摘 要:结合国内外煤气化技术发展现状与趋势,讨论了煤质特性对气化过程的影响及其在不同气
化炉型中的适应性。分析表明,煤种的多样性及气化工艺的选择促进了煤气化技术的快速发展,气流床和流化床代替固定床是煤气化技术发展的必然所趋。在充分认识各类煤气化技术优缺点的基础上,应发挥优势,针对煤种选用炉型,开发具有单炉生产能力高、煤种适应性强、气体成分可调等优势的加压气化技术以及可有效利用煤气高温显热的两段或多段式气化技术。
关键词:煤气化;固定床;流化床;气流床
中图分类号:TQ54 文献标识码:A 文章编号:1004-7050(2011)03-0035-04
引 言
煤气化是以煤(块煤、焦炭或粉煤)为原料,空气、氧气、二氧化碳或水蒸气为气化剂,在一定的温度、压力等条件下发生反应而转化为煤气的工艺过程。在气化炉内高温环境下进行的热化学反应主要包括气、固两相的非均相反应与气体反应物间的均相反应。反应进行的程度取决于气化炉的操作条件,即温度、压力、煤的化学反应活性及气化剂与煤的接触时间等。煤气化技术是煤化工的先导技术,气化技术的选择,需要充分考虑原料煤的特性、煤气的用途和规模、气化技术的成熟度与可靠性、粗煤气构成及经济性等[1]。
目前,按煤在气化炉内运动方式的不同,煤气化技术可分为固定床(移动床)、流化床(沸腾床)和气流床等形式;按气化操作压力的不同,可分为常压煤气化和加压煤气化;按进料方式的不同,可分为固体进料和浆液进料;按排渣方式的不同,可分为固体排渣和熔融排渣等。煤气化技术及其代表性炉型主要包括:1)固定床煤气化:间歇式常压(UGI)气化、鲁奇(Lurgi)加压气化、液态排渣Lurgi(BGL)气化等;2)流化床煤气化:温克勒(Winkler)及高温温克勒(HTW)气化、灰团聚流化床(U-Gas,KRW,ICC)气化、Lurgi循环流化床(CFB)气化等;3)气流床煤气化:常压粉煤(K-T)气化、德士古(Texaco)和(Destec)水煤浆加压气化、壳牌(Shell)、Prenflo和GSP粉煤加压气化等。本文对典型的气化技术及其对煤质的要求进行归纳总结,以期为我国煤气化技
术的发展提供一定的参考。
1 煤质特性及其对气化性能的影响
我国煤炭资源丰富,包含了褐煤到无烟煤的不同变质程度的各类煤种。但各煤种的储量不均衡、区域分布差别较大,不同煤种的组成和性质相差也非常大。并且,即使是同一变质程度的煤种,因其成煤环境不同,性质差异也较大。气化反应过程与煤的性质密切相关,直接影响着煤气化的产物组成与气化工艺的配置。不同的气化工艺对原料煤的性质要求不同,在选择煤气化工艺时,考虑气化用煤的特性及其影响极为重要。影响煤气化工艺煤质特性的因素主要包括以下几方面[2,3]:
1)水分含量。煤中的水分随煤变质程度的加深呈规律性的变化,从泥炭、褐....