作者/来源:安晓熙(山东中海科技工程咨询有限公司 山东济南 250013) 曹月梅(济南斯泰普咨询有限公司 山东济南 250014) 日期: 2016-05-23 点击率:1552
摘 要 简要总结了气流床煤气化技术的基本特点和主要影响因素,重点介绍了具有代表性的几种气流床煤气化技术的应用现状及研究进展,讨论了各自的优势和存在的问题,同时展望了我国煤气化技术的发展趋势。
关键词 气流床 水煤浆气化 干煤粉气化 现状 进展
我国一次能源结构具有“富煤、贫油、少气”的特征,“以煤为主”的能源结构短期内难以改变,煤气化技术是发展煤基化学品、煤基液体燃料、制氢、燃料电池、煤气化联合循环发电、多联产等现代工业的基础,被认为是最清洁的煤转化利用方式。气流床气化具有较强的煤种适应性、气化效率高、碳转化率高、单炉生产能力大等特点,是煤基大容量、高效洁净燃气和合成气制备的首选技术。
1 气流床气化特点及影响因素
1.1 气流床气化特点
气流床气化是将气化剂 (氧气和水蒸气)和煤粉或煤浆通过特殊喷嘴喷入气化炉内,在炉内高温辐射或点火装置作用下,经过一系列的热解、燃烧、氧化还原反应生成以一氧化碳和氢气为主要成分的煤气和熔渣,完成整个气化过程。
气流床气化特点主要有:
(1)煤种适应性强;
(2)气化温度高、碳转化率高、气体成分好;
(3)气化压力高、气化强度大、单炉处理能力大;
(4)粗煤气中不含焦油、酚及液态烃类等,不产生含酚废水,其主要杂质为 H2S 和 COS,有 利于后序净化处理,对环境污染小;
(5)高温液态排渣;
(6)磨煤系统复杂,能耗高;
(7)工艺喷嘴、余热回收系统、除尘系统设备昂贵。
1.2 气流床气化的影响因素
影响气流床气化的主要因素有:
(1)煤的性质
煤的粘结性、化学活性、机械强度、热稳定性、渣的粘温特性等对煤气化产率、煤气成分、液态排渣都有较大影响。
(2)气化温度
碳与水蒸气的转化反应是可逆的吸热反应,提高温度可以提高反应平衡转化率,从而提高CO 和 H2的平衡浓度。从动力学的角度分析,提高温度有利于加快反应速率。但气化温度并不是一个独立的条件,需要综合各项工艺指标来调节气化炉温度。
(3)气化压力
提高气化压力能使反应物及生成物浓度增加,从而提高反应速率。同时,提高压力也相应提高了气化强度,气化炉产气能力增加,在工业生产上,加压气化可以降低压缩功耗,充分利用空分液氧的高压能,降低生产成本。
(4)煤、氧气、水蒸气的配比
煤和氧气进行燃烧反应放出热量,提高反应温度,促进 CO2还原和 H2O 分解反 应进 行,为碳与 H2O 进行强吸热的还原反应提供热量,从而增加煤气中 CO 和 H2的含量,提高碳转化率;但是氧气量的增加也会生成更多的 CO2和 H2O,增加了煤气中的无效成分。所以,为了获得理想的气化效果,必须选择合适的煤、氧气、水蒸气配比。
(5)煤的粒度分布
在加压气化过程中,煤的粒度主要影响气化反应速率、煤气产率、碳转化率以及各项消耗指标。煤的粒度越小,其比表面积越大,在动力学控制区的吸附和扩散速率加快,有利于气化反应的进行。但煤的粒度越小磨煤系统能耗越高,需要综合平衡确定最佳的煤粉粒度分布。
(6)气化炉结构
气化炉结构对气流床气化起着决定性的....