煤气化技术的发展与应用

辽宁化工Vo1.41 ,第42拳基胥期Liaoning Chemical IndustryFebruary;, 2012煤气化技术的发展与应用许华，赵德胜，于晓秋，陈元际(黑化集团股份有限公司，黑龙江齐齐哈尔161041 )要: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不同煤气化技术的特点，并对鲁奇炉、德士古炉、壳牌炉、恩德炉等几种常用气化炉的性能做了比较，重点介绍了恩德粉煤气化炉的发展历史、特点及应用现状，认为恩德粉煤气化技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:恩德炉;粉煤气化;有效气含量中图分类号: TQ 541文献标识码: A文章编号: 1004-0935 (2012) 02- -0181-03我国合成氨与甲醇工业经历多年的发展，目前响极为重要。气化用煤的性质主要包括煤的反应性、采用的原料有煤、天然气、重油等多种。煤在国内粘结性、结渣性、热稳定性、机械强度、粒度组成合成氨和甲醇工业原料中占据主导地位。张东亮"以及水分、灰分和硫分含量等。周夏"等认为我国煤气化工艺的发展方向应根据具2煤气化技术的分类和衡量气化炉的体煤种特征、煤气用途、资金状况和建设规模以及性能指标环保要求等方面进行细致分析和综合考虑来选择适2.1 煤气化技术的分类宜的气化工艺,并遵循如下选择原则:①煤适应性要宽，对粒度、灰熔融性温度等限目前技术相对成熟、已经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):制不应太严;②气化效率(含碳转化率、有效气含量、冷煤气①固定床(移动床):常见有间歇式气化( UCI)和连续式气化(鲁奇Lungi) 2种。效率)要高，氧煤单耗要低;②流化床(沸腾床):常见有温克勒( Winkler )、③零污染或低污染;④气化强度要高，能达到装置大型化、过程自灰熔聚(U-Gas、AFB)、 循环流化床(CFB)等。③气流床:典型工艺有Texaco水煤浆气化”、Shell动化的要求。干粉煤气化”和GSP加压气流床”气化。1煤气化的基本 概念和气化原理2.2衡气化炉性能的指标煤炭气化过程发生的反应包括煤的热解、气化衡量气化炉性能的技术指标包括煤种适应性、和燃烧反应。煤的热解是指煤从固相变为气、固、负荷适应性、单台炉的容量(日处理量或年处理量)、液三相产物的过程,热解析出的挥发分包括煤焦油、煤气含尘量、煤气中有害物质的可去除性、气化炉由、酚和某些气相碳氢化合物;析出挥发分后的固关键部件寿命等等。此外，能量指标也是衡量气化定碳与气化剂发生反应生成CO、CO2和CH2等气体;炉性能的重要指标，主要包括:碳转化率、冷煤气同时，挥发分与氧之间还会发生反应，最终形成粗效率、热煤气效率、能量转化效率等。煤气。煤的气化和燃烧反应包括两种反应类型，即3各种气化工艺的比较”非均相气-固反应和均相的气相反应。不同的气化工艺对原料的性质要求不同，因此3.1各种气化工艺对煤质的要求在选择煤气化工艺时，考虑气化用煤的特性及其影中国煤化工见表1。MYHCNMHG收稿日期: 2011-12-26作者简介:许华 (1974-),女，工程师，黑龙江五大连池人，1996年毕业于齐齐哈尔轻工学院精细化工专业，研究方向:化工企业化工工艺。E-mail: xuhual 99021 4@1 63.comn.182辽宁化工2012年2月表1各种气化工 艺对煤质的要求项目TexacoShell .U-GasLurgiUGIEnde煤种长焰煤、气煤各种煤种褐煤、 烟煤、无烟煤褐煤、 弱粘性的烟煤无烟煤、 焦炭褐煤、 长焰煤、不粘煤、弱性煤粒径/mm≤0.1 .0~66~50 .25~80 .0~ 10灰熔点/C≤I 35(1 450-1 550≥1200≥1000≥1250粘结性高粘结性可使用弱粘性煤低粘结性水分，%水煤浆依度60-65≤20≤38无限制8~12.灰分，%<25≤20挥发分，% .2:无要求130~ 32总硫<3.2几种气化工艺的技术指标比较气化工艺的技术指标比较见表2。表2几种气化工艺的技术指标比较ShellU气化压力/MPa2.6-8.52.0~4.00.08-0.53.00.04气化温度/C .1 300- 14001400- I 6001 000~ 1 0501200-1 500900~1 000950-1 000单炉处理煤的能力M(rd"' )500-7502 000300- 500600s0~ 10050氧气用量(m"'km' CO)+H2400-420310- 320300~ 320270~ 300300~ 350灰中含碳量，%)53~525-30≤I0蒸汽分解率，%7537.540-6038碳转化率，%98)99160~6589.663.3几种气化工艺的操作特性比较气化工艺的操作特性比较见表3。表3_ 几种气化工艺的操作特性比较U-CGasGI床型/技术层次气流床第二代流化床移动床第一代移动床第一代流化床进煤系统煤浆进煤氟气输送干碎煤锁斗间断加入间歇千块螺旋加煤机蒸汽霄量(kgkm' C0+HI)不需要少量蒸汽5203.1 MPa、400 C燕汽作气化剂300 ~ 320co, %40.260.243.2124.63232-34H2, %37.223.634.8739.81434-37COn. %1.2.07.817-19CH4s0x 10*< 100x 10*1%- 2%8.7%1.0%2-45N+Ar, %0.7.0.71.211-13有效气，%77.4>83.6864.47665 -70净热效率，%68~7094~99.7643.5几种气化炉的投资比较几种气化炉的投资比较见表4。表4几种气化种气化炉 的投资比较投资/万元装置产能/(kran)气化部分备煤及附属部分空分装置水处理及配套合计恩德炉23403 500~ 4000007040- 1 640灰聚熔1 2005003 500- 40005700- 6200德士古s015 500壳牌1240011000中国煤化工47 420DHCNMHG3.4几种气化炉的投资比较几个气化的仅页比我见衣5。第41卷第2期许华，等:煤气化技术的发展与应用183表5几种气化炉的投资比较5结束语吨氨消耗恩德炉灰融聚 德士古 壳牌随着人类工业化进程的推进，煤的气化技术也原料煤kg2 640150017111457富氧空气(折标)/m' 13576071 122926得到了长足的发展，恩德炉粉煤气化技术以其适用蒸汽Akg853.5033原料煤范围宽，价格便宜、操作控制过程简单、投182.620.1资少见效快等优势,软水/m’1.541.60新鲜水/m’.27在众多的煤气化技术中独树一帜，为经济实力碳转化率, %89~91 .895~96 98-99不足的企业进行技术改造提供了-种选择。尤其是有效成分(CO+H), % 65~70>68 78-82 .恩德炉在长山化肥集团公司、黑化集团公司、安徽灰渣含碳，% .<10