主要煤气化技术简介

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1、主要煤气化技术概述摘要介绍了包括Texaco水煤浆气化、Shell煤气化、GSP煤气化、Lurgi煤气化在内的四种主要煤气化技术，分别介绍其工艺流程，以及在应用后对其的评价。关键词煤气化技术Texaco水煤浆气化Shell煤气化GSP煤气化Lurgi煤气化煤气化是煤转化技术中最主要的方面，它的历史非常悠久，甚至早于发电。通常，煤的气化泛指各种煤（焦）与载氧的氧化剂（O2、H2O、CO2）之间的一种不完全反应，最终生成由CO、H2、CO2、CH4、N2、H2S、COS等组成的煤气。煤的气化反应一般可人为简化成氧化（放热）反

2、应（如C+O2），还原（吸热）反应（如C+H2O、C+CO2），甲烷生成（裂解）反应和水煤气平衡反应（CO+H2O）等。国内外先后开发了100多种气化工艺（炉型），但是最有发展前途的也只有几种[1]。在这里简要的介绍几种应用广泛的几中煤气化技术，主要包括：Texaco水煤浆气化、Shell煤气化、GSP煤气化、Lurgi煤气化。1．Texaco水煤浆气化Texaco（德士古）水煤浆加压气化工艺简称TCGP，是美国德士古石油公司在重油气化基础上发展起来的[2,3]。TCGP技术包括煤浆制备、灰渣排除、水煤浆气化等技术，其核

3、心和关键设备是气化炉。它的主要优点是流程简单、压力较高、技术成熟、投资低。1．1气化炉内的反应水煤浆和99.6%的纯氧经TCGP烧嘴呈射流状态进入气化炉，在高温、高压下进行气化反应，生成以CO+H2为主要成分的粗合成气。在气化炉内进行的反应相当复杂，一般认为气化分三步进行：（1）煤的裂解和挥发分的燃烧。水煤浆和氧气进入高温气化炉后，水迅速蒸发为水蒸气。煤粉发生热裂解并释放出挥发分。裂解产物及挥发分在高温、高氧浓度下迅速完全燃烧，同时煤粉变成煤焦，放出大量的反应热。因此，在合成气中不含有焦油、酚类和高分子烃类。这个过程相当

4、短促。（2）燃烧及气化反应。煤裂解后生成的煤焦一方面和剩作的氧化发生燃烧反应，生成CO、CO2等气体，放出反应热；另一方面，煤焦又和水蒸气、CO2等发生化学反应，生成CO、H2。（3）气化反应。经过前面两步的反应，气化炉中的氧气已消耗完。这时主要进行的是煤焦、甲烷等与水蒸气、CO2的气化反应，生成CO和H2。1．2对TCGP工艺技术的评述（1）TCGP是具有代表性的第二代煤气化工艺，经过各国的逐步完善，其技术趋于成熟，国内对该技术的消化吸收做得比较好。我国近年的应用表明[4]，这种工艺是成熟的，比较容易与后续化工装置结合

5、。（2）我国引进TCGP技术不公提高了我国煤气化的技术水平，也带动了相关技术的研究和开发，如工艺烧嘴、耐火材料、相关仪表、阀门等在国内均有制造商可以生产，并有较好的业绩。（3）TCGP也存在着一些突出问题，主要是烧嘴和耐火砖的问题。若这些问题得以解决，并且大量采用国产设备，TCGP工艺在我国将会成为节能、低耗、低投入的主流煤气化技术之一。（4）目前对TCGP气化炉的烧嘴和耐火砖的研究主要是硬件方面的研究，没有从机理方面出发。建设硬件研究人员与软件研究人员结合，如采用Fluent和CFX流体流动软件，从燃烧、传热，来研究通

6、道和炉内气流分布的设计是否合理，找到容易烧坏和冲刷坏的原因。用这种方法来研究烧嘴和耐火砖，可以设计合理的流道分布，对于提高烧嘴和耐火砖的寿命可能会有帮助。（5）有研究表明[4]，高灰熔点煤与低灰熔点煤种混配，可降低低入炉煤的灰熔点，保证气流床熔融排渣气化工艺稳定运行。2．Shell煤气化Shell煤气化过程是在高温加压下进行的，该技术是目前世界上较为先进的第二代煤气化工艺之一。Shell煤气化发属气流床气化，煤粉、氧气及蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内，在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理

7、和化学过程。2．1Shell煤气化工艺来自煤场的煤和石灰石通过称重给料机按一定比例混合后进入磨煤机混磨后，并由热风作为动力带走煤中的水，再经过袋式过滤器过滤，干燥的煤粉进入煤粉仓中贮存。来自空气的氧气经氧压机加压并预热后与中压过热蒸汽混合后导入烧嘴。出煤粉仓的煤粉通过锁斗装置，由输送气体加压至4.2MPa，并以输送气体作为动力送至烧嘴，与蒸汽、氧气一起进入气化炉内燃烧，反应温度1500～1600℃，压力3.5MPa。出气化炉的气体先在气化炉顶部被激冷压缩机送来的冷煤气激冷至900℃，然后经输气管换热器、合成气冷却器回收热

8、量后温度降至350℃，再进入高温高压陶瓷过滤器除去合成气中99%的飞灰。出高温高压过滤器的气体分为两股，一股时入激冷气压缩机压缩后作为激冷气返回气化炉上的气体返回室。另一股进入文丘里洗涤器和洗涤塔，经高压工艺水除去其中剩余的灰并将温度降至150～300℃后去气体净化装置。处理后的煤气尘含量小于1mg/m3，送后续工序