氣流床氣化

1、氣流床氣化工藝氣流床氣化工藝摘要：摘要：煤炭氣化是煤利用的主要內(nèi)容之一，而氣流床氣化是煤炭氣化的一種重要形式。本煤炭氣化是煤利用的主要內(nèi)容之一，而氣流床氣化是煤炭氣化的一種重要形式。本文立足我國煤炭氣化現(xiàn)狀，對目前國際上比較成熟先進(jìn)的氣化工藝（文立足我國煤炭氣化現(xiàn)狀，對目前國際上比較成熟先進(jìn)的氣化工藝（Texaco氣化工藝法、氣化工藝法、shell煤氣化工藝法）做了簡單介紹。同時，也闡明了我國未來煤氣化的發(fā)展方向。煤氣化工藝法）做了簡單

2、介紹。同時，也闡明了我國未來煤氣化的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：氣流床；煤氣化；氣化爐；氣化工藝；加壓氣化；環(huán)境；氣流床；煤氣化；氣化爐；氣化工藝；加壓氣化；環(huán)境；引言引言隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速增長，對能源的需求在與日俱增。我國是一個多煤貧油少氣的國隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速增長，對能源的需求在與日俱增。我國是一個多煤貧油少氣的國家，如何充分高效率的利用質(zhì)量參差不等、數(shù)量有限且不可再生的煤炭資源是一個擺在國家，如何充分高效率的利用質(zhì)量參差不等、數(shù)量有

3、限且不可再生的煤炭資源是一個擺在國人面前的世紀(jì)問題，這關(guān)乎民生，也關(guān)系到國家的長足發(fā)展。另外，煤炭的開發(fā)利用帶來人面前的世紀(jì)問題，這關(guān)乎民生，也關(guān)系到國家的長足發(fā)展。另外，煤炭的開發(fā)利用帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題，這是亟待解決的。氣流床煤氣化工藝為煤的潔凈高效利用提供了一種了嚴(yán)重的環(huán)境問題，這是亟待解決的。氣流床煤氣化工藝為煤的潔凈高效利用提供了一種可能的途徑，這也是本文著重要討論的。可能的途徑，這也是本文著重要討論的。1、煤炭氣化概述、煤炭

4、氣化概述氣流床氣化是一種并流式氣化。氣流床氣化是一種并流式氣化。氣化劑（氧氣與蒸汽）將煤粉（氣化劑（氧氣與蒸汽）將煤粉（70%70%以上的煤粉通過以上的煤粉通過200200目篩孔）夾帶入氣化爐，在目篩孔）夾帶入氣化爐，在1600~1800℃1600~1800℃高溫下將煤進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為高溫下將煤進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為COCO、H2、COCO2等氣體，殘渣以熔渣形式排出氣化爐。等氣體，殘渣以熔渣形式排出氣化爐。也可以將煤粉制成煤漿，用泵送入氣化爐，在氣

5、化爐內(nèi)，煤炭細(xì)粉粒與氣化劑經(jīng)特殊噴嘴也可以將煤粉制成煤漿，用泵送入氣化爐，在氣化爐內(nèi)，煤炭細(xì)粉粒與氣化劑經(jīng)特殊噴嘴進(jìn)入反應(yīng)室，會在瞬間著火，直接發(fā)生火焰反應(yīng)，同時處于不充分的氧化條件下。因此，進(jìn)入反應(yīng)室，會在瞬間著火，直接發(fā)生火焰反應(yīng)，同時處于不充分的氧化條件下。因此，其熱解、燃燒以及吸熱的氣化反應(yīng)，幾乎是同時發(fā)生的。隨著氣流的運動，未反應(yīng)的氣化其熱解、燃燒以及吸熱的氣化反應(yīng)，幾乎是同時發(fā)生的。隨著氣流的運動，未反應(yīng)的氣化劑、熱解揮發(fā)物

6、及燃燒產(chǎn)物夾裹著煤焦粒子高速運動，運動過程中進(jìn)行著煤焦顆粒的氣化劑、熱解揮發(fā)物及燃燒產(chǎn)物夾裹著煤焦粒子高速運動，運動過程中進(jìn)行著煤焦顆粒的氣化反應(yīng)。這種運動形態(tài)，相當(dāng)于流化領(lǐng)域例對固體顆粒的反應(yīng)。這種運動形態(tài)，相當(dāng)于流化領(lǐng)域例對固體顆粒的“氣流輸送氣流輸送”，習(xí)慣上稱為氣流床氣，習(xí)慣上稱為氣流床氣化?；?。1.11.1氣流床氣化技術(shù)特點氣流床氣化技術(shù)特點1)1)煤種適應(yīng)性強入爐煤以粉狀煤種適應(yīng)性強入爐煤以粉狀(或濕式水煤漿狀或濕式水煤漿狀

7、)噴入爐內(nèi)，各個微粒被高速氣流分噴入爐內(nèi)，各個微粒被高速氣流分隔，并單獨完成熱解、氣化及形成熔渣，無相互作用，不會在膨脹軟化時造成黏結(jié)，即不隔，并單獨完成熱解、氣化及形成熔渣，無相互作用，不會在膨脹軟化時造成黏結(jié)，即不受煤的黏結(jié)性影響原則上各種煤都可用于氣流床氣化，但爐內(nèi)氣化溫度應(yīng)高于煤的灰熔受煤的黏結(jié)性影響原則上各種煤都可用于氣流床氣化，但爐內(nèi)氣化溫度應(yīng)高于煤的灰熔點，以利于熔渣的形成此外，從經(jīng)濟(jì)角度來看，應(yīng)選擇褐煤等揮發(fā)分高而固定碳

8、少的煤，點，以利于熔渣的形成此外，從經(jīng)濟(jì)角度來看，應(yīng)選擇褐煤等揮發(fā)分高而固定碳少的煤，可大大改善氣化條件；人爐的原料煤越細(xì)越好，煤粒越小，比表面積越大，氣化速度越快，可大大改善氣化條件；人爐的原料煤越細(xì)越好，煤粒越小，比表面積越大，氣化速度越快，反應(yīng)時間越短，碳轉(zhuǎn)化率也越高反應(yīng)時間越短，碳轉(zhuǎn)化率也越高2)2)反應(yīng)物在爐內(nèi)停留時間短，反應(yīng)時間約為反應(yīng)物在爐內(nèi)停留時間短，反應(yīng)時間約為1s1s～3s隨煤氣夾帶出爐的飛灰中含有隨煤氣夾帶出爐的飛

9、灰中含有未反應(yīng)完的碳，采取循環(huán)回爐的方法可以提高碳轉(zhuǎn)化率；而且由于煤粉在氣化爐內(nèi)停留時未反應(yīng)完的碳，采取循環(huán)回爐的方法可以提高碳轉(zhuǎn)化率；而且由于煤粉在氣化爐內(nèi)停留時間極短，為了完成反應(yīng)，必須維持很高的反應(yīng)溫度所以常常采用純氧作為氣化劑，氣化間極短，為了完成反應(yīng)，必須維持很高的反應(yīng)溫度所以常常采用純氧作為氣化劑，氣化溫度可高達(dá)溫度可高達(dá)1500℃500℃，灰渣以熔融狀態(tài)排出，熔渣中含碳量低液體熔渣的排渣結(jié)構(gòu)簡單，，灰渣以熔融狀態(tài)排出，熔渣

10、中含碳量低液體熔渣的排渣結(jié)構(gòu)簡單，排渣順利但是爐壁襯里受高溫熔渣流動侵蝕，易于損壞，影響壽命排渣順利但是爐壁襯里受高溫熔渣流動侵蝕，易于損壞，影響壽命3)3)為了達(dá)到為了達(dá)到1500℃500℃左右的氣化溫度，氧氣耗量較大，影響經(jīng)濟(jì)性隨著高溫下蒸汽左右的氣化溫度，氧氣耗量較大，影響經(jīng)濟(jì)性隨著高溫下蒸汽分解率的提高，蒸汽耗量有所減少分解率的提高，蒸汽耗量有所減少4)4)出爐煤氣溫度很高，顯熱損失大，可用廢熱鍋爐回收熱量，提高熱效率為了防止出

11、爐煤氣溫度很高，顯熱損失大，可用廢熱鍋爐回收熱量，提高熱效率為了防止黏性灰渣進(jìn)入廢熱鍋爐，可先用循環(huán)冷煤氣將出爐煤氣激冷到黏性灰渣進(jìn)入廢熱鍋爐，可先用循環(huán)冷煤氣將出爐煤氣激冷到900℃900℃～1100℃100℃，并分離出灰渣，再進(jìn)入廢熱鍋爐，并分離出灰渣，再進(jìn)入廢熱鍋爐5)5)出爐煤氣的組分以出爐煤氣的組分以C0C0，H2H2，C02C02和H2OH2O為主，為主，CHCH4含量很低，熱值并不高產(chǎn)品中不含量很低，熱值并不高產(chǎn)品中不含焦

12、油煤氣產(chǎn)品中有效成分高，不產(chǎn)生含酚廢水，煙氣凈化裝置簡單含焦油煤氣產(chǎn)品中有效成分高，不產(chǎn)生含酚廢水，煙氣凈化裝置簡單12影響氣流床氣化的主要因素影響氣流床氣化的主要因素1)1)高氣化溫度氣化溫度可達(dá)高氣化溫度氣化溫度可達(dá)1500℃500℃以上爐內(nèi)高溫是由煤粉在純氧下燃燒或部分以上爐內(nèi)高溫是由煤粉在純氧下燃燒或部分燃燒釋放的熱量而保持的，與此同時，碳粒與水蒸氣或燃燒釋放的熱量而保持的，與此同時，碳粒與水蒸氣或C02C02發(fā)生吸熱的還原反應(yīng)

13、提高爐發(fā)生吸熱的還原反應(yīng)提高爐TexacoTexaco水煤漿氣化工藝的主要特點：水煤漿氣化工藝的主要特點：1)1)氣化爐結(jié)構(gòu)簡單氣化爐結(jié)構(gòu)簡單2)2)開停車方便，加減負(fù)荷較快；開停車方便，加減負(fù)荷較快；3)3)煤種適應(yīng)較廣，可以利用粉煤、煙煤、次煙煤、石油焦和煤加氫液化殘渣等；煤種適應(yīng)較廣，可以利用粉煤、煙煤、次煙煤、石油焦和煤加氫液化殘渣等；4)4)合成氣合成氣質(zhì)量好質(zhì)量好5)5)合成氣價格低，在相同條件下，天然氣、在煤渣、煤制合成氣

14、中，合成氣的綜合合成氣價格低，在相同條件下，天然氣、在煤渣、煤制合成氣中，合成氣的綜合價格以煤制氣最低；價格以煤制氣最低；6)6)碳轉(zhuǎn)化率高，該工藝的碳轉(zhuǎn)化率在碳轉(zhuǎn)化率高，該工藝的碳轉(zhuǎn)化率在9797％～％～9898％之間；％之間；7)7)單爐產(chǎn)氣能單爐產(chǎn)氣能力大力大8)8)三廢排放有害物質(zhì)少三廢排放有害物質(zhì)少22Shell(Shell(謝爾謝爾)法ShellShell法是加壓下操作的干法進(jìn)料的氣流床氣化法。法是加壓下操作的干法進(jìn)料的氣流

15、床氣化法。ShellShell法它組合了謝爾國際石油法它組合了謝爾國際石油公司在高壓下油氣化經(jīng)驗和柯柏斯公司在煤氣化方面的經(jīng)驗該工藝的特性為：氣化壓力公司在高壓下油氣化經(jīng)驗和柯柏斯公司在煤氣化方面的經(jīng)驗該工藝的特性為：氣化壓力為245MPa45MPa～34343MPaMPa，干粉進(jìn)料；爐內(nèi)反應(yīng)區(qū)火焰中心溫度為，干粉進(jìn)料；爐內(nèi)反應(yīng)區(qū)火焰中心溫度為2O℃2O℃，出爐煤氣溫度為，出爐煤氣溫度為1350℃350℃～1600℃600℃；煤氣產(chǎn)品中

16、；煤氣產(chǎn)品中HzHz占3030％，％，COCO占6060％，其余為％，其余為C02C02和少量和少量N：，碳轉(zhuǎn)化：，碳轉(zhuǎn)化率達(dá)率達(dá)9999％，燃料氣的環(huán)境特性很好％，燃料氣的環(huán)境特性很好ShellShell煤氣化方法的典型流程見圖煤氣化方法的典型流程見圖3ShellShell煤氣化的主要特點如下：煤氣化的主要特點如下：1)1)可以使用褐煤、煙煤和瀝青砂等多種煤，碳轉(zhuǎn)化率可以使用褐煤、煙煤和瀝青砂等多種煤，碳轉(zhuǎn)化率達(dá)9898％以上煤中含的

17、硫、氧、灰分及結(jié)焦性的差異對過程均無顯著影響；％以上煤中含的硫、氧、灰分及結(jié)焦性的差異對過程均無顯著影響；2)2)產(chǎn)品氣中產(chǎn)品氣中(COH2)(COH2)含量達(dá)含量達(dá)9090％以上，適宜作合成氣，特別是煤氣中％以上，適宜作合成氣，特別是煤氣中C02C02相當(dāng)少，可以大大減少酸性相當(dāng)少，可以大大減少酸性氣體的處理費用，氣化產(chǎn)物中無焦油等有害成分；氣體的處理費用，氣化產(chǎn)物中無焦油等有害成分；3)3)由于采用干粉煤進(jìn)料，既降低了氧耗由于采用干

18、粉煤進(jìn)料，既降低了氧耗又增加了冷煤氣效率又增加了冷煤氣效率(干法進(jìn)料比濕法進(jìn)料約高干法進(jìn)料比濕法進(jìn)料約高2％)4)4)單爐生產(chǎn)能力大，裝置處理能力單爐生產(chǎn)能力大，裝置處理能力可達(dá)可達(dá)2000t000t／d；5)5)符合環(huán)保要求，粗煤氣中硫和氨很容易被清除，煤中大部分灰分變成符合環(huán)保要求，粗煤氣中硫和氨很容易被清除，煤中大部分灰分變成玻璃狀的固體，可作建筑材料玻璃狀的固體，可作建筑材料ShellShell煤氣化的主要技術(shù)指標(biāo)：操作壓力，煤