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1、煤氣化工藝的比較陳廣智，朱疆(山東德州恒升化工集團(tuán)，山東德州)2001-01-16????我國以油為原料的氮肥企業(yè)不能滿負(fù)荷生產(chǎn)，很多廠在做“以煤代油”的方案研究。目前世界上技術(shù)成熟的煤氣化工藝主要有以下5種：德士古水煤漿氣化(Texaco)、謝爾干煤粉氣化(Shell)、魯奇公司循環(huán)流化床技術(shù)(CFB)、魯奇公司塊煤加壓氣化技術(shù)(Lurgi)、固定層常壓氣化(UGI)。各種氣化工藝各有特色，對不同煤種各有優(yōu)缺點(diǎn)，所以選擇不同的氣化工藝適應(yīng)煤的不同性質(zhì)，是工藝方案選擇的原則，以達(dá)到投資最低、操作費(fèi)用最少、生
2、產(chǎn)成本最低的目的。1?各氣化工藝特點(diǎn)1.1?德士古水煤漿氣化技術(shù)???德士古水煤漿氣化技術(shù)屬于氣流床氣化技術(shù)，是將粗煤磨碎，加入水、添加劑、助溶劑制成水煤漿，煤漿濃度一般為65％～70％，經(jīng)煤漿加壓泵噴入氣化爐，與純氧進(jìn)行燃燒和部分氧化反應(yīng)，氣化溫度1300～1400℃，氣化爐無轉(zhuǎn)動部件，為熱壁爐，有多層耐火磚組成的耐火襯里，壽命1年左右。熱煤氣和液態(tài)排渣用水冷激，煤氣冷卻并被水蒸氣飽和，經(jīng)洗滌除塵后送出，渣可間歇排出。該技術(shù)由于是水煤漿進(jìn)料，大量水分要汽化，因而煤耗和氧耗均較高，碳的轉(zhuǎn)化率為96％～97％
3、。1.2?謝爾煤氣化技術(shù)???粗煤經(jīng)磨成粉、干燥后用氮?dú)廨斔椭练勖簝Υ嫫?，粉煤通過上煤鎖斗系統(tǒng)加壓，并與氧氣和水蒸氣混合后通過成對噴槍送入氣化爐。粉煤、氧氣和水蒸氣在氣化爐內(nèi)反應(yīng)，使氣化爐溫度保持在1400～1600℃，煤灰熔化并以液態(tài)形式排出。高溫粗煤氣與冷循環(huán)煤氣混合后溫度降至900℃，進(jìn)入廢熱鍋爐，產(chǎn)生10.0MPa、420℃的高壓過熱蒸汽，粗煤氣進(jìn)陶瓷過濾器將煤氣中的飛灰與氣體分離，飛灰可出售，也可返回氣化爐循環(huán)以灰渣形式排出。經(jīng)陶瓷過濾器除塵后的煤氣基本不帶飛灰，煤中的硫和氮化合物已被轉(zhuǎn)化成氣態(tài)硫
4、化物、氮?dú)?、微量的氨和氰化氫，通過濕法洗滌可以除去。外送煤氣為163℃，含塵1mg／m3。1.3?魯奇循環(huán)流化床技術(shù)??????粗煤經(jīng)破碎至5mm以下，進(jìn)煤計(jì)量槽，經(jīng)水冷螺旋進(jìn)料器送至氣化爐下部，與蒸汽、氧氣反應(yīng)而被氣化。氣化壓力為0.15MPa，溫度1050℃，氣體停留時間4～6s，流速4m／s，氣體中夾帶的固體在循環(huán)旋風(fēng)分離器內(nèi)脫除，固體經(jīng)有氣封的下灰管循環(huán)返回氣化爐底部。循環(huán)物和新加入的原料之比高達(dá)40，是碳轉(zhuǎn)化率較高的一個原因；灰渣經(jīng)水冷螺旋出料器，由螺旋閥排入灰倉送出界區(qū)。氣體離開旋風(fēng)分離器時含塵
5、量25～50mg／m3，進(jìn)入廢熱鍋爐冷卻至220～240℃，產(chǎn)生低壓飽和蒸汽，產(chǎn)生的蒸汽約1／3用于氣化，剩余蒸汽外送。離開廢熱鍋爐的粗煤氣在多級旋風(fēng)分離器和袋式過濾器中進(jìn)一步除塵，多級旋風(fēng)分離器分離下的灰送回氣化爐，袋式過濾器排出的灰送鍋爐作燃料。煤氣再通過洗滌飽和塔脫除NH3、Cl—和其它水溶性化合物、灰塵，使氣體含塵量小于5mg／m3，同時冷卻到40℃。1.4?固定層常壓氣化技術(shù)??????該技術(shù)為我國中、小氮肥企業(yè)所普遍采用，國外已基本被淘汰。煤從氣化爐爐頂加入，并向下移動，從爐底進(jìn)入的氣化劑氧氣(
6、空氣)、水蒸氣與煤逆流相遇。煤下移的速度由爐底排渣速度控制，煤沿氣化爐下移而被從爐底燃料層上來的氣體加熱，這樣就使原料沿整個床層高度有一個溫度分布，由上而下形成：干燥區(qū)、干餾區(qū)、還原區(qū)、氧化區(qū)和灰渣區(qū)。氧化區(qū)和還原區(qū)的溫度一般為850～1000℃，煤氣出口溫度為300～450℃。該工藝分5個階段：吹風(fēng)階段、一次上吹階段、下吹階段、二次上吹階段和吹凈階段。1.5?魯奇塊煤加壓氣化工藝???魯奇塊煤加壓氣化工藝是一個自熱式、逆流移動床生產(chǎn)工藝，用氧氣、水蒸氣為氣化劑，在3.0MPa、900～1000℃條件下進(jìn)行
7、氣化。煤由煤斗間斷地加入煤鎖中，然后進(jìn)入氣化爐，在爐中氣化生成的煤氣從氣化爐上部煤裙外圍環(huán)形空間出來，溫度為617℃，再進(jìn)入洗滌冷卻器。在洗滌冷卻器中與來自洗水循環(huán)泵(溫度為204℃)的水一起經(jīng)文氏管進(jìn)行洗滌和冷卻，溫度降為204℃，且為水汽所飽和，出洗滌冷卻器的氣體進(jìn)入廢熱鍋爐，溫度降為181℃后，經(jīng)一水分離罐送變換工段。生成的灰渣經(jīng)爐箅的刮刀排向灰鎖，間斷地由灰鎖排至灰箱，再由螺旋輸送器將灰渣排往灰系統(tǒng)。2??各種氣化工藝的比較????2.1?各種氣化工藝對煤種的要求???煤的種類很多，有泥煤、褐煤、煙
8、煤、無煙煤以及天然石墨等。對一種氣化工藝來說，適用的煤種很多，但最適宜、最經(jīng)濟(jì)的可能只有一兩種。表1為各種氣化工藝對煤種的要求。2.2?操作特性比較(表2)2.3?技術(shù)指標(biāo)比較(表3)2.4?工業(yè)裝置的對比(表4)???德士古水煤漿氣化技術(shù)，理論上適合各種煙煤，適于新建大型合成氨廠，煤氣中有效氣(CO+H2)可達(dá)80％左右，不排出污染物，三廢處理簡單，激冷流程較適合于合成氨工藝。但該裝置在我國渭化運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，在煤
