渣浴

百科名片

渣浴的英文
slag bath
渣: dregs; residue; sediment
浴: bath; bathe
是一種熔融床氣化技術(鐵浴、鹽浴和渣浴三種)，熔融床氣化使煤在熔融物質中直接接觸氣化劑而氣化，其最大的特點是能夠改善氣、固接觸狀況，並具有一定的催化作用，使得煤種的適應性較廣。熔融物對於爐膛的腐蝕以及熔融物的再生問題阻礙了這類氣化爐的進一步發展，但是隨著現代技術的發展，熔鐵浴一熔融還原煉鐵及熔鹽浴一燃料電池發電聯合工藝再次引起了人們的廣泛關注，為這類氣化技術的發展再次提供了廣闊的空間。

工藝技術

工藝特點

熔渣氣化法是利用熔渣池作為熱源，又作主要反應區，兼具供熱 、蓄熱和催化氣化的功能，操作溫度高達1500—1700℃。圖 4為熔渣池氣化原理示意圖，粉煤和氣化劑以較高的速度 ( 6～7 m/s )通過噴嘴沿切線方向噴人床內，帶動熔渣做螺旋狀的旋轉運動。燃料顆粒因為離心力也保持旋轉運動，每個顆粒都有一個平衡圓周，小顆粒保持懸浮狀態在其平衡圓周上旋轉，較大的煤粒或灰粒撞擊在氣化室壁上，由於高速旋轉氣固兩相即煤粒和氣體之間的相對運動很強，氣化反應速度很快。熔渣氣化主要具有以下特點：
( 1 )煤粒和氣化劑在熔渣浴中反應，氣、液、固三相接觸緊密。由於反應溫度很高，傳熱和反應動力學條件良好，因此煤種適應廣，氣化強度高，生產能力大，碳轉化率高，且煤氣中不含焦油、酚類，對環境污染小。
( 2 )氣化爐的負荷調節性能好，在3 0 %負荷的條件下也能操作，他僅受到為使熔渣浴維持旋轉所需反應物的最小流量限制。
( 3 )熔渣的粘度是影響氣化的一個重要因素。熔渣粘度小則熔渣浴內流動性好，進入渣池內的反應物易形成氣泡，因此增加了反應面積，加快了反應速率。然而，粘度過小流速過快，會使煤粒在熔渣浴內停留時間變短，影響氣化。

氣化機理

熔渣氣化反應中，熔池中的渣主要起到傳遞熱量的作用，因此主要發生的是 C和 C O2的反應 ，即
C+C O2 =2 CO ( 1 2)
但是由於熔渣中含有少量鐵的氧化物，它與熔池中的碳和輸入的氧起作用發生如下反應，
F e 2 O 3 +C= 2 F e O+ C O ( 1 3 )
2 F e O+1/2O 2 =F e 2 O 3 ( 1 4 )‘
這樣熔渣在氣化爐內既是熱載體，又起到了傳輸氧氣和促進反應的作用，因而煤粒能在熔渣中快速氣化。

氣化工藝

圖5是 S a a r b e r g—O t t o公司研製的三段式煤炭渣浴氣化爐，它是在 R u mm e l 常壓熔渣氣化爐工藝的基礎上開發的加壓熔渣氣化法，並於1 9 7 9年在德國建成壓力為2 ． 6 MP a ，處理煤量達2 5 0 t / d的中試裝置。S—O氣化爐是一個立式圓筒容器，可分為三段，底部的第一段是熔渣渦流室，中部的第二段是反應區，頂部的第三段是煤氣冷卻區。第一二段有水冷壁管回收熱量，第三段以耐火材料襯裡。內徑為 1 ． 4 m，高約 1 5 m乾燥的碎煤用惰性氣體氣力輸送至煤倉，經鎖斗系統加入料斗。然後依靠循環煤氣氣力輸送，使煤粒通過噴嘴切向噴入氣化爐內的熔渣浴表面，同時氧氣和蒸汽也由噴嘴進入，噴人的氣固混合物衝擊渣池，使之緩慢旋轉，從而使反應得以順利的進行。反應產生的煤氣在頂部的煤氣冷卻區冷卻後由上部排出。