作者/來源：馮國琳1，于娜娜1，朱江蘭1，高志謹(jǐn)1，魯 靜2，陳東方2(1.中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院；2.中北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 山西 太原 030051) 日期： 2013-01-25 點擊率：1672
摘 要：對氣流床煤氣化技術(shù)的基本特點進行了簡要介紹，著重介紹了國內(nèi)外具有代表性的氣流床煤氣化技術(shù)，并針對我國煤氣化技術(shù)的工業(yè)運行現(xiàn)狀，展望了我國煤氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞：氣流床；煤氣化；氣化爐
煤氣化是發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)的重要途徑。目前已實現(xiàn)工業(yè)化的煤氣化技術(shù)主要有固定(移動)床氣化技術(shù)、流化床氣化技術(shù)和氣流床氣化技術(shù)。而1000 t/d以上規(guī)模的煤氣化裝置基本都是采用的氣流床氣化技術(shù)，該技術(shù)已成為國內(nèi)外大規(guī)模、高效率煤氣化技術(shù)的首選技術(shù)[1]。
1 氣流床氣化技術(shù)特點
氣流床氣化又稱同向氣化或并流氣化，屬高溫氣化范圍[2]。以過熱蒸汽和氧氣為氣化劑，攜帶煤漿或煤粉顆粒通過特殊噴嘴高速噴入氣化爐內(nèi)，瞬間發(fā)生火焰反應(yīng)，氣化反應(yīng)區(qū)溫度高達2000 ℃，煤粉立即氣化，轉(zhuǎn)化為煤氣和熔渣，出爐煤氣溫度1400 ℃左右。其主要特點如下：
(1)氣化溫度高、強度大，混合充分；
(2)煤種適應(yīng)性強，氣化指標(biāo)好，有效成分高；
(3)耗氧量大；
(4)出爐煤氣溫度很高，顯熱損失大；
(5)需配套余熱回收及除塵等輔助裝置。
2 氣流床氣化工藝
國外已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化或完成中試的氣流床煤氣化爐主要有K-T、Shell、Prenflo、GSP、Texaco、E-Gas、Eagle等技術(shù)[3]。國內(nèi)氣流床煤氣化爐主要有多噴嘴對置和TPRI兩段干煤粉氣化技術(shù)等。
2.1 K-T氣化工藝
K-T(Koppers-Totzek)氣化工藝于1952年在芬蘭首次實現(xiàn)在合成氨工業(yè)應(yīng)用，其后相繼約有50臺K-T爐在14個國家和地區(qū)相繼投產(chǎn)運用[4]。K-T爐是最早實現(xiàn)工業(yè)化的氣流床煤氣化爐，屬干粉進料常壓氣化工藝。最早的K-T爐只有兩個爐頭，后又發(fā)展為四爐頭及六爐頭氣化爐。
其工藝過程為將干燥的煤粉與過熱蒸汽和氧氣混合，從燃燒噴嘴噴入高溫爐頭進行燃燒和氣化。氣化爐采用水冷壁耐火襯里，爐壁為水夾套。高溫爐頭對稱設(shè)置，可促進煤粉充分燃燒，同時避免火焰沖刷爐墻，保護襯里。爐頭內(nèi)溫度高達2000 ℃，反應(yīng)迅速，需要的時間約0.1 s。氣化爐中部溫度為1500～1600 ℃，氣體停留時間約為1.0～1.5 s。部分煤灰以熔渣形式自爐底排出，其余渣滴和未燃盡炭粒則被煤氣夾帶出爐。氣化的煤氣經(jīng)余熱鍋爐回收顯熱后進入煤氣凈化工序。K-T氣化工藝流程簡圖如圖1所示。
應(yīng)用K-T氣化爐，對于活性高的褐煤，碳轉(zhuǎn)化率可高達99％，對于一般煙煤，碳轉(zhuǎn)化率可達80％。但當(dāng)煤中含灰的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞(30～35)％、灰熔點FT在1450 ℃以上時，則運轉(zhuǎn)困難。
K-T氣化法的優(yōu)點是對煤質(zhì)適應(yīng)性較廣，氣化強度高，生產(chǎn)能力大。然而，根據(jù)氣流床氣化動力學(xué)，則更宜選用活性高、地質(zhì)年齡低、粒度較細(xì)、低灰熔點和低灰分的煤。再考慮經(jīng)濟效益，K-T法更適合于氣化低價的煙煤、褐煤。此法的缺點是飛灰?guī)С鑫锏馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)約為15％之多，是大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)注意的一個問題；采用煤粉氣力輸送能耗大，設(shè)備磨損嚴(yán)重；對氣化爐耐火材料要求較高；捕渣率低，約21％～30％，易造成后續(xù)系統(tǒng)堵塞；負(fù)荷調(diào)節(jié)幅度....
