煤气化技术的发展与应用

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1、·148·全国中氮情报协作组第30次技术交流会论文集煤气化技术的发展与应用许华．赵德胜．于晓秋，陈元际(黑龙江黑化集团有限公司，黑龙江齐齐哈尔161041)[摘要】煤气化是煤炭洁净利用技术的重要组成部分，在我国能源战略中具有举足轻重的作用。综述了煤气化技术的现状及发展趋势，对煤气化技术的原理进行了阐述，概括介绍了固定床、流化床和气流床三种煤气化技术的特点，并对鲁奇炉、德士古炉、壳牌炉、恩德炉等几种常用气化炉性能进行了比较，重点介绍了恩德粉煤气化炉的发展历史、特点及应用现状。笔者认为，恩德粉煤气化技

2、术具有自己独特的优势，是国内实力比较薄弱的合成氨企业进行技术改造的适宜技术。【关键词】煤气化；气化炉；恩德炉；发展；应用O引言煤炭在世界能源储量中约占79％，石油与天然气占12％。因此，煤炭利用技术的研究是未来能源战略的技术储备。在众多煤炭利用技术中，煤气化技术对促进能源综合利用、改善当前资源紧缺状况以及减轻环境污染具有重要意义⋯。可以说，煤气化是实现煤清洁利用的最有效途径口J，也是煤化工发展的重要工艺过程。20世纪中叶，发达国家花费了大量的人力、物力进行煤气化技术的研究、开发与应用，主要应用领域

3、包括发电、燃料气、合成气等。我国合成氨与甲醇工业经过多年的发展，目前采用的原料有煤、天然气、重油等多种。我国是一个资源和能源相对匮乏的国家，与石油和天然气相比，煤炭资源相对丰富，在我国一次能源消费中占75％左右，这就决定了我国的能源结构是以煤炭为主，从而也决定了煤在国内合成氨和甲醇工业原料中占据主导地位。我国的煤炭资源中褐煤占总储量的17％【3】，因此，开发、引进和应用适用的煤气化技术，特别是充分、有效、合理地利用低阶煤显得尤为重要。国家发改委、科技部2007年颁布的《中国节能技术政策大纲》中，已

4、将“发展褐煤气化技术，利用褐煤生产甲醇等化工产品”列入政策大纲。不同气化工艺对原料性质的要求不同，在选择煤气化工艺时考虑气化用煤的特性及其影响极为重要。气化用煤的性质主要包括煤的反应性、粘结性、结渣性、热稳定性、机械强度、粒度组成以及水分、灰分和硫分含量等。张东亮HJ、周夏【5’等认为，我国煤气化工艺的发展方向应根据煤种的特征、煤气的用途、资金状况和建设规模、环保要求等方面进行细致分析和综合考虑来选择适宜的气化工艺，并遵循如下选择原则：煤种适应性广；气化效率(包括碳转化率、有效气含量、冷煤气效率)

5、高，氧煤耗低；零污染或低污染；气化强度要高，能实现装置的大型化和过程的自动化。l煤气化技术的分类和气化炉的性能指标1．1煤气化技术的分类煤气化工艺可按压力、气化剂、气化过程、供热方式等进行分类，常用的是按气化炉内煤料与气化剂的接触方式分类，目前技术相对成熟而且已被广泛采用的煤气化工艺主要有固定床、流化床和气流床3种【4．6。8】。(1)固定床(移动床)。煤由气化炉顶部加入，气化剂由气化炉底部加入，煤与气化剂逆流接触，相对于气体的上升速度而言，煤的下降速度很慢，甚至可视为固定不动，故称之为固定床。但

6、实际上，煤在气化过程中是以很慢的速度向下移动的，故称其为移动床气化。常见的有间歇式气化(UGI)和连续式气化(鲁奇hrgi)2种。(2)流化床(沸腾床)。以粒度为0一10mm的小颗粒煤为气化原料，煤与气化剂并、逆流接触，煤粒在气化炉内悬浮分散在上升的气流中，在沸腾状态进行气化反应，煤料层内温度均一、易于控制。常见的有温克勒(Winlder)、灰熔聚(U—Gas、AFB)、循环流化床(CFB)等。全国中氮情报协作组第30次技术交流会论文集．·149·(3)气流床。煤料与气化剂并流接触，可用气化剂将粒

7、度100pJn以下的煤粉带人气化炉内，也可将煤粉先制成水煤浆然后用泵打人气化炉内，煤料在高于其灰熔点的温度下与气化剂发生燃烧反应和气化反应，灰渣以液态形式排出气化炉。典型工艺有Texaco水煤浆气化旧J、sheⅡ干粉煤气化[10】和GSP加压气流床【1¨气化。1．2气化炉的性能指标衡量气化炉性能的技术指标除煤种适应性、负荷适应性、单台炉的容量(日处理量或年处理量)、煤气含尘量、煤气中有害物质的可去除性、气化炉关键部件寿命等外，还包括以下主要能量指标，它们是衡量气化炉性能的重要指标。(1)碳转化率。

8、碳转化率表示煤中所含碳元素在气化炉中转化为煤气成分的百分数，碳转化率=转化成煤气成分的碳量÷煤中的碳量。目前性能良好的气化炉的碳转化率可达99％以上。(2)冷煤气效率。冷煤气效率=所生成煤气的化学能÷气化用煤的化学能。若按低位发热量为依据进行计算，目前性能良好的气化炉的冷煤气效率已达到80％以上。对于C—H：O—O：、C—C02—02、C—H20一空气三个体系来说，其冷煤气效率依次降低，因此，纯彩蒸汽气化是煤气化未来的发展方向。冷煤气效率还随蒸汽过剩系数与煤气出口温度的提高而降低。