现代煤气化技术的开发与进展.pdf

文章编号““/;4 现代煤气化技术的开发与进展 黄戒介，房倚天，王洋 （中国科学院 山西煤炭化学研究所，山西 太原） 摘要评述了现代煤气化技术开发现状， 对加压固定床气化， 流化床气化， 水煤浆气流床气化和干粉气流床气化 典型代表技术的发展进行分析。结合热力学和动力学分析提出了未来煤气化技术发展的原则。鉴于目前制氧成 本仍然是制约煤气化技术发展的最大因素， 认为一方面应加速高效廉价的大规模制氧技术的开发， 另一方面要注 重氧耗低的气化技术的开发， 重视过程集成概念和技术经济的优化。理论分析和已有研究表明粉煤 燃烧集成技术 具有各自特点和良好的发展前景。 关键词煤气化；固定床；流化床；气流床 中图分类号A4; “67;““ 万方数据 中以温克勒气化炉、 常压 “ 炉、 鲁奇加压气化炉等 得到最早的应用。 世纪 6 流化床 气化技术、 0 干粉气流床气化技术和荷兰的 AB, 干粉气流床气化技术 （A .4 EFB， 最大的一套处理能力 达到 ,““ 0/1 ［5］， 在 ,“““ 年和 ,““ 年两年间在全世 界建立了 套气化装置， 包括我国淮南 （煤 ’““ 0/1， 合成氨） 、 美国 ED0 “EFB） 操作。其操 作温度一般在 4“M 4““M之间， 当灰熔点高于 4““ M时， 需要添加助熔剂。离开气化炉的高温粗 煤气和细粉， 含有入炉煤化学能的 4- 4-， 因 此冷煤气效率较低 （冷水工程 - -） 。另一 主要的问题是氧耗较高。为了降低过程氧耗， 提高 冷煤气效率， 在 ABCD 气化技术基础上发展了两段 进煤煤气化工艺， 如 G0C 气化法， 增加二段水煤浆 进料， 二段水煤浆喷入量为总量的 “- ,“-， 气 化炉出口温度降到 “5 M “4“ M ［， “］。次烟煤 气化冷煤气效率达到 -。 “干粉进料气流床气化技术干粉进料气流床 气化技术相对湿法进料具有氧耗低、 煤种适应广、 冷 煤气效率高等优点。其代表技术有 8NHH、 FJOPHD、 日 立气流床等。 8NHH 83QF 工艺 ,“ 世纪 “ 年代初， 8NHH 开始 致力于煤气化技术 （83QF） 的研究和开发， ’5 年 夏， 8NHH 公司在美国休斯顿附近的 GJ FBJ 综合建 造厂开始建设日处理煤量 ,,“0 （烟煤） 或 .“0 （褐煤） 示范装置 （83QFR） ， ’5 年投入运转， 到 ’’“ 年， 累 计运行4“““N， 其中连续运转时间最长为4,5N， 完 成了 . 个煤种的试验。继 83QFS 成功后， 又在荷 兰 T9UUO92 兴 建 了 一 座 ,4 万 4*./* （）“； （）； （997/ 09 2/.; /*. 7099’7’1/ 01 70-8 .2 99’7’17 （“） （） A； （） ABC； （0 /-/，* “200 K0“2B 296 ［*］ , 863 ’9 9’9 6. ,2 345678., 6.7,9 ;6 947’-5 0-9’;’-,’6. 76999 2-9 . 6.3,3 A-93 6. ,2 ,2.-8’9 -.3 B’.,’9 6; -6. 0-9’;’-,’6.，,2 7’.’75 6; ;, 6-5 0-9’;’-,’6. 345678., ’9 767693 A-9 -’ 97--,’6. ;60. 8-B’.0 ’,2 2’02 -7’,-5 ’.49,8., -.3 67-,’6. 69, 9 2’.39 ,2 76099 6; 6-5 0-9’;’-,’6.，6. ,2 6. 2-.3，D EF 6; -34-.3 -’ 97- 92653 -33993 -.3 9733 7；6. ,2 6,2 2-.3，560. 6.987,’6. 0-9’;’-,’6. 7 9’.0 ’.,0-,’6. 6.7, *68 ,2 ,26,’-5 -.3 C7’8.,-5 -9’9 ’, -. 9. ,2-, 95-00’.0 ;’C3 3 0-9’;’-,’6. ’,2 754’H3 6-5 ’.,’6. （,60-3 7-G ,’5 9’H 9,6B） ，.,-’.3 ;56 0-9’;’-,’6. ’,2 ,6 6 86 9,-09 6; 3 6-5 ;3’.0 -.3 7-,’-5 0-9’;’-,’6. ’. ;5G ’3’H3 3 ’.,0-,3 ’,2 .,’.0 6 I*A 689,’6. 2-4 0663 7 ,2 J7’-5 *.3 ;6 K-6 J,-, A-9’ D9-85A“ 996，.0-03 ’. ,2 D E F 6; 6-5 0-9’;’-,’6. -.3 26, 0-9 5-.’.0 M8-’52-.09C’-. 欢迎订阅 ’““ 年 燃料化学学报 燃料化学学报 是中国化学会和中国科学院山西煤炭化学研究所主办， 科学出版社出版的学术性刊物。 创刊于 68-,’6. J4’9 等。国内如中国学术期刊文摘 、中国化学化工文摘 、中国科学引文数据库 、 中国化学文献数据库 、中国科技期刊题名数据库 、中国科技论文统计与分析数据库 、中国矿业文摘 、 中国科技论文统计与分析 等； 连续几年进入 I 千种表。已成为 中国期刊网中国学术期刊 （光盘版） 全文收录期刊、中国学术期刊综合评价数据库 源期刊、万方数据系统期刊数据库 源期刊。并多次获国 家、 中国科学院、 华北地区及山西省的优秀期刊奖。 燃料化学学报 为双月刊， 大 开本， 空气预热温度上升,可以提高煤气热值、碳转化率和气化效率,优化煤气化过程.对于固态排渣气化 炉,空气预热温度的提高受煤的灰熔点限制. 4.期刊论文 项友谦.Xiang Youqian 固定床煤气化过程的数学模型 -煤化工1999,““3 根据气化原料与氧气、二氧化碳和水蒸气反应的动力学参数,在三传一反的基础上,建立了固定床煤气化过程的数学模型;对加压气化炉、水煤气炉等进 行了模拟计算与分析. 5.会议论文 杜始南 气化技术的选择和固定床造气技术的进展 2004 提出了选择新的煤气化技术的注意点，指出了国内主流的块煤焦固定床间歇气化技术的三大主要缺点，提出了促使固定床气化技术进步的技改项目建 议。 6.期刊论文 项友谦.张利平.Xiang Youqian.Zhang Liping 固定床煤气化过程的数学模型与模拟计算 -煤气与热力 1999,““5 根据煤与氧气、二氧化碳和水蒸汽反应的动力学数据,在传质和气-固相传热的基础上,建立了固定床煤气化过程的数学模型;探讨模型的简化和有关参 数的确定,并对常用炉型进行了计算机模拟计算与分析. 7.期刊论文 苏万银.Su Wanyin 煤气化方法的比较及分析 -煤化工2010,383 分析比较了固定床、流化床、气流床3种气化方式中各典型工艺的工艺流程、优缺点及工业化应用. 8.会议论文 田红.蔡九菊.陈冬林.鄢晓忠.刘亮 空气预热温度对固定床煤高温空气气化的影响 2009 采用蓄热式工业炉与逆流式固定床气化炉组成的高温空气气化系统是一项污染小、成本低、耗能低的新型煤气化燃煤工艺。该系统解决了我国大量分 散的中小型炉窑直燃煤所带来的环境问题，提高了煤的气化效率。本文建立了高温空气煤气化过程的动力学模型，利用自行设计的煤气化实验装置进行了 高温空气煤气化实验，并将模拟结果与实验数据相对照。结果表明应用数学模型比较准确地预测了实验炉的煤气成分，具有一定的通用性。采用上述模 型，研究了高温空气变化对煤气化指标煤气热值、煤气成分、气化产率、气化效率的影响。研究结果表明在保证气化温度低于灰熔点，维持加煤速率 和静止床高不变的情况下，空气预热温度由750℃提高到1050℃时，煤气中N2浓度降低导致煤气热值增加显著，由 6576kJ/Nm3 增加到7244kJ/Nm3，增加幅 度达10.2％，煤气中可燃成分CO浓度由20.94％提高到24.13％，H2浓度由26.2％提高到28.13％，CH4浓度变化不大，不可燃成分N2浓度由38.27％下降到 34.64％，CO2浓度由11.02％下降到9.35％；相应的气化产率由3.03Nm3/kg 减少到2.89Nm3/kg，减少幅度为4.6％；气化效率由78.13％增大到81.92％。 9.会议论文 尤彪.詹俊怀 固定床煤气化技术的发展及前景 2009 固定床煤气化技术是最先实现工业化应用的技术，在此基础上发展起来的合成氨工业为粮食增产和军事工业的发展奠定了重要基础。 20世纪四五 十年代是全球煤化工发展的黄金时期，但随着石油的大量发现，石油化工逐渐兴起，煤化工逐步退出，至20世纪六七十年代，全世界除中国和南非外，煤 化工时代完全结束，煤气化技术的发展完全停止，直到20世纪70年代石油危机爆发，煤气化技术才再度受到重视，相继开发了德士古水煤浆气化和壳牌粉 煤气化等技术。1 合成氨工业发展及目前面临的机遇与挑战 中国由于特殊的历史条件和资源条件，20世纪50年代开始大规模采用固定床煤气化技术进 行合成氨生产，以解决当时极为严重的粮食短缺问题。 10.期刊论文 刘卫平.LIU Wei-ping 我国煤气化技术的特点及应用 -化肥设计2008,461 介绍了我国煤气化技术的发展现状;论述了固定床间歇气化技术、恩德炉粉煤流化床气化技术、灰熔聚煤气化技术、壳牌煤气化技术、德士古水煤浆加 压气化技术、四喷嘴对置式水煤浆气化技术等煤气化技术的工艺特点、技术优势和不足;针时煤气化技术的选择提出了相关注意事项. 引证文献33条引证文献33条 1.宿凤明.刘江.米文真 煤质对固定床气化炉气化性能影响的工业试验研究[期刊论文]-节能技术 20101 2.陈国艳.张忠孝.代百乾.王婧.何翔.黄凤豹.陆成 气流床固态排渣实验研究[期刊论文]-中国电机工程学报 200923 3.曹建涛.程中虎.房倚天.王鸿瑜.王洋 流化床射流区域颗粒浓度分布的实验研究[期刊论文]-中国矿业大学学报 20093 4.杨景标.郑炯.邱燕飞.李树学.李越胜 煤焦水蒸气催化气化动力学分析[期刊论文]-节能 20096 5.杨景标.蔡宁生.张彦文 金属催化剂对褐煤热解气体产物析出影响的实验研究[期刊论文]-工程热物理学报 20091 6.乌晓江.张忠孝.朴桂林.小林信介.森滋勝.板谷義紀 高灰熔点煤加压气流床气化特性[期刊论文]-燃烧科学与技术 20092 7.周丹.马涛.吕彦力 典型煤气化技术的发展与应用[期刊论文]-中国科技信息 200822 8.曹建涛.程中虎.房倚天.王洋 流化床射流区域细粉浓度分布的实验研究[期刊论文]-煤炭转化 20084 9.乌晓江.张忠孝.朴桂林.小林信介.森滋胜.板谷义纪.陈国艳 煤粉加压气流床气化特性实验研究[期刊论文]-工程 热物理学报 20088 10.景慧敏.程中虎.王鸿瑜.黄戒介.王洋 压力下流化床流动特性的实验研究[期刊论文]-燃料化学学报 20081 11.杨景标.蔡宁生.张彦文 催化剂添加量对褐煤焦水蒸气气化反应性的影响[期刊论文]-燃料化学学报 20081 12.杨景标.蔡宁生.李振山 几种金属催化褐煤焦水蒸气气化的实验研究[期刊论文]-中国电机工程学报 200726 13.田玉仙.王晓刚.田欣伟.强军锋 多炉芯气化炉轴向温度分布及影响因素[期刊论文]-西安科技大学学报 20072 14.梁万才.赵建涛.吴晋沪.王洋 两段式气流床煤气化炉内气固流动数值模拟研究[期刊论文]-燃料化学学报 20073 15.屈利娟 流化床煤气化技术的研究进展[期刊论文]-煤炭转化 20072 16.张薇 煤焦气化反应特性研究[学位论文]硕士 2007 17.何德颂 干煤粉加压气化中试装置工艺及控制方案[期刊论文]-化工设计 20064 18.王俊宏.常丽萍 我国洁净煤节能技术研究进展[期刊论文]-化工进展 2006z1 19.范晓雷 神府煤热解及气化动力学研究[学位论文]硕士 2006 20.李莉 两种煤焦的高温气化反应性和动力学研究[学位论文]硕士 2006 21.宋学平.郭占成 固定床天然气与煤共气化火焰区温度影响因素的研究[期刊论文]-燃料化学学报 20051 22.气流床煤气化技术的现状及发展[期刊论文]-煤炭转化 20054 23.欧阳朝斌.段东平.郭占成.宋学平.于宪溥 天然气-煤共气化制备合成气热态模拟[期刊论文]-化工学报 200510 24.黄亚继.金保升.仲兆平.肖睿.周宏仓 流化床部分煤气化影响因素研究[期刊论文]-锅炉技术 20056 25.宋学平 煤与天然气共气化制合成气的基础研究[学位论文]博士 2005 26.贺必云 新型洗涤冷却室内多相流动特征的研究[学位论文]硕士 2005 27.任永强.许世森.郜时旺 干法进料煤气化技术在中国的进展与发展趋势[期刊论文]-中国电力 20046 28.欧阳朝斌.赵月红.郭占成 合成气制备工艺研究进展及其利用技术[期刊论文]-现代化工 20046 29.白树华.王志杰.房倚天.王洋 流化床气化炉带出细粉非机械返料机构研究[期刊论文]-燃料化学学报 20043 30.吴学成.王勤辉.骆仲泱.方梦祥.岑可法 不同常压流化床煤气化方案的模型预测Ⅰ.模型建立及验证[期刊论文]- 燃料化学学报 20043 31.王俊琪.方梦祥.刘耀鑫.黄军军.骆仲泱.岑可法 煤的部分空气气化联合循环发电系统特性研究[期刊论文]-能源 工程 20043 32.那永洁.张荣光.吕清刚.王东宇 循环流化床常压煤气化的初步试验研究[期刊论文]-煤炭学报 20045 33.魏欲晓 水煤浆气化技术的发展与其面临的问题[期刊论文]-煤炭工程 200410 本文链接 授权使用武汉科技大学whkjdx，授权号626704a7-67fd-4a29-b829-9e21010960f5 下载时间2010年11月1日