- gradecopper sulfide ore, with stress placed on primary element effect of the chalcop中國煤化Italyzed bypyrite and silver ion.YH| CNMHGKey words: low-grade ore; copper sulfide ore; microbiological leaching; primary element effect; catalysis