煤气化技术在我国已有几十年的历史,在冶金、化工、建材等行业的各种窑炉上都有许多成功的应用范例。2 O 世纪中叶以后,国外发达国家很注重煤气化技术的研究,开发出了流化床的U — g a s 法和气流床的S h e l l 、T e x a c o 法等比较先进的煤气化工艺,代表着煤气化可持续发展的方向。目前,在我国的气化炉中, 固定床气化炉占8 o 9 6 ~9 o 9 6 。固定床煤气炉普遍存在制气热值低、气化强度低等问题,因此应积极开发新技术、 新工艺, 使煤炭资源的使用从真正意义上实现清洁与高效。 本文将煤气化的理论与生产实践结合起来,开发了热风加压煤制气工艺,并将其应用于轧钢行业作为供热设施,取得了显著的经济效益。
1 固定床煤气化工艺
煤气炉主要采用弱粘结性烟煤、无烟煤或焦炭作为气化原料,以空气和蒸汽的混合物作为气化剂,炉内的煤料与气化剂逆流接触,煤料在气化炉内从上到下大致分为干燥层、干馏层、还原层、氧化层及灰渣层。气化剂在灰渣层中不发生化学反应,仅与灰渣进行热交换,气化剂经过此层吸收炉渣显热被预热,灰渣则冷却后排出。在氧化层主要发生炭的燃烧反应,燃烧反应速率快且不可逆,处于扩散控制状态。其反应速率受气流速率的控制,气流速率越快,反应速率就越快,为气化反应过程提供热量,反应方程式为:
C + 0 2 →C 0 z + 4 0 6.4 k J/m o l ( 1 ) 。在还原层主要发生二氧化碳还原和蒸汽气化等气固相反应,同时还进行平衡反应与甲烷化等气相反应, 使热量得到相应的补充。气化剂经过还原层后, 气体中的C O 和H2含量迅速升高, 蒸汽含量迅速下降,主要反应式为:C + C O2 →2 C 0 - 1 6 2.4 k J/m o l ( 2 ) 、C + H2 O →C O + H 2 一 l 1 8.8 k J/m o l ( 3 ) 、C + 2 H20→C 0 2 + 2 H 2 — 7 3.5 k J/m o l ( 4 ) 、C O + H 2 O →C O 2 + H 2 + 4....