【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 粒度大，則氣化不完全；力度不均勻，則氣流分布不均勻，會(huì)發(fā)生燃料局部過(guò)熱、結(jié)疤或形成風(fēng)洞。⑧、機(jī)械強(qiáng)度 指原料抗破碎能力。應(yīng)選擇機(jī)械強(qiáng)度高的固體燃料；⑨、熱穩(wěn)定性 煤及煤焦的熱穩(wěn)定性是指其在高溫作用下是否容易破碎的性質(zhì)。要求熱穩(wěn)定性較好； 圖18固定床煤氣發(fā)生爐結(jié)構(gòu) ⑩、化學(xué)活性 煤及煤焦的化學(xué)活性是指與氣化劑如氧、水蒸氣、二氧化碳的反應(yīng)能力，化學(xué)活性高的原料有利于氣化能力和氣體質(zhì)量的提高。 總之，結(jié)合實(shí)際情況綜合考慮。學(xué)習(xí)內(nèi)容4：常壓間歇法水煤氣生產(chǎn)過(guò)程 水煤氣生產(chǎn)的特點(diǎn) 煤氣爐內(nèi)燃料層的分區(qū)：干燥區(qū)、干餾區(qū)、氣化區(qū)、灰渣區(qū) 水煤氣生產(chǎn)的工作循環(huán)a) 吹風(fēng)階段b) 蒸汽吹凈階段c) 一次上吹制氣階段d) 下吹氣階段e) 二次上吹制氣階段f) 空氣吹凈階段吹空氣和吹水蒸氣過(guò)程的操作條件① 吹空氣過(guò)程② 吹水蒸氣過(guò)程 ③ 氣流速度 ④ 氣化原料的選擇 圖17煤氣爐的結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)內(nèi)容5： 移動(dòng)床間歇?dú)饣鞖庀到y(tǒng)主要包括原料煤的配置、造氣、氣體凈化除塵、廢熱回收等裝置，其中最主要的是氣化爐。學(xué)習(xí)內(nèi)容6：流化床煤氣化制備甲醇原料氣 流化床煤氣化過(guò)程是粉煤在反應(yīng)器內(nèi)呈流化狀態(tài)，在一定溫度、壓力條件下與氣化劑反應(yīng)生成煤氣。特點(diǎn)： 與常壓移動(dòng)床相比，床層溫度均勻，傳熱傳質(zhì)效率高，氣化強(qiáng)度大，使用粉煤，原料價(jià)格便宜且煤種適應(yīng)范圍寬，產(chǎn)品煤氣中基本不含焦油和酚類(lèi)物質(zhì)。是煤氣化制備甲醇的主要研究和發(fā)展方向。 溫克勒氣化工藝是最早的以褐煤為氣化原料的常壓流化床氣化工藝。 圖19 UGI水煤氣發(fā)生爐示意圖 圖110溫克勒氣化工藝流程圖溫克勒氣化工藝流程 主要包括煤的預(yù)處理、氣化、氣化產(chǎn)物顯熱的利用、煤氣的除塵和冷卻。①、原料的預(yù)處理 首先對(duì)原料進(jìn)行破碎和篩分，制成010mm的爐料，一般不需要干燥，如果爐料表面含有水分，可以使用煙道氣對(duì)原料進(jìn)行干燥，控制入爐原料的水分在8%12%。對(duì)于有黏結(jié)性的原料，需要經(jīng)過(guò)破黏處理，以保證床內(nèi)的正常流化。②、氣化 預(yù)處理后的原料送入料斗中，料斗中充以氮?dú)饣蚨趸级栊詺怏w，用螺旋加料器將煤料加入氣化爐的底部煤在爐內(nèi)的停留時(shí)間大約15min。氣化劑送入爐內(nèi)和煤反應(yīng)，生成煤氣由頂部引出，煤氣中含有大量的粉塵和水蒸氣。③、粗煤氣的顯熱回收粗煤氣的出爐溫度一般為900℃左右，在氣化爐上部設(shè)有廢熱鍋爐。④、煤氣的除塵和冷卻出煤氣爐的粗煤氣進(jìn)入廢熱鍋爐，回收余熱，產(chǎn)生蒸汽，然后進(jìn)入兩級(jí)旋風(fēng)分離器和和洗滌塔，除去煤氣中的大部分粉塵和水汽，經(jīng)過(guò)凈化冷卻，煤氣溫度降至3540℃，含量降至520mg/m3.學(xué)習(xí)內(nèi)容7：灰熔聚流化床煤氣化技術(shù) 氣化原理：C+H2O CO+H2氣化工藝 濕法氣流床氣化是指煤或石油焦等固體碳?xì)浠衔镆运簼{或氺碳漿的形式與氣化劑一起通過(guò)噴嘴，氣化劑高速?lài)姵雠c料漿并流混合霧化，在氣化爐內(nèi)進(jìn)行火焰型非催化部分氧化反應(yīng)的工藝過(guò)程。具有代表性的工藝為德士古（Texaco）氣化工藝德士古水煤漿氣化是一個(gè)復(fù)雜的物理和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，水煤漿和氧氣噴入氣化爐后，瞬間經(jīng)歷水煤漿升溫、水分蒸發(fā)、煤熱解揮發(fā)、殘?zhí)繗饣蜌怏w間的化學(xué)反應(yīng)等過(guò)程，最終生成以CO、H2為主要組分的粗煤氣，灰渣采用液態(tài)排除。德士古水煤漿氣化制備甲醇原料氣與其它氣化工藝相比是最經(jīng)濟(jì)的、是單醇工業(yè)規(guī)?；闹匾椒?。德士古氣化爐： 德士古氣化爐是一種以水煤漿進(jìn)料的加壓氣流床氣化裝置。根據(jù)粗煤氣采用的冷卻方式不同，該爐分為淬冷型和全熱回收型。淬冷型氣化爐 在淬冷型氣化爐中，粗合成氣體經(jīng)過(guò)淬冷管離開(kāi)氣化段底部，淬冷管底端浸沒(méi)在一水池中。粗氣體經(jīng)過(guò)急冷到水的飽和溫度，并將煤氣中的灰渣分離下來(lái)，灰熔渣被淬冷后截留在水中，落入渣罐，經(jīng)過(guò)排渣系統(tǒng)定時(shí)排放，之后冷卻了的煤氣經(jīng)過(guò)側(cè)壁上的出口離開(kāi)氣化爐的淬冷段。全熱回收型氣化爐在全熱回收型氣化爐中，粗合成氣離開(kāi)氣化段后，在合成器冷卻器中從1400℃被冷卻到700℃， 圖111德士古氣化爐結(jié)構(gòu)圖回收的熱量用來(lái)生產(chǎn)高壓蒸汽。熔渣向下流到冷卻器被淬冷，經(jīng)過(guò)排渣系統(tǒng)排出，合成氣由淬冷段底部送入下一工序。 各種煤氣發(fā)生爐的比較u 固定床 固定床煤氣化爐的主要特點(diǎn)是：爐內(nèi)氣體流速較慢，煤粒靜止，停留時(shí)間1~，操作條件為：溫度800~1000℃；壓力常壓4MPa；原料煤粒徑3～30mm。用煤要求具有高活性、高灰熔點(diǎn)、高熱穩(wěn)定性。① 常壓固定床間歇?dú)饣汗潭ù矚饣夹g(shù)是一項(xiàng)古老的煤氣化技術(shù)，20世紀(jì)30年代開(kāi)始采用，原料是無(wú)煙塊煤或焦炭，山西晉城的塊煤或焦炭是上好原料。粒度為25～75mm。生成的水煤氣中，(CO+H2)體積分?jǐn)?shù)達(dá)80 ％～85％。固定床間歇?dú)饣夹g(shù)成熟、 圖112 固定床煤氣化爐工藝可靠、 投資較低、不需要空分制氧裝置。但氣化需要的無(wú)煙塊煤或焦炭?jī)r(jià)格較高，而篩粉煤堆積、資源利用率低、環(huán)境污染嚴(yán)重，這種造氣爐逐步被淘汰。② 加壓固定床連續(xù)氣化 魯奇碎煤加壓氣化技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)40年代。魯奇氣化爐生產(chǎn)能力大，煤種適應(yīng)性廣，主要用于生產(chǎn)城市煤氣，生產(chǎn)合成氣的較少。云南解化集團(tuán)和山西天脊集團(tuán)采用該技術(shù)生產(chǎn)合成氨。采用魯奇氣化爐生產(chǎn)合成氣時(shí)，氣體成分中甲烷含量高為8％～10％，但氮?dú)夂艿?，?duì)甲醇生產(chǎn)極為有利。因含焦油、酚等物質(zhì)，氣化爐后需設(shè)置廢水處理及回收、甲烷分離轉(zhuǎn)化等裝置。，氣化溫度900～1050℃。該工藝所用原料煤粒度為8～50mm，要求使用活性好、黏結(jié)性差的煙煤或褐煤。采用固態(tài)排渣方式運(yùn)行。單爐投煤量1000t／d。粗煤氣中(CO+H2)達(dá)85％、CH4含量達(dá)9％，并含有炭黑和煤焦油。魯奇加壓氣化所產(chǎn)氣中一般含甲烷為8％～10％。 該工藝污水排放中含有較多的焦油、酚類(lèi)和氨。需要配備較復(fù)雜的污水處理裝置，環(huán)保處理費(fèi)用較高。u 流化床 流化床技術(shù)特點(diǎn)：爐內(nèi)氣體流速較大，煤粒懸浮于氣流中做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，呈沸騰狀，有明顯床層界限，停留時(shí)間數(shù)分鐘。操作條件：溫度為800～1000℃；；煤塊粒徑1～5mm；用煤要求具有高活性、高灰熔點(diǎn)。 流化床技術(shù)主要包括：灰熔聚流化床技術(shù)、溫克勒爐氣化和魯奇循環(huán)流化床技術(shù)。各種煤氣發(fā)生爐的比較灰融聚流化床氣化技術(shù)是中國(guó)科學(xué)院山西煤化所在20世紀(jì)80年代初開(kāi)發(fā)的。其氣化爐氣化壓力有常壓和加壓(～)兩種，采用空氣或氧氣做氣化劑。該工藝在流化床底部設(shè)計(jì)了灰團(tuán)聚分離裝置，形成床內(nèi)局部高溫區(qū)，使灰渣團(tuán)聚成球，借助重力的差異，使灰渣團(tuán)分離，提高炭利用率。 該技術(shù)目前還處在小規(guī)模工業(yè)示范的階段，缺乏大規(guī)模工業(yè)化及長(zhǎng)周期運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)。在放大及工程化應(yīng)用方面還需要一定的過(guò)程。u 氣流床氣化 氣流床氣化是一種并流氣化，用氣化劑將粒度為100μm以下的煤粉帶入氣化爐內(nèi)，也可將煤粉先制成水煤漿，然后用泵打入氣化爐內(nèi)。煤料在高于其灰熔點(diǎn)的溫度下與氣化劑發(fā)生燃燒反應(yīng)和氣化反應(yīng)，灰渣以熔融態(tài)形式排出氣化爐。學(xué)習(xí)內(nèi)容8：煤氣化技術(shù)的選擇目前常用的、 技術(shù)較成熟的氣流床主要有干粉和水煤漿兩種。 從高溫煤氣的冷卻( 熱回收) 流程分, 又可分為廢熱鍋爐和冷激式流程。干粉氣化法代表性的干粉氣化技術(shù)有: Shell、 德國(guó)未來(lái)能源公司的 GSP 和 Prenflo 技術(shù)。Shell 工藝( 見(jiàn)圖 3) 是將原煤粉碎到 粒度, 水分干燥 2%以下送入常壓煤倉(cāng)和加壓煤倉(cāng)。然后以氮?dú)鉃檩d體用噴嘴輸入氣化爐, 噴嘴為 4 個(gè)或6 個(gè)對(duì)稱(chēng)布置。氧氣、 蒸汽和粉煤在爐內(nèi)反應(yīng)溫度超過(guò) 1 400℃~1 600℃。熔渣沿水冷壁內(nèi)襯里注入水溶而固化, 通過(guò)鎖斗打出, 煤氣和炭灰用循環(huán)冷煤氣激冷到約 900℃以免黏性灰渣帶入廢熱鍋爐。煤氣冷到約 300℃, 在一個(gè)特殊的除塵器, 分離炭灰再送入氣化爐, 冷煤氣(約 40℃)送出氣化裝置。圖 113 Shell 粉煤氣化工藝流程示意圖GSP 氣化流程 ( 見(jiàn)圖 4) 中, 原煤磨到 粒度, 水分干燥到 2%以下送入氣化爐, 并同燒嘴噴入的氧氣在氣化室進(jìn)行燃燒和部分氧化反應(yīng)。GSP 是單個(gè)燒嘴。粉煤載氣是氮?dú)膺€是 CO2 可根據(jù)煤氣用途而定。煤氣和熔渣同向由下部出口導(dǎo)出并進(jìn)入激冷室用水淬冷, 液渣固化為顆粒狀排出。出氣化爐的煤氣溫度為 210℃~220℃的飽和煤氣。GSP 是冷激式熱回收流程。圖 114 GSP 氣化工藝流程示意圖Prenflo 氣化流程 ( 見(jiàn)圖 5) 是 KT 爐的改進(jìn)技術(shù)。 進(jìn)爐粉煤的粒度 ( 200 目) , 輸送載氣為氮?dú)? 燒嘴通常為 2 個(gè), 對(duì)噴嘴和飛灰向上進(jìn)入廢熱鍋爐, 經(jīng)冷卻后在旋風(fēng)除塵器和洗滌塔除塵。該氣化冷卻流程兼有廢熱鍋爐和水洗流程, 可保證煤氣低的含塵量。圖115 Pr enflo 粉煤氣化工藝流程示意圖干粉氣流床氣化的共同點(diǎn): ( 1) mm~, 水分小于 2%的干粉煤。 ( 2) 氣化壓力在 MPa~。 ( 3)干粉氣流床氣化反應(yīng)式:2C + CO2 = 2CO + (1)C + O2 = CO2 + (2)C + H2O = CO + H2 (3)氣化溫度約 1500℃。 因此碳的轉(zhuǎn)化率高, 氣化反應(yīng)中( 2) 式和( 3) 式的反應(yīng)少, 煤氣中 CO 高, H2 較低相比這種煤氣的熱值較高。 另外氣化爐均采用水冷壁而不是耐火磚, 爐襯的使用壽命長(zhǎng)。水煤漿氣化法適合于大型化的水煤漿氣化有 Texaco 氣化和DOW公司的 LGTI 氣化。Texaco 水煤漿加壓氣化工藝屬氣流床加壓氣化技術(shù)。原料煤經(jīng)運(yùn)輸、制漿、泵送入爐系統(tǒng)、安全可靠、投資省。原料煤經(jīng)磨制成水煤漿后，泵送進(jìn)氣化爐頂部單燒嘴下行制氣。該技術(shù)單爐生產(chǎn)能力大，目前國(guó)際上最大的氣化爐日投煤量為 2000t，國(guó)內(nèi)已投產(chǎn)的氣化爐最大能力為 1000t/d。對(duì)原料煤適應(yīng)性較廣，氣煤、煙煤、次煙煤、無(wú)煙煤、高硫煤及低灰熔點(diǎn)的劣質(zhì)煤、石油焦等均能用作氣化原料。但要求原料煤含灰量較低、還原性氣氛下灰熔點(diǎn)低于 1300℃，灰渣黏溫特性好。氣化壓力從 、 、 到 皆有工業(yè)化生產(chǎn)裝置在長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，裝置建成投產(chǎn)后即可正常穩(wěn)定生產(chǎn)。Texaco激冷氣化流程。原煤先經(jīng)磨煤制成水煤漿, 其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 55%~60%。煤漿與氧經(jīng)燒嘴( 1 個(gè))噴入爐內(nèi)。爐內(nèi)溫度高于煤的流動(dòng)溫度( FT)。Texaco 煤氣熱回收流程有兩種, 即激冷流程與廢鍋流程。爐渣經(jīng)鎖斗系統(tǒng)排出并進(jìn)入熔渣槽。國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)為激冷流程。圖116 Texaco 水煤漿氣化工藝流程簡(jiǎn)圖DOW 公司的 LGTI 水煤漿氣化在美國(guó)路易安娜州煤氣化公司使用。DOW 氣化爐是兩段爐, 下段是氣化段, 上段是利用下段高溫煤氣來(lái)氣化從上段噴入的煤漿(約為總量15%) , 使出氣化爐的煤氣溫度降到約1 000℃, 然后進(jìn)入熱回收和冷卻系統(tǒng)。DOW 氣化的熱回收是采用廢熱鍋爐流程。爐渣用水冷激經(jīng)破碎機(jī)破碎, 降壓送入常壓脫水裝置。水煤漿氣化的特點(diǎn): (1) 煤漿帶 35%~40%水入爐,因此氧耗比干粉煤氣化約高 20%。 (2) 爐襯是耐火磚,磨蝕沖刷嚴(yán)重, 每年要更換1次。 (3) 方程(2)式和(3)式反應(yīng)量較大, 生CO2量大, 有效氣體成分( CO+H2)低。(4) 對(duì)煤有一定要求, 如灰體積分?jǐn)?shù)應(yīng)＜13%, 灰熔融性溫度＜1300℃, 水質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜8%等。煤氣化技術(shù)的對(duì)比選擇對(duì)于煤氣化技術(shù)的選擇主要從適用性原則、可靠性原則、先進(jìn)性原則、經(jīng)濟(jì)性原則、安全環(huán)保原則這五個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比和選擇。目前國(guó)內(nèi)對(duì)煤氣化法感興趣的主要有三種方法，分別是Texcao、 Shell和 GSP 氣化法。下面就從這五個(gè)方面進(jìn)行比較從而選擇出本項(xiàng)目所選擇的煤氣化法。（1）適用性原則這三種方法對(duì)原料煤適應(yīng)性較廣，氣煤、煙煤、次煙煤、無(wú)煙煤、高硫煤及低灰熔點(diǎn)的劣質(zhì)煤都可以適用，從而都能夠克服重慶的煤含硫量高這一特點(diǎn)。（2）可靠性原則Shell粉煤氣化在國(guó)外只用于電廠(chǎng) , 國(guó)內(nèi)引進(jìn)此技術(shù)首次用于化工 , 無(wú)經(jīng)驗(yàn)可參考。從國(guó)內(nèi)幾套爐子開(kāi)車(chē)情況來(lái)看 , 困難還很多 , 開(kāi)車(chē)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了很多問(wèn)題 , 連續(xù)運(yùn)行周期只有 2～3個(gè)月 , 要解決所有問(wèn)題尚需時(shí)日 , 可靠性有待提高。GSP煤氣化技術(shù)國(guó)內(nèi)也是首次引進(jìn) , 國(guó)外大工業(yè)化運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也不多 , 國(guó)內(nèi)引進(jìn)項(xiàng)目剛剛開(kāi)始 , 可靠性有待考證。與以上兩種煤氣化技術(shù)相比之下，Texcao氣化技術(shù)由于引進(jìn)較早 , 建設(shè)裝置最多 , 商業(yè)運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng) , 經(jīng)過(guò)多年的探索改進(jìn) , 用于化工生產(chǎn)技術(shù)已成熟 , 可靠性最高。（3）先進(jìn)性原則Shell和 GSP 煤氣化技術(shù)氣化溫度高, 一般在 1400～1700 ℃, 碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)99% , 煤氣中甲烷含量極少 [ Φ(CH4 ) % ] , 不含重?zé)N , 合成氣中Φ(CO +H2 ) 高達(dá)90%以上 , 氣化效率很高。Texcao煤氣化技術(shù)的碳轉(zhuǎn)化率較高 (96%～98% ) , 所產(chǎn)生的煤氣中Φ(H2 + CO )均較高(80%～85% ) ,雖然氣化效率與前面兩種方法相比較低，但氣化裝置工藝水平先進(jìn)。（4）經(jīng)濟(jì)性原則Texcao煤氣化爐內(nèi)襯耐火磚價(jià)格高、壽命短 ,只能使用 1～2 a, 噴嘴也只能使用 60～150 d,氣化爐連續(xù)運(yùn)行周期短 , 維護(hù)費(fèi)用高 , 需設(shè)備用爐。 由于料漿含一定