2009年第30卷第3期氮肥技術煤氣化過程氣化效率分析詹俊懷尤彪(福建三鋼集團三明化工有限責任公司365000)摘要簡要介紹用有效能效率分析各種煤氣化方法的氣化效率,結論是固定床煤氣化爐的有效能效率高,固定床煤氣發(fā)生爐為煤氣化工藝節(jié)能的首選技術。關鍵詞煤氣化有效能效率‘分析1前言過程的投入和產(chǎn)出,從而使各種煤氣化方法的比煤氣化是煤潔凈利用核心技術。目前,全國較成為可能。用于煤氣化的煤炭的數(shù)量在2 x 10%/a左右,僅次(1)碳轉化率于發(fā)電和鋼鐵工業(yè)。煤氣化技術是煤炭高效率、碳轉化率,是用進入合成氣的碳元素量占原低成本利用和碳減排的技術起點，我國缺油少氣料煤中碳元素總量的百分數(shù)來表示的。碳轉化率多煤,同時煤的質(zhì)量較好，多為煙煤、無煙煤等利反映氣化過程煤中的碳反應的完全程度,在煤氣用價值高的煤種,加之勞動力豐富,煤開采成本化過程要求得到的是有效氣氫和一氧化碳,若轉低。因此在煤高效利用上取得突破,對我國穩(wěn)定、化為二氧化碳則不僅無益而且有害。同時不同煤可靠持續(xù)的能源供應具有決定性的意義。氣化方法得到的氣體組份中的氫和一氧化碳含中國煤氣化技術以固定床間歇氣化技術為量也有較大的區(qū)別,因此碳轉化率的高低和有效主,也開發(fā)了一些新的煤氣化技術,但技術成熟氣消耗的碳的數(shù)量完全沒有對應關系。碳轉化率性較差,經(jīng)濟效益不理想。固定床間歇煤氣化技用于評價煤氣化效率沒有意義;術由于自身的缺陷,其發(fā)展已受到限制。目前煤(2)熱效率氣化技術已發(fā)展到關鍵時刻,由福建三鋼集團三根據(jù)熱力學第- -定律原理評價效率。其實質(zhì)明化工有限責任公司提出的富氧連續(xù)氣化改進是通過物料與能量的衡算分析能量轉化利用及方案,在固定床間歇煤氣化技術的基礎上,開發(fā)損失情況,確定過程進、出的能量數(shù)量,求出熱量了具有自主知識產(chǎn)權的“固定床單爐雙向富氧連利用率,其不足在于:續(xù)氣化技術和固定床雙床層耦合富氧連續(xù)氣化①熱力學第一定律方程說明各種能量可以技術”,具有顯著的綜合效益和重大的戰(zhàn)略意義，互相轉化,但從熱效率上看，熱轉化為功是有限該技術可以對目前國內(nèi)主流煤氣化技術在主要的，而且不能指出各種能量轉化的方向和限度;消耗指標方面得到較大的改進?，F(xiàn)從有效能效率②從能量級別可知，能量不但有大小之分,來分析各種煤氣化的氣化效率。還有品位的區(qū)別，能量衡算法只反映了能量數(shù)量2傳統(tǒng)煤氣化效率評定的缺陷的關系,沒有反映能量品位的高低。目前國內(nèi)煤氣化技術評價標準主要有以下此方法只能反映能量的損失,但不能指出得指標:可靠性、系統(tǒng)運行穩(wěn)定性、大型化即單爐生到的這部分能量的利用價值。其得出的評價結論產(chǎn)能力、煤種適應性、污染物的排放、氣化效率具有極大地誤導性，例如室內(nèi)空氣電加熱器,根等。其中氣化效率是核心指標，目前通用的評價據(jù)此方法計算出的熱效率為100%，而根據(jù)有效氣化效率的指標有:碳轉化率、熱量利用率、冷煤能效率來計算出其效率幾乎為零。氣效率等。由于煤氣化的方法多種多樣,有常壓、(3)冷煤氣效率加壓、富氧、純氧等不同方式,運用這些指標來評冷煤氣效率為煤氣化生成煤氣的化學能與價，都不能全面反映煤氣化的真實投入和產(chǎn)出，氣化用煤的化學能之比。各種氣化方法的冷煤氣因此需要一個綜合性的指標來全面反映煤氣化效率見表1。氮肥技術2009年第30卷4表1各種氣化方法的冷煤氣效率床煤氣爐間歇制合成氣。煤耗煤的熱值冷煤氣主要消耗:煤耗(熱值6 600kcal/kg, 1keal序氣化方法kglkm'(C0+H) J/kg 效率號=4.186 8kJ,下同)570kgkm2(C0+H2)有效氣,蒸1塊煤固定床間歇制57027 63074汽耗476kgkm' (CO+H2)(外加部分，蒸汽溫度合成氣2固定床雙向富氧連25 11678180C),電耗18kWkm?)(CO+H2),蒸汽分解率為續(xù)制合成氣54025116 9050% ,吹風氣和煤氣溫度為250C。通過計算,得3固定床雙爐耦合式出有效能效率79%。純氧連續(xù)制合成氣4水煤漿制氣70825116 67(2)固定床雙向富氧連續(xù)制氣5干法氣流床制氣700~70主要消耗:煤耗(熱值6 0keal/k )595kgkm’'說明:干法氣流床煤氣化技術設計冷煤氣效(CO+H2),蒸汽耗476kg/km?(CO+H)(外加部分，率為80% ~85%，對應25 116kJ/kg的煤耗為蒸汽溫度180C), 氧氣耗190m"'km?(CO+H2),蒸640kg/km*(CO+H2)。其中:氣化爐熱效率為95%，汽分解率為55% ,煤氣溫度為250C。通過計算，碳利用率為98% ~ 9% , 15%的熱量由余熱鍋爐得出有效能效率82%。轉化為蒸汽,另每km2(CO+H2)的有效氣可產(chǎn)生(3)固定床雙爐耦合式純氧連續(xù)制合成氣2 200m'的冷激氣溫度350C，帶走部分熱量,同在常壓固定床雙爐耦合式純氧連續(xù)制合成氣。時煤粉的烘干用煤也需計入煤耗中，綜合分析冷主要消耗:煤耗(熱值6 00kcal/kg)540kg/km'煤氣效率為~ 70%。(CO+H2),蒸汽耗285kg/km?(CO+H2)(外加部分，(4)國外的煤氣化技術主要使用碳轉化率/熱蒸汽溫度180C),氧氣耗152m/km'(CO+H2),蒸效率作為評價指標，不能準確反映煤的氣化效率，汽分解率為75% ,煤氣溫度為250C。通過計算, .意義不大。以前國內(nèi)常用冷煤氣效率為煤氣化的技得出有效能效率93%。術指標也不能全面反映氣化過程的投入和產(chǎn)出。(4)濕法氣流床(水煤漿)制氣3有效能效率評定合理性分析引用華東理工大學的文章一<化學工程》如何判定煤制合成氣的氣化效率，是煤氣化2007年第35卷第二期《氣流床氣化系統(tǒng)的熱力技術改造選擇的首要問題。目前業(yè)內(nèi)評價煤氣效學分析),該文章計算的有效能效率為61%。由于率時,多采用碳轉化率、冷煤氣效率等指標來評價出煤氣爐的二氧化碳含量高和煤氣溫度高,有效煤氣化過程的效率,這些常用的評價辦法,在理論能損失大,導致有效能效率低。同時制氧裝置的上存在著重大的缺陷,在實際運用也存在問題,甚有效能效率僅為22% ,若以整個煤氣化的氣島的至出現(xiàn)根本性的誤導,也不能滿足國家標準。從熱有效能效率計,其有效能比該文的數(shù)據(jù)更低。力學基本原理出發(fā),評價煤氣化過程、- -切能量使5結論.用及轉化過程的效率其標準只能是有效能效率。各種氣化方法的冷煤氣效率和有效能效率(1)根據(jù)“中華人民共和國國家標準GB2588見表2。_ 200”《(設備熱效率計算通則》,標準適用范圍為表2各種氣化方法的有效能效率冷煤氣效率有效能效軍使用燃料和利用熱量的熱設備,計算熱效率時規(guī)序號%_%定必須用有效能計算效率。1固定床塊煤間歇爐775~80(2)有效能分析法? 固定床雙向富氧連續(xù)制氣80-85該法在能量衡算法和熱力學第-定律基礎;固定床雙爐耦合式純氧連90>90續(xù)制氣上,以第二定律為主。在對裝備或過程進行物料661-64衡算和能量衡算的基礎上,確定出、人各系統(tǒng)的5. 干法氣流床制氣-65物流和能流的有效能值，由有效能平衡方程確定結論是傳統(tǒng)的固定床煤氣發(fā)生爐制合成氣有過程的有效能損失和有效能效率。效能效率比水煤漿制氣和干法氣流床制合成氣的4幾種氣化方 法的有效能效率分析有效能效率都高，因此改進后固定床煤氣發(fā)生爐(1)塊煤固定床制合成氣最為節(jié)能,應作為煤氣化工藝改造的首選技術。主要以焦炭和優(yōu)質(zhì)塊煤為原料,在常壓固定(收稿日期:2009-04- -30)