摘 要 简要总结了国内粉煤气化工艺的现状,重点介绍了国内流化床气化、气流床气化和复合粉煤气化中最具有代表性的工艺流程、优点、存在的问题和国内应用情况,最后展望了我国粉煤气化工艺的意义及发展趋势。
关键词 气化 流化床 气流床 复合粉煤气化 优点 问题
我国是以煤炭为主要能源的国家,在众多的煤炭利用方式中,煤气化是最为清洁、高效的工艺,对保障国家能源安全、经济和社会可持续发展具有重大意义。国内开采的动力煤中平均灰含量约 23%,灰熔点在 1 400℃以上的煤炭约占 50%以上。在一些主要产煤矿区,总储量的20%~40%组煤均为高硫煤。由于我国煤炭资源自身的特点,决定了国内单一气化工艺无法满足煤气化市场的需求。
目前煤气化工艺根据原料形态的不同可分为块煤气化、粉煤气化和水煤浆气化等工艺。块煤气化工艺存在煤种要求高、气化效率低、环境友好性差等缺点;水煤浆气化工艺虽然技术成熟,但对煤种要求比较高,而且该工艺多采用耐火砖使用寿命较短;而粉煤气化工艺具有更广的煤种适应性(可以气化褐煤)、耗能低、碳转化率高、水冷壁寿命长等技术优势,有更好的适用性和竞争力。
1 流化床粉煤气化工艺
流化床粉煤气化工艺利用小粒度煤为原料,气化剂同时作为流化剂。在气化过程中,气固相的接触面大,气化强度高、单炉处理能力大;炉内同时进行干馏及大分子有机物的裂解,其洗涤水中没有焦油、酚等有机物质;运行比较可靠,负荷变化率较大[1]。国内流化床粉煤气化具有代表性的有恩德流化床粉煤气化、灰熔聚流化床气化和黄台循环流化床粉煤气化。
1.1 恩德流化床粉煤气化工艺
恩德流化床粉煤气化工艺[2]最早是由朝鲜恩德“七七”联合企业在温克勒气化工艺基础上改造完善起来的,1996 年我国抚顺恩德机械有限公司在该工艺基础上,结合我国国情加以改进、完善,并获得具有我国自主知识产权的新型恩德流化床粉煤气化工艺。
该工艺由备煤系统送来的粉煤(粒径φ<10mm,水分<8%)经皮带送至下料口,粉煤受其 自 身 重 力 作 用 ,下 落 至 通 有 氮 气(纯 度99.9%、压力 0.04MPa)做保护气的煤仓。通过螺旋供煤机,将粉煤送入气化炉下部锥体段。由 离 心 式 风 机 吸 入 的 氧 气 或 空 气 加 压 至0.04MPa 与 过 热 蒸 汽 混 合 作 为 气 化 剂 和 流 化剂,分两路从上层喷嘴(24 个)和下层喷嘴(6个)进 入 气 化 炉 ,使 粉 煤 在 炉 内 沸 腾 流 化 气化。气化炉下部为密相段,上部为稀相段,下层喷嘴喷入的气化剂与上部稀相段进一步发生 气 化 反 应 。 气 化 炉 顶 部 粗 煤 气 温 度 900~950℃,经旋风分离器除尘后进入废热锅炉回收余热并副产过热蒸汽,降温后的煤气经水洗塔冷却得到产品煤气。旋分器分离下的未反应的煤粉及细灰经回流管返回气化炉底部进行二次气化,提高碳转化率。气化炉底部灰渣经螺旋除灰机排入灰斗。
恩德流化床粉煤气化工艺流程图见图 1。
该工艺的特点[3]如下。
(1)适用煤种较宽,原料价格相对低廉。
(2)技术....