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国内外煤气化技术新进展 发布2010-11-9 160626 来源本站原创 塑料助剂讨论区 煤气化技术是煤利用技术中的关键技术，而气化炉又是煤气化技术的核心，广泛应用于煤制甲醇、煤制合成氨、煤制甲烷及联合循环发I化技术发展呈现出以下趋势①增大气化炉规模，提高单炉制气能力；②提高气化炉的操作压力，降低压缩动力消耗，减少设备尺寸，降{的转化率；③气流床和流化床技术日益发展，扩大了气化煤种的范围；④发展气化过程的环保技术，尽量减少环境污染；⑤将煤炭气化过来的生产技术越来越受到各国的重视并已建成不同规模的生产厂。 工业上采用的煤气化技术，按气化炉的形式主要可分为移动床固定床、流化床、气流床三种类型。 移动床气化技术 鲁奇气化技术最早工业化、也是在世界范围内应用最广的气化技术，运行中的气化炉有数百台。该技术以碎煤650mm为原料，适用于不粘结或弱粘结性和灰熔点较高的褐煤和活性好的次烟煤、贫煤等煤种，氧耗低、冷煤气效率高。但由于气化温度低，水蒸汽用量大且分解率低，生成气中甲烷含量大，同时生成气中含有苯、酚、焦油等一系列难处理的物质，废水量大、净化流程长。此外，该技术原料只能用块煤而不适宜用粉煤。因而原料利用率低，大量筛分下来的粉煤要配燃煤锅炉进行处理。鲁奇气化适用于生产城市煤气和合成甲烷。 熔融排渣BGL气化技术由英国煤气公司和鲁奇公司在鲁奇炉的基础上联合开发，从二十世纪70年代开始直到90年代，试验了英、美多种煤种，取得了大量数据，包括型煤的制作与气化以及粗煤气的甲烷化。BGL气化技术将鲁奇炉的干粉排渣改进为熔融排渣，提高了气化反应温度，气化用蒸汽大大减少。气化效率和气体成分有了很大改进，废水排放量比鲁奇气化大量减少，废水处理变得相对容易。一台φ3600工业示范炉自2000年起在德国黑水泵厂运行至今，主要用于处理城市垃圾，所用原料为各种城市垃圾、废塑料和烟煤。 我国云南解放军化肥厂于2004年引进BGL气化技术改造了1台2800鲁奇炉，采用含高水分的褐煤直接投料，该项目已开车成功；随后解化又在云南瑞气15万t／a二甲醚项目上采用该技术，3台φ3600的熔融排渣的碎煤加压气化炉于2008年10月建成投产。 BGL熔渣气化技术具有以下特点 ①可在炉内形成局部高温约2000℃气化区，气化率高、气化强度大、同时将蒸汽使用量减少到鲁奇炉的10％15％。绝大部分喷入炉内的水蒸气通过参与气化而分解为H和C0。 ②设备投资、生产成本均明显低于气流床气化技术；有效气COHe成分与气流床气化相当85，但CH4含量高、碳转化率最高99。 ③兼备鲁奇固定床的逆流气化和高温熔渣气化的特点，提高了气化热效率，使气化过程的氧耗较其他气流床熔渣气化技术的氧耗大幅度降低，显著节省了空分等设备的投资；粗煤气的出口温度仅为300-550℃，提高了气化过程的热效率，大幅降低了废热回收的设备成本。 ④炉内靠近炉壁处温度和粗气出口处温度较低，气化炉炉体和附属设备可采用常规压力容器钢材，在国内直接加工制造，可以大幅降低制造、运输和安装成本。 ⑤对煤种的适用性高，对煤质变化不敏感。可应用于从劣质褐煤到高灰熔点无烟煤等煤种。 ⑥99％以上的煤转化为气体后，煤中剩余的矿物质在高温下熔化，经水激冷形成无渗滤性的玻璃质固体碎渣粒由炉底部排出。主要由煤中矿物质组成的炉渣可作为无污染副产品在建筑和筑路中使用。 ⑦BGL气化炉操作控制简便、操作弹性大、负荷变化和煤种变化对操作影响小。 ⑧粗煤气中分离的焦油和粗酚可返回炉内重新参与气化，当生产规模较大时也可作为有价值的副产品商业化销售。 立式方型干馏气化技术是我国拥有自主知识产权的移动床气化技术。立式方型干馏炉按干馏加热形式分为内热内燃式、外热式、外热内热并热式方型炉。按单炉日处理煤能力分为250t半焦150t、375t半焦230t和500t半焦300t。目前正常运行最多的是日处理煤能力250t年产半焦5万t的内热内燃式立式方型干馏炉。曰处理煤能力375t和500t的干馏炉已经投产运行。外热式、外热内热并热式方型炉尚未投产使用。立式方型干馏炉的要求入炉煤是20～100mm的块煤，立式方型干馏气化技术特点有 ①sJ型低温干馏方炉实现布料、集气、加热、出料均匀，炉子能充分发挥最大生产能力，为规模化生产创造了条件。 ②进炉煤经布料器自上而下均匀分布，与加热气流逆向运行，经干燥段逐步过渡到干馏段，温度逐步提高，最终干馏段温度控制在650700℃，实现低温干馏，既满足了半焦生产工艺条件，又使煤中的挥发分转化为气体产品。 ③炉体运行操作通过调整加热气体量、混合比、干馏温度、出口温度、压力和出焦量来控制炉子运行，操作简单、运行可靠。 ④SJ型低温干馏方炉产生煤气，经过净化处理后，一部分加热气体由煤气离心风机和空气离心风机经混合器压入炉内经花墙均匀喷入煤层，气体在炉内燃烧加热原煤，一部分用于烘干焦炭，剩余部分送出界区作为电厂燃料、生产合成氨原料或者生产甲醇的原料。 ⑤熄焦、煤气净化系统采取封闭运行，减少了有害气体随水蒸气的挥发，节约水资源，减轻了对操作人员的职业伤害。 ⑥对煤气净化盈余废水通过处理后用来熄焦。与废水不经过处理直接熄焦相比，减少了产品中带走的污染物，减少了污染物向下游产品的转移量。 立式方型干馏气化炉的缺点如下①只能使用块煤为原料，资源受到限制；②由于生产工艺原因，煤气热值低、产量大，给净化和应用带来困难；③出焦为水捞焦，半焦经过烘干后含水率也在15％左右。 流化床氖化技术 流化床气化炉采用粉煤作为原料，用氧化剂氧气或者空气来进行流化。其温度一般控制在1000℃以下，以防止灰融化后与炉床内的物质发生结聚。 国外流化床气化技术主要有德国温克勒winkler流化床粉煤气化技术。该技术压力较低，建有生产燃料气的装置，目前没有生产合成气的装置。以及此后改进的高温温克勒HTW气化技术，气化温度提高到1100cC，压力提高到1．0MPa，建有用于IGCC的工业示范装置，处理原煤能力达到2000t／d左右。近年来，美国KBR公司开发了TRIG流化床煤气化技术，特别适宜处理水分含量高、灰分含量高、热值不太高的劣质煤，该技术是在KBR特长的重油催化裂化技术FCC基础上开发成功的，气化压力可达3．04．0MPa，气化温度900-1100℃，炉内无需烧嘴和其他转动部件。具有适宜处理劣质煤且对煤粒度要求不高、处理原煤能力高单炉可达3000t／d，碳转化率高可达99％，冷煤气效率84％左右、采用干法脱灰且无气化污水、可副产高压蒸汽等优点。但目前仅有中试装置运转，缺少工业生产装置的运行经验。2009年2月该技术正式开始允许转让。目前国内一保密用户正在利用该技术建设工厂，日投煤量2000t，当量有效气体70000Nm3／hr，预计2011投产。 国内流化床主要有灰熔聚气化技术和恩德粉煤常压气化技术。该技术可用多种煤种作原料，如烟煤、焦炭、焦粉等，使用粉煤在1100℃下气化，固态排渣，无废气排放。该技术工业示范装置已在陕西城固氮肥厂、天津碱厂等建成。其煤种适应性广，操作温度约为1000-1080℃，反应压力为0．030．05MPa。气化炉是一个单段流化床，结构简单，可在流化床内一次实现煤的破粘、脱挥发份、气化、灰团聚及分离、焦油及酚类的裂解。带出细粉经除尘系统捕集后返回气化炉，再次参加反应，有利于碳利用率的进一步提高。产品气中不含焦油，含酚量低。碳转化率为90％。合成气中COH2为68％～72％，有效气体成分较低。