曹陸君

摘 要：煤炭氣化所生成的原料氣是一種在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較多也是較為廣泛的燃料氣，在煤炭氣化的過(guò)程中采用灰熔聚加壓流化床粉煤制取技術(shù)所獲得的燃料氣能夠在氫氧化鋁烘焙爐的燃料，本文將在分析多項(xiàng)煤氣化技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)采用加壓流化技床實(shí)現(xiàn)對(duì)于氫氧化鋁烘焙爐燃料氣的制取技術(shù)進(jìn)行分析介紹，并對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的推廣和應(yīng)用進(jìn)行分析闡述。

關(guān)鍵詞：煤氣化；加壓流化床；氫氧化鋁；燃料氣

中圖分類(lèi)號(hào)：TF802 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

煤炭是我國(guó)重要的燃料和工業(yè)原料之一，做好煤炭的深度開(kāi)發(fā)利用對(duì)于提高煤炭的利用率有著極為重要的意義。在實(shí)現(xiàn)煤炭清潔利用的過(guò)程中通過(guò)采用煤炭氣化技術(shù)生產(chǎn)出氫氧化鋁烘焙爐所需要的燃料氣是煤炭氣化應(yīng)用中的重要方面，本文將在分析國(guó)內(nèi)外主流煤炭氣化技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)煤炭燃料氣灰熔聚加壓流化床粉煤制取技術(shù)進(jìn)行分析介紹。

1.煤炭氣化基礎(chǔ)的發(fā)展現(xiàn)狀

煤炭是人類(lèi)利用最為廣泛也是歷史悠久的一種能源，隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，對(duì)煤炭進(jìn)行深度加工能夠得出眾多的工業(yè)原料，對(duì)煤炭進(jìn)行氣化能夠得出多種工業(yè)燃料氣，對(duì)這些燃料氣進(jìn)行利用將能夠有效地提高煤炭的利用效率?，F(xiàn)今的工業(yè)領(lǐng)域?qū)τ诿禾繗饣夹g(shù)有著深刻的研究和應(yīng)用，下文將就煤炭氣化技術(shù)進(jìn)行討論：

（1）固定床技術(shù)，在對(duì)煤炭進(jìn)行氣化作業(yè)的過(guò)程中，將煤炭采用固定氣化爐進(jìn)行氣化的流程被稱(chēng)之為塊煤氣化技術(shù)，在固定氣化爐中又分為常壓和加壓兩大類(lèi)，在這其中常壓氣化所采用的煤炭氣化爐爐型主要為UGI爐，而加壓氣化工藝所采用的氣化爐型主要是Lurgi爐型和BGL爐型。

（2）除了規(guī)定氣化床技術(shù)外，在煤炭氣化工藝中采用流化床來(lái)對(duì)煤炭進(jìn)行氣化也是煤炭氣化中一項(xiàng)極為重要的技術(shù)，在采用流化床來(lái)對(duì)煤炭進(jìn)行氣化的過(guò)程中主要分為使用常壓流化床和加壓流化床兩大類(lèi)氣化技術(shù)。以灰熔聚（AFB）爐型為例，其在對(duì)煤炭進(jìn)行氣化的過(guò)程中，將所需氣化的煤炭原料打碎為直徑在10mm以內(nèi)的煤炭小顆粒，然后在對(duì)這些粒徑在10mm以內(nèi)的煤炭小顆粒進(jìn)行氣化作業(yè)時(shí)，通過(guò)向氣化爐中吹入垂直氣流，從而使得這些小煤炭顆粒能夠懸浮在垂直上的氣流中，以便在其在沸騰狀態(tài)下進(jìn)行氣化反應(yīng)時(shí)能夠使得煤料受熱均勻，從而使得煤炭的氣化效率得到有效的提高。

（3）國(guó)外在對(duì)煤炭進(jìn)行氣化反應(yīng)時(shí)主要采用的是并流氣流床技術(shù)，在對(duì)煤炭進(jìn)行氣化作業(yè)時(shí)可以采用氣化劑帶入粒度<100μm的煤粉進(jìn)入到煤炭氣化反應(yīng)爐內(nèi)，用以高效的得到煤炭燃料氣，除此之外還可以采用水煤漿的方式將煤炭反應(yīng)原料送入氣化反應(yīng)爐中以得到燃料氣，在將水煤漿送入到氣化反應(yīng)爐后。氣化反應(yīng)爐中的煤料將在高于其熔點(diǎn)的溫度下與氣化劑發(fā)生燃燒和氣化反應(yīng)，反應(yīng)后所剩余的灰渣則將以液體的形式被送出氣化反應(yīng)爐。隨著我國(guó)對(duì)于煤炭清潔利用需求的不斷增加，做好對(duì)于煤炭的氣化反應(yīng)得到所需要的煤炭燃料氣是今后一段時(shí)間內(nèi)我國(guó)煤炭發(fā)展和應(yīng)用的重點(diǎn)。通過(guò)對(duì)國(guó)外煤炭氣化技術(shù)進(jìn)行借鑒和研究的基礎(chǔ)上，我國(guó)基于國(guó)外先進(jìn)的氣流床技術(shù)研發(fā)出了符合我國(guó)自身需求的煤炭氣流床氣化技術(shù)。多家單位所設(shè)計(jì)出的煤炭氣化技術(shù)具有完全自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，且這些煤炭氣化技術(shù)現(xiàn)今已經(jīng)在大型煤炭化工領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)對(duì)于煤炭資源的清潔、高效利用打下了良好的基礎(chǔ)。

2.使用煤炭氣化技術(shù)制備氫氧化鋁焙燒爐所需要的燃料氣

某氫氧化鋁焙燒爐在設(shè)計(jì)之初采用的是重油作為其燃燒能源，設(shè)計(jì)完成后每年將消耗近6萬(wàn)噸重油，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)83萬(wàn)噸的氧化鋁。這一設(shè)計(jì)思路是以往氧化鋁工廠設(shè)計(jì)時(shí)所主要采用的設(shè)計(jì)思路，但是隨著油料價(jià)格的持續(xù)上漲及油料供應(yīng)短缺的影響，使用重油作為氫氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中的主要原料已經(jīng)無(wú)法滿足生產(chǎn)所需，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要選用集中低廉、可靠的燃料來(lái)作為氫氧化鋁焙燒爐生產(chǎn)所需的燃料氣。山西作為煤炭大省擁有豐富的煤炭資源，并分布著大量的焦化廠，因此選用煤炭氣化所獲得的可燃性氣體來(lái)作為氫氧化鋁焙燒爐所需要的燃料氣具有來(lái)源豐富、供應(yīng)穩(wěn)定、價(jià)格低廉的特點(diǎn)。能夠很好地滿足氫氧化鋁的生產(chǎn)所需。相較于使用重油作為氫氧化鋁焙烤爐的燃料，使用煤氣作為生產(chǎn)燃料能夠節(jié)約近1/3的燃料成本，此外使用煤氣來(lái)替代重油將極大地降低有害其他的排放，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。

對(duì)煤炭氣化所生產(chǎn)出來(lái)的原料氣將能夠有效地保障氫氧化鋁的生產(chǎn)，結(jié)合氫氧化鋁焙燒爐的燒嘴特性以及氫氧化鋁焙燒爐的工藝特點(diǎn)，使用煤氣作為燃料氣時(shí)要求煤氣具有低熱值、大氣量穩(wěn)定供應(yīng)的特點(diǎn)，同時(shí)由于生產(chǎn)對(duì)于環(huán)保具有較高的要求從而使得煤氣在制備的過(guò)程中需要將煤炭中的硫、磷等的含量降至最低。在眾多的煤炭氣化技術(shù)中，氣流床技術(shù)由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜和生產(chǎn)成本較高因此不適用于作為煤炭氣化的主要技術(shù)。而在剩下的兩種技術(shù)中，固定床煤炭氣化技術(shù)中極具代表性的魯奇爐，由于其生產(chǎn)的煤氣中含有一定量的焦油和酚，因此將使用此技術(shù)汽化后的煤炭燃料氣直接應(yīng)用于氫氧化鋁焙燒爐中將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，而在后續(xù)生產(chǎn)工藝中加裝過(guò)濾工藝去除焦油和酚將會(huì)導(dǎo)致煤炭氣化燃料氣的成本大幅增加，將會(huì)導(dǎo)致氫氧化鋁生產(chǎn)的成本增加。因此，配套于氫氧化鋁生產(chǎn)所需的燃料氣應(yīng)當(dāng)采用灰熔聚流化床粉煤加壓氣化技術(shù)，其能夠良好地適應(yīng)我國(guó)煤炭中硫含量過(guò)高的煤炭特點(diǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)于煤炭的清潔、高效的利用。

3.氫氧化鋁焙燒爐所需的清潔燃料氣氣生產(chǎn)工藝

結(jié)合氫氧化鋁焙燒爐生產(chǎn)所需要的燃料氣特點(diǎn)，在煤炭氣化生產(chǎn)中使用灰熔聚粉煤加壓氣化生產(chǎn)工藝技術(shù)，此技術(shù)相較于其他的煤炭氣化技術(shù)具有以下幾方面的特點(diǎn)：

（1）使用流化床使得中心局部的溫度提高，因此在煤炭氣化的強(qiáng)度和氣體性都得到了較大的提升，同時(shí)能夠廣泛地適用于多種品質(zhì)的煤炭，尤其適用于氣化劣質(zhì)的煤炭。

（2）生產(chǎn)出的煤氣中焦油和酚的含量極低，能夠有效地降低污染的排放。

（3）在煤氣的生產(chǎn)過(guò)程中所采用的灰團(tuán)聚成球、借助重量的差異與半焦有效分離的技術(shù)將能夠有效地提升煤炭氣化過(guò)程中的碳轉(zhuǎn)化率。

（4）在煤氣生產(chǎn)的過(guò)程中，所采用的流化床操作方式將使得煤炭氣化的可操作性大幅提高，氣化生產(chǎn)中的操作穩(wěn)定將有利于連續(xù)、可靠的生產(chǎn)出煤氣。

（5）煤炭氣化生產(chǎn)中所產(chǎn)生的飛灰經(jīng)過(guò)旋風(fēng)除塵器的捕捉后返回到氣化爐中將會(huì)再次經(jīng)過(guò)循環(huán)和高溫轉(zhuǎn)化，從而使得碳轉(zhuǎn)化率得到了進(jìn)一步的提升。在氫氧化鋁焙燒爐所使用燃料氣項(xiàng)目的建設(shè)中采用獨(dú)特的高氨氮廢水去燃煤鍋爐氨法脫硫系統(tǒng)，在規(guī)避了以往使用高氨氮廢水處理較為困難這一難題的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了廢水資源的重復(fù)循環(huán)利用，在解決了氨法脫硫中氨耗成本較高難題的同時(shí)也使得資源的利用率得到了較大幅度的提升。此外，在煤氣生產(chǎn)工藝中使用煤氣膨脹機(jī)來(lái)取代電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)在降低更好的同時(shí)也使得煤氣的能源成本得到了較大幅度的降低。

結(jié)語(yǔ)

氫氧化鋁焙燒爐的生產(chǎn)需要耗費(fèi)巨大的能源消耗，再過(guò)往的設(shè)計(jì)中采用重油作為燃料將不但會(huì)造成成本激增同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生較大的環(huán)保難題。為解決這一問(wèn)題，使用灰熔聚流化床粉煤加壓氣化技術(shù)來(lái)制取煤氣作為氫氧化鋁焙燒爐燃燒的燃料氣，將能夠有效地提高氫氧化鋁焙燒爐生產(chǎn)的效率并降低氫氧化鋁焙燒爐的生產(chǎn)成本。利用灰熔聚流化床粉煤加壓氣化技術(shù)所制備的燃料氣除了應(yīng)用于氫氧化鋁焙燒爐的燃燒生產(chǎn)外，還能夠應(yīng)用于其他諸多的生產(chǎn)領(lǐng)域中，具有較高的推廣和應(yīng)用價(jià)值。

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