HT-L與Shell及Texaco粉煤氣化技術(shù)的比較

第38卷第3期化肥工業(yè)2011年6月HT-L與Shell及Texaco粉煤氣化技術(shù)的比較吳勝軍(北京航天萬(wàn)源煤化工工程技術(shù)有限公司蘭州分公司730050)摘要介紹了 HT-L粉煤氣化技術(shù)的工藝特點(diǎn),并從比氧耗、有效氣成分、煤氣化效率、能耗等方面與Shell及Texaco粉煤氣化技術(shù)進(jìn)行了分析比較。結果表明;HT-L粉煤氣化技術(shù)具有高效節能、煤種適用范圍廣、氣化效率高、能耗低、建設和運行成本低、工藝成熟可靠并具有自主知識產(chǎn)權的優(yōu)點(diǎn),具有廣闊的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞粉煤氣化 分析比較Technological Comparison of HT-L with Shell and TexacoPulverized Coal Gasification ProcessesWu Shengjun( Lanzhou Branch of Bejjing Aerospace W anyuan Coal Chemical EngineeringTechnology Co., Lld.730050)Abstract Process features are described of the HT-L pulverized coal gasification technology , andan analytical comparison is done with the Shell and Texaco pulverized coal gasification technology interms of speeifie oxygen consumption, active gas constituent, coal gasification eficiency, and energyconsumption. The results show that the HT-L technology has the advantages of highly eficient energysaving，wide scope of application to various coal types, high gasification ffciency, low energyconsumption, low construction and operation cost ，mature and reliable technology ，and possession ofindependent intellectual property , and so it brings about broad prospects for development.Keywords pulverized coal gasifcation analysis comparisonC+O2=CO2 OH= -393.77 kJ/mol (1)1 HT-L 粉煤加壓氣化技術(shù)2C+02 =2C0△H= -110. 59 kJ/mol (2)1.1工藝原理C +H20=C0 +H2(3)煤粉、氧氣及蒸汽在加壓條件下并流進(jìn)入氣△H= 131.39 kJ/mol化爐,在極為短暫的時(shí)間內完成升溫、揮發(fā)分脫C+CO2 =2C0 OH=172. 28 kJ/mol (4)除、裂解、燃燒及轉化等一系列物理和化學(xué)過(guò)C0+H20=CO2 +H2(5)程"。由于氣化爐內溫度很高,在有氧存在的條△H= -41. 19 kJ/mol件下，碳、揮發(fā)分及部分反應產(chǎn)物(H2,CO等)以CO +3H2 =CH4 +H20(6)發(fā)生燃燒反應為主,如(1)和(2)式所示;在氧氣△H= 172.28 kJ/mol消耗殆盡之后發(fā)生碳的各種轉化反應,即過(guò)程進(jìn)1.2 工藝流程人到氣化反應階段,如(3),(4),(5),(6)式所HT-L粉煤氣化技術(shù)屬于高溫、高壓氣流床煤示,最終形成以CO和H2為主要成分的粗煤氣離氣化工藝,采用惰性氣體輸送原料粉煤。HT-L 粉開(kāi)氣化爐。煤中國煤化工。.YHCNMHG本文怍者的聯(lián)系方式:jw2011@ 163. com10第38卷第3期化肥工業(yè)2011年6月原料煤表1粉煤粒徑分布合成氣去凈化系纜粒徑/μm比例/% (質(zhì)量分數)粉煤系統≥2002-蒸汽H7-鍋爐水洗一-洗劑水90~-2004~5粗煤氣塔|5~909C化<5。 去清水處理系統煤的灰熔點(diǎn)低于1250C、灰分質(zhì)量分數不得高灰渣于20%、發(fā)熱量在25.12MJ/kg以上、成漿性圖1 HT-L粉煤加壓氣化工藝流程能好。研麼機將原料煤研磨至粒徑20 ~90 μm,粉2.2工藝指標煤干燥后由二氧化碳氣體加壓輸送至氣化爐燒(1)比氧耗嘴;粉煤在燒嘴內與來(lái)自空分裝置并預熱的氧氣HT-L和Shell粉煤氣化技術(shù)均采用干煤粉作(體積分數95% )混合,然后與蒸汽一起進(jìn)入氣化氣化原料,不必在氣化爐內蒸發(fā)水分，與Texaco爐;在反應溫度1 400~1 600 C條件下,粉煤在氣粉煤氣化技術(shù)相比,比氧耗降低15% ~25% ，即化爐內與蒸汽和氧氣高溫燃燒反應生成粗合成氧氣用量減少,從而降低了生產(chǎn)成本。由于配套氣、飛灰和渣,部分燃燒熱由爐內盤(pán)管水冷壁回收的空分裝置規模減小，投資也可以相應降低。以轉化為中壓蒸汽輸出。300 kUa合成氨裝置為例,HT-L粉煤氣化技術(shù)所氣化爐氣化室排出的高溫粗合成氣和熔渣經(jīng)配套的空分裝置一次性投資比Texaco粉煤氣化急冷環(huán)被水急冷后,沿下降管導人急冷室進(jìn)行水技術(shù)少20%。不同粉煤氣化技術(shù)比氧耗比較如浴，合成氣被水飽和,熔渣迅速固化并通過(guò)渣鎖斗圖2所示。系統定期排出;粗合成氣經(jīng)洗滌塔洗滌潤濕并除去殘余的飛灰后去凈化工段,洗滌塔底部排出的. 400灰水去渣水處理系統進(jìn)- - 步處理。豆300， 200HT-L與Shell及Texaco粉煤氣化技術(shù)E“5100的比較HT-LShell Texaco2.1煤種的適 應性圖2不同粉煤 氣化技術(shù)比氧耗比較HT-L粉煤氣化技術(shù)的煤種適應性較廣,無(wú)煙(2)粗合成氣組成煤、煙煤、褐煤石油焦等均可氣化，對煤的灰熔融采用同等質(zhì)量的原料煤,3種粉煤氣化技術(shù)性適應范圍寬.即使高灰分、高水分、高含硫量的產(chǎn)生的粗合成氣組成不同,典型組成見(jiàn)表23。煤種也同樣適用。HT-L 粉煤氣化技術(shù)對人爐粉表23種粉煤氣化技術(shù)典型粗合成氣組成煤粒徑要求為:≤90 μum 的粉煤> 90% (質(zhì)量分氣體組成ShellTexaco數,下同),≤5 μm的粉煤<10% ,水分<2% ,灰H220.426. 734.8分在10%以上。這是因為粒度過(guò)大會(huì )影響碳的2071. 263.341.6轉化率,水分含量太高則會(huì )影響粉煤的輸送,灰分CO23.21.510.8小則水冷壁掛渣困難而難以形成穩定的保護渣H20.016.1層。安徽晉煤中能化工股份有限公司HT-L粉煤H2S0.1.31.氣化裝置所使用的粉煤粒徑分布見(jiàn)表12。V20.74.1Shell粉煤氣化技術(shù)對煤種的要求也較低,原0.9料煤幾乎涵蓋從褐煤到無(wú)煙煤的所有煤種。中國煤化工。Texaco粉煤氣化技術(shù)對煤種要求相對較高,要求MYHCN MH采用濕法進(jìn)料,在11第38卷第3期化肥工業(yè)2011年6月氣化爐中將占原料質(zhì)量分數35%左右的水汽化受高溫、高壓條件下進(jìn)行的激烈的化學(xué)反應,還將并加熱至1 300 C ,需消耗原料煤能量的18. 5%，承受高溫熔融煤灰的沖刷及侵蝕,使耐火磚的壽反應處于燃燒階段較長(cháng)，生成的CO2量大，碳的命大大縮短;向火面耐火磚的運行壽命為約轉化率低;而Shell和HT-L粉煤氣化技術(shù)采用干10000 h,這意昧著(zhù)1年左右就需更換1次耐火粉煤進(jìn)料,避免了濕法進(jìn)料中水汽化和升溫所造磚,每次更換耐火磚需耗時(shí)約1.5個(gè)月(包括氣成的能量損失,加快了氣化反應。因此，在同等條化爐降溫、換磚筑爐、烘爐等)[41。件下，HT-L和Shell粉煤氣化技術(shù)所產(chǎn)生的粗合2.4電能消耗成氣中有效氣體(H2 + CO)體積分數分別為HT-L和Texaco粉煤氣化技術(shù)采用激冷流91. 6%和91.0%，而Texaco粉煤氣化技術(shù)產(chǎn)生的程,電耗較低。Shell粉煤氣化技術(shù)采用廢熱鍋粗合成氣中有效氣體體積分數僅76. 4%。爐和于法除塵流程,用于吹掃的CO2或N2量很(3)冷煤氣效率.大,需配置反吹氣壓縮機;合成氣進(jìn)人廢鍋前必冷煤氣效率為煤氣化生成煤氣的化學(xué)能氣須將其溫度由1500 C降低至900 C左右,需要.化用煤的化學(xué)能之比。HT~L, Shell和Texaco粉配置激冷氣壓縮機,因此電耗較高。在煤種相煤氣化技術(shù)典型的冷煤氣效率比較見(jiàn)圖3。同的情況下,采用HT-L, Texaco和Shell粉煤氣化技術(shù)生產(chǎn)1t甲醇的電耗分別為330,282和446 kW●h[5)。3結語(yǔ)煤氣化技術(shù)是煤炭潔凈、高效和綜合利用的H-LShellTexaco基礎和關(guān)鍵技術(shù),其應用領(lǐng)域極為廣泛,大力開(kāi)發(fā)圖3不同粉煤氣化技術(shù)冷煤氣效率比較煤種適應性強、單爐生產(chǎn)能力高、生產(chǎn)成本低、氣HT-L和Shell采用高溫、高壓干燥粉煤氣化體成分可調的先進(jìn)加壓煤氣化技術(shù)十分重要。工藝,粉煤與氧氣充分反應生成粗合成氣,碳轉化HT-L粉煤氣化技術(shù)兼具Texaco和Shell世界兩率達99%以上。此外,氣化爐膜式壁的爐渣層作大先進(jìn)煤氣化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),具有高效節能、煤種適為隔離層;減少了熱量損失，其冷煤氣效率為用范圍廣、氣化效率高:能耗低.工藝成熟可靠并80%~84%。Texaco粉煤氣化技術(shù)為濕法進(jìn)料，具有自主知識產(chǎn)權的特點(diǎn),適合我國大多數煤灰采用耐火磚襯底的氣化爐,由于水煤漿中含有質(zhì)熔融性溫度偏高的國情,具有廣闊的發(fā)展前景。量分數30%~40%的水,這些水在煤氣化過(guò)程中參考文獻要消耗能量才能生成蒸汽,造成熱量流失,因此其[1] 張子鋒。合成氨生產(chǎn)技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，206.:32-37.冷煤氣效率較低,為74% ~77%。[2]孫水才 ,任山,徐強.航天爐粉煤氣化裝置試車(chē)總結[J].中2.3氣化爐結構 .氮肥2010.04).2232..HT-L氣化爐采用圓簡(jiǎn)形盤(pán)管水冷壁結構,無(wú)[3]馬濤,昌彥力,周丹. HT-L氣化爐的煤氣化特性研究[J].煤耐火磚襯里,水強制循環(huán);水冷壁結構簡(jiǎn)單、易制炭工程,2010,(1) :86-88. .造，正常使用維護量小,運行周期長(cháng),無(wú)需設置備[4] 任召金,彭錯，湯霞槐,等DMF項目的2種煤氣化工藝之比選[J].化肥設計,009,(47);1720.用爐。Shell 氣化爐的水冷壁呈多段豎管排列,水[5]孫永才 ,劉偉.航天爐粉煤加壓氣化技術(shù)淺析[J].化肥工路復雜,需采用合金鋼材質(zhì),制造難度大。Texaco業(yè),2010,(1) :5-57.采用耐火磚熱壁型氣化爐，由于耐火磚不但要承(收稿日期2010-11-08)中國煤化工歡迎投稿歡進(jìn)HCNMHG告12