干煤粉加压气化技术的现状和进展

（ 4） 气流床部分氧化反应要求入炉物料精确计 量，对于 O2 和蒸汽的计量技术比较成熟，而对于入 炉粉煤则难以做到精确计量。粉煤精确计量技术 的关键是确保粉煤供应的连续性和稳定性。
（ 5） 采用对置式喷嘴，设备结构比较复杂，在操 作和控制上具有很大的难度。
（ 6） 粉煤气化从气化炉出来的煤气都夹带有粉 煤灰，而粉煤灰的捕集和返烧都比较困难。
GSP 技术的缺点为： 粉煤制备一般采用气流分 离，排放气需进行洗涤除尘，否则污染环境，这样增 加了制粉系统成本。粉煤加压进料的稳定性不如 湿法进料，生 产 存 在 安 全 隐 患，工 业 化 生 产 运 行 经 验少。 1． 3 多喷嘴对置式干煤粉加压气化技术 1． 3． 1 概 况
煤除杂后送入磨煤机破碎，同时由高温低压 N2 干燥，制备出合格煤粉存于料仓中。加热用低压 N2 大部分可循环使用。料仓中的煤粉先后在低压、高 压 N2 的输送下，通过气化喷嘴进入气化炉。气化 剂 O2 、蒸汽也通过气化喷嘴进入气化炉，并在高温、 高压下与煤粉进行气化反应。出气化炉的高温合 成气经激冷、洗涤后并入造气车间管线。熔融灰渣 在气化炉激 冷 室 中 被 激 冷 凝 固，经 锁 斗 收 集，定 期 排出。洗涤塔出来的黑水需经过二级闪蒸，水蒸汽 及一部分溶解在黑水中的 CO2 、H2 S 等被迅速闪蒸 出来，闪蒸 气 经 冷 凝、分 离 后 与 气 化 分 厂 生 产 系 统 的酸性气 一 并 处 理，闪 蒸 黑 水 经 换 热 器 冷 却 后 排 出，送气化分厂的污水处理系统。 1． 3． 2 技术优点
转化利用
干煤粉加压气化技术的现状和进展
张 腊，米金英
（ 晋中职业技术学院，山西 晋中 030600）
摘要：干法进料的气流床煤气化技术是当今国际上最先进的煤气化技术之一，与水煤浆 气化技术相比，具有煤种适应性广、原料消耗低、碳转化率高、冷煤气效率高等优势，有更强的 市场竞争力。为了加 强 对 干 煤 粉 加 压 气 化 技 术 的 基 础 研 究 和 应 用 推 广，研 究 了 干 煤 粉 气 化 炉、气流输送过程、合 成 气 净 化 系 统 及 其 配 套 工 艺，分 析 了 干 煤 粉 气 化 炉 在 应 用 中 存 在 的 问 题，并针对这些问题提出了解决的思路。概述了国内外大型粉煤气流床气化技术发展的主要 情况，分析了干法进料气流床煤气化技术中存在的问题与采取的技术途径。
Shell 煤气化工艺属加压气流床粉煤气化，是以 干煤粉进 料，纯 氧 作 气 化 剂，液 态 排 渣［3］。 干 煤 粉 由少量的 N2 或 CO2 吹入气化炉，对煤粉的粒度要 求也比较灵 活，一 般 不 需 要 过 分 细 磨，但 需 要 经 热 风干燥，为 避 免 粉 煤 结 团，对 含 水 量 高 的 煤 种 需 要 干燥。气化 火 焰 中 心 温 度 随 煤 种 变 化，一 般 约 为 1600 ～ 2200 ℃ ，出炉合成气温度约为 1400 ～ 1700 ℃［1］。产生的 高 温 合 成 气 夹 带 的 细 灰 有 一 定 的 粘 结性，因此 出 炉 需 与 一 部 分 冷 却 后 的 循 环 煤 气 混 合，将其激冷至 900 ℃ 左右后再引入废热锅炉，产生 高温高压 的 过 热 蒸 汽。干 合 成 气 中 的 有 效 成 分 CO + H2 含量高达 90% ，甲烷含量非常低［4］。煤中 约有 83% 以上的热能转化为有效合成气的化学能， 约 15% 的热能被回收为高压或中压蒸汽［5］。 1． 1． 2 技术特点
煤块被研磨为不大于 0. 15 mm 的粒度后，经过 干燥，通过浓相气流输送至喷嘴。气化原料与其它 气化剂（ O2 、蒸汽） 经喷嘴同时喷入气化炉内的反应 室，然 后 在 高 温 （ 1400 ～ 1600 ℃ ） 、高 压 （ 2. 15 ～ 4. 10 MPa） 下发生气化反应，产生以 CO 和 H2 为主 的合成气。气 化 原 料 中 的 矿 物 部 分 形 成 熔 渣。 合 成气和熔渣一起通过反应室底部的排渣口进入气
关键词：煤气化； 干煤粉； 气流床； 加压； 多喷嘴
中图分类号：TD841； TQ546． 2
文献标识码：A
文章编号：1006 － 6772（ 2012） 02 － 0074 － 05
Status and development of pressurized gasification technology of dry coal fines
Shell 和 Prenflo 2 种气化技术十分类似，都是在
收稿日期：2011 － 12 － 12 责任编辑：宫在芹 作者简介：张 腊（ 1981—） ，女，山西运城人，助教，从事煤化工研究。 引用格式：张 腊，米金英． 干煤粉加压气化技术的现状和进展［J］． 洁净煤技术，2012，18（ 2） ： 74 － 78．
（ 7） 安全操作方面，干法气化也存在着一定的 缺陷，如粉煤的稳定供料问题，燃烧器的回火问题， 飞灰安全收集和排放等。 1． 2 GSP 气化技术 1． 2． 1 概 况
GSP 气化技术是单喷嘴下喷式干煤粉加压气流 床气化技术。根据合成气用途不同可直接水激冷， 如化工合成气； 也可用废热锅炉回收热产生高压蒸 汽，如 IGCC。GSP 技术采用干煤粉进料、盘管式水 冷壁，既扩 大 了 煤 种 的 选 择 范 围，又 避 免 了 使 用 耐 火砖。下喷的直接激冷使其设备价格大幅下降，流 程变得更为简单，激冷后合成气中的蒸汽也基本能 满足变换工段使用。
张 腊等： 干煤粉加压气化技术的现状和进展
1． 1． 3 需要解决的工程问题 （ 1） 密封加料系统的各类阀门开闭频繁，磨损
严重，对阀门的结构及材料要求十分严格。一般采 用 球 阀 、座 板 阀 等 ，密 封 面 有 软 硬 结 合 和 硬 硬 结 合 2 种结构。
（ 2） 常压煤斗、密封料斗和工作料斗的粉煤料 位的测量有一定的难度，特别在粉煤较湿易架桥的 情况下会 出 现 假 料 位，增 加 料 位 测 量 及 输 送 难 度。 目前，大多用137 Cs 或60 Co 同位素仪器测量料位。
（ 3） 粉煤的密相输送是加压粉煤气化技术的关 键技术之一。为减少煤气中的 N2 含量，要求尽可 能提高粉 煤 输 送 的 固 气 比，减 少 入 炉 粉 煤 载 气 量。 目前，每立方米 N2 可输送 50 ～ 500 kg 粉煤，载气和 粉煤呈非连续相，即一股载气推动一股柱状粉煤使 其进入气化炉燃烧器。
ZHANG La，MI Jin-ying
（ Jinzhong Vocational and Technology College，Jinzhong 030600，China）
Abstract： The entrained flow gasification which adopts dry feeding system is one of the most advanced technology． Compared with coal water slurry gasification，find that it has some pronounced advantages，such as better coal adaptability，lower raw material consumption，high carbon conversion and cold gas efficiency，all help to strengthen its competitiveness． In order to further research and widely popularize this technology，illustrate the dry coal fines gasifier，flow conveying process，synthetic gas purification system as well as its corollary equipments． Provide relevent solutions to the problems existed in gasifier． Summarize the development of large-scale coal fines gasification technology at home and abroad． Emphasize the technical ways by which to resolve problems existed in gasification process． Key words： coal gasification； dry coal fines； entrained flow bed； pressurized； multinozzle
Shell 技术的缺点为： ①气化炉与废热锅炉结构 复杂，制造难度大； ②为防止气体中夹带的粘性灰 渣对废热锅炉产生不利影响，需要将冷却到 300 ℃ 左右的粗煤气循环回气化炉顶部出口，将合成气激 冷到 900 ℃ ，该股循环气的循环比达到 1，且量大、 温度较高、含灰多，给循环机提出了很高的要求，并 且耗能较多； ③虽然 Shell 公司宣称被激冷到 900 ℃ 的热灰已 不 具 有 粘 结 性，不 会 粘 附 在 对 流 废 锅 上， 但是这种含灰的气流对废锅的冲刷和阻塞是无法 完全消除的。
华东理工大学开发的四喷嘴对置式气化炉和 新型预膜式 喷 嘴 的 气 化 效 率 高，技 术 指 标 先 进，与 采用国外水煤浆气化技术的兖矿鲁南化肥厂同期 运行结果相比，碳转化率提高了 2% ～ 3% ，比氧耗降 低了 7. 9% ，比煤耗降低了 2. 2% 。四喷嘴对置式气 化炉喷嘴之间的协同作用好，气化炉负荷可调节范 围大，负荷调节速度快，适应能力强，有利于装置大 型化。复合 床 洗 涤 冷 却 热 质 传 递 效 果 好，液 位 平 稳，避免了引进技术的带水带灰问题。分级式合成 气初步净 化 工 艺 节 能、高 效。 表 现 为 系 统 压 降 低、
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《洁净煤用
K － T 炉基础上研发出来的，共同特点是在多喷嘴上 进行干煤粉 气 化，有 水 冷 壁 炉，都 是 采 用 冷 煤 气 回 炉激冷热煤气，合成气冷却都采用废热锅炉［1］。主 要差别是废热锅炉的设置不同，Shell 在侧边经过桥 管后设置，而 Prenflo 在顶部［2］。