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1、GSP加压气流床气化技术及其在中国的应用前景徐振刚 宫月华(煤炭科学研究总院)蒋 晓 林(德国诺尔-克尔茨能源环保技术有限公司北京代办处) 摘要 GSP加压气流床气化技术是近年来投入商业化运行的新一代大型先进气化技术之一,由前东德的德意志燃料研究所开发。该气化技术采用气化炉顶干粉加料、氧气气化、炉底液态排渣。本文在介绍了该气化技术的开发历程、气化炉结构、工艺流程及技术特点的基础上,分析了该气化技术在中国的应用前景。关键词 气化 气流床 煤化工 煤气化联合循环发电(IGCC)GSP加压气流床气化技术是近年来开发并投
2、种物料,包括各种变质程度和灰分含量的煤、城市入商业化运行的新一代大型先进气化技术之一。与污泥、工业废渣、石油焦以及一些固体废物的干馏其它同类气化技术相比,该气化技术因采用气化炉产物等。表1给出了几种典型气化原料的特性及气顶干粉加料与反应室周围水冷壁结构,因而在气化化所产煤气的组成。炉结构以及工艺流程上有其独到之处。表1 几种典型气化原料的试验结果%煤炭气化技术作为煤炭深度加工、转化的先导项 目褐煤污泥工业废渣石油焦技术,是中国洁净煤技术的优先发展领域之一。目M015～1612317～816413110前,中国在加速发
3、展大型煤化工和煤气化联合循环A715～40123811～57133618016发电(IGCC)的过程中,需要配套使用大型先进S016～612015～112116513原煤气化技术。因此,GSP加压气流床气化技术在料C5411～83112510～341336188710中国应该具有十分广阔的应用前景。组H011～513315～510419319成NNA116～3127142101 技术开发历程O210～20191011～1919712012GSP加压气流床气化技术是由前东德的德意Cl010～510ND～012017NA
4、志燃料研究所(GermanFuelInstitute)开发,始H23124～32463112于本世纪70年代末。最初的目的是用高灰分褐煤CO5545～48434715煤生产民用煤气,并在弗来堡(Freiburg)建立了一CO气2916～236718套3MW中试装置,完成了一系列基础研究和工组CH4<011<011<011<011艺验证工作。成N24174～741913151982年,又在黑水泵市(SchwarzePumpe)H2S/COS0127012～1100111911g/m3的劳柏格(Laubag)电厂建立了一
5、套130MW商业化装置,原料处理能力为30t/h,该装置运行了2 气化炉结构5年而未需更换气化炉的喷嘴和水冷壁。图1为GSP加压气流床气化炉的结构简图。从1989年起,技术开发的重点转向了以工业气化炉主体主要由喷嘴、反应室、水冷壁及激冷室废物和生物质等为气化原料,并先后气化过约60等部分组成。GSP加压气流床气化技术及其在中国的应用前景9©1995-2007TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.212 反应室反应室为一由水冷壁围成的圆柱形空间,其上部
6、为喷嘴,下部为排渣口。气化反应就在此进行。213 水冷壁图3为GSP加压气流床气化炉水冷壁的结构简图。它置于外部压力容器内,为气密膜墙(gastightmembranewallstructure)结构,且内衬有起保护作用的耐火材料。气化过程中,高温化学反应产生的熔渣被喷嘴以小渣滴的形式甩至水冷壁,然后在水冷壁上形成一个固化熔渣层。该固化熔渣层的厚度取决于反应室内的火焰温度和熔渣的温度-粘度特性。水冷壁可以通过固化熔渣层厚度的变化自动调节气化炉的运行工况,当固化熔渣层加厚时,则传给水冷壁的热流量减小,从而使得排出反应室
7、的熔渣量增多;而万一因系统故障使反应室内热负荷突然增加,则传给水冷壁的热流量也会随之增大,而使水冷壁上的部分固化熔渣融化。随图1GSP加压气流床气化炉结构着通过水冷壁从气化反应室移走热量的增多,水冷211 喷嘴壁上的固化熔渣层又会逐渐加厚。通过上述自动调图2为GSP加压气流床气化炉喷嘴的结构简图。它位于气化炉顶部,由3层同心环隙组成,自节,便可保证气化过程的稳定进行。外向内分别向气化炉通入气化原料、气化剂和点火与加热用燃气。该喷嘴上装有高压电点火装置和火焰测量装置。此外,该喷嘴还配有闭路循环水冷却系统。为安全起见,该
8、冷却系统的循环水压高于气化炉的操作压力。图3GSP加压气流床气化炉水冷壁结构214 激冷室热粗煤气与液态熔渣从反应室经排渣口向下流入激冷室,且二者在此直接与喷入的激冷水接触,粗煤气被冷却至接近饱和温度,熔渣被冷却后固化成玻璃状的渣粒。向激冷室内喷入的激冷水是过量的,以保证粗煤气的均匀冷却,并能在激冷室底部形成水浴。3 工艺流程图4为GSP加压气
