煤炭氣化技術(shù)淺析

廠(chǎng)州化工2011年39卷第10期這些小顆粒煤在自下而上的氣化劑的作用下,保持著(zhù)連續不斷4.1殼牌( Shell)煤氣化技術(shù)和無(wú)秩序的沸騰和懸浮狀態(tài)運動(dòng),迅速地進(jìn)行著(zhù)混合和熱交換，殼牌( Shel)煤氣化技術(shù)[71屬于加壓氣流床技術(shù),工藝流程其結果導致整個(gè)床層溫度和組成的均一。流化床氣化能得以迅主要包括原料煤的預處理、煤的加壓和投料、煤的氣化、除灰、煤速發(fā)展的主要原因在于:生產(chǎn)強度較固定床大、直接使用小顆粒氣凈化脫硫以及配套的水處理、空分、氮氣系統等。裝置的造碎煤為原料,適應采煤技術(shù)發(fā)展、對煤種煤質(zhì)的適應性強，可以氣壓力為2.0-4.0 MPa,操作溫度1 400~1 600 C ,采用液態(tài)排利用如褐煤等高灰劣等煤作原料。渣技術(shù),渣中含碳量<1% ,干煤粉進(jìn)料,碳轉化率達9% ,煤氣3.1恩德?tīng)t(Undok Gasifier)粉煤流化床氣化中有效氣含量約90% ,有效氣比氧耗約340 m/1000 m'(CO+恩德?tīng)t(Undok Gasifier)l)] 以粉煤為原料,采用不同的氣化H2), 比煤耗約590 kg/1000 m'(CO+H2)。劑,可生產(chǎn)空氣煤氣、半水煤氣和水煤氣,分別用于工業(yè)加熱爐Sbell 煤氣化技術(shù)有著(zhù)媒種適應性廣,單系列生產(chǎn)能力大、碳煤氣、民用燃料和化工合成氣。恩德?tīng)t的造氣系統主要包括原料轉化率高 產(chǎn)品氣體質(zhì)量好氣化氮耗低、熱效率高、負荷調節方媒配置造氣、氣體的初步凈化以及配套的空分裝置。生產(chǎn)工藝為便以及環(huán)境效益好等優(yōu)點(diǎn)。 但是,也存在著(zhù)T.業(yè)應用經(jīng)驗少,國常壓氣化,操作溫度在900~1000 C之間，采用固態(tài)排灰方式,灰產(chǎn)化程度低、投資大以及建設周期長(cháng)的缺點(diǎn)。渣含碳量<10% .所產(chǎn)煤氣有效氣含量為65% -70%。該技術(shù)采4.2 德士古水煤漿加壓氣化用的原料主要是褐煤、長(cháng)焰煤,不黏性和弱黏性姻煤,不僅要求煤德士古(Texaco)水煤漿0加樂(lè )氣化技術(shù)屬氣流床加壓氣化的灰分少于25% ~30% ,灰熔點(diǎn)高(ST>1 250 C) ,而且要求低溫技術(shù),工藝流程主要包括煤的研磨和煤漿制備、煤漿儲運、煤氣化學(xué)活性好(在950 C時(shí)>85% ,在1 000 C時(shí)>95% )?；昂铣蓺庀礈?、渣水處理系統以及配套的空分等部分。氣化該爐型采用褐煤和長(cháng)焰煤為原料,可以降低造氣成本,但對爐熱量利用有激冷、廢鍋、激冷和廢鍋結合3種流程,可以根據原料煤的黏性等指標要求較嚴格。目前該煤種主要分布在吉產(chǎn)品選擇合適的流程。生產(chǎn)合成氨和甲醇的生產(chǎn)裝置- -般采用林、內蒙古、廣西、云南、河南義馬等地，在國內的分布并不廣泛，激冷流程,所得煤氣的汽氣比和氫碳比均較高。氣化爐采用濕因此該造氣方式由于原料的限制在較大程度上影響了它的推法進(jìn)料,液體排渣技術(shù),煤漿含水量約30% -40%。裝置的造氣廣。這也是該爐型-一個(gè)較為主要的缺陷。另外,該爐型最大能壓力在2.5~6.5 MPa,4.0 MPa裝置較為普遍。氣化爐操作溫力發(fā)氣量為40 000 m'/h。由于為常壓氣化方式,-方面對于取度為1 300~-1 400 C ,比原料煤的灰熔點(diǎn)高50~ 100心。有效氣代國內普遍應用的固定床間歇氣化造氣爐有較大優(yōu)勢,另一方比氧耗為336 -410 m'/km' ,比煤耗為550 ~ 620 kg/km'。 氣體面也使該爐型在裝置的大型化方面受到一定限制?？紤]到裝置有效成分80% ~84% ,碳轉化率超過(guò)97%。由于是高溫氣化,氣的運行穩定性,-般1套裝置需采用2臺以上造氣爐，從而導致體中含甲烷很低(CH,含量≤0.1% ),無(wú)焦油,對環(huán)境影響小,便投資增多占地增大,操作復雜程度增加。于氣體凈化。3.2灰熔聚煤氣化目前影響德士古氣化裝置長(cháng)周期穩定運行的關(guān)鍵因素是氣灰熔聚一流化床粉煤氣化'6}系統主要包括原料煤配置、進(jìn)化爐燒嘴運行周期短。氣化爐燒嘴運行周期一般不超過(guò)2個(gè)煤系統、氣化爐排灰系統、除塵系統.廢熱回收系統和洗滌凈化月 ,燒嘴即因為噴頭磨損,裂紋等問(wèn)題而需要更換。這是造成德設備等。該技術(shù)采用富氧或純氧連續制氣,造氣壓力在0.03 ~士古 氣化裝置必需有備爐的主要原因,從而導致裝置投資增加，1.0 MPa之間,操作溫度一般控制在1100 C,比原料煤的灰熔運行 費用增加。當前國外向火面耐火磚使用壽命達2年,國內點(diǎn)低100 C?；胰劬哿骰膊捎霉虘B(tài)排灰方式,灰渣含碳量耐火磚使用壽命約 1年,耐火磚更換費用占整個(gè)裝置維修費用< 10% ,碳轉化率超過(guò)90% ,有效氣含量72% -78% ,氣體中無(wú)的 1/2以上，更換時(shí)間超過(guò)I個(gè)月。最后,該T.藝存在黑水系統焦油及重質(zhì)烴類(lèi)等物質(zhì),酚含量低,廢水量少。結垢氣化爐帶水等問(wèn)題,影響了裝置的連續穩定運行。而且該該技術(shù)對原料煤的預處理要求粒徑范圍在0~6 mm(其中技術(shù)的煤 氣化爐僅有1個(gè)燒嘴,因此操作彈性相對較低。大于6 mm的< 1%,小于1 mm的<40%),要求煤灰分從4.3 GSP 氣流床氣化技術(shù)10% -40% ,焦渣特性1-6(以2-4為好),外在水分≤5%,灰CSP氣流床氣化技術(shù)是由原民主德國的德意志燃料研究所熔點(diǎn)(ST)≥1 250 C ,使用的煤種有褐煤煙煤、貧瘦煤、無(wú)煙煤、(DBI)于1975年開(kāi)始開(kāi)發(fā)的煤氣化技術(shù),主要適用于低品位褐焦粉等,適應性較廣。目前在工業(yè)裝置應用的煤種有甘肅華亭煤。1991 年，該技術(shù)被德國的諾爾公司獲得,并對其進(jìn)行了系統煙煤、陜西彬縣煙煤、山西大同黏結性煙煤.山西唐安無(wú)煙煤以性的改進(jìn)。該技術(shù)屬于氣流床加樂(lè )氣化技術(shù)，以干煤粉為原料，及平頂山高灰分煙煤等煤種。缺點(diǎn):該技術(shù)目前以常壓氣化為主,低壓氣化正處于推廣應采用單燒嘴下行制氣,氣化爐內有水冷壁內件,操作壓力2.8 MPa,操作溫度1450-1 600 C。碳轉化率達9%以上,煤用時(shí)期，單臺設備產(chǎn)能較低，大型化還有待時(shí)日。氣中甲烷含量極少(<0.1%)。不含重烴,Co +H達90%以4氣流床氣化技術(shù)及典型工藝上9。GSP氣流床氣化技術(shù)具有氣流床氣化的突出優(yōu)點(diǎn):煤種適氣流床氣化是一種并流式氣化。氣化劑(氧與蒸汽)將煤粉應廣、處理能力大氣化效率高.碳轉化率高,環(huán)境友好等。氣化夾帶入氣化爐,在1 500~1 900 C高溫下將煤進(jìn)一步轉化成爐的結構較為復 雜,國產(chǎn)化程度較低,因而投資較高,而且GSPco.H .CO2,等氣體,殘渣以熔渣形式排出氣化爐。也可以將煤技 術(shù)工業(yè)化運行裝置太少,實(shí)際經(jīng)驗淺薄。粉制成煤漿,用泵送入氣化爐。在氣化爐內,煤炭細粉顆粒與氣4.4四噴嘴對置式水煤漿 氣化化劑經(jīng)特殊噴嘴進(jìn)入反應室,會(huì )在瞬間著(zhù)火，直接發(fā)生火焰反四噴嘴對置式"0]水煤漿氣化技術(shù)屬氣流床加樂(lè )氣化裝置,應,同時(shí)處于不充分的氧化條件下。因此,其熱解、燃燒以及吸濕法進(jìn)料,液態(tài)排渣。煤氣化系統主要由水煤漿制備裝置、四噴熱的氣化反應幾乎是同時(shí)發(fā)生的。隨氣流的運動(dòng)，未反應的氣嘴對置煤氣化裝置、煤氣初步凈化裝置、含渣水處理裝置及配套化劑熱解揮發(fā)物及燃燒產(chǎn)物裹挾著(zhù)煤焦粒子高速運動(dòng),運動(dòng)過(guò)(下轉第67頁(yè))程中進(jìn)行著(zhù)煤焦顆粒的氣化反應。2011年39卷第10期廣州化工●67.[19] Wan Y.. Yang H. , Zhao D. "Host - Cuet" Chemistry in the Syntbhe[J]. J Am. Chem. Soc.，2005, 127: 13 508-13 509.sis of Ordered Nonilccous Mesoporous Materials[J]. Acc. Chem.[21] Zhao D., FengJ, Huo Q, Meiosh N, Fedrickson. Glenn H,Re.. 2006. 39; 423 -432.Chmelka. Bradiey F. , Stucky. Galen D. Triblock Copolymer Synthesea[20] hangF., MengY., CuD. YanY.. YuC.. TuB., ZhaoD. Aof Mesoporous Silica with Periodie 50 to 300 Angtrom Pores[J]. Sei-Facile Aqueous Route to Syntbesize Highly Ordered Mesoporous Poly-ence, 1998, 279: 548 -552.mers and Carbon Frameworks with lad Bicontinuous Cubic Structure(上樓第48頁(yè))空分裝置等部分組成。氣化壓力為3.0-6.5 MPa,操作溫度品 的不同選擇不同的煤氣化技術(shù),不同的爐型氣化生產(chǎn)的原料1 200-1 300 c ,殘渣含碳量≤5% ,有效氣含量≥83% ,碳轉化氣的壓力、氣體成分均不同,適用于不同的工業(yè)領(lǐng)城;再次,根據率≥98% ,有效氣(CO+ H)比氧耗360~ 380 m'/km' ,有效氣比產(chǎn)品的生產(chǎn) 規模和能力選擇合適的氣化技術(shù),不同煤氣化技術(shù)煤耗540 ~ 570 kg/km'。對于所建裝置的規模效益是不盡相同的,相應的裝置投資、建設四噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn):比煤耗低、產(chǎn)周期 .對市場(chǎng)的適應性均有所不同?？偠灾?，各企業(yè)在選取造氣最大、渣中含碳最低、運行周期長(cháng)、負荷調節靈活,并且擁有自氣方式時(shí),均應所上項目進(jìn)行全面的綜合分析對項目的原料、主知識產(chǎn)權。但是，由于采用四噴嘴技術(shù)，煤氣化裝置投資較技術(shù) 、市場(chǎng)、環(huán)保等多方面因素進(jìn)行全面了解，合優(yōu)化處理,才能高,超過(guò)德士古技術(shù)的20% ~ 30%。裝置運行過(guò)程中出現的氣使項目避免或減少投資的風(fēng)險性,使企業(yè)獲得最大的效益,不能化爐拱頂磚沖刷嚴重和拱頂超溫等問(wèn)題,影響了裝置的運行穩僅僅局限于某-方面而決策采用何種造氣方式，從而造成無(wú)法定性。彌補的損失。4.5航天爐(HT-L) 粉煤加壓氣化技術(shù)參考文獻航天爐(HT-L)粉煤加厭氣化技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)航天爐技術(shù))1] 徐京磐,鮑禮堂.流化床和氣流床氣化技術(shù)綜述(上)[].小氮肥技屬于加壓氣流床I藝,是在借鑒殼牌德十古及CSP加壓氣化工術(shù)設計,2002 ,23(1);11-22.藝設計理念的基礎上,由北京航天萬(wàn)源煤化工工程技術(shù)有限公[2] 李仲來(lái). 煤氣化技術(shù)綜述[].小氮肥設計技術(shù),2002 ,23(3);7-司自主開(kāi)發(fā)具有獨特創(chuàng )新的新型粉煤加壓氣化技術(shù)。2008年先后在安徽臨泉河南龍寧建成2套單爐日投煤量720的示范[3] 李志堅清凈煤氣化技術(shù)在化學(xué)工業(yè)中的應用前最[J].化T技術(shù)裝置。從目前運行情況看，基本達到設計要求,最長(cháng)連續運行時(shí)經(jīng)濟2005 ,23(2):1-7.間已達到128天"。[4] 王永軍. 煤氣化工藝技術(shù)的選擇[J].西部煤化工，2008(1):30 -采用單繞嘴頂燒式氣化，氣化爐采用Texaco激冷工藝,設計[5] 周永順. 恩德粉煤氣化技術(shù)在我國的應用[J]煤化工, 2003.氣化溫度1 400~1 600 C ,氣化壓力4.0 MPa。熱的粗煤氣和熔渣一起在氣化爐下部被激冷,也由此分離，激冷過(guò)程中,激冷水31(2) :26 -30.蒸發(fā),煤氣被水蒸汽飽和,出氣化爐為199 C ,經(jīng)文丘里洗滌器、[6] 徐奕豐,陳寒石, 黃戒介.灰熔案流化床粉煤氣化技術(shù)[J].化肥工業(yè),1997. ,24(5):27 -29.洗滌塔洗滌后,194 C、固體含最小于0.2 mg/m'的合成氣送去[7] 汪家銘 殼牌煤氣化技術(shù)在我國的應用[J].化肥設計, 200變換。45(4):19-22.煤種適應性范圍廣、碳轉化率高、粗合成氣品質(zhì)好、控制系[8] 黎軍. 德士古水煤漿氣化工藝概況[J]安徽化工,2001 ,27(1):統自動(dòng)化程度高安保聯(lián)鎖系統完善以及環(huán)保性能好.而且具有46 -49.自主知識產(chǎn)權,工藝成熟可靠,主要設備完全國產(chǎn)化，投資少,比9] 王德山CSP煤氣化技術(shù)設備概況[J].煤化工,2007(3):17,38-同規模Shell技術(shù)投資要少三分之-。但是,大部分的熱量都由40粗煤氣及熔渣帶入激冷水中,造成較大熱量損失。[10]李偉峰,于廣鎖,龔欣,王鋪臣等多噴嘴對置式媒氣化技術(shù)[J].氮肥技術(shù),2008 ,29(6);1-5.5結語(yǔ)[11]孫水才.劉偉,航天爐粉煤加樂(lè )氣化技術(shù)淺析[J] .化肥T.業(yè),2010,37(1):55 -57.不同煤炭氣化技術(shù)有各自特點(diǎn),在實(shí)際選用時(shí)，首先應當根據原料情況確定采用的煤氣化技術(shù);其次，根據煤氣化后所產(chǎn)產(chǎn)