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煤气化煤气化技术状况与进展走势

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[提要] 简要评述现代煤气化技术中固定(移动)

摘自:毕业论文答辩www.udooo.com

床、气流床、流化床和熔融床技术开发现状。在此基础上,结合我国国情,煤气化发展趋势是拓宽原料的适应性,集成优化不同技术、装置规模大型化、开发煤气化净化技术,以及实现煤气化技术的近零排放。
关键词:煤气化;煤气化技术;发展趋势
:A
收录日期:2012年10月9日
煤气化是清洁、高效利用煤炭的主要途径之一,长期的生产实践表明,在各种煤炭转化技术中,煤气化是应优先考虑的一种加工方法。它是煤基化学品、煤基液体燃料、合成天然气、IGCC发电、制氢、燃料电池、多联产等工艺为基础。因此发展煤炭产业,首先要提高煤气化技术水平。

一、煤气化技术开发现状

煤气化技术核心是气化炉,按煤在炉内的流体力学行为分为四类,即固定(移动)床、气流床、流化床和熔融床。
(一)固定(移动)床气化。固定(移动)床气化,是指原料煤从炉顶加入,高温气体不断向上流动,整个物料自上而下移动,相对固定。煤在高温气化剂作用下发生气化反应,生成高温煤气,最后从上部煤气出口出炉。固定(移动)床气化有以下四种技术路线:
1、单段式固定(移动)床气化。因单段式固定(移动)床气化炉缺陷较多,20世纪六十年代初,国外已停止使用。目前,单段式固定(移动)床目前真正实现工业化的只有碎煤加压气化。
2、两段式固定(移动)床气化。该工艺是上世纪四十年发的,到上世纪五十年代,该技术在欧洲被广泛用于生产城市煤气和燃料气,气化剂为空气或水蒸气。
3、鲁奇加压气化。该技术选用的煤种为长烟煤、褐煤,操作压力3.0MPa,煤气出口温度600℃,碳转化率98%。最大缺点是冷凝洗涤污水含有大量焦油、苯和酚,处理难度大。目前,鲁奇气化炉最大用户是南非SASOL,有各种型号97台。
4、BGL加压气化。以喷嘴、渣池和间歇排渣系统为核心专有技术。该工艺选用的煤种为烟煤、次烟煤,操作压力

2.35~3.0MPa,煤气出口温度400~540℃,碳转化率99.5%。

(二)气流床气化。在高温高压条件下,粉煤或水煤浆与气化剂同时由喷嘴喷入气化炉燃烧室内,迅速气化,产生粗煤气和熔渣。因炉内气、固两相的流速基本相同,故称为气流床气化。目前,主要有以下五种技术路线:
1、德士古加压水煤浆气化技术。该工艺选用的煤种不限,气化压力2.7~6.5MPa,气化温度1300~1500℃,碳转化率95%~99%。该工艺设备操作连续性强,产品煤气压力高可省去后续气体压缩工段,废水易处理。该技术最大的问题是因水煤浆在喷嘴中以约30m/s的高线速度喷出,对金属材料的冲刷腐蚀颇为严重,喷口特别容易磨损。
2、华东理工四喷嘴对置式水煤浆气化技术。该工艺可提高合成气中的有效成分2~3个百分点,四喷嘴间具有较好的协同作用,有利于装置大型化,缺点是设备投资成本比较高。
3、壳牌加压气流床煤气化技术。该工艺气化压力2.0~4.0MPa,气化温度1400~1600℃,碳转化率99%。与水煤浆法相比,该技术优点是:O2和煤消耗低;负荷调解方便,可根据要求关闭其中一对,负荷降低50%。主要缺点是设备投资增大,技术要求高。
4、德国GSP加压气流床气化技术。该工艺最大的优势是可气化工业废弃物和生物质,把低廉、直接燃烧污染较大的煤、石油焦、垃圾等转化为高附加值合成气。该工艺气化压力

2.5~4.0MPa,气化温度1400~1600℃,碳转化率99.6%。

5、航天炉HT-L气化技术。该工艺的煤种选择范围宽,碳转化率高于99%。控制系统自动化程度高,有完善的安保联锁系统。
(三)流化床气化。流化床气化,就是增大炉内向上的气流速度,使煤粉处于沸腾悬浮状态,但又不被带出气化炉的操作。因此,与固定床气化相比,流化床气化的优点是气-固和固-固接触充分,传热、传质速率大,设备大型化。目前主要有以下八种技术:
1、德国的温克勒煤气化工艺。全世界共建有70多台温克勒气化炉。由于存在诸多技术问题,仅在上世纪五十年代末和六十年代初一度盛行,之后很少新建,运行至今的已不多见。
2、德国莱茵褐煤公司发明的高温温克勒气化(HTW)。该工艺适宜煤种为褐煤,气化压力1~2.75MPa,气化温度950~1000℃,碳转化率96%。该工艺优点为氧耗量低、不产生液态烃。
3、朝鲜恩德炉粉煤气化。该技术适宜长焰煤、褐煤。碳转化率为91%~96%。恩德炉粉煤气化技术是一种比较适合我国国情的中小型洁净煤气化技术,可用于甲醇、氢气、一氧化碳等生产,以及城市煤气和冶金、机械、建材等行业的燃气生产。
4、鲁奇公司开发的循环流化床气化(CFB)。该工艺适用煤种不受限制。气化压力0.05~0.4MPa,气化温度950~1100℃,碳转化率95%~98%。该工艺优点是可以用树皮、城市可燃垃圾作为气化原料。气化强度是移动床的2倍。该系统结构简单,操作方便,造价较低,易国产化。目前,全世界已有60多家企业采用CFB气化技术,正在设计和建设的还有30多家,总体水平处于世界领先地位。
5、美国能源部组织研发的输运床反应器气化(KBR)。该工艺适用于多种煤,尤其是低阶煤,气化压力0.9-1.5MPa,气化温度950℃,碳转化率91%~96%。该项技术可在空气和氧气两种模式下运行。目前,以空气为气化剂是开发重点,特别适合于IGCC及多联产系统。氧气模式可产生合成气,用于多种化学品和燃料的生产。20世纪九十年代中期,KBR在美国阿拉巴马州威尔逊维尔建设了50吨/天的示范装置。
6、美国芝加哥煤气工艺研究所U-gas气化工艺。该技术适宜煤种宽,技术特点为气化压力在0.1、3.0MPa,气化温度955~1095℃,碳转化率9

6.83%。优点是煤气中不含焦油和酚;设备简单,可全程自动化控制。

7、美国西屋电力公司开发的KRW气化。该工艺适用煤种宽,碳利用率可达95%。在1987年实现了工业化运行。但目前无KRW气化炉运行。

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