煤氣化技術(shù)進(jìn)展與工業(yè)化應用

科技惰報開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY2012年第22卷第14期文章編號:1005- 6033(2012)14 -0129-03收稿日期:2012-03-29煤氣化技術(shù)進(jìn)展與工業(yè)化應用蓋世偉(太原重工煤化工設備分公司,山西太原,030024)摘要:煤氣化技術(shù)是發(fā)展新型潔凈煤化工最重要的技術(shù)之一。綜述了目前成熟工業(yè)化的3種氣化技術(shù):固化床、流化床和氣流床氣化技術(shù)，并對這3種氣化技術(shù)相應氣化爐的特點(diǎn)及在國內應用現狀進(jìn)行了闡述。關(guān)鍵詞:煤氣化技術(shù);工業(yè)化應用;氣化爐中圖分類(lèi)號:TQ54文獻標識碼:A煤氣化技術(shù)的研發(fā)已經(jīng)有200多年的歷史。煤氣化技術(shù)是牌氣化爐為代表的氣流床氣化技術(shù)[1。發(fā)展煤基化學(xué)品合成(氨、甲醇、乙酸、烯烴等)、煤基液體燃料合1固定床煤氣化技術(shù)成(二甲醚汽油、柴油等).ICCC發(fā)電、多聯(lián)產(chǎn)系統、制氫、燃料電池等工藝過(guò)程的共性關(guān)鍵技術(shù)。目前工藝成熟并已經(jīng)工業(yè)化固定床通常煤料與氣化劑逆流接觸，煤料由氣化爐頂部加的煤氣化技術(shù)有3個(gè)，即以德國魯奇爐為代表的固定床氣化技人，自上而下依次經(jīng)過(guò)干燥層、干餾層、還原層和氧化層,最后形術(shù)，以灰熔聚、U-Gas為代表的流化床氣化技術(shù)，以及德士古、殼成灰渣排出爐外;氣化劑由底部通人，經(jīng)灰渣層預熱后進(jìn)入氧化[J].圖書(shū)館雜志2007(7):14-17;30.[13]王芳. 我國電子政務(wù)元數據的構建及其基于Web服務(wù)的[6] 王小平.淺析MODS元數據[J].圖書(shū)館論壇,2008(5):65-共享實(shí)現[J].情報學(xué)報,2007(1):125- 133.67;70.[14]吳鵬， 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a statistical analysis on the papers aboutmetadata published in 17 domestic core journals of library science and information science in recent 5 years including theaverage annual amount of published papers, and the research topics, etc. of these core journals, and sums up the newadvantages of the research on metadata in China in recent 5 years.KEY WORDS:research on metadata;research advance;core jourmal; published papers analysis; library science;information science129蓋世偉煤氣化技術(shù)進(jìn)展 與工業(yè)化應用本刊E-mail:bjb@sxinfo.net綜述層和還原層。相對于氣化劑的上升速度而言,煤料的下降速度很2.2灰熔聚流化床粉煤氣化爐慢,甚至可認為固定不動(dòng),因此稱(chēng)為固定床氣化技術(shù)。目前,固定中科院山西煤炭化學(xué)研究所根據射流原理，針對- -般流化床煤氣化技術(shù)的代表工藝主要有德國魯奇(Lurgi)爐和英國B(niǎo)CL床由于需要保持床層爐料高碳灰比，而且使碳混合均勻以維持高溫熔渣氣化爐。穩定的不結渣條件而導致的爐底排出灰渣的含碳量比較高(15%1.1魯奇(Lurgi)爐~20% )的問(wèn)題,開(kāi)發(fā)出了灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)。其主要優(yōu)魯奇(Lurgi)固定床氣化技術(shù)于20世紀80年代引人國內，點(diǎn)是:操作溫度適中,材質(zhì)無(wú)特殊要求,連續運轉可靠性高;排灰經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展,工藝成熟。魯奇爐的氣化效率、碳轉化率、中碳的質(zhì)量分數低(<10%);煤氣中幾乎不含焦油和揮發(fā)酚,無(wú)廢氣化熱效率等都較高，并且氧耗是各類(lèi)氣化工藝中最低的,原氣排放有利于環(huán)境保護。主要缺點(diǎn)是合成氣中的(CO+H2)的體料制備排渣處理成熟。煤氣熱值是各類(lèi)氣化工藝中最高的,因積分數為70%左右,有效氣體成分較低,產(chǎn)品氣中CH體積分數此它最適合生產(chǎn)城市煤氣。此外,魯奇固定層煤加壓氣化技術(shù)較高(1.5%~-2%),飛灰積存及綜合利用問(wèn)題有待進(jìn)-一步解決。 目在合成氨、合成油和甲醇等中都有應用,目前采用固定床魯奇前國內已有企業(yè)采用該技術(shù)，比如天津堿廠(chǎng)項目采用灰熔聚流爐的有山西天脊集團化肥廠(chǎng)和哈爾濱氣化廠(chǎng)等13個(gè)廠(chǎng)家共化床粉煤氣化技術(shù)運行良好。254臺,運行狀況良好。魯奇爐工藝雖優(yōu)點(diǎn)很多,但是煤氣成分3氣流床煤氣化技術(shù)復雜,合成氣中含甲烷體積分數約10%,如果將這些甲烷轉化成H2和Co,成本太高;同時(shí),由于冷凝污水中含有大量焦油、氣流床是指煤粉在氣化過(guò)程中,氣化劑將煤粉吹進(jìn)氣化爐，酚、氨、脂肪酸、氰化物等,污水處理復雜,因此不推薦采用魯奇進(jìn)行并流式燃燒和氣化反應。但由于受反應區空間的限制，氣化爐生產(chǎn)合成氣(2)。反應必須在數秒完成。由于氣流床氣化采用粉煤氣化,使煤的比1.2 BGL爐表面積比大大增加,大大提高了熱、質(zhì)傳遞速率。典型的氣流床英國B(niǎo)GL高溫熔渣煤氣爐是在20世紀90年代從魯奇爐!氣化爐國外有荷蘭殼牌(Shell)粉煤氣化爐和德國西門(mén)子公司的基礎上發(fā)展而來(lái)的。該氣化爐在原魯奇爐基礎上，結合了熔渣GSP粉媒氣化爐;國內有國產(chǎn)新型四噴嘴干煤粉加壓氣化爐、兩.氣化技術(shù),具有氣化率高、氣化強度高的優(yōu)點(diǎn)和魯奇爐氧耗低段式干煤粉加壓氣化爐和HT-L航天爐等[1。及爐體廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn),克服了熔渣氣化技術(shù)能耗高和魯奇爐加壓3.1荷蘭殼牌( Shell)干煤粉氣化爐氣化效率低,廢水處理成本高的缺點(diǎn)。具有結構簡(jiǎn)單、投資少、殼牌干煤粉氣化技術(shù)是荷蘭殼牌公司開(kāi)發(fā)的氣化技術(shù),殼能耗低、資源利用率高、建設周期短、氣體熱值高、產(chǎn)氣率高等牌公司在大量實(shí)驗數據的基礎上，在1993年在荷蘭Demkolee綜合優(yōu)勢。電廠(chǎng)建成日處理煤量為2 000t的單系列大型煤氣化裝置用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。目前，我國也已引進(jìn)了20余套殼牌氣化爐裝置.殼2流化床煤氣化技術(shù)牌氣化爐采用純氧蒸汽氣化,干粉進(jìn)料,具有原料煤適應性廣、在氣化過(guò)程中,煤料與氣化劑逆流接觸，當氣化劑達到一定碳轉化率高、有效氣成分(CO+H2)高使用壽命長(cháng)的特點(diǎn)。缺點(diǎn)是流速時(shí),床層膨脹,顆粒被氣流懸浮起來(lái),這種床層內的顆粒全氣化壓力不能太高,設備結構復雜,專(zhuān)利費用較高。部懸浮在空中而又不被帶出氣化爐的氣化方法稱(chēng)為流化床煤氣3.2 GSP粉煤氣化爐化技術(shù)。與固定床相比,其具有氣化效率和氣化強度高,對煤灰GSP粉煤氣化爐是德國西門(mén)子公司采用粉煤加壓氣化技術(shù)含量敏感性不大,適合于高灰劣質(zhì)煤的利用等優(yōu)點(diǎn)。流化床氣化開(kāi)發(fā)的氣化爐。經(jīng)過(guò)干燥磨細后的干煤粉由爐頂部進(jìn)入,純氧、技術(shù)主要有德國的溫克勒氣化爐和恩德氣化爐、美國的U-GAS蒸汽作為氣化劑從底部進(jìn)入。具有以下特點(diǎn):對煤的品質(zhì)要求氣化爐和中科院山西煤炭化學(xué)研究所研制的灰熔聚流化床粉煤不苛刻,原料適用范圍廣;氣化爐采用水冷壁結構,即“以渣抗氣化爐等。渣”結構，內部沒(méi)有耐火磚,可避免因高溫、熔渣腐蝕及開(kāi)停車(chē)產(chǎn)2.1 U-GAS氣化爐生的應力對耐火材料的破壞,水冷壁使用壽命達到10年;碳轉U-GAS煤氣化技術(shù)是20世紀70年代由美國煤氣化工藝研化率可高達9%以上。目前我國神華寧夏煤業(yè)集團采用CSP粉究所(TT)開(kāi)發(fā)的。該工藝是在常壓循環(huán)流化床氣化工藝的基礎煤加壓氣化技術(shù)建設的80萬(wàn)tla 二甲醚，一期600萬(wàn)ta甲醇，上發(fā)展起來(lái)的單段流化床粉煤氣化工藝。煤種適用性極廣,對于是我國第一套商業(yè)性示范裝置。劣質(zhì)煤高灰煤和高水分煤的氣化有較大優(yōu)勢。采用灰團聚方式3.3 四噴嘴對式水煤漿氣化爐操作,這種技術(shù)大大降低了常規流化床氣化排灰的碳含量,顯著(zhù)四噴嘴對置式水煤漿加壓氣化技術(shù)是華東理工大學(xué)、山東提高了碳的轉化率。煤氣中無(wú)焦油,無(wú)廢氣排放。目前存在的主兗礦集團(水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心、中國天辰化要問(wèn)題是出口氣帶灰較多,長(cháng)周期運行有- -定困難。該技術(shù)已在學(xué)工程公司(原化工部第一設計院)合作開(kāi)發(fā)的具有自主知識產(chǎn)我國推廣應用于3個(gè)煤化工項目:2008年U-GAS在國內與河南權的煤氣化技術(shù),屬于國家“863”計劃項目。目前該技術(shù)以?xún)嫉V義馬煤業(yè)集團簽訂1000萬(wàn)m2/d煤制氣合資經(jīng)營(yíng)合同;2006年集團貴州開(kāi)陽(yáng)化工50萬(wàn)Va合成氨項目建成工程示范項目。該U-GAS同棗莊埃新斯新氣體公司的10萬(wàn)t甲醇項目;2005年同示范裝置單爐投煤量為1 200 d,操作壓力為4.0 MPa,各項指標內蒙古綜能協(xié)鑫煤化工有限公司22.5萬(wàn)t甲醇、15萬(wàn)t二乙醚均達到設計要求。氣化溫度與德士古氣化爐相似。項目。3.4兩段式干煤粉加壓氣化爐益世偉煤氣化技術(shù)進(jìn)展與工業(yè)化應用本刊E-mail:bjb@xinfo.net綜 述兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)是由西安熱工院研究開(kāi)發(fā)的。段式干煤粉氣化技術(shù)、多噴嘴干煤粉氣化技術(shù)、HT-L航天爐等此氣化技術(shù)主要有以下特色:碳轉化率達到99%以上,有效氣體先進(jìn)的氣流床技術(shù)發(fā)展較快,但存在著(zhù)投資高、技術(shù)費用高等不成分達90%以上;充分利用第-反應區的煤氣進(jìn)行煤的熱裂解和部分氣化,提高了總的氣化效率和熱效率;煤種適應廣泛,運面對國內外煤化工行業(yè)眾多的煤氣化技術(shù)，企業(yè)如何選擇行穩定安全可靠;可省略煤氣循環(huán)激冷流程，大幅降低系統功是一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。煤化工專(zhuān)家-致提出,對于企業(yè)來(lái)說(shuō),煤氣耗,臧小煤氣冷卻器及凈化系統的設備尺寸,比國外同類(lèi)型氣化化技術(shù)沒(méi)有先進(jìn)性和落后性之分,只有適用性。選擇何種煤氣化爐造價(jià)低40%左右。其缺點(diǎn)主要是:合成氣中甲烷含量較高,對工藝技術(shù)，需要運用科學(xué)發(fā)展觀(guān)，根據企業(yè)所用煤種、原料、產(chǎn)品制造合成氨、甲醇、氫氣等不利[4。和建廠(chǎng)條件等特點(diǎn),采用最適合自身的煤氣化技術(shù)。3.5 HT-L航天爐參考文獻HT-L航天爐是原航天十一-所借鑒荷蘭Shell德國GSP、美[1]蘇萬(wàn)銀.煤氣化方法的比較及分析[J ].煤化工,2010(3):10-國Texaco煤氣化工藝中的先進(jìn)技術(shù)，配套自己研發(fā)的盤(pán)管式水14.冷壁式氣化爐而形成的一套結構簡(jiǎn)單、有效實(shí)用的煤氣化工藝，[2]趙麥玲 .煤氣化技術(shù)及氣化爐的應用[].化工設計,2011,21目前技術(shù)所有者為北京航天萬(wàn)源煤化工工程有限公司。該工藝(3):6-9.采用燒嘴設計與CSP相似，只是煤粉噴人的方向不同而已,屬于[3]王永強 ,李守彪,孫微微.幾種典型氣流床煤氣化技術(shù)的優(yōu)單燒嘴頂燒式氣化。氣化爐采用Texaco激冷工藝,氣化溫度劣分析[J]煤炭技術(shù), 2011,30(6):187-188.1 400 C~1 600 C,氣化壓力2.0 MPa~4.0 MPao熱的粗煤氣和熔4] 孫鳳偉.煤氣化技術(shù)研究與進(jìn)展[J]遼寧化工,2010,39(5):渣一起在航天爐下部被激冷,并由此分離,經(jīng)文丘里洗滌器、洗526- -528.滌塔洗滌后的合成氣送去變換。目前,HT-L航天爐已在安徽林[5]趙勇,王巍.煤氣化技 術(shù)研究進(jìn)展[J]電力技術(shù),2010,19泉、河南龍宇等項目中投入使用,運行狀況良好[$。(6):1-6.(責任編輯:胡建平)4結語(yǔ)目前,利用粉煤代替塊煤,氣流床和流化床代替固定床是煤第一作者簡(jiǎn)介:蓋世偉,男, 1983年生,2007年畢業(yè)于太原氣化工藝發(fā)展的必然趨勢。經(jīng)過(guò)長(cháng)期的引進(jìn)、消化、吸收和開(kāi)發(fā)，理工大學(xué)過(guò)程裝備與控制專(zhuān)業(yè),助理工程師,太原重工煤化工設我國煤氣化技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)也取得了重要進(jìn)展,近年來(lái),國內兩備分公司,山西省太原市,030024.The Progress and Industrial Applicationof Coal Gasification TechnologyGAI Shi-weiABSTRACT: Coal gasification technology is one of the most important technologies of developing new clean coal chemicalindustry. This paper reviews three mature gasification technologies of fixed-bed gasification, fluidized-bed gasification andentrained flow gasification, and expounds the characteristics and the present application of the gasifiers related to the threegasification technologies in China.KEY WORDS: coal gasification technology; industrial application; gasifer(上接第126頁(yè)) The Review and Comment of Domestic Libraries’InformationResources Construction in Recent DecadeBAO Yuan-fangABSTRACT: This paper makes the review and comment of domestic libraries' information resources construction inrecent decade from aspects of the construction of traditional paper-based information resources, the construction of digitalinformation resources, and the integration and co- construction and sharing of network information resources, etc.KEY WORDS: construction of information resources; integration of information resources; co-construction and sharing ofinformation resources31