淺談煤氣化技術(shù)的研究與發(fā)展

第4卷第24期技術(shù)探討2014年8月CONSTRUCTION后淺談煤氣化技術(shù)的研究與發(fā)展郝楊河南能源化工集團義煤公司安康部河南省472300摘要:簡(jiǎn)要評述現代煤氣化技術(shù)中固定(移動(dòng))床、氣流床、流化床和熔融床技術(shù)開(kāi)發(fā)現狀，在此基礎上，結合我國國情，煤氣化發(fā)展趨勢是拓寬原料的適應性，集成優(yōu)化不同技術(shù)、裝置規模大型化、開(kāi)發(fā)煤氣化凈化技術(shù)，以及實(shí)現煤氣化技術(shù)的近零排放。關(guān)鍵詞:煤氣化;煤氣化技術(shù);發(fā)展趨勢中圖分類(lèi)號: TF526文獻標識碼: A煤氣化是清潔、高效利用煤炭的主要途徑之- -，長(cháng)期的生3、殼牌加壓氣流床煤氣化技術(shù)。該工藝氣化壓力產(chǎn)實(shí)踐表明，在各種煤炭轉化技術(shù)中，煤氣化是應優(yōu)先考慮的2.0 ~ 4.0MPa，氣化溫度1400 ~ 1600C， 碳轉化率99%。與水-種加工方法，它是煤基化學(xué)品、煤基液體燃料、合成天然 煤漿法相比，該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是: O2和煤消耗低;負荷調解方便，氣、IGCC發(fā)電、制氫、燃料電池、多聯(lián)產(chǎn)等工藝為基礎，因此 可根據要求關(guān)閉其中- -對， 負荷降低50%。 主要缺點(diǎn)是設備投發(fā)展煤炭產(chǎn)業(yè)，首先要提高煤氣化技術(shù)水平。資增大，技術(shù)要求高。-、煤氣化技術(shù)開(kāi)發(fā)現狀4、德國CSP加壓氣流床氣化技術(shù)。該工藝最大的優(yōu)勢是煤氣化技術(shù)核心是氣化爐，按煤在爐內的流體力學(xué)行為分可氣化 工業(yè)廢棄物和生物質(zhì)，把價(jià)格低廉、直接燃燒污染較大為四類(lèi)，即固定(移動(dòng))床、氣流床、流化床和熔融床。的煤、石油焦、垃圾等轉化為高附加值合成氣。該工藝氣化壓(一) 固定(移動(dòng))床氣化。固定(移動(dòng))床氣化，是指力2.5 ~ 4.0MPa, 氣化溫度1400 ~ 1600C， 碳轉化率99.6%。原料煤從爐頂加人，高溫氣體不斷向上流動(dòng)，整個(gè)物料自上而5、航天爐HT-L氣化技術(shù)。該工藝的煤種選擇范圍寬，碳下移動(dòng)，相對固定。煤在高溫氣化劑作用下發(fā)生氣化反應，生轉化率高 于99%?？刂葡到y自動(dòng)化程度高，有完善的安保聯(lián)鎖成高溫煤氣，最后從上部煤氣出口出爐。固定(移動(dòng))床氣化系統。有以下四種技術(shù)路線(xiàn):(三) 流化床氣化。流化床氣化，就是增大爐內向上的氣1、單段式固定(移動(dòng))床氣化。因單段式固定(移動(dòng))流速度， 使煤粉處于沸騰懸浮狀態(tài)，但又不被帶出氣化爐的操床氣化爐缺陷較多，20世紀六十年代初，國外已停止使用。目作。 因此，與固定床氣化相比，流化床氣化的優(yōu)點(diǎn)是氣-固和前，單段式固定(移動(dòng))床目前真正實(shí)現工業(yè)化的只有碎煤加固- 固接觸充分，傳熱、傳質(zhì)速率大，設備大型化。目前主要壓氣化。有以下八種技術(shù):2、兩段式固定(移動(dòng))床氣化。該工藝是上世紀四十年1、德國的溫克勒煤氣化工藝。全世界共建有70多臺溫克代開(kāi)發(fā)的，到上世紀五十年代，該技術(shù)在歐洲被廣泛用于生產(chǎn)勒氣化爐。 由于存在諸多技術(shù)問(wèn)題，僅在上世紀五十年代末和城市煤氣和燃料氣，氣化劑為空氣或水蒸氣。六十年代初- -度盛行，之后很少新建，運行至今的已不多見(jiàn)3、魯奇加壓氣化。該技術(shù)選用的煤種為長(cháng)煙煤、褐煤，2、德國萊茵褐煤公司發(fā)明的高溫溫克勒氣化( HrW )。操作壓力3.0MPa,煤氣出口溫度600C,碳轉化率98%。最大該 工藝適宜煤種為褐煤，氣化壓力1 ~ 2.75MPa,氣化溫度缺點(diǎn)是冷凝洗滌污水含有大量焦油、苯和酚，處理難度大。目950 ~ 1000，碳轉化率96%。該工藝優(yōu)點(diǎn)為氧耗量低、不產(chǎn)前，魯奇氣化爐最大用戶(hù)是南非SASOL,有各種型號97臺。生液態(tài)烴。、BGL加壓氣化。以噴嘴、渣池和間歇排渣系統為核3、朝鮮恩德?tīng)t粉煤氣化。該技術(shù)適宜長(cháng)焰煤、褐煤。碳心專(zhuān)有技術(shù)。該工藝選用的煤種為煙煤、次煙煤，操作壓力轉化率為91% ~ 96%。恩德?tīng)t粉煤氣化技術(shù)是- -種比較適合我2.35 ~ 3.0MPa, 煤氣出口溫度400 ~ 540C,碳轉化率99.5%。國國情的中小型潔凈煤氣化技術(shù)， 可用于甲醇、氫氣、一氧化(二)氣流床氣化。在高溫高壓條件下，粉煤或水煤漿與碳等生產(chǎn)，以及城市煤氣和冶金、機械、建材等行業(yè)的燃氣生氣化劑同時(shí)由噴嘴噴入氣化爐燃燒室內，迅速氣化，產(chǎn)生粗煤產(chǎn)氣和熔渣。因爐內氣、固兩相的流速基本相同，故稱(chēng)為氣流床4、魯奇公司開(kāi)發(fā)的循環(huán)流化床氣化( FB)。該工藝氣化。目前，主要有以下五種技術(shù)路線(xiàn):適用煤種不受限制。氣化壓力0.05 ~ 0.4MPa，氣化溫度1、德士古加壓水煤漿氣化技術(shù)。該工藝選用的煤種不限，950 ~ 11009, 碳轉化率95% ~ 98%。該工藝優(yōu)點(diǎn)是可以用樹(shù)氣化壓力2.7 ~ 6.5MPa, 氣化溫度1300 ~ 1500C，碳轉化率皮 、城市可燃垃圾作為氣化原料。氣化強度是移動(dòng)床的2倍。95% ~ 9%。該工藝設備操作連續性強，產(chǎn)品煤氣壓力高可省該系統結構簡(jiǎn)單， 操作方便，造價(jià)較低，易國產(chǎn)化。目前， 全去后續氣體壓縮工段,廢水易處理。該技術(shù)最大的問(wèn)題是因水世界已 有60多家企業(yè)采用CFB氣化技術(shù)，正在設計和建設的還煤漿在噴嘴中以約30m/s的高線(xiàn)速度噴出，對金屬材料的沖刷有 30多家，總體水平處于世界領(lǐng)先地位。腐蝕頗為嚴重，噴口特別容易磨損。5、美國能源部組織研發(fā)的輸運床反應器氣化( KBR)。該2、華東理工四噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)。該工藝可提工 藝適用于多種煤中國煤化工I)9-1.5MPa.氣高合成氣中的有效成分2 ~ 3個(gè)百分點(diǎn)，四噴嘴間具有較好的化溫度 950°C,MHCN MH C可在空氣和氧協(xié)同作用，有利于裝置大型化，缺點(diǎn)是設備投資成本比較高。氣兩種模式下運行。，VrUy心汗發(fā)重點(diǎn)， 特別技術(shù)探討第4卷第24期CONSTRUCTION2014年8月適合于IGCC及多聯(lián)產(chǎn)系統。氧氣模式可產(chǎn)生合成氣，用于多段。 結合我國國情及現有技術(shù)情況，我國煤化氣技術(shù)發(fā)展趨種化學(xué)品和燃料的生產(chǎn)。20世紀九十年代中期，KBR 在美國阿勢拉巴馬州威爾遜維爾建設了50噸/天的示范裝置。(一)拓寬原料的適應性，集成優(yōu)化不同技術(shù)。目前，國6、美國芝加哥煤氣工藝研究所U-gas氣化工藝。該技術(shù)內 大規模工業(yè)氣化技術(shù)主要是高溫氣流床技術(shù)，即德士古、殼適宜煤種寬，技術(shù)特點(diǎn)為氣化壓力在0.1、3.0MPa, 氣化溫度牌 、多元料漿及四噴嘴，要求原料煤的灰熔點(diǎn)<1350C,灰含955 ~ 1095C， 碳轉化率96.83%。 優(yōu)點(diǎn)是煤氣中不含焦油和量 <10%。而我國煤炭?jì)α看?、低灰、低灰熔點(diǎn)煤集中在西部酚;設備簡(jiǎn)單，可全程自動(dòng)化控制。地區。動(dòng)力煤平均灰含量超過(guò)20%，灰熔點(diǎn)超過(guò)1400C的超過(guò)7、美國西屋電力公司開(kāi)發(fā)的KRW氣化。該工藝適用煤種50%。 將煤炭分級轉化是措施之-一，將不同技術(shù)集成優(yōu)化是一寬，碳利用率可達95%。在1987年實(shí)現了工業(yè)化運行。但目前 個(gè)重要趨勢。無(wú)KRW氣化爐運行。(二)裝置規模大型化。以煤氣化為基礎的現代工業(yè)發(fā)展8、煤化所灰熔聚法。該工藝適用褐煤，氣化壓的一個(gè)顯 著(zhù)標志就是裝置規模的大型化。由于受制造、運輸、力0.9 ~ 1.5MPa， 氣化溫度1050 ~ 1100，碳轉化率安裝等客 觀(guān)因素的限制，在尺寸有限的設備上實(shí)現高效、大規91% ~ 96%。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是:氣化爐為單段流化床，粗煤氣模， 必須實(shí)現加壓氣化，提高其處理能力和效率。中幾乎不含焦油、酚等有害物質(zhì)，易凈化。該技術(shù)特別適合于(三)開(kāi)發(fā)煤氣化凈化技術(shù)，實(shí)現煤氣化技術(shù)的近零排中小氮肥廠(chǎng)替代間歇式固定床氣化爐，以煙煤替代無(wú)煙煤生產(chǎn)放。 不同的煤田，煤中砷、汞、氯、氟、磷及其他微量元素合成氨原料氣，使合成氨成本降低15% ~ 20%。的含量及組成差異頗大，深入研究煤氣化過(guò)程中這些有害元二、煤氣化技術(shù)發(fā)展趨勢素的遷移規律，對拓展氣化原料的煤種，控制氣化過(guò)程中微綜合現有煤氣化技術(shù)，當前煤氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢是以粉量 元素的釋放，實(shí)現近零排放，促進(jìn)煤化工行業(yè)廢水資源的煤代替粒煤，氣流床和流化床代替固定床。具有氣化壓力向高循環(huán)利用， 意義重大。故此需要進(jìn)行煤氣中、高溫脫硫及有壓化(8.5MPa)發(fā)展、氣化溫度向高溫化( 1500 ~ 1600C )害元素、高溫除塵、CO2資源化利用和洗滌水凈化等多方面的發(fā)展、氣化劑向多樣化發(fā)展和排渣方式向液態(tài)化發(fā)展的特點(diǎn)。技術(shù)研發(fā)。依據煤種特性和合成氣后續工段的要求而開(kāi)發(fā)設計出不同的氣參考文獻:化爐，因此，無(wú)“萬(wàn)能爐型”或“通用技術(shù)”。目前，技術(shù)最.[1]黃戒介，房倚天，王洋等.現代煤氣化技術(shù)的開(kāi)發(fā)與進(jìn)為成熟的是魯奇(Lurgi)和德士古(Texaco), 處理能力達到展[J].燃料化學(xué)學(xué)報, 2002.30.5.400 ~ 1650噸/天。國外的殼牌(Shell)、 德士古(Texaco)、 德[2]陳俊峰.煤氣化技術(shù)的發(fā)展現狀及研究進(jìn)展[I].廣州化國GSP等氣流床氣化技術(shù)，國內的兩段式干煤粉、多噴嘴干煤工， 2012.40.5.粉、航天爐發(fā)展很快。而我國煤氣化工藝目前以傳統的常壓移[3]屈利娟.流化床煤氣化技術(shù)的研究進(jìn)展[]煤炭轉化，動(dòng)床為主，先進(jìn)的大型加壓煤氣化工藝總體處于研究、示范階207.30.2.文章被我刊收錄，以上為全文。此文章編碼: 2014A7848中國煤化工MHCNMHG