灰粘聚循环流化床粉煤气化技术CAGGTM及其在工业生产中的应用
作者/来源:张红潮(陕西秦晋煤气化工程设备有限公司 陕西秦能天脊科技有限公司 西安 710075) 日期: 2007-02-07 点击率:1363
1 流化床粉煤气化技术发展简介
煤气化就是将固体煤转变为煤气,煤气化技术广泛用于生产合成气(如合成氨、甲醇)、工业燃料、城市煤气等领域,是洁净煤技术的重要组成部分。煤气化技术已有悠久的历史,尤其是20世纪70年代石油危机的出现,世界各国广泛开展煤气化技术的研究。迄今为止,已开发及处于研究发展中的气化方法很多。大致可分为:移动床(固定床)气化技术、流化床气化技术、气流床气化技术、熔融床气化技术四大类。
流化床煤气化又叫沸腾床煤气化,它是以小颗粒煤为气化原料,细粒煤在自下而上气化剂的作用下,保持连续不断的和无秩序的沸腾和悬浮状态运动,迅速地进行混合和热交换,以至整个床层温度和组分均一,使气、固两相流态化,煤与气化剂在一定温度和压力条件下反应生成煤气。流化床煤气化技术迅速发展的原因:
(1)生产强度比固定床大;
(2)以小颗粒碎煤为原料,适应采煤技术发展;
(3)对煤种煤质适应性强,可利用如褐煤等高灰劣质煤为原料,以实现原料本地化。
流化床煤气化技术是气化碎煤的主要方法,经过多年的发展,形成很多炉型。
一般流化床煤气化炉不能从床层中排出低碳灰渣,这是因为要保持床层中高的煤灰比和维持稳定的不结渣操作,流化床内必须混合良好。因此,排出的灰渣组分与炉内混合物料组分基本相同,故排出的灰渣含碳量较高(15%~20%)。针对上述问题提出了灰粘聚(灰融聚、灰熔聚、灰团聚)的排灰方式,即提高流化床局部区域温度,使煤中的灰分在软化(ST)而未熔融的状态下,相互碰撞粘结成含碳量较低的灰渣球,有选择地排出炉外。它与传统的固态和液态方式不同。与固态排渣相比,降低了灰渣中的含碳量;与液态排渣相比,减少了灰渣带走的显热损失;从而提高了气化过程的碳的利用率,它是煤气化排渣技术的重大发展。
灰粘聚流化床气化技术早在20世纪50年代法国南希大学就进行过小型实验,证明灰粘聚流化床技术是可行的。在此基础上美国开发了U-gas和KRW两种工艺,取得了大量数据和成功经验,为商业化奠定了良好的基础条件。
在中国,从1980年开始,中科院山西煤化所开始了该项技术的研究,通过对各种煤种的试验突破了灰的粘聚成球、分离、进料、带出细粉再循环、防止炉内结疤等技术关键,完成了中试取得了一定的经验和成果。但未能实现工业化。
2001年以陕西秦晋煤气化工程设备有限公司为主体,陕西城化股份有限公司、中西部煤气化工程技术中心等单位共同进行了100 t/d煤灰粘聚流化床粉煤气化制合成气的工业示范装置试验。2002年3月至2003年6月累计运行达到8000h以上,所产煤气送入原生产系统,满足了合成氨生产的需要。该技术已具备了工业化推广应用的条件。示范装置由中国华陆工程公司设计。
第一套产业化装置在天津2005年建成投产。该项技术现已获得国家专利(专利号:ZL03262731.9)。
2003年陕西秦能天脊科技有限公司组织国内陕西华祥工程....