數(shù)字化用戶2013年第32期工程技術，Digitization user煤氣化技術的分類與選擇褚宏達(116600一重 集團大連設計研究院有限公司遼寧大連)[摘要]煤氣化是指以煤炭為原料，在高溫條件下與氧氣、空氣、水蒸氣等發(fā)生不完全燃燒反應生成可燃氣，可燃氣可作為城市煤氣、工業(yè)燃料氣和化工原料氣等。煤氣化技術主要分為固定床、流化床和氣流床，各種煤氣化技術在煤種、煤氣用途和環(huán)保方面都各有特點，通過這些特點可以方便地選擇適宜的煤氣化技術。[關鍵詞]煤氣化 分類特點選擇一、前言以下要求:水煤漿進料要求煤的成漿性好，灰分低，粉煤進中國是世界上煤炭資源最豐富的國家之一，煤炭儲量遠料 要求煤炭中水分含量低，避免在粉煤輸送過程中發(fā)生堵遠大于石油和天然氣的儲量，隨著近年來我國原油進口量的塞; 灰熔點盡量低于1300C，以保證液態(tài)排渣操作正常:符逐年增加，為保障國家能源安全，加緊煤炭資源的開發(fā)利用合 要求的煤種有長焰煤、不黏煤、氣煤等。已經(jīng)是大勢所趨。煤氣化是煤炭資源利用的一種 基本方法，(二)煤氣質量與用途是指以煤炭為原料，在高溫條件下與氧氣、空氣、水蒸氣等固定床氣化技術中常壓固定床氣化生產(chǎn)能力小，所產(chǎn)煤發(fā)生不完全燃燒反應生成可燃氣，可燃氣可作為城市煤氣、氣中有效成分(H2、 C0)含量很低，但其技術成熟，投資成工業(yè)燃料氣和化工原料氣等”。本較，作為燃料廣泛應用于機械加工、煉焦、陶瓷、化工等二、煤氣化技術的分類領域，采用常壓固定床水煤氣爐所產(chǎn)煤氣中有效成分的含量煤氣化技術種類繁多，按照氣化爐的類型可分為固定床有 較大提高，可用作中小化肥廠生產(chǎn)合成氨的原料氣;魯奇氣化、流化床氣化、氣流床氣化三種四:固定床氣化技術是爐加壓氣化技術生產(chǎn)能力大，煤氣中有效組含量大，可廣泛起源最早的煤氣化技術，塊狀煤從上部落入氣化爐并形成固用 來為大中型化肥廠和煤化工廠提供原料氣:目前流化床氣定床層，空氣和水蒸氣等氣化劑從底部通入并穿過床層，塊化技 術操作壓力較小，因此生產(chǎn)能力較小，但是在采用富氧煤保持固定狀態(tài)并逐漸燃燒，剩佘灰渣在床層中逐漸下移并空 氣或氧氣作為氣化劑時所產(chǎn)煤氣有效組分含量較高，廣泛在氣化爐底部排出，目前較為流行的固定床氣化技術有常用作中小化肥廠生產(chǎn)合成氨的原料氣，也可以作為燃料氣用壓固定床氣化(UGI)、魯奇(Lurgi)爐加壓氣化等;流化于機械加工、煉焦、陶瓷、化工等領域:氣流床技術要求床技術選用碎煤為原料，通過氮氣和蒸汽吹送進入氣化爐，i， 并且投資大，但是操作溫度和壓力均較大，生產(chǎn)能力較氧氣或富氧空氣從爐體底部高速通入爐內(nèi)，并使碎煤在爐體大， 且煤氣中有效成分較高，廣泛應用于大中型化肥、煤化內(nèi)部呈流化狀高速湍動，同時發(fā)生劇烈氣化反應，爐內(nèi)火焰工、 煤制油、煤制天然氣或IGCC發(fā)電等。中心溫度約為1200"C，灰渣在高溫作用下開始熔融并積聚成(三)各煤氣化技術的環(huán)保問題球，灰渣球重量逐漸變大最終通過爐底部排出，較成熟的流目前環(huán)保問題日益受到政府和社會各界的重視，因此環(huán)化床技術有U-GAS氣化、灰融聚氣化等:氣流床技術以粉煤保是影響煤氣化技 術應用的一個重要因素，各種煤氣化技術或水煤漿為原料，氣化原料與氣化劑一起通過噴嘴進入氣化對 周邊環(huán)境的影響各不相同:固定床氣化爐溫度較低，不足爐，氣化劑與煤粉或水煤漿高速噴出并充分混合，在氣化爐以將煤炭中含 有的大量酚類、焦油等有毒污染物燃燒分解,內(nèi)發(fā)生火焰型非催化部分氧化反應，爐內(nèi)火焰中心溫度約為大量有毒物質在洗滌煤氣的循環(huán)水中富集，并揮發(fā)到大氣2000C，灰渣完全融化并在爐底排出，應用較為廣泛的主要中，嚴重污染周邊大氣和水資源，因此必須配套相應的環(huán)保是Shell氣化，GSP氣化。設施才能啟動固定床煤氣化項目";流化床爐內(nèi)溫度較高，三、各煤氣化技術的特點煤炭中含有的大量有毒物質被燃燒分解，但是裝置內(nèi)破碎裝(一)煤氣化技術對原料煤的要求置粉塵較多，需要專門設置除塵設備，此外粗煤氣中的C0部由于煤炭在氣化爐中的狀態(tài)不同，各煤氣化技術對原料分溶 解到洗滌煤氣的循環(huán)水中并最終揮發(fā)到大氣中，導致裝煤有不同的要求國:固定床中的原料煤在床層中的相對位置置周邊C0可能超標;氣流床和流化床類似，主要面對破碎裝保持不變，停留時間很長，因此要求原料煤符合以下要求:置中的粉塵污染和裝置周邊C0超標。必須是塊煤，有較大粒徑，保證原料煤在氣化劑作用下依然.四、煤氣化技術的選擇可以形成穩(wěn)定床層，并且床層有良好的透氣性;原料煤有較任何煤氣化技術都不是萬能的，應充分考慮當?shù)氐拿汉玫臋C械強度和熱穩(wěn)定性，在運輸、添加、燃燒過程中依然種、煤氣用途和環(huán)保要求等多方面的因素選擇煤氣化技術?？梢员３州^大粒徑;有較高的灰熔點，可以在灰渣不熔化的以 東北地區(qū)某機械廠新建煤氣化裝置生產(chǎn)燃料氣為例:機械情況下盡量提高爐內(nèi)溫度，增大氣化爐的處理能力:有較低廠周邊地區(qū)主要供應低黏度褐煤，由于目前采煤自動化程度的黏結性，避免在固定床層內(nèi)產(chǎn)生膠質結焦，破壞床層的透較高， 主要以碎煤供應為主:機械廠燃料氣用量較小，熱值氣性。能夠較好滿足要求的煤種有:褐煤、焦炭、無煙煤、要求較低，-般低于1500kcal/ Nm3; 機械廠原有環(huán)保裝置處不黏煤等。流化床中原料煤以碎煤狀態(tài)進入氣化爐并呈流化理 量較小，應盡量減少煤氣化裝置污染物排放量，避免配套狀高速湍動，停留時間極短，要求原料煤符合以下要求:有單 獨的環(huán)保裝置增大投資。因此，選用以富氧空氣或氧氣為較高的灰熔點，在灰渣不熔化的情況下盡量提高爐內(nèi)溫度，氣化劑的流化床煤氣化技術是比較適宜的選擇。增大氣化爐的處理能力:有較低的黏結性，避免大量未完全參考文獻:燃燒的碎煤在流化床中黏結并從爐底排出;反應活性好，可[1]陳啟文:煤化工工藝化學工業(yè)出版社，2009， 124-124.以在極短的停留時間內(nèi)盡量發(fā)生反應。能夠較好滿足要求的[2]唐宏青:現(xiàn)代煤化工新技術化學工業(yè)出版社2009,42-42.煤種有:褐煤，不黏煤、無煙煤等。氣流床中原料煤以粉煤[3]徐振剛曲思建:煤化工技術理論與實踐中國石化出版或水煤漿狀態(tài)進入氣化爐，停留時間極短，要求原料煤符合社 2009, 127-128