技術背景
與當前市場上的其他技術相比,粉煤加壓氣化技術具有工藝先進、投資少、原料煤適應性強、合成氣中有效氣(CO+H)成分含量高、運行維護成本低、環境污染少等優點,符合我國清潔能源發展的需要。可以廣泛套用於煤制合成氨、煤制甲醇以及煤制油、煤制烯烴、煤制天然氣、煤制乙二醇、煤制氫等領域。
特點與難點
氣流床煤氣化是當今國際上最先進的煤氣化技術之一,與水煤漿氣化技術相比,粉煤氣流床加壓氣化技術具有煤種適應性廣、原料消耗低、碳轉化率高、冷煤氣效率高等技術優勢,有更強的市場競爭力。但是,我國還沒有該技術的套用經歷,正在建設和已經簽約的十多個粉煤加壓氣化項目都是引進Shell 專利技術,花費了大量外匯。所以該粉煤加壓氣化中試裝置的建設和運行,在國內具有開創性作用,在我國煤氣化技術發展史上具有重要的影響意義。該技術的主要特點和難點:
1、與水煤漿加壓氣化相比,粉煤加壓氣化氧耗低、煤耗低,有效氣(CO+H2)成分高,碳轉化率高。
2、粉煤加壓氣化的核心技術是煤粉在高壓、密相條件下穩定、可控輸送。經過數年實驗研究和中試檢驗,已掌握了穩定調控煤粉流量的關鍵技術。
用於粉煤高壓密相輸送的設備、管道、閥門、儀表、測量儀器等為國內首次嘗試,在材質、結構和性能等方面歷經了探索與考驗,積累了寶貴經驗。
粉體與氣化系統的安全性是粉煤加壓氣化技術的重要問題。在科學認識與合理把握下,經過實踐探索,掌握了一整套粉煤加壓氣化裝置安全、穩妥運行的控制與操作方法 。
粉煤加壓氣化流程
原煤除雜後送入磨煤機破碎,同時由經過加熱的低壓氮氣將其乾燥,製備出合格煤粉存於料倉中。加熱用低壓氮氣大部分可循環使用。料倉中的煤粉先後在低壓氮氣和高壓氮氣的輸送下,通過氣化噴嘴進入氣化爐。氣化劑氧氣、蒸汽也通過氣化噴嘴進入氣化爐,並在高溫高壓下與煤粉進行氣化反應。出氣化爐的高溫合成氣經激冷、洗滌後併入造氣車間合成氣管線。熔融灰渣在氣化爐激冷室中被激冷固化,經鎖斗收集,定期排放。洗滌塔出來的黑水經過二級閃蒸,水蒸汽及一部分溶解在黑水中的酸性氣CO、HS 等被迅速閃蒸出來,閃蒸氣經冷凝、分離後與氣化分廠生產系統的酸性氣一併處理,閃蒸黑水經換熱器冷卻後排入地溝,送氣化分廠生產裝置的污水處理系統。
氣化的一般概念
固體燃料的氣化
固體燃料主要有褐煤、半焦、泥煤、無煙煤等。反應溫度是根據發生爐的形式不同而不同。如果爐灰以固體形態排出時就要在灰熔點以下操作,爐灰以液體形態排出時就要在灰熔點以上操作。固體燃料的氣化可在常壓下進行,也可在高壓下進行。
液體燃料的氣化
液體燃料的氣化是利用原油、重油、焦油等液體燃料進行加熱後,經過特製的燃燒器將熱油噴進去,在1300~1600℃的高溫下與氣化劑進行的反應。操作壓力即可在常壓下進行也可在加壓下進行(1.8-2.0MPa)。其有效成分高,管理也比較方便,但對耐火材料的要求高,一般使用中性耐火材料。由於產生的氣體中帶出的原料約占2%,給煤氣的淨化帶來定的難度。
氣體燃料的氣化
氣體燃料的氣化主要是利用天然氣,將氧氣和蒸汽混合後的氣化劑在爐內1600℃以上的高溫和高壓下進行的反應,產生的有效成分含量高,但對耐火材料的要求高,主要生產的是合成氣和城市用煤氣 。