【正文】 ； (3)水煤漿質(zhì)量分?jǐn)?shù) 60%； (4)灰熔融性溫度 1350℃； (5)灰份 15% (1)褐煤 無煙煤全部煤種；(2)粒經(jīng) 90%100 目含水 2%干粉煤 (褐煤 8%)； (3)灰熔融性溫度1500℃； (4)灰份 8%～ 20% (1)褐煤 無煙煤全部煤種、石油焦、油渣、生物質(zhì)； (2)粒經(jīng)250μ m～ 500μ m 含水 2%干粉煤(褐煤 8%)； (3)灰熔融性溫度1500℃； (4)灰份 1%～ 20% 氣化溫度 /℃ 1450～ 1600 1450～ 1600 1450～ 1600 氣化壓力 /MPa ～ 氣化爐特點 水煤漿供料，頂部單噴嘴。為保證耐火磚 壽命，氣化區(qū)溫度不宜過高，適合于氣化灰熔點 (煤灰流動溫度 FT)在 1350℃以下的煤種，因此對煤種的選用范圍有一定局限性。 (4)采用水煤漿進(jìn)料方式，其原料制備和加壓進(jìn)料工序相對簡單，安全可靠，但因原料中含水分 35％～ 40％，因而氧耗比以干粉煤為原料的氣化工藝 15％～25％。 (2)從 Destec(Dow)煤氣化裝置生產(chǎn)的合成氣品質(zhì)的評價，不僅適用于 IGCC，也適用作為化工產(chǎn)品的原料氣，如合成氨、甲醇、碳一化學(xué)品等。由于吸熱過程使混合煤氣溫度大幅度降低到 1050℃左右。第 1段反應(yīng)產(chǎn)生的熱煤氣由頂部進(jìn)人第 2段。 80％的水煤漿和氧氣混合后噴人第 1段。第 1段在 13201430℃的熔渣條件下操作，準(zhǔn)確的溫度取決于熔渣的粘滯特性。該工藝與 Texaco 煤氣化工藝齊名，同樣是水煤漿進(jìn)料，加壓純氧氣流床氣化工藝，因此 Destec(Dow)不僅具有 Texaco 工藝的優(yōu)點，同時因其氣化爐結(jié)構(gòu)及工藝過程的特點，工藝性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比 Texaco工藝略勝一籌。 GSP氣化技術(shù)是成熟技術(shù)的組合，裝置投資與 Texaco 方法相似，而技術(shù)指標(biāo)與 Shell方法相 似。 (6)碳轉(zhuǎn)化率高達(dá) 99％以上，冷煤氣效率高達(dá) 80％以上。常使用時維護(hù)量很少，運行周期長。 (3)氧耗較低，與水煤漿加壓氣化工藝相比，氧耗低約 15％ 20％ , 可降低配套空分裝置投資和運行費用。對煤的灰熔點的適用范圍比其他氣化工藝更寬，即使是高水份、高灰分、高硫含量和高灰熔點的煤種也能使用。燒嘴頭部的材料較好 , 其使用壽命預(yù)計可以在 10 a 以上 , 但是 , 燒嘴頭部金屬材料的 要求比較高 , 且每年都要維修。該燒嘴還配有閉路循環(huán)水冷卻系統(tǒng) , 為安全起見 , 該冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水壓高于氣化爐的操作壓力。燒嘴外層是主燃料 (3 個進(jìn)口 ) , 例如煤粉 。 GSP 工藝氣化爐燒嘴的結(jié)構(gòu)圖： GSP 的燒嘴是一種內(nèi)冷式多通道的多用途燒嘴 , 共有 6 層通 道 , 結(jié)構(gòu)見圖。冷壁氣化爐體的優(yōu)點是外層殼體內(nèi)壁的溫度比較低 ( 250 ℃ ) , 不容易損壞。 反應(yīng)室是由水冷壁圍成的圓柱形空間 , 上部 為燒嘴 , 下部為排渣口 , 原料與氧氣、水蒸氣的氣化反應(yīng)就在此空腔內(nèi)進(jìn)行。隨著通過水冷壁從氣化反應(yīng)室移走熱量的增多 , 水冷壁上的固化熔渣層又會逐漸加厚。當(dāng)固化熔渣層加厚時 , 則傳給水冷壁的熱流量減小 , 從而使得排出反應(yīng)室的熔渣量增多。 該固化熔渣層的厚度取決于反應(yīng)室內(nèi)的火焰溫度和熔渣的粘溫特性。冷壁氣化室的冷壁是一個多層結(jié)構(gòu) , 由液體熔渣、固體熔渣、屏壁、填充物、齒形蛇管卷、加壓冷卻水管組成 , 置于外部壓力容器內(nèi) , 為氣密膜墻結(jié)構(gòu) , 且內(nèi)襯有起保護(hù)作用的耐火材料。 GSP 主要設(shè)備結(jié)構(gòu) GSP 氣化爐是由燒嘴、冷壁氣化室和激冷室組成的加壓氣流床。 冷卻后的粗煤氣去洗滌系統(tǒng)；渣粒固化成玻璃狀 , 通過鎖斗系統(tǒng)排出；溢流出的激冷水送污水處理系統(tǒng)。氣化原料中的礦物部分形成熔渣。對于液態(tài)或污泥狀的氣化原料則可用泵送至燒嘴。與其他煤氣化工藝一樣 , GSP 氣化工藝過程也主要是由給料系統(tǒng)、氣化爐、粗煤氣洗滌系統(tǒng)組成 , 即備煤、氣化、除渣三部分組成。因此 , 將其用于發(fā)電、城市煤氣的生產(chǎn)也是很好的出路。 1984 年 , 又在黑水泵市 (Schwar Ze Pumpe) 的勞柏格 (Laubag) 電廠建立了一套 130MW 冷壁爐的商業(yè)化裝置 , 原料處理能力為 30t/h, 該裝置運行了 10 多年 , 未更換過氣化爐燒嘴的主體和水冷壁。 1979 年在弗來堡 (Freiburg) 分別建立了一套 3MW 冷壁爐 (Cooling Screen) 和5MW 冷墻爐 (Cooling Wall) 中試裝置 , 完成了一系列基礎(chǔ)研究和工藝驗證工作。 GSP 煤氣化技術(shù) GSP 工藝介紹 GSP 工藝 技術(shù)由前民主德國的德意志燃料研究所 (German Fuel Institute) 開發(fā) , 始于上世紀(jì) 70 年代末。 (8)Shell 公司專利氣化燒嘴設(shè)計保證壽命為 8 000 h，荷蘭 Demkolec 電廠使用的燒嘴運行近 4 年尚未更換，仍在使用，這是氣化裝置長周期運行的一個重要驗證。 (7)氣化爐高溫排出的熔渣經(jīng)激冷后成玻璃狀顆粒，性質(zhì)穩(wěn)定，對環(huán)境幾乎沒有影響。 (5)氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，無耐火磚襯里，維護(hù)量少，運轉(zhuǎn)周期長，無需備用爐。 (4)單爐生產(chǎn)能力大，目前已投入運轉(zhuǎn)的單爐氣化壓力 ，日處理煤 2020噸。 (2)氣化溫度約 1400～ 1600℃，碳轉(zhuǎn)化率高達(dá) 99％以上，產(chǎn)品氣體相對潔凈，不含重?zé)N，甲烷含量極低，煤氣中有效氣體 (CO+H)高達(dá) 90％以上。 技術(shù)特點 (1)干煤粉進(jìn)料，氣化溫度高，煤種適用廣，從無煙煤、煙煤、褐煤到石油焦均可氣化，對煤的灰融點范圍比其它氣化工藝更寬。廢熱鍋爐的金屬外筒為受壓容器，承受的溫度不高 (設(shè)計溫度約 350℃ )。 廢熱鍋爐用于回收高溫煤氣的顯熱，既要承受高溫高壓，又要承受煤氣中粉塵的沖刷，操作條件比較惡劣。 Shell 氣化爐內(nèi)筒采用水冷壁結(jié)構(gòu)，僅在向火面有一層薄的耐火材料涂層，正常操作時依靠掛在水冷壁上的熔渣層保護(hù)金屬水冷壁，氣化爐內(nèi)筒與外筒之間有空隙氣層，內(nèi)筒僅承受微小壓差。 Shell 煤 氣化裝置的核心設(shè)備是氣化爐和廢熱鍋爐 : Shell 煤氣化爐主要由內(nèi)筒和外筒兩部分構(gòu)成。閃蒸氣及氣提氣可作燃料或送火炬燃燒后放空。 (3)經(jīng)廢鍋回收熱量后的煤氣進(jìn)入干式除塵及濕法除塵洗滌系統(tǒng)，處理后的煤氣含塵量小于 lmg/m 送至后工序。 (2)來自的氧氣經(jīng)氧壓機(jī)加壓并預(yù)熱后與中壓過熱蒸汽混合后導(dǎo)入噴嘴。 目前， shell 煤氣化裝置從示范裝置到大型工業(yè)化裝置均采用廢鍋流程。現(xiàn)已成為較為先進(jìn)的第二代煤氣化工藝的典范之一。 1987 年在美國休斯敦殼牌 Deer Park 總廠設(shè)計建設(shè)第二套日投煤量 250～ 400 t 示范裝置 , 積累了 15000h 的操作經(jīng)驗 , 進(jìn)一步規(guī)范了實際操作規(guī)程并充分驗證了其煤氣化技術(shù)的可靠性、原料適用 性、負(fù)荷可調(diào)性。 Shell 煤氣化技術(shù)工藝 工藝介紹 Shell 粉煤氣化 ( SCGP) 技術(shù)是 Shell 公司于 20 世紀(jì) 70 年代開始基于以油為原料的殼牌氣化技術(shù)上開始進(jìn)行研究。 2020 年 ,我國從國外進(jìn)口原油 億噸 ,今后該數(shù)值還將持續(xù)增大。將間接地促進(jìn)我國方興未艾的“煤代油”產(chǎn)業(yè)發(fā)展 ,以減少對石油的依賴。 (5) 將有助于各水煤漿氣化企業(yè)充分利用本地的煤炭資源 ,減少生產(chǎn)成本 ,不必再從山西、陜西、內(nèi)蒙古等地調(diào)運無煙煤。新型水煤漿氣化技術(shù)很少產(chǎn)生“三廢” ,比 Texaco 技術(shù)更加環(huán)保。 (3) 將更加有利于那些工藝落后、規(guī)模較小的固定床和流化床煤氣化裝置低成本地轉(zhuǎn)型為水煤漿氣化裝置。新型水煤漿氣化爐 (四噴嘴對置式 ) 技術(shù)的開發(fā)成功 ,對于我國煤氣化工業(yè)的發(fā)展和能源利用具有重要意義： (1) 大型煤氣化裝置和技術(shù)的國產(chǎn)化 ,可以使我國從容應(yīng)對外國在先進(jìn)煤氣化技術(shù)方面的壟斷 ,可以獨立自主發(fā)展自己的潔凈煤氣化工業(yè)。由此可見，這種新型氣化爐是 Texaco 氣化爐的有力替代者。 對置式四噴嘴氣化爐技術(shù)指標(biāo)分別為 :比氧耗≤ 380m3/ 1000m3 ；比煤耗≤ 550kg/ 1000m3 ；有效氣成份 (CO + H2)≥ 80％；碳轉(zhuǎn)化率≥ 97％。 1996 年 10 月原國家計委批準(zhǔn)立項 ,把“多噴嘴水煤漿氣化技術(shù)”列為“九五”攻關(guān)課題和“ 863”計劃，目的旨在開發(fā)具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的水煤漿氣化裝置和技術(shù)。 (10)碳轉(zhuǎn)化率高，冷煤氣效率也較高。 (8)操作負(fù)荷可變范圍寬、跟蹤能力強(qiáng)。 (6)操作壓力范圍寬，有利于產(chǎn)品煤氣的進(jìn)一步高壓下利用。 (4)灰渣以液態(tài)形式排出后成玻璃狀，無污染和公害，并可用作建筑材料。 (2)原料適應(yīng)性廣，可用氣體、液體或固體燃料，甚至還可用廢料。除褐煤、泥煤及熱值低于 22940kJ/kg、灰熔點高于 1350℃的煤不太適用外，其他粘結(jié)性煤、含灰量較高的煤、石油焦、煙煤均可作原料。 灰熔點高的煤，在磨煤機(jī)前加入石灰石添加劑，合格的煤漿由高壓煤漿泵送氣化爐噴嘴，與空分來的氧氣混合進(jìn)入氣化爐，在 1300～ 1400℃溫度下進(jìn)行部分氧化反應(yīng)生成粗煤氣，經(jīng)氣化爐底部的激冷室激冷后，氣體與固態(tài)渣分離，粗煤氣經(jīng)文丘里洗滌和洗滌塔除塵后 (溫度 200～ 216℃，水氣比約 1： 4)送往變換 ,熔渣被激冷固化后進(jìn)入破渣機(jī)，大渣塊經(jīng)破碎后進(jìn)入鎖斗 ,定期排入渣池，由撈渣機(jī)撈出裝車外運，由洗滌塔排出的洗滌水以循環(huán)泵分別送至文丘里洗滌器和氣化爐 激冷室，出氣化爐黑水進(jìn)行中壓閃蒸、真空閃蒸回收熱量，一部分作鎖斗沖洗水，另一部分排至沉降槽加入絮凝劑沉降后的清水循環(huán)使用或排至廢水處理，沉淀出來的細(xì)渣經(jīng)壓縮后處理。 Texaco 煤氣化過程包括磨煤及煤漿制備、氣化、黑水處理等工序。 (4)安徽淮南化工公司于 2020 年建成 3 臺，單爐日處理原煤 500t 。 (2)上海華誼焦化有限公司于 1995 年建成 4 臺 ,單臺日處理原煤 500t。 Texaco 煤氣化技術(shù)是當(dāng)前世界上發(fā)展較快的第二代煤氣化技術(shù)。水煤漿氣化噴嘴經(jīng)常面臨噴口磨損問題，主要是由于水煤漿在較高線速下 (約 30m/s)對金屬材質(zhì)的沖刷腐蝕。 Texaco 氣化爐由噴嘴、氣化室、激冷室 (或廢熱鍋爐 )組成。 目前 ChevronTexaco 最大商業(yè)裝置是 Tampa 電站，屬于 DOE的 CCT3， 1989 年立項， 1996 年 7 月投運， 12 月宣布進(jìn)入驗證運行。 (5)國產(chǎn)化的實現(xiàn)和投資費用的大幅度的下降，將使其多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性大大提高。 (3)凈煤氣中 H2／ CO 比為 1． 6～ 1． 7，不用變換即可直接利用 FT或改良 FT工藝合成各種液體燃料，聯(lián)產(chǎn)甲醇，調(diào)節(jié)城市煤氣季節(jié) 性、時段性平衡和發(fā)展甲醇化學(xué)，提高整個系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。 技術(shù)特點： (1)魯奇爐采用碎煤入爐，入爐煤的處理費用較低，可以使用高水分、高灰 融點和高灰含量的非強(qiáng)粘結(jié)性煤，尤其是對劣質(zhì)的貧煤能穩(wěn)定、可靠和 高效的氣化。 (4) 燃燒 半焦在燃燒區(qū)氧化生成 CO 和 CO2。 (2) 干餾 干燥煤進(jìn)一步受熱發(fā)生熱解反應(yīng)生成半焦、焦油和氣體產(chǎn)物。從基本概念上講 , 固定床層由上而下可分為干燥區(qū)、干餾區(qū)、氣化區(qū)、燃燒區(qū)和灰渣區(qū)五部分。氣化爐內(nèi)層料的溫度變化情況見下 圖。 在 Lurgi Mark 型系列氣化爐內(nèi)，煤料自下而上大致可分成灰渣層、第 1 反應(yīng)層 (即氧化層，放出熱量，生成 CO )、第 2反應(yīng)層 (即還原層，吸收熱量，生成大量 H 和 CO)、甲烷層 (生成甲烷 )、干餾層和干燥層等 6個理論層。 Lurgi（魯奇）煤氣化技術(shù) Lurgi（魯奇）煤氣化技術(shù)為目前使用最多的，固定床 (移動床 )煤氣化技術(shù)，由于其的代表性，在此作為常壓固定床（移動床）技術(shù)的代表加以介紹。其中以 Texaco、 Shell、 GSP、 Dow氣流床煤氣化技術(shù)為主要發(fā)展對象，下文將對這些煤氣化工藝進(jìn)行詳細(xì)介紹，并將對Texaco、 Shell、 GSP、氣流床煤氣化技術(shù)的各類參數(shù)作橫向比較。對于這些技術(shù)將在稍后加以詳細(xì)介紹。 其他煤氣化技術(shù) 以上介紹的各類煤氣化技術(shù)分別屬于第一、第二代 煤氣化工藝。 Destec(Dow)煤氣化法 該工藝是在德士古 (Texaco)煤氣化工藝基礎(chǔ)上發(fā)展的二段式煤氣化工藝，具有生產(chǎn)能力大，氧耗低及產(chǎn)率高的優(yōu)點。經(jīng)激冷粗煤氣去洗滌系統(tǒng)。對于液態(tài)或污泥狀的氣化原料則可用泵送至燒嘴。 GSP 工藝技術(shù)適用于各種原料 , 可用于處理城市廢料等在內(nèi)的各種碳?xì)浠衔铩? GSP 粉煤氣化法 該工藝是由前民主德國的德意志燃料研究所 (German Fuel Institute) 開發(fā) , 始于上世紀(jì) 70 年代末。 謝爾 (Shell)粉煤氣流床氣化工藝 該工藝是由謝爾國際石油公司在柯伯斯一托切克粉煤氣流床氣化工藝的基礎(chǔ)上開發(fā)成功的。水煤漿濃度為 65％，粒度為 99％通過 14 目篩網(wǎng)；缺點：氧耗比較高，技術(shù)費用高，投資大。 德士古 (Texaco)水煤漿加壓氣化工藝 該工藝是由美國德士古公司于 20 世紀(jì) 70 年代開發(fā)的。 特點：粉碎研磨合格的煤粉用氮氣輸送到煤儲斗中，再由螺旋給料機(jī)送至混合器，在混合器中粉煤在氧氣和蒸汽的攜帶下經(jīng)燒嘴進(jìn)入氣化爐，氧氣、蒸汽和粉煤在氣化爐內(nèi)發(fā)生強(qiáng)烈的氧化反應(yīng)，產(chǎn)生高達(dá) 2