煤气化技术方案比较及选择

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初探煤气化工艺方案的选择

初探煤气化工艺方案的选择

初探煤气化工艺方案的选择随着能源需求的不断增加,煤作为一种丰富的化石燃料资源,越来越成为人们关注的焦点。

煤气化技术是将煤转化成可用于燃料、化学品和能源的气体产品,是煤能够得以广泛应用的关键技术。

在进行煤气化工艺方案的选择时,需要根据煤的性质、热力学参数和经济效益等多个方面进行综合考虑,下面就从这三个方面来初步探讨一下煤气化工艺方案的选择。

一、煤的性质煤的性质主要包括煤种、灰分、挥发分等指标。

在选择煤气化工艺方案时,需要根据煤的性质,确定合适的气化方式。

对于高挥发分的煤,常用的气化方式为流化床气化和喷锅气化,而对于低挥发分的煤,则更适合采用固定床气化等方式。

在确定煤种后,还需要进行煤的预处理,如煤的粉碎、干燥等,以达到更好的气化效果。

二、热力学参数热力学参数主要包括气化温度、气化压力、气化剂、气化反应等方面的指标。

在选择煤气化工艺方案时,需要根据热力学参数的调节,确定合适的气化反应条件。

在气化反应过程中,气化剂的选择很关键,常用的气化剂有氧气、水蒸气等,不同的气化剂会对气化产物有很大的影响。

同时,气化温度和气化压力也是决定气化效率和气化产物品质的重要因素。

因此,在选择煤气化工艺方案时,需要对煤的热力学参数进行分析和优化,以达到更高的气化效率和更好的产物品质。

三、经济效益在进行煤气化工艺方案的选择时,经济效益也是需要重视的方面。

煤气化工艺方案的选择,要从整个项目的角度出发,综合考虑技术的成熟度、建设投资、运营成本、产品市场和环保要求等多个方面,以实现最大经济效益和社会效益。

在现代化社会,环保要求越来越严格,因此,在选择煤气化工艺方案时,也需要优先考虑环保要求的满足程度。

总之,煤气化工艺方案的选择需要考虑到多个方面的因素,需要进行综合分析和协调,在选择方案时也要有整体观念,达到最佳综合效益。

作为一种关键的煤化工技术,煤气化工艺的发展将有助于推动煤的能源利用和清洁化,更好地满足人们的能源需求和环境保护要求。

煤气化工艺方案的选择

煤气化工艺方案的选择

初探煤气化工艺方案的选择1几种煤气化工艺及特点介绍煤气化是煤化工的龙头技术,是煤洁净利用技术的重要环节,C1化学的基础。

煤气化技术是发展煤基化学品、煤基液体燃料、联合循环发电、多联产系统、制氢、燃料电池等过程工业的基础,是这些行业的共性技术、关键技术和龙头技术,对我国经济和保障国家安全具有重要的战略意义。

煤气化过程采用的气化炉炉型,目前主要有以下3种:固定床﹙UGI、鲁奇﹚;流化床﹙灰熔聚、UGAS、鲁奇CFB、温克勒、KBR、恩德等﹚;气流床﹙Texaco、Shell、GSP、PRENFLOW、国产新型水煤浆、二段干煤粉、航天炉等﹚。

1.1固定床制气工艺1.1.1常压固定床间歇制气工艺工艺特点是:常压气化,固体加料10-50mm,固体排渣,间歇气化,空气和蒸汽作气化剂,吹风和制气阶段交替进行,适用原料白煤和焦碳,气化温度800~1000℃。

代表炉型有美国的U.G.I型和前苏联的U.G.Ⅱ型。

工艺过程都比较熟悉,这里从略。

技术优点:历史悠久,技术成熟,设备简单,投资省,生产经验丰富。

技术缺点:技术落后,原料动力消耗高,炭转化率低70~75%,产品成本高,生产强度低,程控阀门多,维修工作量大,废气、废水排放多,污染严重,面临淘汰。

1.1.2常压固定床连续制气常压固定床连续制气工艺的技术特点:常压气化,固体加料,床体排渣,连续制气,富氧空气﹙氧占50%﹚或氧气加蒸汽做气化剂,无废气排放,适用煤种白煤和焦碳。

技术优点是:连续制气,炉床温度稳定,约为900~1150℃,操作简单,程控阀门少,维修费用低,生产强度大,碳转化率高,约80~84% 。

技术缺点:需要空分装置,投资比较大。

固定床连续制气工艺的技术突破在于以氧气或富氧空气加蒸汽做气化剂,由于气化剂中氧含量的增加,气化反应过程中,燃烧产生的热量与煤的气化和蒸汽分解所需要的热量能够实现平衡,可以得到稳定的反应温度和固定的反应床层,可以实现连续制气,不用专门吹风,无废气排放,生产强度和能源利用率都有了很大的提高。

煤的气化方法的评价与选择-CM

煤的气化方法的评价与选择-CM

2、如果制得的煤气用于燃料时,比如用做城市民用 煤气,其疏含量要达到国家标准,否则燃烧后大量的 S02会排人大气,污染环境 3、用做合成原料气时,硫化物的存在会使得合成催 化剂中毒,煤气中硫化物的含量越高,后面工段脱硫 的负担会超重。 。
结论: 结论:气化用燃料中硫含量应是越低越好
五、粒度对气化的影响
第八节、煤的气化方法的评价与选择 第八节、
本节主要内容
1)煤气化的工艺技术和特性 2)原料煤对不同气化过程的影响 3)过程消耗 4)产品煤气的净化和后匹配 5)选择气化方法的判据
1、煤气化的工艺技术和特性
1)移动床气化过程
移动床气化需要块状原料; 移动床气化需要块状原料; 可处理水分大、灰分高的劣质煤; 可处理水分大、灰分高的劣质煤; 当固态排渣时耗用过量的水蒸气,污水大,并导致热效 当固态排渣时耗用过量的水蒸气,污水大, 率低和气化强度低; 率低和气化强度低; 液态排渣时提高炉温和压力,可以提高生产能力。 液态排渣时提高炉温和压力,可以提高生产能力。
随着变质程度的提高,煤的挥发分逐渐降低
煤的挥发分作为煤利用价值和煤分类的重要指标,也 是煤转化与燃烧可以利用的部分,它与煤的性质存在 一定的关系。一般地,年轻煤的挥发分产率高,年老 煤的低。
四、硫分对气化的影响
1、煤在气化时,其中80%~85%的硫以H2S和CS2 的形式进入煤气当中。
硫分对气化 的影响
灰分含量 对气化的 影响
随着煤中灰分的增加,气化的各项消耗指标均增加, 随着煤中灰分的增加,气化的各项消耗指标均增加, 如氧气的消耗指标、 如氧气的消耗指标、水蒸气的消耗指标和煤的消耗 指标都有所上升, 指标都有所上升,而净煤气的产率下降
二、灰分含量对气化的影响 二、灰分含量对气化的影响

煤制天然气气化技术选择

煤制天然气气化技术选择

1煤制替代天然气的主要工艺过程煤制替代天然气由以下4个主要工艺过程构成:(1)煤气化;(2)空分制氧;(3)粗煤气净化;(4)甲烷化。

煤制替代天然气有粗煤气间接甲烷化和直接甲烷化两种工艺流程,如图1所示。

2煤气甲烷化技术现状与评述2.1煤气甲烷化技术开发及现状煤气甲烷化技术发展可以追溯到20世纪70年代,由于石油危机使得当时的美、英等国开始了替代能源的应用研究,包括煤制高热值城市煤气和替代天然气的技术研发。

HICOM技术就是英国燃气公司在20世纪80年代初提出来的,而美国1984年利用鲁奇气化技术在北他州建设了第一座大型工业化替代天然气(SNG)工厂。

近年来,煤制替代天然气的技术又重新在美国升温,并有多项大型SNG项目进入实施或合同谈判阶段。

而拥有甲烷化和SNG技术的国外工程公司主要有英国的戴维公司和丹麦的托普索公司。

我国自20世纪80年代,包括中科院大连化物所和西北化工研究院等单位也开始了煤气甲烷化的研究,并取得了中试成果和小规模的工业应用。

其中,中国科学院大连化学物理研究所开发的常压水煤气部分甲烷化生产城镇煤气新技术,以常压水煤气为原料,经过净化和甲烷化直接得到14630J/m3合格的城市煤气。

该技术于1987年7月通过了由中国科学院主持的专家鉴定,并由国家计委确定分别在上海市青浦县和辽宁省瓦房店市建设规模为日产3万m3~4万m3管道煤气示范厂。

其中青浦县甲烷化煤气工程于1990年10月一次开车成功,连续运行一年以后,于1991年9月通过了由国家计委和中国科学院联合主持的示范工程技术鉴定。

其后在北京阳坊、辽宁瓦房店化肥厂、辽宁瓦房店轴承厂、湖北二汽十堰、湖北襄樊、福建三明、山东枣庄、山东泰安、江苏仪征等建立了10个煤气厂,并于1997年先后开工。

近年来又将水煤气甲烷化扩展为加压煤气甲烷化、弛放气甲烷化(CO2甲烷化)。

而西北化工研究院从20世纪80年代开展了城市煤气甲烷化催化剂的研究,于1987年完成了耐硫甲烷化催化剂立升级试验运行,通过了城建部的技术鉴定。

煤化工气化方式的选择.pdf

煤化工气化方式的选择.pdf
线运行38台套,3000吨/天耗煤) 2、清华两段式气化炉;(750吨/天耗煤) 3、多元料浆气化炉;(1500吨/天) 冷壁炉:
清华盈德丰喜水冷壁;(600吨/天耗煤)
一、煤化工常用的气化方式
气流床(粉煤、国内) 激冷流程 1、HT-L加压粉煤气化炉(1200吨/天,七台在线); 2、SE干煤粉气化炉; 2、两段式干煤粉气化炉; 3、多喷嘴干煤粉气化炉; 4、齐耀柳化炉(柳化鹿寨2000吨/天)
二、气化技术的选择
4、全流程作经济性分析 对前、后工序的投资和运营作经济分析 前工序:煤的输送、研磨、储存; 后工序:三废处理、CO变换、气体净化、
气体压缩; 装置的维护及更换。
二、气化技术的选择
5、全流程的能耗 煤的输送:制备1吨煤的水煤浆10 kWh,制
备1吨干煤粉30 kWh,输送1吨水煤浆约2 kWh,输送1吨干煤粉60 kWh;粉煤要干燥 到含水分3%; 气化压力:水煤浆气化尽量高压,6.5 MPa 甚至到8.7 MPa;粉煤气化最高只能到4.0 MPa; 净化采用低温甲醇洗在4.0 MPa下能耗很高。
二、气化技术的选择
6、气化装置的环保性能的分析 气化形成的废水数量、组分处理难易; 气化形成的废渣处理方式; 气化废气的处理问题。
三、气化炉的选择误区
1、热壁炉与冷壁炉的比较
冷壁炉能扩大煤种范围,消化高熔点、高灰分的煤,实现 原料煤本地化;解决耐火砖磨损需换砖,不能长周期运行 问题;
同样多的煤有效气体产生量少了1%-1.5%:水煤浆的水分 近40%,被加热到反应温度,同时把热量传到水冷壁副产 蒸汽,因而多消耗了煤和氧气,氧耗增加使CO2也增加了, 相当于用氧气生产了蒸汽;
1、成熟、可靠且先进的工程技术和工艺技 术。成熟可靠是指有在线的运行装置;技 术先进是指:(1)产品质量好;(2)单 位产品的原材、辅材、公用工程的消耗低; (3)环保性能好;(4)系统本质安全。

【技术】煤制天然气四种气化技术选型探讨

【技术】煤制天然气四种气化技术选型探讨

【技术】煤制天然气四种气化技术选型探讨以煤为原料生产化工产品的煤气化技术很多,按照气固相之间相接触的方式不同,可将煤气化工艺分为三类,分别有固定床气化、气流床气化和流化床气化工艺。

自20世纪50年代加压煤气化技术实现工业化以来,随着科技的发展,煤气化技术也日趋先进和成熟。

目前已成功开发了煤种适应性广、气化压力高、生产能力大、气化效率高、污染少的多种新一代煤气化工艺。

煤气化技术的选择,必须根据项目所在地的原料特性、技术风险、投资、能耗进行综合比较,通过企业自己的实力与产品定位,通盘考虑、审慎决策。

总之,没有最好的气化方案,只有最适合的气化方案。

选择成熟、合理的气化方案必将产生更大的经济、环保与节能减排效益。

本文选取具有代表性的、工艺成熟、应用广泛的气流床和固定床气化技术:Shell方案、提质+E-gas方案、碎煤加压气化方案以及碎煤熔渣加压气化(BGL)方案,重点从原料适应性、气化规模、技术可靠性、投资及能耗方面进行分析论证,选择合适的煤气化技术方案,以提高项目的技术可靠性、经济性,降低投资风险。

1原料煤适应性比较不同的煤气化工艺要求有不同煤种特性。

项目拟使用的煤种性质见下表。

不同煤种有不同的适应工艺。

从上表可以看出,原料煤全水和内水含量较高,煤种特性为灰分适中(空气干燥基灰含量为15.36%,质量分数)、灰熔点较低(流动温度1220℃)。

①Shell气化方案对煤质的适应性较广,本项目的灰含量为15.36%,对采用膜式水冷壁的气化炉来说较为有利。

②E-gas水煤浆气化要求原煤成浆性指标D≤10,根据煤炭成浆性计算得到其收到基原煤成浆性指标,属于较难成浆的煤种。

如采用水煤浆气化,可先对原料煤进行提质干燥,得到的半焦产品制得水煤浆的浓度为63%。

③碎煤加压气化供煤条件较苛刻,要求块煤以5~50mm的粒度进料,一般要求热稳定性≥70%,黏结指数≤4。

综上所述,从各气化工艺的要求的煤质来看,除了E-GAS水煤浆气化须采用褐煤提质满足成浆性要求,其他气化工艺均适应该煤种。

13种煤气化工艺的优缺点及比较解析

13种煤气化工艺的优缺点及比较解析

13种煤气化工艺的优缺点及比较有煤炭资源的地方都在规划以煤炭为原料的建设项目,这些项目都碰到亟待解决原料选择问题和煤气化制合成气工艺技术方案的选择问题。

现就适合于大型煤化工的比较成熟的几种煤气化技术作评述,供大家参考。

1、常压固定层间歇式无烟煤(或焦炭)气化技术这是目前我国生产氮肥的主力军之一,其特点是采用常压固定层空气、蒸汽间歇制气,要求原料为25-75mm的块状无烟煤或焦炭,进厂原料利用率低,单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风气放空对大气污染严重。

从发展看,属于将逐步淘汰的工艺。

2、常压固定层间歇式无烟煤(或焦炭)富氧连续气化技术这是从间歇式气化技术发展过来的,其特点是采用富氧为气化剂,原料可采用8-10mm粒度的无烟煤或焦炭,提高了进厂原料利用率,对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低,适合于有无烟煤的地方,对已有常压固定层间歇式气化技术的改进。

3、鲁奇固定层煤加压气化技术主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤,要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性,适用于生产城市煤气和燃料气,不推荐用以生产合成气。

4、灰熔聚流化床粉煤气化技术中科院山西煤炭化学研究所的技术,2001年单炉配套20kt/a合成氨工业性示范装置成功运行,实现了工业化,其特点是煤种适应性宽,可以用6-8mm以下的碎煤,属流化床气化炉,床层温度达1100℃左右,中心局部高温区达到1200-1300℃,煤灰不发生熔融,而只是使灰渣熔聚成球状或块状排出。

床层温度比恩德气化炉高100-200℃,所以可以气化褐煤、低化学活性的烟煤和无烟煤,以及石油焦,投资比较少,生产成本低。

缺点是气化压力为常压,单炉气化能力较低,产品中CH4含量较高(1%-2%),环境污染及飞灰综合利用问题有待进一步解决。

此技术适用于中小氮肥厂利用就地或就近的煤炭资源改变原料路线。

5、恩德粉煤气化技术恩德炉实际上属于改进后的温克勒沸腾层煤气化炉,适用于气化褐煤和长焰煤,要求原料为不粘结或弱粘结性、灰分小于25%-30%,灰熔点高(ST大于1250℃)、低温化学活性好的煤。

初探煤气化工艺方案的选择

初探煤气化工艺方案的选择

初探煤气化工艺方案的选择煤气化是一种将煤炭转化为合成气的重要技术。

合成气是一种混合气体,主要成分是一氧化碳和氢气,可以用于生产合成燃料、化工原料、肥料等,同时也可以用于发电和供热。

煤气化技术在减少碳排放、提高能源利用效率等方面具有重要意义。

在选择煤气化工艺方案时,需要考虑到煤种特性、产品需求、环境影响等因素,以确保实现经济、环保和可持续发展的目标。

首先,选择适合的煤气化工艺是至关重要的。

目前,主要的煤气化工艺包括干燥气化、气体化、固体床气化和流化床气化等。

不同的煤气化工艺具有不同的优缺点,需要根据具体情况进行选择。

干燥气化工艺适用于低热值的煤炭,通过将煤炭预处理后进行气化,能够实现煤气中有机组分的高效转化。

气体化工艺是一种高效的煤气化工艺,具有操作简单、产品质量高等优点,但需要消耗大量的能源。

固体床气化工艺适用于高强度的煤气化,可以实现高效的碳转化,但也存在需要更多外部热输入的问题。

流化床气化工艺具有较高的热效率和碳转化率,适用于多种煤种,但运行成本较高。

其次,根据产品需求选择合适的煤气化工艺方案。

不同的煤气化工艺可以得到不同成分和比例的合成气,根据具体产品需求,如合成燃料、化工原料等,选择合适的工艺方案能够提高生产效率和产品质量。

再次,考虑环境影响是选择煤气化工艺方案的重要因素之一、煤气化过程中会排放大量的废气和废水,其中含有二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物等有害物质,对环境造成污染。

选择低污染、低能耗的煤气化工艺方案,通过废气净化、循环利用等技术措施,可以减少对环境的影响。

最后,综合考虑经济性、可持续性等因素选择煤气化工艺方案。

煤气化技术的投资、运营成本较高,需要测算投资回收期、成本效益等指标,确保项目能够持续盈利。

同时,考虑到气化废物的处理、能源消耗等问题,选择符合可持续发展理念的煤气化工艺方案能够实现长期稳定的运营。

总之,选择适合的煤气化工艺方案是实现煤气化技术应用的关键。

需要根据煤种特性、产品需求、环境影响、经济性等多方面因素进行综合考虑,确保选取的方案能够实现经济、环保和可持续发展的目标。

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煤气化技术方案比较及选择何正兆,宫经德,郑振安,汪寿建(五环科技股份有限公司,湖北武汉 430079) 2005-09-161 煤气化技术概述以煤为原料生产合成气,国内过去常用常压固定层气化炉。

该工艺虽然技术成熟可靠,设备全部国产化,投资较省,但能耗高、煤质要求高,需用无烟块煤或焦炭,资源利用率低,而且是常压操作,生产强度小,操作时“三废”排放量大,对环境污染比较严重,显然与国外煤气化技术相比,存在较大差距。

多年以前,国内研究部门也曾开发过以粉煤为原料的K-T炉和熔渣炉,并在常压固定层气化炉中采用富氧连续气化的工艺,以及近年开发的恩德粉煤气化炉和灰熔聚气化炉等,因种种原因这些技术尚未达到大型工业化装置推广的程度。

早在20世纪初煤气化技术在国外已实现工业化,50年代后因天然气、石油大量开发,煤气化技术发展一度停止不前。

20世纪70年代,国际上出现能源危机,发达国家出于对石油天然气供应紧张的担忧,纷纷把煤气化技术作为替代能源技术重新提到议事日程,并加快了对煤气化新工艺的研究。

近二十年来,国外很多公司为了提高燃煤电厂热效率,减少对环境的污染,对煤气化联合循环发电技术进行了大量的开发研究工作,促进了煤气化技术的发展。

目前已成功开发了对煤种适应性广、气化压力高、生产能力大、气化效率高、对环境污染少的新一代煤气化工艺。

其中具有代表性的有荷兰壳牌(SHELL)公司的干煤粉气化工艺、美国GE公司的水煤浆气化工艺[原称德士古(TEXACO)水煤浆气化工艺]、美国DYNEGY 公司的DESTEC气化工艺、德国KRUPP UHDE公司的PRENFLO工艺(加压K-T法)及德国鲁奇(LURGI)工艺。

其中DESTEC气化工艺与GE 工艺相近,但其业绩及经验不如GE;PRENFLO工艺的工艺指标较好,但目前仅有一套示范装置,生产操作经验较少;鲁奇(LURGI)工艺虽然工业装置较多,生产操作经验也比较丰富,但由于煤气中CH4含量高,有效成分(CO+H2)含量低,且煤气中焦油及酚含量高,污水处理复杂,不宜用来生产合成氨和甲醇的原料气。

目前国际上技术比较成熟、工艺指标比较先进、业绩较多的主要是SHELL 公司干煤粉气化工艺和GE的水煤浆气化工艺,两者均为加压纯氧气流床液态排渣的气化工艺。

SHELL公司在渣油气化技术取得工业化成功经验的基础上,于1972年开始从事煤气化技术的研究。

1978年第一套中试装置在德国汉堡建成并投入运行;1987年在美国休斯敦附近建成的日投煤量250~400t的示范装置投产;日投煤量2000t 的大型气化装置于1993年在荷兰的Buggenum建成投产(Demkolec电厂),用于联合循环发电,该气化装置为单系列操作,装置的开工率在95%以上。

生产实践证明,SHELL煤气化工艺是先进成熟可靠的。

目前该技术在国内推广比较迅速。

GE(TEXACO)公司很早就开发了以天然气和重油为原料生产合成气技术,20世纪70年代的石油危机促进其寻找替代能源和洁净的煤气化技术,经多年研究以后,推出了水煤浆气化工艺。

该工艺技术自引进中国以来已有山东鲁南、上海焦化、陕西渭河、安徽淮化四套装置投运,最长的已有10年生产操作经验。

基本运行良好,显示了水煤浆气化的先进性,但使用该项技术所建的生产装置,要达到长周期满负荷运行,尚较困难,特别是对煤种的选择性限制了其发展。

2 SHELL和GE两种煤气化技术的主要特点SHELL煤气化工艺与GE水煤浆气化工艺,是当前先进而又成熟的两种煤气化技术,已成功地在工业上应用多年。

两种气化工艺对比分析如下。

2.1 原料的适应性SHELL煤气化是洁净的煤气化工艺,可以使用褐煤、次烟煤、烟煤、无烟煤等煤种以及石油焦为原料,也可使用两种煤掺合的混煤。

并可气化高灰分(5.7%~24.5%,最高35%)、高水分(4.5%~30.7%)和高硫分的劣质煤。

对于原料煤和燃料煤价差较大的地区有可能使其两者合一,既简化贮运系统又可降低生产成本。

对SHELL煤粉气化工艺,煤种选择已经不是气化技术的制约因素,而是经济因素。

可见该工艺在煤种选择上有很大灵活性。

GE水煤浆气化工艺也能使用较多煤种:如烟煤、次烟煤、石油焦和煤液化残渣。

但是在煤种选择上需考虑以下两点:①应选用含水低,尤其是内水低的煤种,否则不利于制取高浓度的水煤浆;②选用灰熔点低和灰粘度适宜的煤种。

灰熔点FT(T3)宜低于1300℃,否则会影响气化炉内耐火砖的使用寿命。

2.2 煤的准备原料用煤通常是粉、粒混杂不均,需筛选和研磨破碎使其达到一定粒度,以满足输送和气化操作要求。

在SHELL 煤气化工艺中,将煤研磨至气化合适粒度的同时,用惰性气体的热风进行干燥。

出磨机时90%的煤粒度<100μm,煤中含水量控制在2%以下,以利于气相输送干粉进料的要求。

在GE水煤浆气化工艺中,通常采用湿磨工艺,小于10mm粉煤与水、添加剂同时加至磨煤机,过筛后制得高浓度水煤浆。

制浆要求煤粉的“粗”“细”颗粒要有合理比例:一般通过420μm煤粉占90%~95%,通过44μm占25%~35%较为适宜。

研磨操作中加入稳定剂后,可使煤浆浓度提高1%~2%,达到60%~67%工业应用的水平。

2.3 加煤方式与安全性在SHELL煤气化工艺中,干燥后煤粉用氮气(或二氧化碳气)输送至贮仓,经煤锁斗入加压粉煤仓,再由高压氮气(或二氧化碳气)将煤粉均匀送至气化炉烧嘴。

由于整个过程用氮气(或二氧化碳气)密封输送,并由程序控制自动进行,实践证实这种加压下输送粉煤的进料方式,操作可靠,安全性有保证。

但对系统的防爆和防泄漏要求严格,锁斗系统操作相对比较复杂。

在GE水煤浆气化工艺中,制备的煤浆通过中间槽、低压泵、煤浆筛入煤浆槽,再由高压煤浆泵送至气化炉。

因而输送过程操作非常安全。

但是对重要设备如高压煤浆泵的质量要求较高,泵内隔膜衬里需定期更换,才能使该泵能长期稳定运行。

2.4 气化系列配置由于SHELL煤气化工艺在开发过程中做了大量基础工作,在不同规模的试验装置中解决了各种技术关键。

因而在工业装置中采用单系统配置,不设备用系列,并已在投煤量为2000t/d生产装置中得到验证,气化装置运转率达到95%以上。

而GE水煤浆气化装置通常是多系列配置,且必须设有备用系列。

根据生产规模要求,设2~4台气化炉,可以是1开1备(2×100%能力),2开1备(3×50%能力)方式运行。

2.5 气化炉结构SHELL气化炉为水冷壁结构,运行时熔融灰渣在壁面形成渣层,不仅提供气化炉壁隔热功能,而且使热能损失减少到最低,因此冷煤气效率高,合成气中CO2含量低;同时渣层“以渣抗渣”,即使高热负荷的变化亦可保护气化炉壁免受熔渣的侵蚀,因此牢固可靠,设备维护量小。

相比之下水冷壁结构比较复杂,制造难度高。

GE气化炉结构比较简单。

以耐火砖为衬里,高温合成气与熔融灰渣直接侵蚀耐火衬里,因此衬里使用周期受到限制,寿命一般为1~2年。

2.6 烧嘴SHELL煤粉气化炉通常是使用多个烧嘴,采用成双对称布置。

遇到负荷变动时,可以增减进烧嘴的粉煤量,也可调整烧嘴运行个数来适应生产要求。

平时维护量极少,可连续使用8000h,目前最长使用寿命已超过16000h。

而GE水煤浆气化炉,仅有一个装在气化炉顶部的烧嘴。

用于合成气生产时,烧嘴通常是三流道型固定式非可调的,只能由烧嘴本身的弹性范围来适应生产负荷变动的工况。

目前运行1500h左右就需要进行检查和维护,并需作预防性更换。

2.7 合成气冷却与热量回收在SHELL煤气化工艺中,出气化炉高温煤气用粗煤气冷激至900℃,经合成气冷却器回收热量后,煤气温度降至350℃左右。

合成气冷却器可根据需要,生产高压蒸汽、中压蒸汽或过热蒸汽。

出合成气冷却器煤气经干法除尘后,再经热水洗涤,作合成气用时可控制煤气中水分含量在10%~20%之间,使高温煤气显热得到充分利用。

在GE水煤浆气化工艺中,煤气显热回收采用水激冷,在洗涤的同时将煤气的显热直接转化成蒸汽。

出激冷室煤气中水/气可达1.3~1.45,虽然热利用率很高,但是回收激冷室排出黑水的热量是影响回收效率高低的一个重要因素。

2.8 煤气除尘煤气中含灰量应达到1×10-6水平,以防止给后工序带来不良影响。

在SHELL煤气化工艺中,采用干法(高温高压过滤器)+湿法洗涤(水洗塔)的除灰流程。

干法(高温高压飞灰过滤器)除下的细灰可以出售,亦可返回磨煤系统。

在湿法洗涤除灰的同时,也脱除了煤气中NH3、HCN、Cl-等有害微量组分。

在GE水煤浆气化工艺中,通过激冷室、文丘里洗涤器、高效洗涤塔组成的湿法洗涤操作来分离煤气中固体颗粒。

2.9 渣水分离煤气在湿洗过程中排出含灰洗涤水,又称黑水。

通常经过减压闪蒸、澄清增浓操作进行灰水分离。

两种气化工艺由于排水温度及含灰量差异,致使渣水分离流程繁简程度有所不同。

在SHELL煤气化工艺中,煤气中携带之细灰大部分(99%)在干法除尘中分离,因而湿法洗涤之排水含灰低,温度也不高,大部分循环使用。

少量排水经一级减压放出溶解气后,经过汽提、澄清、沉降后去生化处理,分离出的细煤泥可返回至磨煤系统。

在GE水煤浆气化工艺中,夹带在煤气中的所有灰分全部转入激冷室排出之黑水中,温度高(220℃)、水量大,通常设置2~4级减压闪蒸装置回收热量,再经澄清絮凝,灰浆经真空过滤以滤饼形式排出。

分离后的洗涤水返回气化,少量送污水处理。

渣水系统流程较长,而且减压阀、部分管道磨损较为严重。

2.10 炉渣与细灰煤中的灰分经气化后,大部分以粒状炉渣从渣斗中排出,小部分成细灰从系统中分离。

灰渣中还含有少量的碳。

在SHELL煤气化工艺中,因炉内气化温度高、反应速度快,碳的转化率>99%,因而排出的炉渣中含碳<1%。

干法除尘排出之细灰含碳<5%,可直接用作水泥生产原料。

在GE水煤浆气化工艺中,碳转化率为96%~98%,由于碳转化率随气化温度上升而增大,出于延长气化炉砖使用寿命考虑,实际碳转化率经常在94%~96%。

因此排出炉渣含碳2%~5%,而在滤饼中含碳量达15%~30%。

由于气化炉结构上的差异导致气化炉运行周期有较大差别。

GE气化炉内砌耐火砖,目前国产耐火砖使用寿命不到一年,国外耐火砖也只有1~2年。

GE气化装置受耐火砖的寿命、气化烧嘴运行时间等关键设备的影响,连续运行周期受到限制。

SHELL煤气化炉采用水冷壁结构,无耐火砖内衬,对气化炉操作温度的要求比GE气化炉宽松,同时气化烧嘴运行周期长,故能保证气化装置长周期运行。

两种煤气化技术的主要特点列于表1、表2。

表1 SHELL干煤粉气化工艺与GE水煤浆气化工艺比较注:GE工艺制得的煤气含大量水蒸气。

表2 两种煤气化工艺的典型气体成分(以大同煤峪口矿煤为基准)3 SHELL工艺与GE工艺的应用与比较3.1 两种煤气化技术的工程应用目前两种煤气化技术在国内外都有较好的应用业绩,GE(TEXACO)工艺推广较早,应用业绩较多,SHELL工艺总起步较晚,但是发展迅速,后来居上。

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