气流床煤气化工艺的发展现状

2014年8月山西煤炭管理干部学院学报Aug. ,2014第27卷第3期Jourmal of Shanxi Coal-Mining Administrators CollegeVol.27 No.3煤电技术研究●气流床煤气化工艺的发展现状温姗姗(山西省煤炭安全执法总队,山西太原030012)[摘要]本文以 Texaco和Shell气流床煤气化工艺为例,简述了加压气流床气化工艺的特征及分类。对这两种工艺进行了简单介绍,探讨了它们存在的问题并给了一些建议。[关键词]煤炭气化气流床Texaco Shell[中图分类号] TQ546.4[文献标识码]A[文章编号]1008- 88(2014)03- 0021-02应反应,最终相当于部分氧化反应,生成以CO+H2煤炭是地球上-种主要的矿物能源。我国煤炭为主的合成气。该工艺的特征是细粉煤(煤浆或直资源相对丰富，是世界上少数几个以煤为主要能源接干粉)、高温、液态排渣,其中高温是根本特征,因的国家之一。“缺油、少气、富煤”是我国的基本国为在高气速的气流床中,煤的停留时间很短,要使情,发展煤化工是我们的必然选择。但是国内煤转煤快速气化,从反应动力学角度分析,必须采用细化技术还是存在污染大、效率低等问题,洁净煤技粉进料和加压、高温气化,而高温必然导致液态排术对当前的我国具有重要的现实意义。煤炭气化技渣。加压气流床单炉生产能力大,目前每天单台炉术是洁净煤技术的核心之一-。尤其现代煤化工以煤气化煤量可达到数千吨。生产能力大是加压气流床气化为龙头,煤炭高效、洁净气化是现代煤化工洁气化工艺的特征之一，新建大型煤化工厂- -般选用净化的基础。气流床气化工艺,以提高单位时间产气率。气流床气化技术是煤炭大规模生产的主要途在高温(- -般1400C以上)工艺条件下,气流床径。随着IGCC、MTO .MTP等现代煤化工技术的发气化工艺相对比较洁净,因为合成气中重烃、焦油展,用煤生产燃气和合成气的加压气流床气化工艺等成分基本上都分解了;灰分中有害部分也在高温近年来有了较快的发展。气流床煤气化就是煤浆或作用下钝化。富氢氛围下,煤中硫转化为硫化氢,加煤粉以射流的形式喷入气流床气化炉内,在均匀高压相当于硫化氢被浓缩,有利于硫化氢的脱除。洁温下,快速转化为有效气体的过程,炉内的高温使净也是加压气流床的特征之- - 。煤中的灰熔解,并作为熔渣排出。加压气化炉是第2 Texaco水煤浆加压煤气化工艺二代煤气化技术，主要包括Texaco .Shell Destec、水煤浆加压气化产生的合成气可以用于联合Prenflo等几种形式,它们也是目前最具代表性的几循环发电以及燃料电池、制氢、制备液体燃料、化肥种气流床气化工艺。气流床煤气化依据原料性质可等需要富氢的领域,我国目前则主要用于制备合成以分为水煤浆进料和干煤粉进料两种,Texaco和氨与甲醇。世界部分国家水煤浆进料气流床气化应Shell分别是两种进料方式的代表性工艺。现就用状况见表1。.Texaco和Shell简单谈谈气流床煤气化工艺的发展水煤浆气化技术经过多年发展,目前已经技术现状。成熟，具有煤浆制备、计量、输送、控制简单,运行安1加压气流床气化工艺的特征全可靠,操作压力高,投资低等优势,在世界范围内气流床气化工艺用煤粉(- -般要求70%以上通的煤气化领域有较大市场占有量。过200目筛孔)、水(蒸汽)与纯氧气化剂在高温下Texaco加压水煤浆气化技术由美国德士古公司(-般1400C以上)进行瞬间的燃烧还原等复杂反20世纪40年代在重油气化的基础上开发而成,是中国煤化工收稿日期:2014- -06-10MHCNMH G作者简介:温姗姗( 1986-),女,山西吕梁人,山西煤炭安全执法总队助理工程师。2.一种具有代表性的加压水煤浆气化技术。该技术依而用于制取H2和NH;和甲醇则没有现成的经验。据热量回收方法又可分为全废锅工艺、半废锅工艺国内引进的Shell炉全部用于制取H2和NH3,采用和激冷工艺。在美国、中国、德国等多地建成工业示的都是废锅流程。范装置和工业生产装置多套，该技术已较成熟,具有4两种气流床煤气化工艺存在的问题及解决途径生产连续性强、合成气质量好、安全性能好等优势。水煤浆加压气流床气化技术在我国相对成熟,国家名称炉型时间台数|合成气主要用途故障率低,但是也有- -些缺点,例如水煤浆中约30%美国未定Texaco 2006 5 20200000 发电的水汽花会吸收大量的热,降低生产热效率,氧耗也西班牙BilanICCG电Texaco 2005 2 100000发电制氢较高;煤浆浓度高低与煤的成浆性有关,要求煤有较好成浆性，对煤中的灰含量和灰熔融性温度也有一中国湖南合成气厂 Texaco 2006 2| 8564750 化工合成气CharlesProiectTexaco 2005 2 10290000 发电制氢定要求等,这些要求造成可用煤的范围变窄。在技术上水煤浆气化技术与耐火砖内层是互为依存的,若日本YakohamaCo-Texaco 2003 2 500000 发电_gen/B没有好的耐火砖内衬,水煤浆气化的效果就会很差,PolkCountryTexaco 1996 1300000发电但是为了维持耐火砖的一-定寿命，要求炉内的操作ICCCProjeet德国Ville甲醇厂Texaco 1985| 32231500甲醇温度不得高过1400。因此,水煤浆气化存在的问宇部氨厂| Texaco 1984| 42150000合成氨题主要是其中的可燃物太少,热值较低。中国渭河化肥厂Texaco 1996 | 32040000合成氨Shell 加压煤气化工艺在实际生产中也存在一表1世界部分国家水煤浆 进料气流床气化应用些问题,例如加料阀密封加料系统的各类阀门开闭3 Shell干法气流床煤气化工艺频繁,磨损严重,这对阀门的材料和制造提出了较与水煤浆气化技术相比,干煤粉气化具有- -些.高要求。在安全及环保方面例如从气化炉出来的煤特殊优势,例如煤种适应性广、碳转化率和冷煤气气都夹带 有粉煤灰，其捕集与返烧都比较困难,甚效率高、煤气有效气含量高、比煤耗和比氧耗低等至对激冷气循环机和下流催化剂寿命有较坏影响。优点,也是目前煤气化研究的热点之一。在安全操作方面也存在一定缺陷,例如粉煤的稳定Shell煤气化工艺简称SCGP,由荷兰Shell国际供料难以实现,因为煤粉有密相和稀相,不同于液石油公司开发，是一种代表性的干煤粉加压气化工体,瞬间流量变化较大,这对炉温、挂渣和各种消耗艺。原则性流程可以简述如下:合格煤粉在煤粉加压指标都有不好影响。输送系统被高压的N2或CO2输送至气化炉内,与气5结语化剂(O2和水蒸汽)在炉内混合并进行剧烈燃烧和气针对我国国情,煤炭气化是发展IGCC、煤基化化反应,液态炉渣在除渣系统中激冷、破碎、收集后工以及清 洁能源系统的重要基础,而气流床煤气化排出,粗煤气被循环的冷煤气进行激冷,使高温煤气技 术因其具有较高的碳转化率和冷煤气效率较广中夹带的熔融态灰渣凝固分离，激冷后的煤气经煤的煤种适应性等特点，尽管目前生产中有些问题,气冷却器冷却除尘和湿洗系统净化后,进人下游工但是代表 了未来大规模煤气化技术的发展方向。艺系统。气化炉炉膛温度可以达到1500C~ 1600C,出炉合成气温度约为1400~1700C， 有效成分[参考文献]CO+H2含量高达90% ,甲烷含量非常低。约83%以[1]陈家仁.加压气流床煤气化工艺的发展现状及存在问上的热能转化为有效合成气的化学能，约15%的热题[J].煤化工,2006,(6).[2]马兆芳等气流床气化技术的现状及对比0.中氮肥, .能被回收为高压或中压蒸汽。2005,(6).Shell煤粉气化在能耗和水耗方面具有优势。[3]魏欲晓水煤浆气化技术的发展及其面临的问题].煤Shell气化产物中有效气CO+H2的比例远高于炭工程,2004,(10).Texaco气化的产物，产品作为燃料时，Shell粉煤气[4]范 玮.气流床气化工艺水煤浆和煤粉两种进料方式化将会占有一定的优势。但是Shell气化对投资、技，比较[D].转化利用,2013,(3).术等要求都高于Texaco水煤浆气化。[5]张腊,米金英. 干煤粉加压气化技术的现状和进展Shell煤气化工艺在国外只用在燃气联合发电,0].洁净煤技术中国煤化工*YHCNMH G.