王娟姍

(同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司，山西 大同 037003)

氣流床煤氣化工藝技術(shù)研究

王娟姍

(同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司，山西 大同 037003)

氣流床煤氣化技術(shù)作為提高我國(guó)煤炭資源使用率，促進(jìn)煤高效潔凈的核心技術(shù)，對(duì)我國(guó)的煤礦企業(yè)的發(fā)展和煤炭的氣化有著非常重要的意義，同時(shí)也在一定的程度上促進(jìn)了我國(guó)可再生資源的可持續(xù)發(fā)展，降低煤炭對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的污染。本文將從氣流床煤氣化技術(shù)的概念、特點(diǎn)、分類(lèi)出發(fā)，詳細(xì)分析我國(guó)的典型氣流床煤氣化工藝技術(shù)，希望可以為相關(guān)工作人員提供一些參考。

氣流床煤氣化；工藝技術(shù)；特點(diǎn)

引 言

煤炭氣化在煤化工產(chǎn)業(yè)鏈中處于基礎(chǔ)地位，在煤炭氣化的諸多技術(shù)中，氣流床煤氣化技術(shù)具有生產(chǎn)能力大、較大的煤種與顆粒度適應(yīng)性以及較高的碳轉(zhuǎn)換效率等技術(shù)優(yōu)越性，因而被許多廠家所選用。

1 氣流床煤氣化技術(shù)的特點(diǎn)

氣流床氣化作為煤炭氣化過(guò)程中的一種重要形式，對(duì)提高煤炭使用率，降低煤炭對(duì)空氣造成的污染有著非常重要作用。正常情況下，在煤炭氣化過(guò)程中，原料煤都是以粉末的形式進(jìn)入到爐內(nèi)的，粉末狀態(tài)的煤和氣化劑經(jīng)由燒嘴或燃燒器一起夾帶并流送到氣化爐中，并在氣化爐中完成混合、燃燒以及氣反應(yīng)等一系列的過(guò)程。正常情況下氣化爐內(nèi)氣固流動(dòng)的相對(duì)速度比較低，氣體與其夾帶著的固體都往相同的方向運(yùn)動(dòng)，這就形成了氣流床氣化或夾帶床氣化。由于氣流床煤氣化技術(shù)具有很強(qiáng)的煤種適應(yīng)，而且氣化的溫度高，可以在井下良好的液態(tài)排渣，所以被廣泛的使用在了煤炭的氣化過(guò)程中[1]。

2 氣流床煤氣化技術(shù)的分類(lèi)

氣流床煤氣化技術(shù)可以從多個(gè)方向上進(jìn)行區(qū)分：根據(jù)氣流床煤氣化技術(shù)的進(jìn)料方式的不同，可以分為干煤粉進(jìn)料和水煤漿進(jìn)料兩類(lèi)；根據(jù)爐內(nèi)氣流方向進(jìn)行劃分，可以分為上行和下行兩類(lèi)；根據(jù)技術(shù)工藝流程的不同，可以分為廢鍋型和直接水激冷型兩種；根據(jù)其使用噴嘴數(shù)量和布置上的不同，可以分為單噴嘴直噴和多噴嘴對(duì)噴兩類(lèi)；根據(jù)氣化爐內(nèi)襯是否有耐火保溫材料來(lái)分，可以分為熱爐壁和水冷壁兩種。

在目前的比較常見(jiàn)的氣流床煤氣化技術(shù)中，最為典型工藝技術(shù)的有五種，它們分別為德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)、殼牌煤氣化技術(shù)、GSP氣流床氣化技術(shù)以及多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)[2]，文中會(huì)對(duì)這四種典型的氣流床煤氣化技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的分析。

3 氣流床煤氣化技術(shù)的典型工藝

3.1 德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)

德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)一種比較常見(jiàn)的技術(shù)，它所采用的進(jìn)料方式為濕法進(jìn)料，其排渣方式主要為液體排渣，核心工藝主要包括了研磨、煤漿制備與儲(chǔ)運(yùn)、煤氣化及合成氣洗滌、渣水處理系統(tǒng)等。在德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)氣化爐熱量利用方式有激冷、廢鍋、激冷和廢鍋結(jié)合3種方式。其工藝技術(shù)具有以下幾種特點(diǎn)：

1) 德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)對(duì)其煤種的選擇有一定的適應(yīng)性，通常選用灰熔點(diǎn)溫度在1 350 ℃以下，灰分含量不高百分之十，并且有著良好成漿性的煤種。

2) 德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)的熱回收應(yīng)該按照煤氣使用目的的不同來(lái)進(jìn)行科學(xué)的選擇，通常是激冷或廢鍋，有時(shí)也兩者共同使用。其氣化爐操作過(guò)程應(yīng)該將掌握好實(shí)際的穩(wěn)定，使其高于原料煤灰熔點(diǎn)大概50 ℃～100 ℃左右，通常氣化操作溫度為1 300℃～1 400 ℃。

3) 德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)所使用的水煤漿含有的水分通常在35%～40%，所以其氣化過(guò)程所需要的氧氣用量相對(duì)較大，但氣化過(guò)程中通常都不會(huì)產(chǎn)生焦油、萘、酚等污染物，這在一定的程度上降低了廢水處理的難度。

4) 目前的德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)所使用到絕大多數(shù)的機(jī)械設(shè)備都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，這在很大的程度上降低了使用過(guò)程中的投入資金以及設(shè)備安裝、維護(hù)等的費(fèi)用。

3.2 殼牌煤氣化技術(shù)

目前，我國(guó)所使用的氣流床煤氣化技術(shù)中，殼牌煤氣化技術(shù)是一種非常典型的技術(shù)。進(jìn)料方式主要為干煤粉進(jìn)料，其工藝流程包括磨煤與干燥、煤粉加壓與進(jìn)料、煤氣化、除渣凈化等過(guò)程。在對(duì)其原料煤進(jìn)行磨煤后，將其干燥，然后在加壓輸送到相應(yīng)的氣化爐，使其與氧氣充分的發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，再經(jīng)過(guò)相關(guān)的熱量回收和合成氣凈化后輸送給用戶(hù)。殼牌煤氣化技術(shù)的工藝具有以下一些特點(diǎn)：

1) 在煤種的選擇上，有著非常強(qiáng)的適應(yīng)性，從褐煤、次煙煤、煙煤到無(wú)煙煤、石油焦均可作為原料，對(duì)煤的灰熔點(diǎn)、灰分、硫含量煤種適應(yīng)范圍要求較寬。

2) 殼牌煤氣化技術(shù)，在實(shí)際的操作中，溫度一般控制在1 400 ℃～1 600 ℃，裝置的造氣壓力在2.0 MPa～4.0 MPa，在這樣的條件下，可以到達(dá)99%的碳轉(zhuǎn)化率。

3) 殼牌煤氣化技術(shù)的氣化過(guò)程所消耗的氧其比較低，而且還有著較高的冷煤氣熱效率，并利用廢熱鍋爐來(lái)氣體合成氣的熱量，一般情況下其熱量回收率可以到達(dá)15%[3]。

4) 殼牌煤氣化技術(shù)的控制系統(tǒng)有著較高的自動(dòng)化程度，可以有效的保障使用過(guò)程中的安全，而且機(jī)械設(shè)備還有著較長(zhǎng)的使用壽命，可以長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，維護(hù)和保養(yǎng)工作量都比較小，對(duì)環(huán)境的污染也非常低。

3.3 GSP氣流床氣化技術(shù)

GSP氣流床氣化技術(shù)由原民主德國(guó)所開(kāi)發(fā)，可用于處理固體燃料，尤其是低品位褐煤。后來(lái)的發(fā)展與改進(jìn)讓GSP氣流床氣化技術(shù)變得更加完善。GSP氣流床氣化技術(shù)的主要工藝特點(diǎn)如下：

1)以干煤粉作為主要原料，以單燒嘴下行制氣的形式來(lái)完成氣化過(guò)程。在實(shí)際的操作過(guò)程中，應(yīng)該將其溫度控制在1 450 ℃～1 600 ℃，操作壓力為2.8 MPa，在這樣的基礎(chǔ)下GSP氣流床氣化技術(shù)的碳轉(zhuǎn)化率可以達(dá)90%以上。

2) GSP氣流床氣化技術(shù)對(duì)煤種的適應(yīng)廣，理能力大，氣化效率和碳轉(zhuǎn)化率都非常高，而且對(duì)環(huán)境的污染也非常小，是目前國(guó)外普遍使用的一種技術(shù)，但由于氣化爐的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，目前我國(guó)的生產(chǎn)技術(shù)還不能完成獨(dú)立生產(chǎn)，絕大部分的設(shè)備都是從國(guó)外引進(jìn)，這就大大的提升了使用成本。

3.4 四噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)

四噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)是我國(guó)自主研發(fā)的一種氣化技術(shù)。它的進(jìn)料方式為濕法進(jìn)料，液態(tài)排渣。它所使用的設(shè)備主要是由水煤漿制備和四噴嘴對(duì)置式煤氣化裝置等組成，具有以下幾點(diǎn)特點(diǎn)：

1) 通常情況下，四噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)的操作壓力應(yīng)該維持在3.0 MPa～6.5 MPa，操作溫度應(yīng)該控制在1 200 ℃～1 300 ℃，有效氣體的生成率可以達(dá)到80%，碳轉(zhuǎn)化率同樣可以可以為維持在97%以上，而廢渣中所剩余的含碳量通常在5%以下[4]。

2) 四噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技的比煤耗較低，產(chǎn)氣量大，廢渣中的含碳量低，對(duì)提高煤炭資源的使用率有著非常重要的意義。設(shè)備實(shí)際運(yùn)行過(guò)程的負(fù)荷調(diào)節(jié)靈活，運(yùn)行周期長(zhǎng)，而且還擁有自主產(chǎn)權(quán)，但從實(shí)際的運(yùn)行效果來(lái)看，其穩(wěn)定性還存在著一定的問(wèn)題，這也是今后發(fā)展過(guò)程中需要解決的內(nèi)容。

4 結(jié)束語(yǔ)

加強(qiáng)氣流床煤氣化工藝技術(shù)的研究對(duì)提高我國(guó)煤炭資源的使用率有著非常重要的意義，科學(xué)的選用氣流床煤氣化工藝技術(shù)，詳細(xì)的掌握不同技術(shù)的工藝流程和工藝特點(diǎn)，才可以更好的促進(jìn)我國(guó)煤炭資源的可持續(xù)發(fā)展。

[1] 楊利民，謝雯婕.氣流床煤氣化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].中國(guó)化工貿(mào)易,2015(30)：169.

[2] 吳培瑞.氣流床加壓煤氣化技術(shù)研究進(jìn)展[J].商業(yè)文化月刊,2016(1)：203.

[3] 李彥.當(dāng)前主要?dú)饬鞔裁簹饣に嚰夹g(shù)分析[J].化工技術(shù)與開(kāi)發(fā),2013,40(9)：26-28.

[4] 趙鵬飛，趙代勝.氣流床加壓煤氣化技術(shù)研究進(jìn)展[J].神華科技,2016(1)：74-77.

Onprocesstechnologyofentrainedflowcoalgasification

WANGJuanshan

(DatongGuangfaChemicalIndustryCo.,Ltd.,DatongShanxi037003,China)

As a core technology to improve the utilization of coal resources in China and promote the high efficiency and cleanof coal, entrained flow coal gasification technology is ofgreat significance for the developmentof coal mine enterprises and coal gasfication, which also promotes the sustainable development of renewable resources in China to a certain extent, and reduces the ecological environment pollution caused by coal. In this paper,from the concept, characteristics and classification of entrained flow coal gasification technology, China's typical entrained flow coal gasification technology is analyzed in detail, providing useful reference for related personnel.

entrained flow coal gasification; process technology; characteristics

2017-02-21

王娟姍，女，1987年出生，2011年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)煤化工專(zhuān)業(yè)，本科，助理工程師，從事煤化工技術(shù)管理工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.03.18

TQ546

A

1004-7050(2017)03-0059-02

專(zhuān)題討論