大规模煤气化技术的开发与进展

《大规模煤气化技术的开发与进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、万方数据大规模煤气化技术的开发与进展[摘要]韩启元1，许世森21．中国石油化工股份有限公司安庆分公司，安徽安庆2460032．西安热工研究院有限公司，陕西西安710032各类气流床气化技术现状1．1干煤粉进料1．1．1Shell和PRENFL0气化技术干煤粉气化工艺的前身是常压K—T炉，起源于德国Koppers公司(1938年)，K—T炉最大单炉投煤量为500t／d，主要用于生产合成氨。随着技术进步，常压K—T炉逐步被加压操作的干粉炉所取代。技荷兰Shell公司与德国Krupp—Koppers公司在否荷兰联合开发出6t／d的试验装置，并

2、在此基础上，藩1978年在德国汉堡附近建成第一座干煤粉加压气化鬈中试装置，容量为150t／d，操作压力3．0MPa，其主要一工艺特点是采用密封料斗加煤装置和粉煤浓相输送。。1987年，Shell公司在美国休斯顿建成并投运了一座菇名为SCGP一1的干煤粉加压气化示范装置，气化压力堡(2～4)MPa，日处理煤量为(250～400)t，累计运行=．4400h，最长连续运行1528h。1994年，Shell煤气化二o八收稿日期：2007—09—26炉在荷兰Buggenum250MwIGCC电站投入运行，日处理煤量为2500t，气化压力为2．8M

3、Pa。该电站的运行表明，Shell气化炉可靠性和可用率都已达到了商业化的水平Hj。德国Krupp—Koppers公司在K—T炉基础上开发出PRENFLO干煤粉气化工艺，于1986年在德国萨布吕肯郊区建成了规模为48t／d、气化压力为3．0MPa的中试装置。1997年PRENFLO煤气化工艺在西班牙Puertollano300MWIGCC电站投入运行，日处理煤量为2600t，气化压力为2．8MPa。Shell和PRENFLO气化工艺十分相似，都是下置多喷嘴式干煤粉气化工艺。为了让高温煤气中的熔融态灰渣凝固以免使煤气冷却器(废热锅炉，简称废

4、锅)堵塞，后续工艺中采用大量的冷煤气对高温煤气进行急冷，其可使高温煤气由1400℃冷却到900oC。目前这两种炉型均为废锅流程，其主要差别在于废锅的设置上，Shell气化技术在经过导气管后于侧面设置了废锅，而PRENFLO气化技术废锅设置在顶部。万方数据1．1．2GSP气化技术GSP气化技术由原民主德国燃料研究所开发。1979年在德国弗来贝格(Freiburg)建立了W100和W5000(冷壁炉CollingScreen和冷墙炉Coolingwall)两套中试装置，完成了一系列基础研究和工艺验证。1984年，又在德国黑水泵市的劳柏格电厂

5、建立了1套130Mw冷壁炉装置，该装置运行了十多年而无需更换气化炉的燃烧器主体和水冷壁。有专家认为，GSP气化技术存在的主要问题是，在单炉能力和长期生产运行考验方面还存在不足，目前已运行过的装置单炉能力只有日投褐煤720t的规模，运行时间也不很长；GSP炉燃烧室的高径比偏小，可能会出现煤粉燃烧不完全就排到激冷室的现象，此外还应考虑炉子在放大时单喷嘴容易受到限制。1．1．3两段式气化[5]荷兰Shell和德国PRENFL0气化炉均为以干煤粉形式进料的气化装置，但它们只有一级气化反应，为了让高温煤气中的熔融态灰渣凝固以免使煤气冷却器堵塞，不

6、得不在后续工艺中采用大量的冷煤气对高温煤气进行急冷，其热量损失很大，气化炉的碳转化率、冷煤气效率和总热效率等指标均比较低，并且由于煤气流量较大，造成煤气冷却器、除尘和水洗涤装置的尺寸过大。为了解决这一问题，西安热工研究院有限公司(TPRI)开发出了一种新型的两段式干煤粉加压气流床气化炉(图2)。该气化炉的外壳为一直立圆筒，炉膛采用水冷壁结构，炉膛分为上炉膛和下炉膛两段，下炉膛是第一反应区，用于输入煤粉、水蒸气和氧气的喷嘴设在下炉膛的两侧壁上，渣口设在下炉膛底部高温段，采用液态排渣。上炉膛为第二反应区，其内径较下炉膛的内径小，且较高，在上

7、炉膛的侧壁上开有2个对称的二次煤粉和水蒸气进口。运行时，由气化炉下段喷入干煤粉、氧气(纯氧或富氧)、蒸汽，所喷入的煤粉量占总煤量的80％～85％；在上炉膛进口处喷人过热蒸汽和煤粉，所喷煤粉量占总煤量的15％～20％。该装置中上段炉的作用一是代替循环合成气使温度高达1400℃的煤气急冷至约900℃，二是利用下段炉煤气显热进行热凛气出犷。卜图1两段式气化炉结构示意裂解和部分气化，提高总的冷煤气效率和热效率。为了满足发电行业和化工行业对于煤气化工艺的不同要求，两段式干煤粉加压气流床气化炉根据下游工艺的不同要求，可以采用有废锅和无废锅两种形式，

8、即适合于煤化工工艺的煤气激冷流程和适合于发电工艺的废锅流程。在激冷流程中，用激冷水将煤气直接冷却至300℃以下，这种工艺方式的系统比较简单，投图2激冷气化工艺流程技术经济综述一热力发电．二oO八万方数据氮气