煤氣化工藝技術(shù)的選擇+煤氣化工藝的比較+煤氣化方法的選擇

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1、煤氣化工藝技術(shù)的選擇煤炭通過(guò)氣化轉(zhuǎn)化成煤氣是煤炭化工、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、煤代化多聯(lián)產(chǎn)等技術(shù)的關(guān)鍵和龍頭技術(shù)。自發(fā)展以煤為原料的石油替代能源戰(zhàn)略在我國(guó)確立之后，各地紛紛上馬或正在積極醞釀著各種規(guī)模的煤化工項(xiàng)H,掀起了又一輪煤化工熱。本文對(duì)我國(guó)煤氣化技術(shù)的現(xiàn)狀作簡(jiǎn)單介紹，并對(duì)如何科學(xué)選擇煤氣化工藝提出建議。煤氣化技術(shù)簡(jiǎn)介煤氣化工藝以煤炭(塊煤、焦炭或粉煤)為原料，采用空氣、氧氣、二氧化碳和水蒸氣為氣化劑，在氣化爐內(nèi)高溫環(huán)境下進(jìn)行熱化學(xué)反應(yīng)。其主要?dú)饣磻?yīng)是煤與氣體介質(zhì)之間的反應(yīng)，即氣、固兩相Z間的非均相反應(yīng)，同時(shí)也有氣體反應(yīng)物Z間的均相反應(yīng)。這些反應(yīng)進(jìn)行

2、的程度決定于氣化爐的操作條件，即溫度、壓力、氣化劑與煤炭的接觸時(shí)間及煤炭的化學(xué)反應(yīng)活性、表而情況等。其產(chǎn)品可作為燃料氣、原料氣或合成氣，與氣化爐爐型有關(guān)。氣化爐的分類按煤與氣化劑的相對(duì)流動(dòng)方式可分為逆流、并逆流和并流，與英相對(duì)應(yīng)的則是固定床、流化床和氣流床氣化爐。固定床氣化爐常見的固定床(慢移動(dòng)床)氣化爐有間/式氣化爐(UG1)和連續(xù)式氣化爐(魯奇Lurgi)兩種，目前都是己淘汰或落后的氣化技術(shù)。固定床間歇式氣化爐國(guó)外已于201比紀(jì)60年代初廢棄。我國(guó)于20紀(jì)40年代引進(jìn)UGI爐，50年代改燒無(wú)煙煤，主要用于制氨和甲醇；至今尚有600余家在使用。隨著能源政

3、策和環(huán)境的要求越來(lái)越高，不久的將來(lái)，會(huì)逐步為新的煤氣化技術(shù)所取代。連續(xù)式氣化爐應(yīng)用碎煤加圧氣化技術(shù)，20世紀(jì)30年代由徳國(guó)魯奇(Lurgi)公司開發(fā)成功，是逆向氣化，煤在爐內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)達(dá)1h,反應(yīng)爐的操作溫度和爐出口煤氣溫度低，碳轉(zhuǎn)化率高，氣化效率高，可以使用劣質(zhì)煤氣化，在世界各國(guó)得到廣泛應(yīng)用。但氣化爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜,爐內(nèi)設(shè)有破粘和煤分布器、爐篦等轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，制造和維修費(fèi)用大；入爐煤必須是不粘塊煤，原料采購(gòu)成本較高；出爐煤氣中含焦油、酚等,污水處理和煤氣凈化工藝復(fù)雜、流程長(zhǎng)、設(shè)備多，增加了投資和成本。魯奇爐的產(chǎn)品氣適合做城市煤氣。我國(guó)云南解化集團(tuán)和山西天脊集團(tuán)采用

4、該技術(shù)生產(chǎn)合成氨。魯奇氣化爐生產(chǎn)合成氣時(shí)，氣體成分中甲烷含量高(8%?10%),且生產(chǎn)流程長(zhǎng)，投資人；因此，魯奇氣化爐不適宜生產(chǎn)合成氣。流化床氣化爐流化床氣化爐的氣化劑由爐下部吹入，使細(xì)粒煤(小于6mm)在爐內(nèi)呈并逆流反應(yīng)，煤粒(粉煤)和氣化劑在爐底錐形部分呈并流運(yùn)動(dòng),在爐上筒體部分呈并流和逆流運(yùn)動(dòng)，使?fàn)t內(nèi)的煤粒在流化狀態(tài)下氣化，在燃燒產(chǎn)生的高溫條件下，氣固兩相充分混合接觸，發(fā)生煤的還原反應(yīng)，最終實(shí)現(xiàn)煤的氣化。常見的流化床氣化爐有溫克勒(Winkler).灰團(tuán)聚①-Gas)、循環(huán)流化床(CFB)、加圧流化床(PFB是PFBC的氣化部分)以及中國(guó)科學(xué)院山西煤

5、炭化學(xué)研究所研發(fā)的灰熔聚氣化爐等。目前較成功的流化床氣化爐有魯奇公司開發(fā)的循環(huán)流化床(CFB)和中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所研發(fā)的灰熔聚氣化爐。1.2.1循環(huán)流化床氣化爐(CFB)魯奇公司開發(fā)的循環(huán)流化床氣化爐(CFB)可氣化各種煤，也可以用碎木、樹皮、城市可燃垃圾作為氣化原料，水蒸氣和氧氣作氣化劑，氣化比較完全，氣化強(qiáng)度人，是固定床的2倍，碳轉(zhuǎn)化率高(97%),爐底排灰中含碳2%?3%,氣化原料循環(huán)過(guò)程中返回氣化爐內(nèi)的循環(huán)物料是新加入原料的40倍，爐內(nèi)氣流速度為5?7m/s,有很高的傳熱、傳質(zhì)速度，氣化壓力0.15MPa,氣化溫度視原料情況進(jìn)行控制，一般

6、控制循環(huán)旋風(fēng)除塵器的溫度在800?1050°CZ間。魯奇公司的CFB氣化技術(shù)在全世界已有60多個(gè)工廠采用，正在設(shè)計(jì)和建設(shè)的還有30多個(gè)工廠。CFB氣化爐基本是常壓操作，1kg煤消耗氣化劑水蒸氣1.2kg,氧氣0.4kg,可生產(chǎn)煤氣1.9?2.0nf。煤氣成分?0+也)>75%,甲烷含量2.5%左右，二氧化碳含量在15%,低于德上古爐和魯奇MK型爐煤氣中二氧化碳含量，有利于合成氨的生產(chǎn)。但國(guó)際上尚無(wú)生產(chǎn)合成氣先例，在未取得應(yīng)用于合成氨廠的工業(yè)化成功經(jīng)驗(yàn)Z前應(yīng)慎重?；胰劬哿骰矚饣癄t自20世紀(jì)80年代開始，屮國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所獨(dú)立研究開發(fā)了具有國(guó)際先進(jìn)

7、水平的灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)?；胰劬蹱t屬單段流化床，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤種適應(yīng)性寬，對(duì)煤的灰熔點(diǎn)沒(méi)有特殊要求。以0?8mm粒徑的干粉煤為原料，氣化壓力0.03MPa,用富氧（氧濃度為92%,壓力不小于0.13MPa）、水蒸氣作氣化劑。粉煤和氣化劑從氣化爐底部連續(xù)加入，從中心管（射流區(qū)）送入部分氧氣，在爐內(nèi)1050?1100°C的高溫下進(jìn)行快速氣化反應(yīng)，被粗煤氣夾帶的未完全反應(yīng)的殘?zhí)己虴灰，經(jīng)兩級(jí)旋風(fēng)分離器回收，再返回爐內(nèi)進(jìn)行氣化，碳轉(zhuǎn)化率達(dá)90%以上。局部高溫，有利于灰渣分離，排灰系統(tǒng)簡(jiǎn)單，粗煤氣屮兒乎不含焦汕、酚等有害物質(zhì)，煤氣容易凈化。缺點(diǎn)是碳轉(zhuǎn)化率較德士古

8、和魯奇爐低。該技術(shù)的工業(yè)化示范裝置建在陜西城固化肥廠，2002年3