国内外大规模煤气化技术的现状、发展趋势及主要技术瓶颈分析

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1、国内外大规模煤气化技术的现状、发展趋势及主要技术瓶颈分析王亚欧110475能源与环境学院主要内容1、煤气化技术简介2、国内外大规模煤气化技术现状3、大规模煤气化发展趋势4、大规模煤气化技术瓶颈煤气化简介煤气化是采用空气、富氧空气、水蒸汽和氧气等作为气化剂，煤基燃料在一定的压力与温度下与气化剂发生不完全燃烧反应(气化反应)，生成H2和CO为主的粗煤气。煤气化技术的发展已经有一百多年的历史，目前已经发展了十几种比较成熟的煤气化技术。大规模煤气化技术大规模煤气化技术是煤炭清洁高效转化的核心技术，是发展煤基化学品合成（氨、甲醇、乙酸、烯烃等）、液体燃料合成（二甲醚、汽油、柴油等）

2、、先进的IGCC发电系统、多联产系统、制氢、燃料电池、直接还原炼铁等过程工业的基础，是这些行业的公共技术、关键技术和龙头技术。煤气化原理煤气化经过以下几个步骤：干燥：湿煤干煤+水热解：煤煤气+焦油+焦炭气化：碳-氧反应CO2碳-水蒸气反应CO2甲烷生成反应CH4煤中其他元素（N、S）与气化剂间的反应加热加热通常的煤气化系统包括备煤给料系统、气化炉、除尘和脱硫。供料的方式有两种:一种是干煤(或干煤粉)压力锁斗供料;另一种是水煤浆供料(一般要求水与煤混合被磨制成水煤浆，然后用高压泵送入气化炉)。煤气化流程1、备煤供料系统将原煤干燥并磨碎到各种气化所要求的粒度。2、与煤同时喷入

3、气化炉的还有氧化剂，在反应器的高温条件下同时进行煤的热解、部分氧化、水煤气反应及其他反应。3、从煤气冷却器出来的粗煤气含有许多灰粒和未反应的焦炭，还有H2S,NH3等一些污染物，固体颗粒必须在除尘系统中除去，除尘系统通常包括旋风分离器或过滤器以及水洗涤除尘器等。4、不含灰尘的煤气进入脱硫系统。目前只有湿法洗涤脱硫工艺比较成熟。在湿法脱硫系统中脱除H2S，同时NH3也溶解于脱硫液中被脱除。煤气化工艺流程图示煤气化技术分类1、按煤气用途分类①生产燃料用气②生产合成气③生产还原气和氢④联合循环发电2、按气化剂分类①空气—蒸汽气化②氧气—蒸汽气化③氢气气化3、按供热方式分类①自热

4、式气化法②间接供热气化方法③煤的水蒸气气化和加氢相结合法④热载体供热4、按固体燃料的运动状态分类①固定床煤气化技术②流化床煤气化技术③气流床煤气化技术固定床气化固定床气化也称为移动床气化。固定床一般以块煤或煤焦为原料。煤由气化炉顶加入，气化剂由炉底送入。流动气体的上升力不致使固体颗粒的相对位置发生变化，即固体颗粒处于相对固定的状态，床层高度亦基本维持不变，故而称为固定床气化。另外，从宏观角度看，由于煤从炉顶加入，含有残炭的灰渣自炉底排出，气化过程中，煤粒在气化炉内逐渐并缓慢往下移动。因而又称为移动床技术。间歇固定床气化炉(UGI)固定床气化UGI炉：世界上第一台气化炉是德

5、国于1882年设计的规范为200t/d的煤气发生炉，1913年在德国OPPAU建设第一套用炭制半水煤气的常压固定层造气炉，能力为300t/d，这种炉与后来演变成UGI炉。主要特点：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和燃料气。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。但在日益重视规模化、环境保护和能源利用率的今天，其设备能力低、三废量大以及必须使用无烟块煤等缺点变得日益突出。Lurgi加压气化炉：该技术是20世纪30年代由联邦德国鲁奇公司开发，是目前世界上建厂数量最多的煤气化技术，主要用于生产城市煤气和合成原料

6、气。德国Lurgi加压气化炉压力位2.5-4.0MPa，气化反应温度800-900℃，固态排渣，以小块煤原料、蒸汽-氧连续送风制取中热值煤气。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。主要特点：固态排渣，适宜弱黏结性碎煤（5-50mm）；生产能力大；结构复杂，炉内设有破黏和煤分布器、炉箅等转动设备，制造和维修费用大；入炉煤必须为块煤，原料来源受限制；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。Lurgi加压气化炉Lurgi加压气化炉发展分为三个阶段：1.（

7、1930~1954年）主要为生产城市煤气，验证加压气化理论和在工业上实现固定床加压气化。2.（1954~1969年）为了气化弱黏结性的烟煤和生产合成气、提高单炉生产能力。3.（1969年以后）第二阶段的发展，为提高气化强度，扩大对煤种的适应范围。鲁奇改进（BGL）气化炉固定床气化BGL炉：由鲁奇公司和英国煤气公司联合开发，将固体燃料全部气化产生燃料气和合成气。其工作压力为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。主要特点：与传统Lurgi炉相比，BGL炉结构简单，取消了转动