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煤气化技术简介

气流床气化是最清洁,也是效率最高的煤气化类型.粉煤在1200—1700℃时被氧化,高温保证了煤的完全气化,煤中的矿物质成为熔渣后离开气化炉。气流床所使用的煤种要比移动床和流化床的范围更广泛。使用氧气可以使气化更有效,并可避免水煤气被氮气稀释,水煤气的热值也将高于空气氧化炉所产生的水煤气的热值。气流床气化单炉产量大、气化压力和效率高,适用于甲醇、醋酸、合成氨、IGCC等大型、超大型的化工装置,也可为大型的石油化工装置提供氢气。气流床加压气化技术大都以纯氧作为气化剂,在高温高压下完成气化过程,粗煤气中有效气(CO+H2)含量高,碳转化率高,不产生焦油、萘和酚水等,是一种环境友好型的气化技术。
煤气化是一个热化学过程。以煤或煤焦为原料,以氧气(空气、富氧或纯氧)、水蒸气或氢气等作气化剂,在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程.c:\iknow\docshare\data\cur_work\http:\\Coal—gasification-information\煤气化是煤化工的“龙头",也是煤化工的基础。煤气化工艺是生产合成气产品的主要途径之一,通过气化过程将固态的煤转化成气态的合成气,同时副产蒸汽、焦油、灰渣等副产品。
航天长征公司
煤种基本无限制
鲁西化工
10
非熔渣—熔渣分级气化
气流床
清华大学
煤种基本无限制
阳煤丰喜
11
WHG(五环炉)煤气化
气流床
五环工程公司
煤种基本无限制
尚未投运
12
水煤浆水冷壁煤气化
气流床
清华大学
煤种基本无限制
阳煤丰喜
13
BGL熔渣煤气化
固定床
英国燃气公司
褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤
云天化金新
14
CCG干煤粉气化
煤气化技术简介
我国是富煤炭、缺油气、可再生能源总量有限的国家,在我国的煤炭储量中劣质煤占总储量的80%以上。近些年,煤化工在全球范围内得到了迅速发展;生产合成气的原料主要有煤、石油焦、石油和天然气,但石油焦、石油和天然气在当地无资源,相比较而言,煤炭资源丰富,对于我国这样一个煤炭资源相对丰富的国家,煤化工在我国化学工业中将占有越来越重要的地位。煤气化生产的合成气,是制备合成氨、甲醇、液体燃料、天然气等多种产品的原料,煤气化工艺技术的进步带动着煤化工技术的整体发展,可以保证以煤为原料生产合成气制作下游产品的可靠性和稳定性.
1、UGI炉
固定床气化炉常压UGI炉以块状无烟煤或焦炭为原料,以空气和水蒸气为气化剂,在常压下生产合成原料气或燃料气。该技术是20世纪30年代开发成功的,设备容易制造、操作简单、投资少。但是,这种常压煤气化技术设备能力低、三废量大以及必须使用无烟块煤等缺点变得日益突出。①UGI炉单炉生产能力小。即使是最大的3.6m炉,单炉的产气量也只有12000m3/h(标)左右,使得气化炉数量增多,布局十分困难。②UGI炉生产现场操作环境恶劣。一层潮湿,二层闷热,三层升腾的蒸汽让人难以忍受。③一个制气循环分为吹风、上吹、下吹、二次上吹、空气吹净5个阶段。气化过程中大约有1/3的时间用于吹风和倒换阀门,有效制气时间少,气化强度低。另外,需要经常维护气化区的适当位置,加上阀门开启频繁,部件容易损坏,因而操作与管理比较繁琐。④来自洗气箱和洗气塔的大量含氰废水和吹风气,对河流和空气造成严重污染。⑤UGI炉对煤质的要求极为严格,原料必须是25~80mm的无烟块煤,入炉煤必须经过筛选,筛选下来的粉煤和碎煤只能低价卖出或烧锅炉.⑥UGI炉碳转化率低,渣中含碳量高达22%以上,造成煤的大量浪费.⑦UGI炉出炉煤气中CO+H2只有70%左右,而且炉出口温度低,气体含有相当量的煤焦油,给气体净化带来困难。
与UGI炉相比,Lurgi炉有效的解决了UGI炉单炉生产能力小的问题。同时由于在生产中是用了碎煤,也使煤的利用率得到相应提高。
3、液态排渣鲁奇(BGL)炉
1984年鲁奇公司和英国煤气公司联合开发了BGL液态排渣鲁奇炉,该炉操作压力2。5~3.0MPa,气化反应温度1400~1600℃。炉结构比传统Lurgi炉简单,取消了转动炉箅。与固态排渣法相比较,液态排渣加压气化法的主要特点是:①气化强度高,上产能力大;②水蒸气耗量低,水蒸气分解率高;③煤气中可燃组分增加,热值提高;④煤种适应性增强;⑤碳转化率、气化效率和热效率均有提高;⑥对环境污染减少.
气流床
德国科林工业集团
煤种基本无限制
兖矿贵州开阳
(一)固定床气化技术
移动床气化又称固定床气化,属于逆流操作。分为常压与加压两种。常压法比较简单,但要求用块煤,低灰熔点的煤难以使用。加压法是常压法的改进和提高,常用O2与水蒸气为气化剂,对煤种适应性大大提高。属于这类炉型的气化炉有UGI炉、鲁奇(Lurgi)炉和液态排渣鲁奇(BGL)炉等。
流化床气化首次工业化大规模应用是温克勒用于粉煤气化,该技术在1922年获得专利之后,就广泛应用于化工合成、冶金、干燥、燃烧、换热等工业过程中。流化床气化的优点是床层温度均匀,传质传热效率高,煤的适用性广,产品煤气中基本不含有焦油和酚类物质。缺点是对煤的颗粒度要求较高,且气体中带出细粉过多,影响了碳转化率。目前,流化床技术在中小型煤化工项目中有所应用,对于大型煤化工项目,正在进一步开发。粉煤流化床加压气化又称之为沸腾床气化,这是一种成熟的气化工艺,在国外应用较多,该工艺可直接使用0~6mm碎煤作为原料,备煤工艺简单,气化剂同时作为流化介质,炉内气化温度均匀,典型的代表有德国温克勒气化技术,山西煤化所的ICC灰融聚气化技术和恩德粉煤气化技术。
①鲁奇碎煤气化技术对煤种和煤质的要求较高,只能使用弱黏结烟煤和褐煤,灰熔点大于1500℃。对强黏结性、热稳定性差、灰熔点低以及粉状煤则难以使用。②生产能力大,自工业化以来,单炉生产能力持续增长。③气化炉结构复杂,炉内设有破黏结煤分布器、炉箅等转动设备,制造和维修费用大.④进料用灰锁上、下阀的使用寿命最长仅为5~6个月,而且长期依赖进口。⑤出炉煤气中含有焦油、酚等,煤气净化和污水处理工艺复杂、流程长、设备多,炉渣含碳5%左右.
灰粘聚流化床气化技术早在20世纪50年代法国南希大学就进行过小型实验,证明灰粘聚流化床技术是可行的。在此基础上美国开发了U—gas和KRW两种工艺,取得了大量数据和成功经验,为商业化奠定了良好的基础条件。
2、流化床技术的原理
气化剂从气化炉底部以一定的速度进入气化炉内,使床层内的煤粒沸腾流化起来,气、固两相充分混合接触反应,使碳的氧化更完全。从气化炉上部带出的飞灰经旋风分离器分离出的细灰煤粉返回炉内进行循环,从而提高过程的总效率.气化炉内设有中心管且在气化炉底部设置灰粘聚分离装置,在炉内上部形成局部高温区,使灰渣粘聚成球,借助灰渣与煤粉的质量差异对灰渣选择性控制排出,降低灰渣中的含碳量。灰粘聚循环流化床技术不同于早期的流化床技术就在于:早期流化床技术带出物损失的碳和灰渣中损失的碳均比较高,且它仅适用于高化学反应活性的低灰褐煤等煤种,而灰粘聚循环流化床技术不仅解决了带出物损失的碳和灰渣中损失的碳均比较高的技术问题,而且煤种扩大到褐煤、烟煤、无烟煤、焦煤等。
虽然近年来流化床气化技术已有较大发展,相继开发了如高温温柯勒(HTW)、U-Gas等加压流化床气化新工艺以及循环流化床工艺(CFB),在一定程度上解决了常压流化床气化存在的带出物过多等问题,但仍化率偏低、煤气中有效成分低,而且要求煤高活性、高灰熔点等多方面问题。
气流床
华东理工大学
低灰熔点的煤
江苏灵谷
5
Shell干煤粉气化
气流床
荷兰壳牌
煤种基本无限制
安庆石化
6
GSP干煤粉气化
气流床
德国西门子
煤种基本无限制
神华宁煤
7
两段式干煤粉气化
气流床
西安热工研究院
煤种基本无限制
华能天津
8
多喷嘴对置干粉煤气化
气流床
华东理工大学
煤种基本无限制
尚未投运
9
HT—L粉煤加压气化
气流床
气流床气化技术主要分为c:\iknow\docshare\data\cur_work\http:\www。cnmhg。com\Technology\gasification\水煤浆气化技术和粉煤气化技术,c:\iknow\docshare\data\cur_work\http:\www。cnmhg。com\Technology\gasification\水煤浆气化技术的典型代表有:GE水煤浆加压气化技术、华东理工大学的多喷嘴对置式水煤浆气化技术、清华大学非熔渣—熔渣氧气分级气化技术以及西北化工研究院的多元料浆气化技术。粉煤气化技术典型代表有Shell的SCGP粉煤气化技术、西门子公司的GSP粉煤气化技术、科林干粉煤加压气化技术、西安热工研究院的两段式干粉煤加压气化技术和北京航天动力研究所的HT—L气化技术等。
二、各种气化技术简介
目前已在国内应用的煤气化技术多达10余种,具体情况如下:
序号
气化技术
类型
技术拥有方
适应煤种
代表企业
1
鲁奇碎煤气化
固定床
德国鲁奇公司
褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤
天脊煤化工
2
GE水煤浆气化
气流床
美国GE公司
低灰熔点的煤
渭河化工
3
多元料浆气化
气流床
西北化工研究院
低灰熔点的煤
安徽淮化
4
多喷嘴对置c:\iknow\docshare\data\cur_work\http:\www。cnmhg。com\Technology\gasification\水煤浆气化
固定床气化的煤质适应范围较广,除黏结性较强的烟煤、热稳定性差的煤以及灰熔点很低的煤外,从褐煤到无烟煤均可气化。固定床气化的缺点是单炉产气量略小,反应温度较低,蒸汽的分解率低,气化装置需要大量的蒸汽.气化装置所产生的废水中还含有大量的酚、氨、焦油,污水处理工序流程长,投资高大。由于出气化炉的煤气中的甲烷含量较高,对于煤制城市煤气或天然气项目,有较高的优势.碎煤固定层加压气化采用的原料煤粒度为6~50mm,气化剂采用水蒸汽与纯氧作为气化剂。该技术氧耗量较低,原料适应性广,可以气化变质程度较低的煤种(如褐煤、泥煤等),得到各种有价值的焦油、轻质油及粗酚等多种副产品。该技术的典型代表是鲁奇加压气化技术和BGL碎煤熔渣气化技术.
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