流态化技术在煤气化工艺中的应用研究.pdf

工艺管理
流态化技术在煤气化工艺中的应用研究
陆元龙(中国化学工程第三建设有限公司安微淮南232000
摘要:我国是目前世界最大的煤炭生产国及消费国,煤炭资后含尘量较低的煤气可通过废热锅炉,有效降低对炉管的暦损
源相对丰富而石油天然气资源相对缺乏,加强渫气化工艺的研究避免积灰,延长其使用寿命及检修周期。这种改进使褐煤、长焰
与发展,也是媒化工及未来洁净发电、制氢的核心技术。当前,煤煤等多种煤种均可得到有效气化,煤种适应性宽,气化炉生产负
气化エ艺已形成国定(移动)床、流化床和气流床三种技术。本文荷可在设计负荷的60%~105%范围内进行调节,气化率较高,年运
就流态化技术在煤气化工艺中的应用选行研究与总结。
转率可达到90%以上。但恩德炉技术仍存在设备体积较大,灰渣
关键词:流态化技术:煤气化工艺;气化床
仿碳量高,煤气有效成分相对较低等问题。
我?是日前世界最大的煤炭生产国及消费国,毎年煤的年产
2.灰熔聚流化床煤气化技术
量可达10亿吨以上,大多数是直接燃烧用使用,其中采用煤气化
灰熔聚流化床煤气化技术是以碎煤为原料,通过空气、富氧、
形式生产合成的比重较低。煤气化工艺自开发至今,已有150年氧等作为氧化剂,水蒸气或CO2作为气化剂,在适当的气速
的历史,目前已形成了固定(移动)床、流化床和气流床三种技使床层中粉煤沸腾,达到床中物料强烈返混,气固两相充分混合,
术。自1921年 Winer发现流态化现象,并开发流化床气化反应在部分燃烧产生的高温下进行煤的气化。煤可在床内实现一次
器以来,这一技术原理再次引起固体物料加工工艺的革命,并在破黏、脱挥发分、气化、灰团聚、分离、焦油及酚类裂解等过程。具
煤气化工艺颂域得到广泛发展与应用。
有结构相对简单,操作较为方便,煤种适应性广,可实现气化原料
流态化技术在煤气化工艺中的应用原理
本地化、提高气化强度及灰渣阳聚,提高碳转化率,产品气中不含
流态化是指在一个圆筒形容器中设置多空形水平分布板,将焦油及挥发酚等优势。它也是具有中国自主专利的,较为针对中
物态颗粒堆放在分布板上,形成固体层,即床层;当流体引入分布国煤炭特点,目前已实现常压工业应用,与引进气化技术相比,其
板下,使流体均匀地通过分布板后进入床层后,因流体速度不同,投资率降低50%左右。
床层会出现固定床、流化床及输送床三种不同的状态。固定床流
在对太原东山瘦煤、西山焦媒、王封贫瘦煤、陕西神木弱粘结
体流速较低,固体颗相对位置不变,床层高度不变;当流体速度性长焰烟煤、治金焦煤等代表我国大多数煤种进行试验表明,所
进一步提升,颗粒被带到容器外,这时分布板到容器H会出现有煤种采用灰熔聚流化床气化炉均能够得到稳定操作,并得到合
浮动有流体颗粒,它是一种向上的净速度运动,不存在床层界面,理的气化结果,气率随原料热值增高而增高,气化強度随煤阶
此时被称为输送床;介于输送床与固定床间的就是流化床。
增高而降低,所有高灰熔点煤均可实现灰熔粲成球及选择性排
流化床的形成有几大条件:有合适的容器作为床体,底部有灰,可稳定操作高灰煤气化,合成气比消耗指标随着灰的含量
流体分布器;有大小适中、足量的颗粒形成床层;有连续供应的流的増高而増高。但在操作上,需根据不同的煤种采用针对性设
体充当介质;流速大于」最小流化速度,但不能超过带出速度。
计,使其更适应煤种的特点进行气化。
流化床(或称沸腾床)在煤气化工艺的应用是通过气化剂,如
3.循环流化床技术在煤气化工艺中的应用
氧气工空气、水蒸汽从气化炉底部鼓入炉内,使其中的煤粒呈流
循环流化床是指炉膛内物料及飞出又返回炉膛的物流流化
态化、并在一定温度下发生燃烧工气化反应,它是煤气化工艺的燃烧(气化)的方式,与加压流化床同样,它属于流化床燃烧技术,
种
其较常觑流化床的流化速度高,因此床内物料的速度远低于气体
二、流念化技术在煤气化工艺中的应用
速度,气、固体流速较高,对质量与热量的交换极为有利
1.温克勒气化床的应用
温克勒气化是流化床煤气化工艺应用的代表,它采用常压操
煤气化技术是媒化工及未来洁浄发电、制氢的核心技术,我
作,生庐能力较低,气化温度较低,生的灰渣及物碳损失较大,国是一个煤资源相対丰富,石油天然气资源相対缺乏的国家,加
几氧耗高,日前已较少应用;针对温克勒气化技术的缺点,人们通强煤气化工艺的研究,因此应结合我国煤种特点,特别是加强各
过对气化温度及压力的提高,开发展高温温克勒气化技术,这项煤种燃烧、气化性能的研究,采用针对性气化工艺,尤其是流态化
技术将气化温度山原来的900℃950C的温度提高于850℃~技术的研究与开发,使煤气化工ど得到不断完善与发展,为我国
100℃C,粗煤气帯出物在经过分离之后,重新返回气化炉,灰渣的经済建设发展发挥良好的效益。
含碳量降低,使碳转化率得到有效提高,增加了煤气产率,在操作参考文献:
压カ上由常压提高到1.0~2.2MPa,这样可以有效提高气化炉的
吴遂執.煤气化工艺技术的开发及应用J甘石油和化
生产能力。日前,我国用于工.业生产的徳炉粉煤气化技术是温
2010,3:14-15.
克勒煤气化技术2。
「2?李宇航,马玉红.煤气化工艺技术比较「煤炭技术.2011
抚顺恩德炉在温克勒气化床的应用基础上,加入三大改进措2:7-9.
施:1.气化炉底改为喷嘴布风,提高了气化温度,减少炉壁结渣向
31原小静.现代煤气化技术及其媒种的适应性分析.山西
题,提高气化炉的运转率;2.炉中上部增设两次进风喷嘴,出口化工.2011,6:5
增设千式旋风除尘器,使煤气平整的细煤粒及热灰得到有效回
作者简介:陆元龙,1984.12,男,山东人,大专,助理工程师,
收,再返回气化炉,达到流化气化,形成热物料循环,降低了灰中化工建设方向,中国化学工程第三建设有限公司,安徽准南
的碳的含量,提高碳转化率;3.旋风除尘器后放置废热锅炉,除尘
238化こで2014年3月