煤气化技术方案比较及选择资料讲解

该技术工艺流程较简单,原煤经破碎后送至磨煤机,磨成的细粉被热空气干燥,由高压氮气将干煤粉送人气化炉,另外高压氧气和中压过热蒸汽混合后也由喷嘴喷人炉内。炉口1500℃的高温煤气被冷煤气冷却至900℃后进入废锅,然后再进入干式除尘器和洗涤系统。该技术有如下优点。

(1)煤种适应性强。烟煤、次烟煤、褐煤、无烟煤等均可。

(2)采用水冷壁结构,仅在向火一面有一层薄的耐火涂料层。正常操作时依靠挂在水冷壁的熔渣层保护金属冷壁,不需要砌筑昂贵的耐火砖。

(3)由于是干法进料,不需要庞大的制浆系统,降低了生产成本。

(4)气化炉使用寿命长,不需要备用炉。单炉气化能力大,一台气化炉日产合成氨600t以上。

(5)气化效率高,碳转化率可达到99%以上,生成的煤气中CH4含量低。另外,污染少,有利于三废治理。 5 灰熔聚流化床粉煤气化技术

灰熔聚流化床粉煤气化技术是中国科学院山西煤炭化学研究所开发的一项新技术。 5.1 特点

(1)气化炉是一个单段流化床,在炉内同时完成煤的破粘、脱挥发分、气化和灰的团聚等4个过程,设备结构简单。

(2)气化剂(空气或氧气)从气化炉底部进入,使炉内形成一个局部高温区,促使灰团聚成球形,从而保证灰与煤的有效分离,提高了碳的利用率。

(3)水蒸气从分布板进入气化炉,形成一个周边的相对低温区,有效地防止了炉内结渣。另外炉内半焦量较多,使得过程操作稳定,抗负荷波动能力强。

(4)高温煤气夹带的细粉煤大部分经旋风除尘系统捕集下来,并通过料腿返回气化炉,再进行燃烧气化,碳的利用率高。煤气中少量粉尘经二次除尘后送出。

(5)气化炉出口温度适中,煤气经废锅后进入洗涤系统。

(6)该技术煤种适应性强,凡是小于8mm的各种煤均可气化,对煤种无特殊要求。

(7)气化强度高(是固定床煤气炉的3~5倍),气化温度适中,可以在炉内预脱硫。三废污染小,有利于环保。 (8)投资少,仅是引进的粉煤气化技术的40%~70%,容易推广应用。 5.2 原理与流程

根据射流原理,将气化剂(空气加蒸汽、氧气加蒸汽、富氧空气加蒸汽)从炉体底部吹入,使由螺旋机送入炉内的煤产生沸腾气化,在灰团聚分离装置中形成床内局部高温区,实现煤的破粘、挥发物逸出、气化和灰的团聚成球,借助重量的差别达到灰球与煤粒的分离,并连续排出含碳量低的灰渣。煤气夹带的飞灰经旋风分离后再返回炉内气化。该技术流程如下:

5.3 试验情况

已完成日处理1 t煤的小型试验和24 t煤的中间试验,以及相配套的冷态试验。

近期在陕西固城氮肥厂,建设¢2400mm常压气化炉工业化示范装置,2001年可得到工业示范成果。另外还在云南解放军化肥厂建设一套¢2400mm加压气化炉工业示范装置。 6 恩德粉煤气化技术

恩德粉煤气化技术是在温克勒气化技术基础上,经过较大的改进和完善后,得到的一种独特的新型粉煤(0~10mm)气化技术。 该技术的工艺流程与原理是:粉煤被送至氮气加压密封的气化炉煤仓,通过底部的3个螺旋加煤机将煤加入气化炉底部锥体。根据

煤气热值要求,气化剂可采用空气和蒸汽、过热蒸汽与纯氧(或富氧空气)。如果采用富氧空气为气化剂,纯氧在富氧风机吸入侧与空气混合,加压到40kPa后送气化炉前与废锅自产的240℃过热蒸汽混合,分别进入一次风喷嘴和二次风喷嘴。一次风喷嘴位于加煤机下方,共6个,在炉体均布,一次风沿均线方向入炉并呈螺旋形上升,气化剂与粉煤进行流化,发生燃烧反应和加热反应,生成水煤气或半水煤气。大粒径煤在炉底锥体附近形成密相段并成旋风沸腾状,继续进行气化反应。少量细粉煤和小粒径煤在炉体中上部与喷入的二次风发生反应。煤中夹带的煤矸石等杂质及反应后的灰渣落到气化炉底部,由螺旋出渣机排入密闭灰斗,定期排出炉外。少部分未反应完全的细粉煤随煤气从炉上带出,经旋风除尘器,将其中较大粒径煤分离下来,返回气化炉底部,再次气化。炉下温度为800~950℃,炉上温度为950~1080℃。煤气进入废锅,出废锅煤气温度约为300℃(此热还可利用),再进入洗涤塔经冷却除尘后去气柜。

朝鲜使用恩德粉煤气化技术已有30多年。该技术成熟可靠。产品已系列化,单炉生产能力有 10000、20000、40000m/h。中国黎明机械厂与朝鲜合作,共同在中国推广恩德粉煤气化技术。 7 富氧连续气化技术

常压固定层煤气炉用富氧空气进行连续气化技术已在多厂使用过,目前淮南化肥厂、解放军化肥厂仍在用此技术制半水煤气。其优点是,气化强度大,可以使发气量提高一倍以上,经济效益好。

富氧空气与煤燃烧发生放热反应的同时,蒸汽与灼热的煤发生吸热反应,两反应基本达到平衡时,气化过程便会连续平稳进行。为使半水煤气成分符合要求,富氧空气中的O2含量应控制在47%~52%。

实现富氧气化后,由于没有吹风燃烧炭损失,气体带出物减少和灰渣含碳量降低。而且因气体空速低,可使用6~25mm碎煤进行气化,使炭的利用率提高,煤耗降低。

由于该技术是连续气化,煤气炉温度较稳定,蒸汽分解率比间歇式固定层煤气炉高。另外所有煤气全部进入废锅,废锅副产蒸汽量大(原中氮厂下吹煤气不经过废锅),合成氨系统能实现蒸汽自给。

该技术选用自动加煤机和不停炉下灰装置,可以实现连续气化。另外取消了许多自动阀门,简化了工艺流程,减少了系统故障率,从而减少了设备维修费用。

研究富氧空气连续气化技术的可行性,效益是首要问题。因为富氧气化技术早在60年代就有许多厂使用过,最后都因制氧成本高而停用。过去都采用深冷法制氧,生产成本高。90年代初,变压吸附制氧装置的问世,为富氧气化技术的应用带来了希望。于是成都齐益科技研究设计所于 1992年首次提出煤(焦)富氧连续气化及气体净化方案,并申请了国家专利。1996年四川大竹氮肥厂将变压吸附制氧工艺应用于该厂煤气炉获得成功,2000年6月通过国家技术鉴定和工程验收。专家组一致认为该项目是以煤(焦)为原料的中、小氮肥厂实现节能降耗的一项重大技术创新。

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