一、Lurgi(鲁奇)加压气化炉
鲁奇碎煤加压气化技术是20世纪30年代由联邦德国鲁奇公司开发的,属第一代煤气化工艺,技术成熟可靠,是目前世界上建厂数量最多的煤气化技术。
正在运行中的气化炉达数百台,主要用于生产城市煤气和合成原料气。
德国Lurgi加压气化炉压力2.5~4.0MPa,气化反应温度800~900℃,固态排渣,一小块煤(对入炉煤粒度要求是6mm以上,其中13mm以上占87%,6~13mm占13%)原料、蒸汽-氧连续送风制取中热值煤气。
气化床层自上而下分干燥、干馏、还原、氧化和灰渣等层,产品煤气经热回收和除油,含有约10%~12%的甲烷和不饱和烃,适宜作城市煤气。
粗煤气经烃类分离和蒸汽转化后可作合成气,但流程长,技术经济指标差,对低温焦油及含酚废水的处理难度较大,环保问题不易解决。
鲁奇炉的技术特点有以下几个方面:
①鲁奇碎煤气化技术系固定床气化,固态排渣,适宜弱粘结性碎煤(5~50mm)。
②生产能力大。
自工业化以来,单炉生产能力持续增长。
例如,1954年在南非沙索尔建立的10台内径为3.72m的气化炉,其产气能力为1.53×104m3/(h·台);而1966年建设的3台,产气能力为2.36×104m3/(h·台);到1977年所建的13台气化炉,平均产气能力则达2.8×104m3/(h·台)。
这种持续增长,主要是靠操作的不断改进。
③气化炉结构复杂,炉内设有破黏和煤分布器、炉篦等转动设备,制造和维修费用大。
④入炉煤必须是块煤,原料来源受一定限制。
⑤出炉煤气中含焦油、酚等,污水处理和煤气净化工艺复杂、流程长、设备多,炉渣含碳5%左右。
至今世界上共建有107台炉子,通过扩大炉径和增设破黏装置后,提高了气化强度和煤种适应性。
煤种涉及到次烟煤、褐煤、贫煤,用途为F-T合成、天然气、城市煤气、合成氨,气化能力8000~100000m3/h,气化内径最大5.0m,装置总规模1100~11600t/d。
与UGI炉相比,Lurgi炉有效地解决了UGI炉单炉产气能力小的问题。
山西化肥厂单台气化炉最大生产能力达38000 m3/h(标)。
同时,由于在生产中使用了碎煤,
也使煤的利用率得到了相应提高。
但是,固定床炉的一些关键问题仍然没有能够得到解决。
Lurgi炉对煤种和煤质要求较高,只能使用弱黏结烟煤和褐煤,灰熔点(氧化气氛)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。
第三代Lurgi炉在炉内增设了搅拌器用于破焦,但也仅局限于黏结性较小的煤种。
Lurgi气化工艺的另一个问题是进料用灰锁上、下阀使用寿命仅为5~6个月,明显增加了运行成本。
究其原因,真正的问题存在于固定层气化工艺本身。
二、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,将固体燃料全部气化生产燃料气和合成气。
BGL炉操作压力 2.5~3.0MPa,气化温度在1400~1600℃,超过了灰渣流动温度,灰渣呈液态形式排出。
炉结构比传统的Lurgi 炉简单,取消了转动炉篦。
与固体排渣法相比较,液态排渣加压气化法的主要特点是:
①气化强度高,生产能力大;
②水蒸气耗量低,水蒸气分解率提高;
③煤气中可燃组分增加,热值提高;
④煤种适应性强;
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。
液态排渣法固定床加压气化具有一系列优点,因而受到广泛重视。
但是由于高温、高压的操作条件,对于炉衬材料、熔渣池的结构和材质以及熔渣排出的有效控制都有待于不断改进。