气流床煤气化技术进展

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1、上海东景公司·气流床煤气化技术进展20-1气流床煤气化技术进展1）2）1）1）于娜娜、陈东方、刘江利、朱江兰2）1）鲁静、高志谨山西省·中北大学1、化工与环境学院2、材料科学与工程学院摘要：对气流床煤气化技术的基本特点进行了简要介绍，着重介绍了国内外具有代表性的气流床煤气化技术，并针对我国煤气化技术的工业运行现状，展望了我国煤气化技术的发展趋势。关键词：气流床；煤气化；气化炉煤气化是发展洁净煤技术的重要途径。目前已实现工业化的煤气化技术主要有固定（移动）床气化技术、流化床气化技术和气流床气化技术。而1000t/d

2、以上规模的煤气化装置基本都是采用气流床气化技术，目前气流床技术已成为国内外大规模、高效率煤气化技术的首选技术。1气流床气化技术特点上海东景公司·气流床煤气化技术进展20-2气流床气化又称同向气化或并流气化，属高温气化范围。以过热蒸汽和氧气为气化剂，携带煤浆或煤粉颗粒通过特殊喷嘴高速喷入气化炉内，瞬间发生火焰反应，气化反应区温度高达2000℃。煤粉立即气化，转化为煤气和熔渣，出炉煤气温度约1400℃。其主要特点如下：1）气化温度高、强度大，混合充分。2）煤种适应性强，气化指标好，有效成分高。3）耗氧量大。4）出炉煤

3、气温度很高，显热损失大。5）需配套余热回收及除尘等辅助装置。2气流床气化工艺国外已经产业化或完成中试的气流床煤气化炉主要有K-T、Shell、Prenflo、GSP、Texaco、E-Gas、Eagle等技术。国内气流床煤气化炉主要有多喷嘴对置水煤浆气化和TPRI两段干煤粉气化技术等。2.1K-T气化工艺K-T（Koppers-Totzek）气化工艺于1952年在芬兰首次实现合成氨工业应用，其后相继约有50台K-T炉在14个国家和地区相继投产运用。K-T炉是最早实现工业化的气流床煤气化炉，属干粉进料常压气化工艺。

4、最早的K-T炉只有两个炉头，后又发展为四炉头及六炉头气化炉。其工艺为将干燥的煤粉与过热蒸汽和氧气混合，从上海东景公司·气流床煤气化技术进展20-3燃烧喷嘴喷入高温炉头进行燃烧和气化。气化炉采用水冷壁耐火衬里，炉壁为水夹套。高温炉头对称设置，可促进煤粉充分燃烧，同时避免火焰冲刷炉墙，保护衬里。炉头内温度高达2000℃，反应迅速，所需时间约0.1s。气化炉中部温度为1500～1600℃，气体停留时间约1～1.5s。部分煤灰以熔渣形式自炉底排出，其余渣滴和未燃尽炭粒则被煤气夹带出炉。气化所得煤气经余热锅炉回收显热后进入

5、净化工序。K-T气化工艺流程图如图1。高压蒸汽合成气洗锅粗合成气涤炉水水洗涤塔煤煤低压蒸汽废水处理气化炉氧气氧气渣池图1K-T气化工艺流程图应用K-T气化炉，对于活性高的褐煤，碳转化率可高达99%，对于一般烟煤，碳转化率可达80%，但当煤灰含量大于30%～35%，灰熔点FT在1450℃以上时，则运上海东景公司·气流床煤气化技术进展20-4转困难。K-T气化法的优点是对煤质适应性较广，气化强度高，生产能力大。然而，根据气流床气化动力学，则更宜选用活性高、地质年龄低、粒度较细、低灰熔点和低灰分的煤。再考虑经济条件可得

6、，K-T法更适合于气化低价的烟煤、褐煤。此法的缺点是飞灰带出物约15%之多，是大规模生产应注意的一个问题。采用煤粉气力输送能耗大，设备磨损严重。对气化炉耐火材料要求较高。捕渣率低，约21%～30%，易造成后续系统堵塞。负荷调节幅度低，约70%。氧气气合成气水化炉煤激冷合成气洗去冷却磨煤机激涤冷塔换热器室闪煤浆槽锁蒸罐渣斗澄清废熔渣槽槽水粗熔渣处理处捞渣机细灰循环理图2激冷流程Texaco水煤浆气化工艺流程图2.2Texaco气化工艺上海东景公司·气流床煤气化技术进展20-5Texaco气化技术的开发始于20世纪4

7、0年代，1950年首先运用于天然气非催化部分氧化上，1956年应用于渣油气化。20世纪70年代，石油危机使Texaco公司将此技术应用于煤的气化，并相继建立了多套示范性装置和商业化装置，中国也引进了此项技术，如鲁南化肥厂、渭河化肥厂、上海焦化厂等，并对遇到的一系列问题进行改进后形成了适合中国各约束条件的相对稳定可靠的工艺。其工艺包括煤浆制备、气化炉及排渣系统、高温煤气的冷却与净化。气化炉是一个直筒形的压力容器，属湿法进料加压气化设备，分上、下两部分。上部为气化区，内壁衬多层耐火砖，外壁为圆筒形高压容器。下部为煤气

8、冷却区。水煤浆和氧气在气化炉内特殊喷嘴中混合，高速连续喷入气化炉，瞬间发生火焰反应，煤粒来不及相互熔结即被部分氧化，炉内温度1300～1500℃，呈焰融状态的灰渣以液态形成排出，粗煤气携带着融渣一起向下通过气化炉。因粗煤气温度太高，需在废热锅炉中回收热量，粗煤气降温至200℃左右后，再在洗涤冷却器内降温除尘。根据冷却方式的不同，气化炉下部有两种形式，即激冷型和余热回收型。