气流床煤气化

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气流床煤气化粉煤由气化剂夹带入炉，进行并流式燃烧和气化反应。受气化空间的限制，反应时间很短(1~10s)。为弥补反应时间短的缺陷，要求入炉煤粒度很细(0.1mm)，以保证由足够的反应面积。
    气流床是目前先进的煤气化技术，主要有湿法气流床气化和干法气流床气化。湿法气流床气化技术有德士古(Texaco)水煤浆加压气化工艺、多元料浆加压气化技术和多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术；干法气流床气化有Shell、Prenflo、GSP等气化工艺。
气流床气化技术的技术特点主要有：
① 种适应性强。
② 于反应物在炉内的停留时间短，随煤气夹带出炉的飞灰中含碳较高可以采用循环回炉的方法提高碳转化率。
③ 于反应温度高，通常采用纯氧作为气化剂，灰渣以熔融状态排出，排渣结构简单，排渣顺利。但是炉壁衬里受高温熔渣流动侵蚀，易损坏，寿命较短。
④ 炉煤气的组分以CO、H2、CO2、H2O为主，没有焦油、酚等杂质。
⑥出炉煤气温度很高，热损失大，可采用废热锅炉回收热量，提高热效率。
(1)Shell干煤粉气化技术
Shell干煤粉气化技术原料为干煤粉，采用气流床加压气化、液态排渣，利用废热锅炉产高压饱和或高压过热蒸汽；其主要技术特点如下：
①用加压氮气输送干煤粉，煤种适应性广，对煤的灰熔点适应范围比Texaco水煤浆气化技术更宽。
②气化温度约1400～1600℃，碳转化率高达99%以上，产品气体洁净，不含重烃，甲烷含量极低，煤气中有效气体（CO+H2）达到90%左右。
③氧耗低，与水煤浆气化相比，氧耗低15～25%，因而配套之空分装置投资可减少。
④单炉生产能力大，日处理煤量可达2000吨以上。
⑤冷煤气效率可达到78～83%。
⑥气化炉采用水冷壁结构，无耐火砖衬里，维护量较少，气化炉内无传动部件，运转周期长，无需备用炉。
⑦气化炉烧嘴及控制系统安全可靠。Shell公司气化烧嘴设计寿命为8000小时，Demkolec电厂使用烧嘴4年中未出现问题。
⑧炉渣可用作水泥渗合剂或道路建造材料。气化炉高温排出的熔渣经激冷后成玻璃状颗粒，性质稳定，对环境几乎没有影响。气化污水中含氰化物少，容易处理。
虽然Shell干煤粉气化技术具有许多优点，但是目前此项技术在商业运营中仅仅用于发电，在化工领域的运用还存在不少问题。
(2) GSP干煤粉气化工艺
GSP气化技术是单喷嘴下喷式干煤粉加压气流床气化技术，国外现在没有用户，根据煤气用途不同可用直接水激冷，也可用废锅回收热量。该技术由我国神华宁煤集团与德国西门子合资组建的北京杰斯菲克公司负责在我国推广这项技术。GSP干煤粉气化技术在神华宁夏煤业集团和山西兰花煤化工有限责任公司煤化工厂已经签定技术转让合同，即将投入建设。GSP工艺具有以下特点：
①干煤粉进料，加压二氧化碳输送，连续性好，煤种适应性广，可以处理各种含灰燃料1～35%，短期45%也没影响。
②气化温度约1400～1600℃，气化压力～3.0MPa，负荷调节范围为75～110％，碳转化率高达99%以上，产品气体洁净，不含重烃，甲烷含量极低，煤气中有效气体(CO+H2)～90%。
③氧耗低，与水煤浆气化相比，氧耗低10～15%，因而配套的空分装置投资可相应减少。
④目前已投入商业运行的单台炉生产能力可达日处理煤量720吨，约产有效气50000Nm3/h。
⑤热效率高，冷煤气效率75～82%，其余～10%热能被回收为低压蒸汽，总的热效率约为90%。
⑥气化炉采用水冷壁结构，无耐火砖衬里，维护量较少，气化炉利用率高，运转周期长，无需备用炉，气化炉及内衬使用寿命在10年以上。
⑦气化炉由一个主烧嘴、气化室、冷激室及承压外壳组成。膜壁和外壳间有约50mm间隙，间隙充CO2、N2或粗合成气，水冷壁水冷管内的水采用强制密闭循环，在循环系统内副产0.5MPa的低压蒸汽。
⑧采用激冷和湿法洗涤工艺，投资较低。
（3）德士古(Texaco)水煤浆气化工艺
Texaco水煤浆气化工艺为第二代先进煤气化技术。美国Texaco公司很早就开发了以天然气和重油为原料生产合成气技术，经多年研究以后，推出了水煤浆气化工艺。该工艺采用水煤浆进料、液态排渣、在气流床中加压气化，水煤浆与纯氧在高温高压下反应生成煤气。Texaco水煤浆气化工艺已在我国鲁南、上海焦化、渭化、淮化、浩良河、金陵石化、南化等9个厂投入生产，情况良好。Texaco水煤浆气化工艺具有如下特点：
①对煤种有一定适应性。除了含水高的褐煤以外，各种烟煤、石油焦、煤加氢液化残渣均可作为气化原料，以年轻烟煤为主，对煤的粒度、粘结性、硫含量没有严格要求。但是，国内企业运行证实水煤浆气化对使用煤质仍有一定的选择性：气化用煤的灰熔点温度T3值低于1350℃时有利于气化；煤中灰分含量不超过15%为宜，越低越好，煤的热值高于26000kJ/kg，并有较好的成浆性能，使用能制成60～65%浓度的水煤浆之煤种，才能使运行稳定，又较为经济，并能充分发挥技术优势。
②气化压力高。工业装置使用压力在2.8～6.5MPa之间，可根据使用煤气的用途加以选择。
③气化技术成熟。制备的水煤浆可用隔膜泵来输送，操作安全又便于计量控制。气化炉为专门设计的热壁炉，为维持1350～1400℃温度下反应，燃烧室内由多层特种耐火砖砌筑。热回收有激冷和废锅两种类型，可以煤气用途加以选择。
④合成气质量较好。其有效组分（CO+H2）含量占80%，甲烷量<0.1%。碳转化率95～98%。冷煤气效率70～76%，气化指标较为先进。由于水煤浆中含有35～40%水分，因而氧气用量较大。
⑤对环境影响较小。气化过程不产生焦油、萘、酚等污染物，故废水治理简单，易达到排放指标。高温排出的融渣，冷却固化后可用于建筑材料，填埋时对环境也无影响。
Texaco水煤浆气化工艺经过各国的逐步完善，其技术趋于成熟，但实际运行中仍存在煤的含水率不能高于8%、灰分不宜大于15%、灰熔点不宜高过1350℃，以及气化效率相对较低、氧耗高、耐火砖寿命短、喷嘴寿命短等诸多问题。

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