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7 r) o! ! x, 8 & N, s) : J2 Ar: qUGAS气化工艺( x. 6 N( B# x- _; J1 _5 A% S) n9 F研发+ G! Z* J) j4 xUgas气化工艺由美国煤气工艺研究所（IGT）开发，属于单段流化床粉煤气化工艺，采用灰团聚方式操作。1974年建立了一个接近常压操作的中间试验装置，气化炉内径0.9m， 高9m气化炉结构如图49 所示。8 # : r% l/ f . k7 0 E( B/ n+ 0 Q; W( x; v6 q9 X图 U-gas 气化炉8 f, V4 X3 i& d( O3 D# Y/ sUGAS技术特性：运用灰凝聚技术实现煤到气的高转化率；能气化所有煤阶的煤；能接受细粒煤原料；设计简单，运行安全、可靠；易于控制，负荷调节范围宽；产品气明显的不含焦油和油类；没有环境问题。（DAVID M. MASON and JITENDRA G. PATEL，CHEMISTRY OF ASH AGGLOMERATION IN THE UGASPROCESS，Fuel Processing Technology, 3 (1980) 181-206）3 W. Q4 l$ m; D0 x) E- n7 a2 z原料：0-6.35mm；反应温度： 954.4-1037.8；反应压力： 3.5-24.6kg/cm2；产品气成分：氢气、一氧化碳、二氧化碳、少部分甲烷。4 d2 / D8 B ; a _ F& n* o, d6 a3 x1 5 w! / Z$ c5 Z( q- A* U图2.1 灰熔聚气化炉的气化工艺流程图z$ u& L2 R- 7 b. rUgas气化炉外壳是用锅炉钢板焊制的压力容器，内衬耐火材料。气化炉底部是一个中心开孔的气体分布板，气化剂分两处进入反应器。一部分由分布板进入，维持床内物料流化；另一部分从炉底文丘里管进入，这部分气体氧蒸汽比较大，气化过程中在文丘里管上方形成温度较高的灰团聚区，温度略高于灰的软化点（ST），灰粒表面在此区域软化而后团聚长大，到不再能被上升气流托起时灰粒从床层中分离出来。控制中心管的气流速度，可控制排灰量多少。煤被粉碎后（6mm以下），经料斗由螺旋给料器从分布板上方加入炉内。煤在气化炉内停留时间为4560min，流化气速为0.651m/s ，中心管处的固体分离速度为10m/s左右。0 R* u. W; v* h% z中试装置累计运行时间超过11000h，进行了130次试验，先后试用过9种煤和3种半焦。所选煤种具有代表性，考虑了灰分含量及性质、颗粒大小、反应活性和挥发分等因素。, b& Q; S! 3 IIGT还对加压的Ugas技术进行了开发，该开发装置主体是一个内径0.2m的加压流化床气化炉，操作压力最高可达3.4MPa，碳转化率在7393之间。, o9 G3 K! 1 u6 J# a. p9 i4 GE3 j4 r/ 7 s! h, ?1 Y F( |) G0 2 f# R& T7 e v6 n2美国Ugas中试装置气化工艺流程1 C8 k4 C* l2 P. s. c d1 H6 uUgas气化工艺中试流程如图410所示。气化装置包括破碎、干燥、筛分、煤仓、进料锁斗系统、耐火材料衬里的气化炉、炉底部灰团聚排渣装置、旋风除尘、煤气冷却、洗涤和排灰锁斗系统等。气化炉顶部粗煤气带出的细粉进入三级旋风分离器分离，一级旋风分离出的细粉循环入床内，二级旋风分离出的细粉进入炉内排灰区内，在此处气化及灰团聚，然后灰渣从炉底部排出。三级旋风分离出的细粉直接排出，不再返回气化炉。/ Qy6 W4 w4 S O1 X4 j% A, B* R! , 图4-10 低压U-gas中试装置工艺流程图+ D9 K/ b; s3 I1 F7 q, _+ J1 K: s. g+ B. S除尘后的煤气经冷却水洗涤，进一步除尘降温后，送焚烧炉燃烧。H& 6 3 L9 S3Ugas煤气化工业装置4 b7 d# O u; g1993年上海焦化厂引进Ugas煤气化技术及设备，共有8台气化炉，江南造船厂承担了8台气化炉的“心脏”制造任务。全套装置于1995年4月建成投产。这是Ugas在世界上第一套工业化装置。该装置由煤的破碎、干燥、加煤、气化炉、余热回收、排渣、灰粉仓、DCS 、空压站、污水处理以及公用工程（水、电、汽） 等部分组成。以空气蒸汽为气化剂，每台气化炉设计生产能力为煤气20000Nm3/h，6开2备，总生产能力为288 104Nm3/d低热值煤气HHV54005800kJ/Nm3，供炼焦炉作加热燃气，把焦炉煤气替换出来供城市煤气。整个装置投资约4108元（人民币）。1995年4月试生产至1996年10月共运行15000台h，气化原料煤5104t，生产煤气2.05 108Nm3煤气，平均产气率为4.04Nm3/kg。原料煤为中国神府烟煤。由于上海市以天然气代替煤制气，Ugas煤气化炉于2002年初停止运行。2 * % X& + Z# I9 wUgas气化炉。上海焦化厂引进的Ugas气化炉下部反应区内径2600mm，上部扩大段直径为3600mm，总高18.5m，内衬由耐火耐磨材料浇注的硬质层和保温隔热层组成。气化炉下部有一漏斗状多孔分布器，通过的蒸汽空气混合气使床层的煤粒流化。分布器中心有一个同心圆套管，其中心管通空气形成高温反应区。环隙通蒸汽和空气混合气，控制灰渣的排放量，气化剂分布器是Ugas气化炉设计的关键所在。分布器上部为进煤口，每台气化炉有两套加煤系统。气化炉煤气出口串连三级旋风除尘器，一、二级除尘器收集的煤粉尘经直接插入炉内的回料管返回气化炉下部反应区，再次进行气化反应。三级除尘器收集的细粉尘直接排放。气化炉底部排渣斗收集的灰渣，经内冷却螺旋排渣机排出。6 |, e j4 j$ T+ Y气化炉操作压力为0.20.22MPa，温度为933 。水蒸气过热温度为285 。IGT 设计指标为：气化压力320kPa，温度1010 。气化效率为78.8，碳转率为96.8，实际运行考核未能完全达到设计指标。; W( / D% I0 EUgas气化工业装置工艺流程简图（见图4 11）+ E1 t c( Q+ F1 c9 s9 t2 U( H) S. y- L* N* h5 N图4-11 U-gas气化工业装置流程简图 UI! 7 u: x9 K3 T9 x* k( H1-煤干燥破碎部分；2-干煤仓；3-密相输送系统；4-称量斗；5-煤锁；6-进煤斗；7-U-gas气化炉；6 b! N) h5 e _& 8 d2 O5 T8-灰冷；9-排灰装置；10-第一级旋风分离器；11-第二级旋风分离器；12-第三级旋风分离器；! y- OV/ 1 x% K13-灰冷器；14-排粉装置；15-废热锅炉；16-蒸汽过热器；17-蒸汽预热器；18-脱氧水加热器；) S# / Z7 O$ ZW: C19-文丘里洗涤器；20-洗涤器；21-空气压缩机部分；22-废水循环处理部分% U5 k* - V- d4 ?, Y% # ; Q, E5 O, P% K) C: kD6 Z原料煤在粉碎干燥机内用烟通气进行干燥，合格煤经MACABE R密相输