0 引言
粉煤加压气化是当今国际上先进的煤气化技术。Shell粉煤加压气化(SCGP)是一种洁净煤气化新工艺,具有操作弹性大、原料适用性强、环保性能好等特点,是很具竞争力的第三代煤气化技术。新型气流床煤粉加压气化是我国自主开发的新型粉煤气化工艺,为国家“十五”重点科技攻关项目,是具有鲜明中国特色,性能更为优越的粉煤加压气化技术。本文从技术开发、工艺流程、煤化工上的应用等方面对两种粉煤加压气化技术加以介绍。
1 基础研究
1.1气化炉炉内过程分析
气流床粉煤气化的反应机理与固定床块煤气化略有不同,主要是气化区干燥、干馏、还原和氧化等阶段不是截然分开,而是交叉进行,挥发物的逸出和燃烧几乎是同时进行。主要反应如下:
C+O2→CO2
C+CO2→2CO
C+H2O→CO+H2
由于煤粉夹带在气流中, 固相颗粒的体积浓度较气体低,各个颗粒可以认为是被气体隔开,独立的进行燃烧和气化反应。气化炉中进行燃烧和氧化,受空间的限制,反应必须在数秒内完成;入炉煤粒度很细(100%<0.1mm),以保证有足够的反应面积;气固相相对速度低,反应朝反应物浓度降低的方向进行,必须提高反应温度,以增加反应推动力。由于是高温气化(火焰中心温度2000℃以上),液态排渣是其必然结果。
Shell粉煤加压气化属于气流床加压气化。一般认为气化反应区出口气体的组成取决于气化反应区温度下的水煤气变换反应的平衡组成和CO2的还原反应,或者说取决于距离反应温度△t(△t=t平衡-t反应)的某一温度下的平衡常数,△t被称为平衡温距。气流床反应一般分为三个反应区:喷嘴内焰的有机组分裂化反应区、外焰的缺氧反应区、炉内空间的平衡反应区。由于物料切向进入,增加了反应器内反应物的混合程度,减少了产物的返混,使之更接近平推流反应器。水煤气的变换反应在1300℃以上时十分迅速,可以假定Shell粉煤气化为平推流反应器,这样就可以用平衡温距来近似地计算出反应器的出口组成及有关消耗指标,作为后工序装置能力配套及投资概算的依据。
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