流态化技术在煤气化工艺中的应用研究

工艺管理流态化技术在煤气化工艺中的应用研究陆元龙(中国化学工程第三建设有限公司安徽准南232000)摘要:我国是目前世界最大的煤炭生产国及消费国,煤炭资后 含尘量较低的煤气可通过废热锅炉,有效降低对炉管的磨损，源相对丰富而石油天然气资源相对缺乏,加强煤气化工艺的研究避免积灰,延长其使用寿命及检修周期。这种改进使褐煤、长焰与发展,也是煤化工及未来洁净发电制氢的核心技术。当前,煤煤等 多种煤种均可得到有效气化,煤种适应性宽，气化炉生产负气化工艺已形成固定(移动)床、流化床和气流床三种技术。本文荷 可在设计负荷的60%" 105%范围内进行调节,气化率较高,年运就流态化技术在煤气化工艺中的应用进行研究与总结。转率可达到90%以上。但恩德炉技术仍存在设备体积较大,灰渣关键词:流态化技术;煤气化工艺;气化床仿碳量高,煤气有效成分相对较低等问题。我国是目前世界最大的煤炭生产国及消费国,每年煤的年产2.灰熔聚流化床煤气化技术量可达10亿吨以上,大多数是直接燃烧用使用，其中采用煤气化灰熔聚流化床煤气化技术是以碎煤为原料,通过空气、富氧、形式生产合成的比重较低。煤气化工艺自开发至今,已有150年氧等作为氧化剂， 水蒸气或CO2作为气化剂，在适当的气速下，的历史,目前已形成了固定(移动)床、流化床和气流床三种技使 床层中粉煤沸腾,达到床中物料强烈返混，气固两相充分混合，术。自1921年Winler发现流态化现象,并开发流化床气化反应 在部分燃烧产生的高温下进行煤的气化。煤可在床内实现- -次器以来,这一技术原理再次引起固体物料加工工艺的革命,并在破黏 .脱挥发分.气化、灰团聚.分离.焦油及酚类裂解等过程。具煤气化工艺领域得到广泛发展与应用"。有结构相对简单,操作较为方便,煤种适应性广,可实现气化原料一、流态化技术在煤气化工艺中的应用原理本地化、提高气化强度及灰渣团聚,提高碳转化率,产品气中不含流态化是指在一- 个圆简形容器中设置多空形水平分布板,将焦油及 挥发酚等优势。它也是具有中国自主专利的,较为针对中物态颗粒堆;放在分布板上,形成固体层,即床层;当流体引入分布国煤炭特 点,目前已实现常压工业应用,与引进气化技术相比,其板下,使流体均匀地通过分布板后进人床层后,因流体速度不同，投资率降低50%左右。床层会出现固定床、流化床及输送床三种不同的状态。固定床流在对太原东山瘦煤、西山焦煤.王封贫瘦媒、陕西神木弱粘结体流速较低,固体颗粒相对位置不变,床层高度不变;当流体速度性长焰烟煤、冶金焦煤等代表我国大多数煤种进行试验表明,所进一步提升,颗粒被带到容器外,这时分布板到容器出口会出现有煤种采用灰熔聚流化床气化炉均能够得到稳定操作,并得到合浮动有流体颗粒，它是- -种向上的净速度运动,不存在床层界面，理的气化结果 ,产气率随原料热值增高而增高，气化强度随煤阶此时被称为输送床;介于输送床与固定床间的就是流化床。增高而降低,所有高灰熔点煤均可实现灰熔聚成球及选择性排流化床的形成有几大条件:有合适的容器作为床体,底部有灰,且可稳定操作高灰煤气化,合成气比消耗指标随着灰的含量流体分布器;有大小适中.足量的颗粒形成床层;有连续供应的流的增高而增高。但在操作上,需根据不同的煤种采用针对性设体充当介质;流速大于最小流化速度,但不能超过带出速度。计,使其更适应煤种的特点进行气化”。流化床(或称沸腾床)在煤气化工艺的应用是通过气化剂，如3.循环流化床技术在煤气化工艺中的应用氧气工空气、水蒸汽从气化炉底部鼓人炉内,使其中的煤粒呈流循环流化床是指炉膛内物料及飞出又返回炉膛的物流流化态化,并在一-定温度下发生燃烧工气化反应，它是煤气化工艺的燃烧(气化)的方式， 与加压流化床同样，它属于流化床燃烧技术，其较常规流化床的流化速度高,因此床内物料的速度远低于气体二流态化技术在煤气化工艺中的应用速度,气、固体流速较高，对质量与热量的交换极为有利。1.温克勒气化床的应用结语温克勒气化是流化床煤气化工艺应用的代表,它采用常压操煤气化技术是煤化工及未来洁净发电、制氢的核心技术,我作,生产能力较低,气化温度较低,产生的灰渣及物碳损失较大，国是--个煤资源相对丰富,石油天然气资源相对缺乏的国家,加且氧耗高,目前已较少应用;针对温克勒气化技术的缺点,人们通强煤气化工艺的研究,因此应结合我国煤种特点,特别是加强各过对气化温度及压力的提高,开发展高温温克勒气化技术,这项煤 种燃烧、气化性能的研究,采用针对性气化工艺,尤其是流态化技术将气化温度由原来的900C~950C的温度提高于850C~技术的研究与开发,使煤气化工艺得到不断完善与发展,为我国1100C,粗煤气带出物在经过分离之后,重新返回气化炉,灰渣的经济建设发展发挥良好的效益。含碳量降低,使碳转化率得到有效提高,增加了煤气产率,在操作参考文献:压力上由常压提高到1.0^2.2MPa,这样可以有效提高气化炉的[1]吴蓬勃.煤气化工艺技术的开发及应用[J甘肃石油和化生产能力。目前，我国用于工业生产的恩德炉粉煤气化技术是温工 .2010,3:14- 15.克勒煤气化技术”。[2]李宇航, 马玉红.煤气化工艺技术比较[].煤炭技术.2011,抚顺恩德炉在温克勒气化床的应用基础上,加入三大改进措2:7-9.施:1.气化炉底改为喷嘴布风，提高了气化温度，减少炉璧结渣问[3]原小静.现代煤气化技术及其煤种的适应性分析[J].山西题,提高气化炉的运转率;2.炉中上部增设两次进风喷嘴,出口化 工.2011,6:5.增设干式旋风除尘器，使煤气平整的细煤粒及热灰得到有效回作者简介:陆元龙,中国煤化工理工程师，收，再返回气化炉,达到流化气化,形成热物料循环,降低了灰中化工建设方向, 中国化学淮南的碳的含量,提高碳转化率;3.旋风除尘器后放置废热锅炉,除尘YHCNMHG238|化工管理 2014年3月