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1、煤氣化技術煤氣化已有100多年的發(fā)展歷史，先后開發(fā)了200多種氣化工藝或氣化爐型，有工業(yè)化應用前景的十余種。煤氣化可分為完全氣化和不完全氣化兩大類：完全氣化是指煤及其它固體原料與氣化劑進行一步法化學反應，生成可燃氣或合成氣；不完全氣化是指固體原料進行熱加工時，除生成可燃氣外還有含碳固體產(chǎn)物（如煤煉焦過程）。這些產(chǎn)物又可進行加工利用。國外為了提高燃煤電廠熱效率，減少環(huán)境污染，對煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術作了大量工作，促進了煤氣化技術的開發(fā)。目前已成功開發(fā)出了對煤種適應性廣、氣化壓力高、生產(chǎn)能力大、氣化效率高、污染
2、少的新一代煤氣化工藝，主要有荷蘭殼牌（Shell）的粉煤氣化工藝、德國克魯伯—考柏斯（Krupp—Koppers）的Prenflo工藝，美國德士古（Texaco）和Destec的水煤漿氣化工藝以及德國黑水泵的GSP工藝等。本章著重介紹我廠油改煤改造工程所引進的Shell粉煤氣化工藝技術。第一節(jié)煤氣化技術分類及其發(fā)展一、煤氣化技術分類最常用的氣化分類方法是按煤和氣化劑在氣化爐內(nèi)的相對運動來劃分，大體可分成三種：逆流：固定床、移動床。煤（焦）由氣化爐頂部加入，自上而下經(jīng)過干燥層、干餾層、還原層和氧化層，最后形成
3、灰渣排出爐外；氣化劑自下而上經(jīng)灰渣層預熱后進入氧化層和還原層（兩者合稱氣化層）。代表爐型為常壓UGI爐和加壓Lurgi爐，主要用于制取城市煤氣。固定床氣化的局限性是對床層均勻性和透氣性要求較高，入爐煤要有一定的粒(塊)度及均勻性。煤的機械強度、熱穩(wěn)定性、粘結(jié)性和結(jié)渣性等指標都與透氣性有關，因此，固定床氣化爐對入爐原料有很多限制。并逆流或返混流：流化床、沸騰床。氣化劑由爐底部吹入，使細粒煤（＜6mm）在爐內(nèi)呈并逆流反應，通常稱為流態(tài)化或沸騰床氣化。煤粒(粉煤)和氣化劑在爐底錐形部分呈并流運動，在爐上筒體部分呈
4、并流和逆流運動。為了維持爐內(nèi)的“沸騰”狀態(tài)并保證不結(jié)疤，氣化溫度應控制在灰軟化溫度（ST）以下。要避免煤顆粒相聚而變大以致破壞流態(tài)化，顯然不能使用粘結(jié)性煤。由于爐內(nèi)反應溫度低(與氣流床相比)，煤的停留時間短(與固定床相比)，并逆流氣化對入爐煤的活性要求很高，只有高活性褐煤才適應。而爐溫低、停留時間短帶來的最大問題是碳轉(zhuǎn)化率低，飛灰多，殘?zhí)几?，且灰渣分離因難。其次是操作彈性小(控制爐溫不易)。代表爐型為常壓Winkler爐和加壓HTW爐，此外還有U-Gas、KRW等流化床氣化爐也逐步走向工業(yè)化。并流或活塞流：
5、氣流床、夾帶床。粉煤由氣化劑夾帶入爐并進行燃燒和氣化，受反應空間的限制，氣化反應必須在瞬間完成，為彌補停留時間短的缺陷，必須嚴格控制入爐煤的粒度（＜0.1mm），以保證有足夠的反應面積。在并流氣化反應中，煤和氣化劑的相對速度很低，氣化反應是朝著反應物濃度降低的方向進行，碳的損失不可避免，為增加反應推動力，必須提高反應溫度即反應速度，火焰中心溫度在2000℃以上，采用液態(tài)排渣是并流氣化的必然結(jié)果。代表爐型為常壓氣流床粉煤氣化K-T爐，水煤漿加壓氣化Texaco爐，處于工業(yè)示范階段的加壓粉煤氣化爐如SCGP、P
6、renflo等。各類氣化方法主要特點見下表。表2-1-1各類氣化方法主要特點氣化方法固定床流化床氣流床典型工業(yè)爐UGILurgiWinklerHTWKTTexaco灰排出狀態(tài)干灰干灰熔渣原料煤特性對小顆粒煤對粘結(jié)性煤對煤的變質(zhì)程度對灰熔點要求受限好受限褐煤高不受限不受限任何煤低受限無煙煤需攪拌褐煤高操作特性氣化壓力/MPa(a)氣化溫度(出口)/℃爐內(nèi)最高溫度/℃耗氧量耗蒸汽煤在爐內(nèi)停留時間常壓2～3常壓1.0850～900～1100850～900～1100低高15min常壓4～6.51350～1600>2
7、000高低無～4008、℃，而氣流床則要求有較低的灰渣流動溫度FT，一般應低于l350～1400℃（如Texaco爐要求低于1350℃）。氣流床液態(tài)排渣爐的操作極限，應控制熔渣粘度在25－40Pa·S，粗略地估計，氣化溫度應高出灰渣流動溫度FT50～100℃。對于高灰熔點煤，可借助于添加助熔劑(一般為CaCO3或Fe203)來降低灰熔點和改善熔渣粘溫特性。二、煤氣化技術進展煤氣化方法全世界已有200余種。各種技術的主要側(cè)重點大多圍繞如何
