气流床气化技术研究现状

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1、气流床气化技术研究现状刘庆旺煤炭是我国的基础能源和重要原料，在国民经济和社会发展中具有重要的战略地位，将长期是我国的主要能源。煤气化技术是煤炭清洁转化的核心技术之一，是发展煤基化学品(氨、甲醇、二甲醚等)、煤基液体燃料、先进的lGCC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。估计，我国“十一五”末期年气化用煤约1亿t。以煤间接液化为例，规模为500万t/a的生产装置，气化用煤在2200-2500万t/a。国内在建的甲醇装置、合成氨装置、煤制油装置和处于筹建中的煤制烯烃装置、煤制油装置、甲醇装置等，已展现了对

2、煤气化技术的强劲需求。在流派众多的煤气化技术中，气流床气化技术因煤种适应范围比较广、气化温度、压力高、易于大型化，成为煤气化技术发展的主流方向。国际上有代表性的气流床气化技术主要有GE(Texaco)气化技术、GlobalE-Gas气化技术，以干粉煤为原料的Shell气化技术,Prenflo气化技术及GSP气化技术。气流床气化法是20世纪50年代初发展起来的新一代煤气化技术，最初代表炉型为K-T炉。其后随着Texaco,Shell等一批新型工艺的开发，气流床气化技术因其出色的生产能力和气化效率，在世界范围内得到了迅速推广和广泛的应用，尤其是在燃气联合循环中

3、。目前绝大多数1GCC电站所选择的均为气流床气化炉，主要炉型有Texaco,Shell,E-Gas(原Destec)以及Prenflo等。气流床气化法使用极细的粉煤为原料，在气化炉内细颗粒粉煤分散悬浮于高速气流中，并随之并行流动，这种状态即称气流床。气流床气化法属于高温气化技术，原料煤具有很大的比表面积，又处于加压条件下，因此气化反应速度极快，气化强度和单炉气化能力比前两类气化技术都高。目前己经商业化的气化炉，每天可气化约2000-2600t煤。在气流床的高温下，粉煤的干馏产物全部分解，粗煤气中不含焦油、酚及烃类液体等，有利于简化后续净化系统，对环境污染少

4、。根据给料方式的不同分为两类:一类为干法供料，将煤粉直接气力输送至喷嘴，代表炉型为Shell;另一类称为湿法水煤浆供料，是先将煤粉和水混合成为水煤浆，泵送至喷嘴，代表炉型为Texaco。水煤浆形式容易加压泵送，但会影响气化炉的总体热效率和气化强度，干粉供料具有较好的气化表现。气流床气化均采用高温液态排渣方式，根据炉内温度，对煤灰熔点有一定要求[姚强等编著.洁净煤技术[M]北京:化学工业出版社.2005]。气化温度高于煤灰熔融温度38℃-100℃。气流床气化炉的共同特点是加压(3-6.5MPa)、高温、细粒度，但在煤处理、进料形态与方式、实现混合、炉壳内衬、

5、排渣、余热回收等技术单元上对策迥异，从而形成了不同风格的技术流派。下面分别对Texaco,Shell,Prenflo等气化炉的技术特色加以说明。1水煤浆气化技术研究现状1.1国外水煤浆气化技术研究概况[黎军.Texaco德士古水煤浆气化工艺概况.安徽化工，2001(1).]水煤浆气化是在重油气化基础上发展起来的第二代煤气化技术，属于加压气流床(又称喷流床)气化工艺，火焰型部分氧化反应，液态排渣。水煤浆气化是一个很复杂的物理一化学反应过程，水煤浆和氧气喷入气化炉后经历煤浆预热、水蒸发、煤热解、挥发物燃烧和气化、残C气化和水煤气平衡等化学反应，最终生成以CO和

6、H2为主要组分的合成气，基本不含烃类和凝聚物。水煤浆加压气化工艺是当前世界上发展较快的第二代煤气化方法，其特点[岑可法，姚强，曹欣玉等.煤浆燃烧、流动、传热与气化的理论与应用技术.杭州:浙江大学出版社，1997.]为：1)煤种的适应范围较宽；2)颗粒粉煤制成水煤浆造气；3)用湿式磨煤机制备水煤浆，工艺安全可靠、噪声低;在加压下气化，单台气化炉的产量大，同时还可以节省气体压缩动力；4)气化操作温度高，碳转化率可以高达96%-98%以上，气化效率高；5)煤气中甲烷含量低。有效气成份(CO+H2)高达80%左右，可以作为生产合成氨、甲醇、UXO产品的原料气，也可

7、以与联合循环发电系统联合生产电力和供热；6)煤气中不含焦油、蔡、酚等杂质，所以不产生含酚污水，排出的废水处理简单，气化炉排出的煤灰渣可以作水泥或建筑材料的原料；7)对环境不产生污染；8)用于生产合成氨，可采用激冷式气化炉系统，装置产出的煤气中含有饱和水蒸汽，可以直接送CO变换工序，无需补加蒸汽。水煤浆气化的主要缺点有:氧耗较高、冷煤气效率较低、对设备材料(如耐火砖)要求较严等。1.1.1Texaco煤气化技术[于海龙.“新型水煤浆气化喷嘴和气化炉的开发以及气化过程数值模拟”.浙江大学博士学位论文，20041-10]国外将水煤浆气化工艺称作德士古煤气化工艺(

8、TCGP)，至今己有59年历史。1946年美国德士古石油公司受重油