各种煤气化工艺的比较与选择.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除各种煤气化工艺的比较与选择 煤化工中不同类型的煤气化技术是在技术发展的不同阶段，为适应不同的工艺要求而发展起来的。离开煤种、煤气化配套的下游转化装置等具体问题，泛泛而谈不同煤气化技术的优劣，是没有意思的。 Simbeck等人曾对不同气化工艺的特点做了比较，见表1-17. 表1-17 不同气化工艺的特点比较项 目 固定（移动床） 流化床 气流床灰渣形态 干灰 熔渣 干灰 灰团聚 熔渣气化工艺 Lurgi BGL Winkler，HTW ICC,U-Gas K-T,Texaco CFB KRW Shell，E-Gas，GSP原料特点 煤颗粒/mm 650 650 610 610 0.1细灰循环 有限制 最好是干灰 可以 较好 无限制粘结性煤 加搅拌 可以 基本可以 可以 可以适宜煤阶 任意 高煤阶 低煤阶 任意 任意操作特点出口温度/ 425650 425650 9001050 9001050 12501600氧气耗量 低 低 中 中 高蒸汽耗量 高 低 中 中 低碳转化率 低 低 低 低 高焦油等 有 有 无 无 无本书将从不同煤气化工艺的固有技术特征出发，从煤种适应性、合成气产物处理的难易程度、原料消耗、生产强度等几个方面对不同的气化技术作进一步的比较。1.1 煤种适应性 固定床气化炉 煤炭网早期的固定床气化炉一般采用活性高、灰熔点高、黏结性低的无烟煤或焦炭，Lurgi加压固定床气化技术的成功，拓展了固定床对煤种的适应性，一些褐煤也可用于固定床加压气化，BGL技术的煤种适应性与干法排灰的Lurgi加压气化炉相比又进了一步。1.2 流化床气化炉 与固定床气化炉类似，早期一般的流化床气化炉为了提高碳转化率，多采用褐煤、长焰煤等活性比较好的煤种。灰熔聚气化技术的发展拓展了流化床气化技术对煤种的适应性，特别是对一些高灰、高灰熔点的劣质煤油其独特的优势。1.3 气流床气化炉 气流床气化炉对煤的活性没有任何要求，从原理上讲几乎可以适应所有的煤种。但是受制于诸多的工程问题，不同的气流床气化炉对煤种还是有所要求的。以水煤浆为原料的耐火砖衬里气化炉，一是要求煤的成浆性要好，制浆浓度一般不低于59%；二是灰熔点要低，一般要低于操作温度50，所以灰熔点高于1400的煤一般不适合于采用水煤浆为原料的耐火砖衬里气化炉。褐煤一般灰熔点比较低，但其水含量高，成浆浓度比较低（一般在50%），如果用于气流床水煤浆气化，氧耗、煤耗相对较高，因此绝大多数褐煤同样不适合于水煤浆为原料的耐火砖衬里气化炉。尽管从理论上讲，在煤中加入石灰石可以降低灰熔点，但带来后系统，特别是灰水系统堵塞等难以解决的工程问题。 对于采用干法进料的水冷壁气化炉，由于其操作温度高，对煤的成浆性没有要求，对煤种的适应性无疑优于水煤浆气化炉。但Shell技术在国内的运行实践表明，那种认为干粉进料的水冷壁式气流床技术可以适应所有煤种的观点，是站不住脚的。1.4 合成气的处理 从合成气组成来看，固定床气化炉由于其床层温度分布的固有特点，出气化炉的粗煤气中含有大量的焦油和酚类，给煤气的初步净化带来了很多困难。而流化床和气流床则没有这一问题。 从气体中携带的灰渣来看，固定床相对要低于流化床和气流床，但无论何种气化技术从高温气体中分离细灰都是非常复杂的。 从热量回收来看，固定床和流化床出口粗合成气温度都在1000以下，可以直接采用废锅回收合成气的热量。而气流床气化炉出口粗合成气温度一般都在1300以上，无法直接进入对流式废热锅炉，必须进行降温，或用完全激冷，或用循环合成气激冷，降低温度后再进入废锅。1.5 原料消耗 氧耗量 对于采用纯氧气化的工艺，氧耗是一个重要的工艺指标。一般氧耗与气化温度成正比，气化温度越高，氧耗越高，就这一点而言，生产单位体积合成气，气流床气化炉的氧耗无疑要高于固定床和流化床。水煤浆原料的气流床气化炉，由于进料中含有35%以上的水，这些水在气化炉内蒸发需要的大量的热量，由燃烧反应来提供，因此水煤浆原料的气化炉氧耗一般要比干煤粉原料的气化炉高15%20%。1.6 蒸汽耗量除了水煤浆为原料的气流床气化炉外，其他形式的气化炉咋气化过程中都需加入蒸汽，一方面蒸汽式气化介质，另一方面蒸汽是一种温度调节剂，通过蒸汽量与氧气量的匹配，可以调节气化温度。蒸汽耗量与煤种、气化温度等相关，不同的工艺蒸汽耗量没有什么可比性。1.7 碳转化率碳转化率的高低是原料煤消耗的一个重要指标。气流床气化炉的碳转化率远远高于固定床和流化床。气流床气化炉的碳装化率既与操作温度和气化炉平均停留时间有关，也与喷嘴的雾化或弥散混合性能密切相关。其中单喷嘴进料的水煤浆气化炉碳转化率一般在95%左右，多喷嘴水煤浆气化炉碳转化率大于98%。而干煤粉进料的气化炉转化率据报道在99%以上。1.8 生产强度 生产强度（或气化炉单炉的最大处理能力）是衡量气化炉优劣的重要指标之一，现代过程工业一个重要的发展趋势是单系列、大型化。因此尽可能提高单炉能力也是作为龙头的煤气化技术发展的必然趋势。气化炉作为一种特殊的反应器，高温、加压无疑有利于提高反应速率和单位体积的处理能力，从这一点而言，气流床气化炉具有提高单炉处理能力的最大潜力，而固定（移动）床和流化床气化炉要提高压力和温度则受到许多工程因素的限制。表1-18列出了煤气化商业装置的规模及特点。 表1-18 煤气化商业装置的规模及特点炉型 代表性专利商 规模/(t/d) 特点固定床 Lurgi 500 煤种要求高、气化温度低、气体处理困难液化床 HTW 840 煤种