摘要:煤氣化是將固態(tài)煤轉(zhuǎn)化為氣態(tài)燃料或化工合成原料(CO+H2)的過程,由于煤炭的儲(chǔ)量豐富,特別是我國等一些國家富煤少油貧氣,煤氣化技術(shù)就變的更加重要。
一、灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)的開發(fā)歷程
針對我國能源以煤為主、煤種多、煙煤多、粉煤多、煤灰份高、灰熔點(diǎn)高的特點(diǎn),國家從“六五”計(jì)劃開始投入大量人力、物力,研制開發(fā)先進(jìn)煤氣化技術(shù)(包括固定床、流化床、氣流床)。中科院山西煤化所積極地進(jìn)行了灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)的研發(fā)。
八十年代,在中國科學(xué)院(重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目專項(xiàng))、國家科委(75-10-05)攻關(guān)計(jì)劃支持下,在原有煤氣化和流化床技術(shù)的基礎(chǔ)上,先后建立了φ300mm(1噸煤/天)氣化試驗(yàn)裝置、φ1000mm冷態(tài)試驗(yàn)裝置、φ1000mm(0.1~0.5 MPa ,24噸煤/天)中間試驗(yàn)裝置、φ145mm實(shí)驗(yàn)室煤種評價(jià)試驗(yàn)裝置。在理論研究、冷態(tài)模試、實(shí)驗(yàn)室小試和中試試驗(yàn)基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地研究了灰熔聚流化床粉煤氣化過程中的理論和工程放大特性;通過對氣化過程中煤化學(xué)、灰化學(xué)與氣固流體力學(xué)的研究,研制了特殊結(jié)構(gòu)的射流分布器,創(chuàng)造性地解決了強(qiáng)烈混合狀態(tài)下煤灰團(tuán)聚物與半焦選擇性分離等重大技術(shù)難題;設(shè)計(jì)了獨(dú)特的“飛灰”可控循環(huán)新工藝,實(shí)現(xiàn)了多種煤的高效流化床氣化。通過對工藝過程的系統(tǒng)集成和優(yōu)化,在大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證基礎(chǔ)上,取得了完整的工業(yè)放大數(shù)據(jù)和豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),成功開發(fā)了灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)。
九十年代,在中國科學(xué)院(重點(diǎn)科研項(xiàng)目)、國家計(jì)委(85-207)攻關(guān)計(jì)劃支持下,建立了φ200mm(1.0~1.5MPa)加壓試驗(yàn)裝置和φ2400mm常壓工業(yè)示范裝置。氧/蒸汽鼓風(fēng)制化工合成氣的中試研究,為工業(yè)示范裝置提供了準(zhǔn)確的工程設(shè)計(jì)方法和依據(jù);2001年單爐配套2萬噸合成氨/年規(guī)模工業(yè)示范裝置成功運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)了該技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用,為我國中小化肥廠改變原料路線提供了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)煤氣化技術(shù),現(xiàn)已能設(shè)計(jì)單臺(tái)處理量100~300噸煤/日的氣化爐(0.03~0.5MPa,φ2.4米,配套2~6萬噸合成氨/年)。加壓試驗(yàn)研究獲得了煤在灰熔聚流化床中的加壓氣化特性,為大型化工程開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),預(yù)計(jì)加壓(1.0~2.5MPa)后單臺(tái)氣化爐(φ2400mm)處理量可達(dá)500~1000噸煤/日,將達(dá)到國際先進(jìn)水平,可用于大型化工合成和先進(jìn)煤基發(fā)電系統(tǒng)。
近年來,與企業(yè)結(jié)合進(jìn)行了大量的煤種試驗(yàn)研究,試驗(yàn)煤樣從褐煤、煙煤、無煙煤到石油焦,灰含量1%~37.88%,灰熔點(diǎn)1160℃~1500℃以上,揮發(fā)份6.15%~32.15%,熱值15.24~36.15MJ/kg,焦渣特性2~6,取得了....