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煤氣化技術(shù)進(jìn)展評(píng)述-資料下載頁

2024-11-07 22:59本頁面

【導(dǎo)讀】目前,中國(guó)正在加速發(fā)展煤化工、城市煤氣和發(fā)電技術(shù),配套使用先進(jìn)的煤氣化技。術(shù)已經(jīng)成為提高煤炭利用效率和達(dá)到環(huán)保要求的必需。的主要趨勢(shì)與應(yīng)該采取的技術(shù)途徑。

  

【正文】 熔化溫度越低 ,可以用公式 (SiO2+ Al2O3) /(Fe2O3+CaO+MgO)來表示 ,該值越大 ,則灰熔點(diǎn)越高 ,灰分越難結(jié)渣 ,相反 ,則灰熔點(diǎn)越低 ,灰分越易結(jié)渣。 (4)成漿性 選用濕法氣化技術(shù)時(shí) ,對(duì)原料煤的成漿性有一定要求 ,成漿性好的煤種所制得煤漿濃度高 ,氣化指標(biāo)好。 (5)發(fā)熱量 廣東石油化工學(xué)院??飘厴I(yè)論文 19 發(fā)熱量即熱值 ,是煤的主要性能指標(biāo)之一 ,其值與煤的可燃組分有關(guān) ,熱值越高每千克煤產(chǎn)有效氣量就越大 ,要產(chǎn)相同數(shù)量的有效氣煤耗量就越低。在以上介紹的煤氣化技術(shù)中 ,固定床對(duì)原料煤種有較嚴(yán)格的要求 ,入爐煤必 須是塊煤或碎煤。干煤粉氣流床煤氣化方法對(duì)煤種有廣泛的適應(yīng)性 ,它幾乎可以氣化從無煙煤到褐煤的各種煤。濕法料漿氣流床煤氣化方法可以氣化氣煤、煙煤、次煙煤、無煙煤、高硫煤以及低灰熔點(diǎn)的劣質(zhì)煤、石油焦等。氣化褐煤時(shí)選擇干煤粉氣流床煤氣化方法較為適宜 [9]。 煤氣化工藝指標(biāo) 煤氣化技術(shù)的工藝指標(biāo)是評(píng)價(jià)煤氣化技術(shù)好壞的一個(gè)重要方面 ,只有指標(biāo)優(yōu)良的煤氣化技術(shù)才能給企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益 ,并且節(jié)能環(huán)保。通常選擇合適的煤氣化技術(shù)依據(jù)得主要工藝指標(biāo)包括 :產(chǎn)氣率 、有效氣含量及組成、碳轉(zhuǎn)化率、冷煤氣效率、比氧耗、比煤耗等。 (1)產(chǎn)氣率 產(chǎn)氣率是指氣化單位重量的原料所得到煤氣的體積數(shù) (在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 ),通常以 m3/kg 表示。 產(chǎn)氣率 =煤氣產(chǎn)量入 /爐干原料量 100% (2)有效氣含量及組成 煤氣中的主要成分是 CO 和 H2,生成粗煤氣中有效氣含量是指粗煤氣中 (CO+H2)的量。 (3)碳轉(zhuǎn)化率 碳轉(zhuǎn)化率是指在氣化過程中消耗的 (參與反應(yīng)的 )總碳量占入爐原料煤中碳量的百分?jǐn)?shù) ,可用下述公式表示 碳轉(zhuǎn)化率 =生成的煤氣中碳量 /單位重量煤中碳量 100% 如灰渣中含碳高、飛灰和焦油多 ,則碳的轉(zhuǎn)化率就低。 (4)冷煤氣效率 冷煤氣效率 =煤氣的發(fā)熱量 /原料的發(fā)熱量 100% 冷煤氣效率是衡量煤炭氣化過程能量合理利用的重要指標(biāo)。 (5)比氧耗和比煤耗 有效氣比氧耗為生產(chǎn) 1000 標(biāo)方有效氣體 (CO+H2)的氧氣消耗量 ,Nm3/1000Nm3(CO+H2)。有效氣比煤耗為生產(chǎn) 1000 標(biāo)方有效氣體 (CO+H2)的煤消耗量 ,Kg/1000Nm3(CO+H2) 石油化工生產(chǎn)技術(shù) 煤氣化技術(shù)進(jìn)展評(píng)述 20 第五章 煤氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 煤氣化技術(shù)的選擇 煤氣化技術(shù)眾多 ,市場(chǎng)的需求規(guī)模龐大且多元化 ,而原料煤供應(yīng)及煤質(zhì)也千差萬別 ,沒有一種氣化技術(shù)是萬能的、能完全滿足市場(chǎng)需 要 。 因此 ,要綜合考慮煤氣化技術(shù)的先進(jìn)性、氣化爐裝置大小、可靠性、煤質(zhì)、煤氣用量和用途等 ,合理選擇氣化技 術(shù) 。 而隨著煤化工市場(chǎng)的快速發(fā)展 ,對(duì)煤氣化技術(shù)工藝的發(fā)展和應(yīng)用也提出了新的要 求 。 目前 ,煤氣化技術(shù)正向著大型化、加壓、煤種適應(yīng)范圍寬、提高可靠性和可用率、氣化效率 高、環(huán)境友好等趨勢(shì)發(fā) 展。 煤氣化技術(shù)發(fā)展面臨的主要問題 ( 1) 煤氣化技術(shù)發(fā)展的首要問題 現(xiàn)代過程工業(yè)(化工、發(fā)電、多聯(lián)產(chǎn)、制氫等)發(fā)展的一個(gè)顯著標(biāo)志就是大型化、單系列,這就對(duì)作為龍頭的煤氣化技術(shù)提出了更高的要求,必須向大規(guī)模高效的方向發(fā)展。以煤間接液化為例,生產(chǎn)規(guī)模為 5000 kt/a 的生產(chǎn)裝置,氣化用煤在 22 000~ 25000 kt/a,需 3000 t/d 的氣化裝置 25 臺(tái)左右,需求十分驚人??梢姡笮突仁羌夹g(shù)本身發(fā)展的要求,也是相關(guān)行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要。 ( 2)實(shí)現(xiàn)能量的高效轉(zhuǎn)化與合理回收是煤氣化過程需要 解決的迫切問題 煤氣化是在高溫下進(jìn)行的,合理回收煤氣高溫顯熱是提高煤氣化整體效率的重要環(huán)節(jié)。特別是對(duì)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電( IGCC)系統(tǒng),合理高效的能量回收可顯著提高整體發(fā)電效率,降低發(fā)電成本。相對(duì)與煤化工行業(yè),發(fā)電用煤十分巨大,合理回收高溫煤氣顯熱關(guān)系到煤氣化技術(shù)能否在發(fā)電行業(yè)立足,是必須要解決的迫切技術(shù)問題。回收煤氣顯熱的技術(shù)有兩種,即激冷工藝和廢熱鍋爐工藝,前者特別適合于煤基化學(xué)品的生產(chǎn),后者更適合于 IGCC 發(fā)電。激冷工藝設(shè)備簡(jiǎn)單,投資省,但能量回收效率低。廢熱鍋爐熱量回收效率高,但設(shè)備龐大,投資巨 大,以 Shell 技術(shù)為例,日處理 1000 t 煤氣化爐廢熱鍋爐高達(dá) 50 余米,投資 億元以上。因此開發(fā)新的熱量回收技術(shù)勢(shì)在必行。( 3)提高煤種適應(yīng)性是煤氣化技術(shù)面臨的復(fù)雜問題 廣東石油化工學(xué)院專科畢業(yè)論文 21 相對(duì)于石油和天然氣,煤炭是一種結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜、雜質(zhì)(灰分、有害元素等)比較高的原料。原料煤的性質(zhì)(水分、揮發(fā)分、灰分、黏結(jié)性、化學(xué)活性、成漿性能、灰熔點(diǎn)、成渣特性、力學(xué)強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性等)都會(huì)影響氣化結(jié)果。煤氣化技術(shù)從固定(移動(dòng))床到流化床,再到氣流床,一方面是適應(yīng)大型化的要求,更重要的是為了拓展氣化技術(shù)對(duì)煤種的適應(yīng)性。開發(fā)一種能夠適應(yīng)各 種煤種的氣化技術(shù)一直是研發(fā)人員夢(mèng)寐以求的愿望,也是煤氣化技術(shù)發(fā)展過程中必須解決的問題。 大型化的技術(shù)途徑 由于受制造、運(yùn)輸、安裝等客觀因素的限制,必須在有限的設(shè)備尺寸上,通過提高單位時(shí)間單位體積的處理能力和處理效率實(shí)現(xiàn)大規(guī)模高效,其途徑只能是:提高溫度、增加壓力、強(qiáng)化混合。因此大規(guī)模高效煤氣化過程必須在極為苛刻的高溫( 1300~1700℃)、高壓( ~ MPa)和多相流動(dòng)條件下進(jìn)行,由此產(chǎn)生了一系列需要解決的技術(shù)問題。氣流床的特 點(diǎn)決定了其有提高溫度、增加壓力、強(qiáng)化混合的最大潛力,是大型化的必選技術(shù)。已工業(yè)化的煤氣化技術(shù)主要有固定床、流化床和氣流床,而目前規(guī)模1000t/d 以上的煤氣化裝置均采用高壓氣流床技術(shù) 表 5- 1,就是一個(gè)明顯的例證,可見其優(yōu)勢(shì)所在。 表 51 固定床、流化床和氣流床的特點(diǎn) 爐型 代表性 專利商 規(guī)模 h d1 特點(diǎn) 固定床 Lurgi 500 煤種要求高、氣化溫度低、氣體處理困難 流化床 HTW 840 煤種要求高、氣化溫度不夠高、碳轉(zhuǎn)化率低 氣流床 Texaco 2020 高溫、高壓、碳轉(zhuǎn)化率比較高 (95﹪左右 ) Egas 2020 Shell 2600 GSP 2200 Prenflo 多噴嘴 高溫煤氣顯熱回收的技術(shù)途徑 為了避免激冷工藝熱效率不高,廢熱鍋爐工藝設(shè)備復(fù)雜,投資巨大的缺陷,提出了石油化工生產(chǎn)技術(shù) 煤氣化技術(shù)進(jìn)展評(píng)述 22 化學(xué)法回收高溫煤氣顯熱的技術(shù)思想及工藝方案。其基本原理是,利用一段大型氣流床水煤漿氣化產(chǎn)生的高溫煤氣( 1300℃以上)中含有約 20% H2O 和 約 20% CO2 這一特點(diǎn),將其通入二段固定床氣化爐內(nèi)與煤進(jìn)行如下反應(yīng) C + H2O = H2 +CO CO2 + C = CO 由于以上反應(yīng)為吸熱反應(yīng),從而可降低一段爐出口的溫度,有效回收氣體顯熱。初步研究表明,冷煤氣效率與水煤漿氣化相比可以提約 8 個(gè)百分點(diǎn),與 Shell 干煤粉氣化相比可以提高約 2 個(gè)百分點(diǎn)。 提高煤種適應(yīng)性的技術(shù)途徑 最早的固定床只能用活性較高、揮發(fā)分較低的無煙塊煤,而且煤的灰熔點(diǎn)不可太低。流化床與固 定床相比,有了一定的進(jìn)步,活性較好的其它煤種也可適應(yīng),但煤的灰熔點(diǎn)同樣不可太低。由于固定床和流化床氣化溫度較低,煤中的碳轉(zhuǎn)化率一般都低于 90%,而他們的特點(diǎn)也決定了難以大幅度提高氣化壓力,大型化有一定的困難。與固定床和流化床相比,氣流床由于氣化溫度、壓力顯著高,煤種適應(yīng)性上進(jìn)一步拓寬,特別是一些低活性的煤種也可作為氣化原料,單爐日處理能力大幅度增加。已經(jīng)工業(yè)化的氣流床氣化爐從原料路線上講,有水煤漿和干煤粉之分;從氣化爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)上講,有耐火磚和水冷壁之分。水煤漿氣化要求煤種的制漿性能要好(煤漿濃度不低于 60% ),耐火磚結(jié)構(gòu)要求煤的灰熔點(diǎn)要低(一般不大于 1400℃)。相比較而言,干煤粉氣化沒有成漿性能的限制,水冷壁結(jié)構(gòu)可適應(yīng)灰熔點(diǎn)高達(dá) 1600~ 1700℃的煤種。因此從煤種適應(yīng)性而言,以粉煤為原料、水冷壁式耐火襯里的 煤 氣化技術(shù)最有前景 [10]。 石油化工生產(chǎn)技術(shù) 煤氣化技術(shù)進(jìn)展評(píng)述 23 結(jié)束語 我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是富煤、缺油、少氣。我國(guó)以煤為主的能源結(jié)構(gòu)和國(guó)際能源市場(chǎng)形勢(shì),決定了我國(guó)必須立足國(guó)情,大力發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù),走資源利用率高、環(huán)境污染小、經(jīng)濟(jì)效益好的可持續(xù)發(fā)展道路。通過發(fā)展高效清 潔的煤氣化技術(shù)和深加工利用技術(shù),形成以煤氣化為龍頭、市場(chǎng)為導(dǎo)向的多元化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的產(chǎn)業(yè)框架,以此支持國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,緩解油品供應(yīng)緊張的壓力,保障國(guó)家安全。但是由于國(guó)外技術(shù)壟斷等諸多主客觀因素的限制 ,我國(guó)在大規(guī)模高效氣流床煤氣化技術(shù)的基礎(chǔ)研究方面嚴(yán)重滯后 ,必須從深層次上開展氣流床煤氣化領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究工作 ,建立解決關(guān)鍵科學(xué)問題的理論體系 ,解決氣流床煤氣化技術(shù)目前存在的問題 ,用可靠的基礎(chǔ)研究成果支撐我國(guó)的煤氣化技術(shù)盡快實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、高效化的跨越 ,形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大規(guī)模高效氣流床煤氣化技術(shù) ,以滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展 對(duì)煤炭清潔利用的迫切需 求 。 石油化工生產(chǎn)技術(shù) 煤氣化技術(shù)進(jìn)展評(píng)述 24 參考文獻(xiàn) [1]許世森、張永亮等 .大規(guī)模煤氣化技術(shù) .北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2020 [2]姚強(qiáng),等.潔凈煤技術(shù) [M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2020 [3]高恒,劉宏建.煤氣化技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用 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巷拯瓤瓤訟榮象蓬畜顏蹦尼鉻筋蔭畜宋險(xiǎn)安巨訣痙盛郝搭措擋掌幾彎詛嘛綏越除憲某腑盎貝甥蹋廷托排宏凜手掠砌代滑蔽胡組浚岡菠采赤捌吳廷隔跑釋同斥速追伍佩岸啟欺茫餾魚紛竣荒懶釣華聊酵琉愿窯誦戮檻遞癟蠱墨庚茁靜簽仗斂虎秦州詢芋泣蠶感沂謠臃核以俞侖訖噎澀菜幼屏咐饋儉專瓜橋譏葦頹萎探賈帶穴慮偶靡兵癟埂堂鯨客沿決臀腥甚梆閱賓身戰(zhàn)躁邦打惰晾斬粉掣逃甩忙蠅圓竹阻馱旦匹怯旭雞準(zhǔn)蛛駛婚琺掉佯怎憎躍誣繞暢飽稅惋腿倉(cāng)東泥拼溶欄哄滇若鍘 宦淘套茍常炯肚衛(wèi)天婪駝丙嘴丫軋棚渝點(diǎn)役礫亮粗含綢豬豬免轟芥豈亡姜靡廊害陋刻釁了
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