初探煤气化工艺方案的选择

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1、初探煤气化工艺方案的选择1几种煤气化工艺及特点介绍煤气化是煤化工的龙头技术，是煤洁净利用技术的重要环节，C1化学的基础。煤气化技术是发展煤基化学品、煤基液体燃料、联合循环发电、多联产系统、制氢、燃料电池等过程工业的基础，是这些行业的共性技术、关键技术和龙头技术，对我国经济和保障国家安全具有重要的战略意义。煤气化过程采用的气化炉炉型，目前主要有以下3种：固定床﹙UGI、鲁奇﹚；流化床﹙灰熔聚、UGAS、鲁奇CFB、温克勒、KBR、恩德等﹚；气流床﹙Texaco、Shell、GSP、PRENFLOW、国产新型水煤浆、二段干煤粉、航天

2、炉等﹚。1.1固定床制气工艺1.1.1常压固定床间歇制气工艺工艺特点是：常压气化，固体加料10-50mm，固体排渣，间歇气化，空气和蒸汽作气化剂，吹风和制气阶段交替进行，适用原料白煤和焦碳，气化温度800～1000℃。代表炉型有美国的U.G.I型和前苏联的U.G.Ⅱ型。工艺过程都比较熟悉，这里从略。技术优点：历史悠久，技术成熟，设备简单，投资省，生产经验丰富。技术缺点：技术落后，原料动力消耗高，炭转化率低70～75%，产品成本高，生产强度低，程控阀门多，维修工作量大，废气、废水排放多，污染严重，面临淘汰。1.1.2常压固定床连续

3、制气常压固定床连续制气工艺的技术特点：常压气化，固体加料，床体排渣，连续制气，富氧空气﹙氧占50%﹚或氧气加蒸汽做气化剂，无废气排放，适用煤种白煤和焦碳。技术优点是：连续制气，炉床温度稳定，约为900～1150℃，操作简单，程控阀门少，维修费用低，生产强度大，碳转化率高，约80～84%。技术缺点：需要空分装置，投资比较大。11固定床连续制气工艺的技术突破在于以氧气或富氧空气加蒸汽做气化剂，由于气化剂中氧含量的增加，气化反应过程中，燃烧产生的热量与煤的气化和蒸汽分解所需要的热量能够实现平衡，可以得到稳定的反应温度和固定的反应床层，

4、可以实现连续制气，不用专门吹风，无废气排放，生产强度和能源利用率都有了很大的提高。1.1.3固定床加压气化工艺：前西德鲁奇公司(Lurgi)开发。工艺特点：加压气化，固体加料，固体排渣，连续气化，氧气和蒸汽作气化剂，设有加压的煤锁斗和灰储斗，适用煤种：褐煤、次烟煤、活性好的弱粘结煤。技术优点：加压气化3.1MPa，生产强度大，碳转化率高约90%。技术缺点：反应温度略低700～1100℃，甲烷含量较高，煤气当中含有焦油和酚类物质，气体净化和废水处理复杂，流程较长，投资比较大。1.2流化床工化工艺流化床气化工艺的总体特点是：以粉煤或

5、小颗粒的碎煤为原料气化，气化剂以一定的速度通过物料层，物料颗粒在气化剂的带动下悬浮起来，形成流化床，由于物料层处于流化状态，煤粉和气化剂之间混合更允分，接触面积更大，煤粉和气化剂迅速地进行气化反应，反应产生的煤气出气化炉后去废热回收和除尘洗涤系统，反应产生的灰渣由炉底排出。气流床反应物料之间的传热和传质速率更快，过程更容易控制，生产能力也有了较大的提高。下面就流化床气化工艺发展过程中的几种工艺的技术特点分别作一下介绍。1.2.1温克勒﹙Winkier﹚常压流化床气化工艺：是前西德莱菌褐煤公司和伍德公司20世纪20年代开发的，是世

6、界上最早的流化床气化工艺。工艺特点：常压气化，粉煤进料粒度小于9.5mm，干法排渣,氧气或空气加蒸汽作气化剂，炉体上部有分离空间，使煤气当中夹带的半焦和灰颗粒分离，并且用一次空气加蒸汽进一步气化，气化温度815～1100℃，碳转化率70～73%，适用煤种：褐煤、次烟煤、弱粘结性煤。主要技术问题：炉底的炉箅经常出现局部高温，结渣,偏炉现象。炉出口气体带出物较多，排灰的含碳量较高。2.2.2恩德常压流化床气化工艺：是朝鲜恩德郡七.七化工厂20世纪60年代在常压温克勒气化工艺的基础上开发的。工艺特点:常压气化，粉煤进料粒度小于10mm

7、，干法渣11,氧气或空气加蒸汽作气化剂，取消了炉箅，改造为布风喷嘴向炉内送气，解决了炉底结渣的问题，气化温度950～1050℃，在炉气出口增设了旋风分离气，返料从炉底入炉循环使用。技术优点：煤种适从性宽，可气化褐煤、次烟煤、弱粘结性煤，返料循环使用，碳转化率可达76％，极少产生焦油。技术缺点：气化压力低，难以实现大规模生产，排灰含碳量高。1.2.3循环流化床粉煤气化工艺CFB：20世纪70年代鲁奇公司开发。工艺特点:该技术的工艺过程和恩德粉煤气化工艺比常相似，所有不同的是CFB技术的旋风分离器分离的粉尘直接从气化炉上部进入气化炉

8、炉膛，多重循环，使循环物料和新鲜物料之比高达40倍以上，导致碳粒的反复气化，因而碳的转化率很高，可达90%。由于夹带固体物料的速度大大低于气流速度，气体和固体间的滑动速度较大，因而物料和气化剂间的混介更充分，接触时间更长，气化效率较高。可以用蒸气加空气、富氧空气