流化床煤气化技术的分析评价

庄周

本文由 马后炮化工论坛 转载自互联网
流化床气化工艺的反应动力学条件好，气固两相扰动强烈，气化强度大。适合于活性较高的年轻煤及褐煤半焦的气化。对原料的粒度一般要求为0.5~6mm，还适合于含灰较高的劣质煤，炉内温度不高，煤气出口为900℃，材料的选择容易。可用空气、氧或富氧气化，煤气热值较低，煤气中的焦油和酚类含量少，净化系统简单，污染少。可以进行炉内脱硫，环保性能好，总的造价较低。
除U-Gas和KRW两种气化炉外，流化床汽化炉的运行温度一般不应超过煤灰的软化温度。与其他类型的气化炉相比，流化床气化炉的运行温度最低，其氧耗比液态排渣气化炉小，但它的碳转化率也最低。与气流床气化炉相比流化床气化炉的有点在于可以省去空分及磨煤系统，使用电减少。若气化反应的温度较低，会生成较多的二氧化碳。这就意味着要消耗较多的C和O2来生成不可燃气体二氧化碳。而煤气中CO2的存在，会影响湿法脱硫工艺中脱硫剂对H2S的吸收。此外，煤气中的NH3和CO2形成碳酸氢铵，当温度降低时会在管线上沉积而阻塞管路。但是，当高温净化技术投入商业化时，这些问题就不是很重要了。
与气流床相比，流化床气化炉的负荷跟踪性能较好。与移动床相比，流化床气化炉的煤气中不含焦油、酚等杂质。
1、高温温克勒气化炉（HTW）
HTW早已应用于甲醇等化工产品的生产过程中，其操作压力只有1.0MPa。HTW气化炉是8种典型煤气化工艺中惟一采用干法排灰的气化工艺。从HTW排出的灰渣含碳量较高，一般可以送到锅炉里再燃烧产生蒸汽。其它几种气化炉的灰渣含碳量相对较少，不需要设置这套附加的装置。虽然目前在研究如何滤掉HTW排出的灰渣中的有用成分，但这项技术远没有过关。HTW炉目前尚无在2.5MPa压力下运行的经历，它是否适合于IGCC系统，目前尚不能下定论。
2、U-Gas气化炉
U-Gas气化炉是应用灰团聚的原理，来进行反应和排灰的。在这种气化炉内，允许灰成分中熔点较低的部分先熔化，黏结其他未融熔化的灰，并形成团聚。这种工艺的优点是不需要熔化所有的灰，对灰渣的流动性要求不高。这种气化炉的灰渣比纯干式排灰的灰渣对环境的污染小。
U-Gas气化炉允许床层高度的波动，也允许床层中炭灰比有波动。但是，它的运行温度的灵活性很小，特别是床层的最高温度要进行严格控制，以免过多的灰渣熔化。若灰熔化的部分过大。会导致灰团聚较多而阻塞排灰管，也有可能使床层不能流态化。因此，保持床层均匀的流动，是控制团聚正常化的重要手段。与其他几种气化炉相比，U-Gas气化炉对操作的要求较高。
3、KRW气化炉
KRW也是采用灰团聚的流化床气化炉，其运行状况与U-Gas系统非常相似，二者主要的差别在于底部排灰方式不同。在KRW气化炉中。煤、氧气（或空气）一起从底部通过一个喷嘴喷入反应器。煤的裂解和燃烧发生在底部喷嘴附近，产生的热量迅速传到整个床层。
蒸汽单独喷入床层中，以气化床层中的焦炭。灰团聚仅出现在燃烧区域，这个区域的运行状态直接影响整个气化炉的性能，必须严格操作以保证良好的运行章台，被团聚的灰在沸腾的床层中得到冷却，而气化反应在床层中同时发生。由于流化床具有良好的混合和点火性能，中心管的燃烧热量和从第二级喷嘴喷入的蒸汽，可以很快得到混合。
与U-Gas不同，KRW不用固定的布风板或氧化剂分配器，这避免了在高温区设置这些分配装置，因此，KRW与U-Gas相比，其大型化更容易。
由于流化床煤气炉内必须维持一定的含碳量，且在流化状态下渣与料层的分离很困难。70%的灰及部分炭粒被煤气夹带离开气化炉，热损大。另外30%的灰粒由于黏结。重量增大，而落入灰斗，灰渣与飞灰的含碳量均较高。
为了防止炉栅结渣，全炉操作温度控制在灰熔点以下，这既影响了气化强度的进一步提高，也降低了对原料的适应性。当气化粘结性强的煤时，会在加料口的高温区结焦，造成加料管堵塞。煤中的水分高时，将会降低床层温度和增加热损。流化床气化炉一般采用压力干法加料，此时对煤锁装置要求较高。
HTW、U-Gas和KRW是3种典型的流化床加压气化炉，在解决排渣问题上都采用了下部锥形底的喷嘴群，控制气流流速使含碳无聊与灰渣分离。U-Gas气化炉在这方面较成功，灰渣含碳量可以控制在6%~10%的水平，而HTW和KRW要差一些，灰渣含量较高。为了提高碳的转化率，另用锅炉燃尽灰中碳，对含碳低的灰只能掺煤混烧。
目前，流化床气化炉已经工业运行的数量较少，大容量运行的经验更少。HTW、U-Gas和KRW气化炉已运行的最大容量分别为720t/d、120t/d、270t/d，而U-Gas和KRW气化工艺的应用与IGCC示范电站容量为5090MW。

chenhaijunsjy

刚刚在学了，好东西，分享了。