1 加压灰熔聚流化床粉煤气化技术开发的意义
根据我国能源资源是富煤而油气资源比较少的特点,煤气化已广泛应用于化工、冶金、机械、城市燃气供应等多个方面,为我国国民经济发展提供了大量的原料气和燃料气。在中国,煤气化的形式多种多样,随着社会不断进步和技术的迅速发展,规模小、能耗高、对于原料要求高,对环境不友好的落后技术终将逐步被新型的规模大、能耗低、对煤种适应性广和对环境友好的先进技术所取代。
从当前国内外煤气化技术发展趋势上看,大型化、加压、适应多种粉煤、低污染、易净化是煤气化发展的方向。国外新开发的气化炉都采用加压气化的工艺,其优点是:提高气化强度;增加单炉的产量;节约压缩能耗;减少带出物损失。国外现有加压气化炉型主要分为三类:加压固定床气化炉(如Lurgi炉)、加压流化床气化炉(HTW,KRW,U—gas)和加压气流床气化炉(Texaco,DOW,Shell,GSP,Prenflo)。这三类气化炉各有其优点,产业化程度以鲁奇(Lurgi)、德士古(Texaco)最为成熟,都已达到日处理量400t~1 650t煤的量级,且这些气化炉都是以服务于化工产业为先导而发展的。
气流床加压气化由于采用了高压、高温、纯氧、减小煤粒度等措施,因而达到加快气-固两相表观动力学反应速度进而强化气化生产、显著改善气化技术经济指标的目的。Texaco为代表的水煤浆进料及以Shell为代表的干煤粉加压气流床气化,除了克服自身工艺、设备所需特殊材料之外,还需进一步拓展煤种适应范围,尤其是针对中国煤炭的特点,即适应高灰、高灰熔融性温度的中国煤炭。另外,其高昂的价格和非自主知识产权问题也制约着其在我国煤气化领域的发展。
中国科学院山西煤炭化学研究所历经20余年,开发了“灰熔聚流化床粉煤气化技术”,并获得国家发明专利(专利号:ZL94106781.5)。近年来,进行了大量的煤种试验研究,取得了不同煤种的气化特性和操作特性以及煤质对气化技术经济指标的影响规律,大大拓宽了煤种适用范围。试验煤样从褐煤、烟煤、无烟煤到石油焦,灰分1%~37.88%,灰熔融性温度1 160℃~1 500℃以上,挥发分6.15%~32.15%,热值15.24MJ/kg~36.15MJ/kg,焦渣特性2~6,涵盖了我国大部分煤种。尤其是无烟煤、石油焦气化试验表明,灰熔聚流化床粉煤气化技术以低活性煤种为原料时,也能够达到合理的技术经济指标。
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