几种常用煤气化技术的优缺点
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几种煤气化技术介绍煤气化技术发展迅猛,种类很多,目前在国内应用的主要有:传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等,下别分别加以介绍。
一 Texaco水煤浆加压气化技术德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后,发展迅速,目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行,在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。
Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序:将煤、石灰石(助熔剂)、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机中,与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆;煤浆同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉,在1300~1400℃下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔,冷却除尘后进入CO变换工序,一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水,经泵进入气化炉,另一部分灰水作废水处理。
其优点如下:(1)适用于加压下(中、高压)气化,成功的工业化气化压力一般在4.0MPa 和6.5Mpa。
在较高气化压力下,可以降低合成气压缩能耗。
(2)气化炉进料稳定,由于气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送,所以煤浆的流量和压力容易得到保证。
便于气化炉的负荷调节,使装置具有较大的操作弹性。
(3)工艺技术成熟可靠,设备国产化率高。
同等生产规模,装置投资少。
该技术的缺点是:(1)由于气化炉采用的是热壁,为延长耐火衬里的使用寿命,煤的灰熔点尽可能的低,通常要求不大于1300℃。
对于灰熔点较高的煤,为了降低煤的灰熔点,必须添加一定量的助熔剂,这样就降低了煤浆的有效浓度,增加了煤耗和氧耗,降低了生产的经济效益。
而且,煤种的选择面也受到了限制,不能实现原料采购本地化。
(2)烧嘴的使用寿命短,停车更换烧嘴频繁(一般45~60天更换一次),为稳定后工序生产必须设置备用炉。
无形中就增加了建设投资。
几种煤气化技术介绍煤气化技术发展迅猛,种类很多,目前在国内应用的主要有:传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等,下别分别加以介绍。
一Texaco水煤浆加压气化技术德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后,发展迅速,目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行,在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。
Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序:将煤、石灰石<助熔剂)、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机中,与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆;煤浆同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉,在1300~1400℃下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔,冷却除尘后进入CO变换工序,一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水,经泵进入气化炉,另一部分灰水作废水处理。
其优点如下:<1)适用于加压下<中、高压)气化,成功的工业化气化压力一般在 4.0MPa 和6.5Mpa。
在较高气化压力下,可以降低合成气压缩能耗。
<2)气化炉进料稳定,因为气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送,所以煤浆的流量和压力容易得到保证。
便于气化炉的负荷调节,使装置具有较大的操作弹性。
<3)工艺技术成熟可靠,设备国产化率高。
同等生产规模,装置投资少。
该技术的缺点是:<1)因为气化炉采用的是热壁,为延长耐火衬里的使用寿命,煤的灰熔点尽可能的低,通常要求不大于1300℃。
对于灰熔点较高的煤,为了降低煤的灰熔点,必须添加一定量的助熔剂,这样就降低了煤浆的有效浓度,增加了煤耗和氧耗,降低了生产的经济效益。
而且,煤种的选择面也受到了限制,不能实现原料采购本地化。
<2)烧嘴的使用寿命短,停车更换烧嘴频繁<一般45~60天更换一次),为稳定后工序生产必须设置备用炉。
【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。
一、各种煤气化工艺的优缺点我国已经工业化的、已建立示范装置的和已经中试装置考验的、从国外引进技术的、属于国内具有自主知识产权的煤气化装置和技术,有常压固定层间歇式无烟煤(或焦炭)气化技术、常压固定层无烟煤(或焦炭)富氧连续气化技术、鲁奇固定层煤加压气化技术、灰熔聚流化床粉煤气化技术、恩德沸腾层(温克勒)粉煤气化技术、GE德士古(Texaco)水煤浆加压气化技术、多元料浆加压气化技术、多喷嘴(四烧嘴)水煤浆加压气化技术、壳牌(Shell)干煤粉加压气化技术、GSP干煤粉加压气化技术、两段式干煤粉加压气化技术、四喷嘴对置式干粉煤加压气化技术,几乎是国外有的煤气化技术我国都有,国外没有的煤气化技术我国也有。
煤气化工艺技术很多,使选择煤气化工艺技术无从着手。
首先我们不能只轻信专利商的宣传,现在世界上还没有万能气化炉,各种气化工艺技术都有其特点和优缺点,有其适应范围。
对专利商的宣传要去粗取精、去伪存真,只有通过生产实践长期稳产高产考验过的,经济上合理、环境上符合国家和当地环保规定和要求的,才是最可靠的。
下面分别介绍这些技术的优缺点。
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、吹风放空气对大气污染严重。
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、连续气化、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。
各种煤气化工艺的优缺点各种煤气化工艺的优缺点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。
至今在国内已建和在建的装置共有9套,14台气化炉。
煤气化技术特点第一部分:固定层制气工艺。
1- 1 常压固定层间歇制气工艺: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800~1100℃。
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- 2 常压固定层连续制气。
常压固定层连续制气工艺的技术特点:常压气化,固体加料,固体排渣,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。
固定层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。
1- 3 固定层加压气化工艺:前西德鲁奇公司(Lurgi)开发。
工艺特点:加压气化,固体加料,固体排渣,连续气化,氧气和蒸汽作气化剂,设有加压的煤锁斗和灰储斗,适用煤种:褐煤、次烟煤、活性好的弱粘结煤。
技术优点:加压气化3.1Ma,生产强度大,碳转化率高约90%。
技术缺点:反应温度略低700~1100℃,甲烷含量较高,煤气当中含有焦油和酚类物质,气体净化和废水处理复杂,流程较长,投资比较大。
第二部分:流化床气化工艺。
流化床气化工艺的总体特点是:以粉煤或小颗粒的碎煤为原料气化,气化剂以一定的速度通过物料层,物料颗粒在气化剂的带动下悬浮起来,形成流化床,由于物料层处于流化状态,煤粉和气化剂之间混合更充分,接触面积更大,煤粉和气化剂迅速地进行气化反应,反应产生的煤气出气化炉后去废热回收和除尘洗涤系统,反应产生的灰渣由炉底排出。
浅谈几种煤气化工艺的优缺点我国石油、天然气资源短缺,煤炭资源相对丰富。
发展煤化工产业,有利于推动石油替代战略的实施,满足经济社会发展的需要,煤化工产业的发展对于缓解我国石油、天然气等优质能源供求矛盾,促进钢铁、化工、轻工和农业的发展,发挥了重要的作用。
因此,加快煤化工产业发展是必要的。
1.各类气化技术现状和气化特征煤化工要发展,一个重要的工艺环节就是煤气化技术要发展。
我国自上世纪80年代就开始引进国外的煤气化技术,包括早期引进的Lurgi固定床气化、U-gas 流化床气化、Texaco水煤浆气流床气化,Shell气流床粉煤气化、以及近期拟引进的BGL碎煤熔渣气化、GSP气流床粉煤气化等等,世界上所有的气化技术在我国几乎都是有应用,正因为我国是一个以煤为主要燃料的国家,世界上也只有我国使用如此众多种类的煤气化技术。
随着煤气化联合循环发电(IGCC)、煤制油(CTL)、煤基甲醇制烯烃(MTP&MTO)等煤化工技术的发展,用煤生产合成气和燃气的加压气化工艺近年来有了较快的发展。
Lurgi固定床气化、Texaco水煤浆气化、Shell干粉加压气化、GSP干粉加压气化、BGL碎煤熔渣气化、以及我国自有知识产权的多喷嘴水煤浆气化、加压两段干煤粉气流床气化、多元料浆气化等等技术在我国的煤化工领域展开了激烈的竞争,对促进煤化工的发展做出了贡献。
Lurgi固定床气化工艺在我国有哈气化、义马、天脊、云南解肥、兰州煤气厂等6个厂;Texaco水煤浆气化工艺已在我国鲁南、上海焦化、渭化、淮化、浩良河、金陵石化、南化等9个厂投入生产,情况良好;Shell干粉加压气化技术在我国已经有双环、洞氮、枝江、安庆、柳化等5个厂投产,还有10余个项目正在安装,将于今后几年陆续投产;多喷嘴水煤浆气化已在山东华鲁恒升、兖矿国泰2个厂投运,还有7个厂家正在安装,最晚在2009年投产;GSP干煤粉气化技术在神华宁夏煤业集团和山西兰花煤化工有限责任公司的煤化工厂也将投入建设;加压两段干煤粉气流床气化技术已通过中试验收,华能集团“绿色煤电”项目2000t/d级和内蒙古世林化工有限公司1000t/d级的气化装置正在设计安装中。
几种煤气化技术介绍煤气化技术发展迅猛,种类很多,目前在国内应用的主要有:传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等,下别分别加以介绍。
一 Texaco水煤浆加压气化技术德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后,发展迅速,目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行,在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。
Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序:将煤、石灰石(助熔剂)、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机中,与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆;煤浆同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉,在1300~1400℃下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔,冷却除尘后进入CO变换工序,一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水,经泵进入气化炉,另一部分灰水作废水处理。
其优点如下:(1)适用于加压下(中、高压)气化,成功的工业化气化压力一般在4.0MPa 和6.5Mpa。
在较高气化压力下,可以降低合成气压缩能耗。
(2)气化炉进料稳定,由于气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送,所以煤浆的流量和压力容易得到保证。
便于气化炉的负荷调节,使装置具有较大的操作弹性。
(3)工艺技术成熟可靠,设备国产化率高。
同等生产规模,装置投资少。
该技术的缺点是:(1)由于气化炉采用的是热壁,为延长耐火衬里的使用寿命,煤的灰熔点尽可能的低,通常要求不大于1300℃。
对于灰熔点较高的煤,为了降低煤的灰熔点,必须添加一定量的助熔剂,这样就降低了煤浆的有效浓度,增加了煤耗和氧耗,降低了生产的经济效益。
而且,煤种的选择面也受到了限制,不能实现原料采购本地化。
(2)烧嘴的使用寿命短,停车更换烧嘴频繁(一般45~60天更换一次),为稳定后工序生产必须设置备用炉。
无形中就增加了建设投资。
(3)一般一年至一年半更换一次炉内耐火砖。
二多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术该技术由华东理工大学洁净煤技术研究所于遵宏教授带领的科研团队,经过20多年的研究,和兖矿集团有限公司合作,成功开发的具有完全自主知识产权、国际首创的多喷嘴对置式水煤浆气化技术,并成功地实现了产业化,拥有近20项发明专利和实用新型专利。
目前在山东德州和鲁南均有工业化装置成功运行。
该技术的水煤浆气化压力为3.0~6.5MPa,温度为~1300℃。
技术特点:多喷嘴对置的水煤浆气流床气化炉及复合床煤气洗涤冷却设备;分级净化的煤气初步净化工艺;蒸发分离直接换热式含煤浆经隔膜泵加热,通过四个对称布置在气化炉气化室中上部同一水平面的工艺喷嘴,与氧气一起对喷进入气化炉,对置气化炉的流场结构由射流区、撞击区、撞击流股、回流区、折返流区和管流区组成。
煤浆颗粒在气化炉内的气化过程经历了以下步骤:颗粒的湍流弥散、颗粒的振荡运动、颗粒的对流加热、颗粒的辐射加热、煤浆蒸发与颗粒中挥发份的析出、挥发产物的气相反应、煤焦的多相反应、灰渣的形成等。
气化反应是串并联反应同时存在的极为复杂的反应体系,可分为一次反应与二次反应。
出气化室的夹带熔融态灰渣的高温合成气,在复合床结构的洗涤冷却室内完成合成气的洗涤冷却和熔渣的初步分离。
采用混合器、旋风分离器和水洗塔相结合的节能高效煤气初步净化系统,使煤气中灰、渣的含量降到最低,并且减少压力损失。
(2)含渣水处理气化炉及煤气初步净化系统来的含渣水分别减压后导入含渣水处理系统,含渣水首长进入蒸发热水塔蒸发室,蒸发室内含渣水大量汽化,溶解在水中的酸性气体一起解吸,蒸发室产生的蒸汽进入热水室与循环灰水直接接触,使灰水得到最大程度升温。
蒸发室底部含固量得到增浓的液相产物再进行真空闪蒸,进一步降低含渣水温度和浓缩含渣水的含固量,将酸性气体完全解吸该技术的主要优点如下:(1)适用于加压下(中、高压)气化,成功的工业化气化压力一般在4.0MPa和6.5MPa。
在较高的气化压力下,可以降低合成气压缩的能耗。
(2)气化炉进料稳定,由于气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送,所以煤浆的流量和压力容易得到保证。
便于气化炉的负荷调节,使装置具有较大的操作弹性。
(3)工艺技术成熟可靠,设备国产化率高。
同等生产规模下,装置投资低于Texaco技术。
该技术的缺点是:(1)为延长耐火衬里的使用寿命,煤的灰熔点尽可能的低,通常要求不大于1450℃。
对于灰熔点较高的煤,为了降低煤的灰熔点,必须添加一定量的助熔剂,这样就降低了煤浆的有效浓度,增加了煤耗和氧耗,降低了生产的经济效益。
(2)由于拱顶高度不够,拱顶砖的使用寿命只有6500小时,还有待于进一步改进。
三多元料浆加压气化工艺多元料浆加压气化工艺(MCSG)是一种新型煤气化技术,由西北化工研究院开发成功的,拥有我国自主知识产权,获得国家发明专利。
该技术以其独有的先进性、适用性和成熟的工业应用业绩,打破了国外公司在大型煤气化技术上的垄断。
该技术的工业化推广,将为推动我国能源结构调整和相关产业的发展发挥重要作用。
多元料浆新型气化技术属湿法气流床加压气化技术,是指对固体或液体含碳物质(包括煤/石油焦/沥青/油/煤液化残渣)与流动相(水、废液、废水)通过添加助剂(分散剂、稳定剂、PH值调节剂、湿润剂、乳化剂)所制备的料浆,与氧气进行部分氧化反应,生产CO+H2为主的合成气。
水煤浆加压气化属多元料浆气化的特定型式。
粗合成气通过激冷、洗涤、净化后,用于合成氨、合成甲醇、制氢、合成油品、联合循环发电等。
1.多元料气化反应原理C+O2 = CO2+409.4C+CO2 = 2CO -160.7C+H2O = CO+H2-117.8CO+H2O = CO2+H2-92.5C+H2 = CH4+87.41/2S2+H2 = H2S+82.01/2S2+CO = COS+55.82.工艺过程多元料浆气化反应的工艺过程包括料浆制备、加压气化、粗煤气净化、灰渣排放、灰水处理。
工艺流程简图如下:3.技术指标料浆浓度/wt%60~68.5料浆表观粘度500~1000(D=15.89 s-1)/mPa·s料浆稳定性(24 h 析水率)/%~1.8碳转化率/%96~98有效气体(CO+H2)含量/%80.6~86.2冷煤气效率/%70~75.8氧耗/m3/1000 m3(CO+H2)357~420原料消耗/kg/1000 m3(CO+H2)485~6204.技术特点(1)原料适应性广,包括煤、石油焦、石油沥青、渣油、煤液化残渣、生物质等含碳物质以及纸浆废液、有机废水等液体废弃物。
(2)新型结构的气化炉及独特的激冷器,具有结构简单,操作安全易控的特点,而且有利于热量回收、耐火材料保护及固液分离。
(3)富有特色的固态排渣和液态排渣技术,不仅解决了高灰熔点原料的气化难题,而且从技术角度拓宽了原料适用范围。
具体体现为:①固态排渣工艺不存在堵炉、拉丝等现象,有利于实现气化炉长周期稳定运行。
②固态排渣因灰渣未形成熔融状态,不会对气化炉耐火材料形成化学侵蚀,耐火材料寿命延长2倍以上,大大降低操作和维护费用。
③根据不同原料,同一气化炉中,既可采用固态排渣,也可采用液态排渣,扩大了原料范围,提高了操作弹性,且无需增加投资。
(4)成熟完善的系统放大技术,解决了不同规模、不同压力等级气化装置的工程化问题。
已工业化装置的压力等级为1.3~7.0 MPa,生产规模从年产3万吨合成氨到年产90万吨甲醇,单炉日投料量为150~2000 吨。
(5)通过气化原料的优化组合,既解决了原料成浆性问题,又解决了灰熔点问题,特别是难成浆原料的制浆问题,大大提高料浆的有效组成,降低了气化消耗。
同时,解决了高浓度、高粘度料浆长距离输送的难题。
(6)独具特色的灰水处理技术(I~III级换热闪蒸),减少了设备投资,简化了工艺流程。
(7)设备完全立足于国内,投资少,效益显著。
(8)三废排放少,环境友好,属于洁净气化技术。
(9)通过40余年的开发和完善,多元料浆气化技术形成了完整、系统的专利体系。
四 GSP煤气化技术GSP是一种先进成熟的煤气化技术:干粉进粒,水冷壁气化反应器,激冷流程,液态排渣。
它的优点是:原料适应性广,投资省、粗煤气成本较低、工艺运行可靠,兼有Shell与Texaco的优点。
下面就对GSP技术作一概要介绍。
一、原料来源广,适应性强从年青的泥、褐煤到年老的无烟煤系列中的所有煤种,灰分>1%的石油焦、油渣、工业污泥等均可作为气化原料。
它对入炉煤或其他原料必须满足粒径、水分、灰分的基本要求。
粒径主要影响碳转化率,水分主要影响煤粉输送,灰分要求1%以上,否则水冷壁无法挂渣形成膜式壁。
各种不同的入炉原料粒径、水分、灰分要求见表1。
二、GSP工艺过程(1)GSP工艺过程包括:合格粉煤制备及输送,有低压氮气浓相输送和高压CO2浓相输送系统,通过煤锁斗、压力供料仓、烧嘴喷入气化炉。
(2)粉煤、纯氧、蒸汽(年青煤可以不加)在4MPa、1400℃~1500℃下煤转化成煤气和熔融的渣。
由于原料煤年青,C02供料,水蒸气加入较少,煤气成分中有效气(CO+H2)高达94.5%,C02 4%,CH4 0.02%,N2 0.7%,其他0.78%。
(3)高温煤气在激冷室被喷洒的水冷却到220℃,进入文丘里洗涤器,将煤气中尘体积浓度降至lmg/m3 (干),煤气中饱和的水供变换用。
(4)熔渣在激冷室降温固化成粒状落入激冷室下部的水浴中,通过灰锁斗排人渣水槽,用捞渣机将渣捞上皮带送入渣仓,然后用汽车运至处理场。
(5)出冷激室含尘(渣、碳)约0.4%的黑水送到固体物分离器,经初步分离残余碳/尘后的水再经过滤器、贮槽用泵送回冷激室。
分离器下部出来的含尘黑水经减压闪蒸后,在絮凝剂作用下混凝沉淀,再经浓缩、过滤脱水,清水用泵返气化冷激室过滤并送出界外处理。
为保持冷激水中盐类平衡,约占黑水总量15%的废水排出界外处理。
(6)煤粉锁斗功能是将常压下煤粉料供入加压气化系统。
灰锁斗的功能是将压力气化系统的渣水送入常压排渣系统。
它们时刻处在一个由常压到加压,又从加压到常压的周期性交变过程。
煤锁斗充压用C02,灰锁斗充压用水,此过程用可编程序控制器来实现。
(7)通过锁斗将粉煤供入加压料仓,在此通入的C02与煤粉处于一种密相流化状态,然后通过供料管送至气化炉燃烧喷嘴。
(8)供料仓到气化炉烧嘴的供料管安有原料密度仪,质量流量仪测量煤粉供入量,并与供入的氧气及气化炉、气化室与激冷室压差组成一套控制气化炉操作的调节系统。
三、GSP煤气化炉结构特征GSP气化炉由一个主烧嘴和一个点火烧嘴、气化室、冷激室及承压外壳组成。
气化室内设有水冷壁,水冷壁主要作用是抵抗1450℃~1500℃高温及熔渣的侵蚀,水冷壁系由水冷盘管及固定在盘管上的抓钉与SiC耐火材料共同组成的一个圆筒形膜式壁。