灰熔聚流化床粉煤气化技术
摘要：煤气化是将固态煤转化为气态燃料或化工合成原料（CO+H2）的过程，由于煤炭的储量丰富，特别是中国等一些国家富煤少油贫气，煤气化技术就变的更加重要。研究开发煤气化工艺，就是要为产业界提供能适应更宽的原料范围、更高效、经济和清洁的气化过程。本文介绍由中国科学院山西煤炭化学研究所开发的灰熔聚流化床粉煤气化过程，指出它的优点、缺点、适用范围、技术现状和发展方向，供同行了解。
一、灰熔聚流化床粉煤气化技术的开发历程
针对我国能源以煤为主、煤种多、烟煤多、粉煤多、煤灰份高、灰熔点高(大部分商品煤灰含量>20%,灰熔点>1450 C)的特点,国家从“六五”计划开始投入大量人力、物力，研制开发先进煤气化技术（包括固定床、流化床、气流床）。经过二十余年的研究开发，中国科学院山西煤炭化学研究所开发成功了具有自主知识产权的灰熔聚流化床粉煤气化技术。该工艺具有气化温度适中(1000~1100℃)，干粉煤进料，氧耗量较低，煤种适应性宽，产品气不含焦油，气化炉耐火材料要求低等优点。目前已成功应用于合成氨造气工业(常压，100吨煤/日)，随着加压技术的进一步研究开发，该技术将在国内全面推广应用。
八十年代，在中国科学院（重点科技攻关项目专项）、国家科委(75-10-05)攻关计划支持下，在原有煤气化和流化床技术的基础上，先后建立了φ300mm（1吨煤/天）气化试验装置、φ1000mm冷态试验装置、φ1000mm（0.1～0.5 MPa 、24吨煤/天）中间试验装置、φ145mm实验室煤种评价试验装置。在理论研究、冷态模试、实验室小试和中试试验基础上，系统地研究了灰熔聚流化床粉煤气化过程中的理论和工程放大特性；通过对气化过程中煤化学、灰化学与气固流体力学的研究，研制了特殊结构的射流分布器，创造性地解决了强烈混合状态下煤灰团聚物与半焦选择性分离等重大技术难题；设计了独特的“飞灰”可控地址:中国山西省太原市桃园南路27号电话: (0351) 2021137 传真: (0351) 4048313，2021137，4041153 邮编：030001
循环新工艺，实现了多种煤的高效流化床气化。通过对工艺过程的系统集成和优化，在大量的实验验证基础上，取得了完整的工业放大数据和丰富的运行经验，成功开发了灰熔聚流化床粉煤气化技术。
九十年代，在中国科学院（重点科研项目）、国家计委(85-207)攻关计划支持下，建立了φ200mm（1.0～1.5MPa）加压试验装置和φ1000mm氧/蒸汽鼓风制化工合成气的中试研究，为工业示范装置提供了准确的工程设计方法和依据；2001年单炉（φ2400mm）配套2万吨合成氨/年规模工业示范装置成功运行，实现了该技术的工业化应用，为中国中小化肥厂改变原料路线提供了具有自主知识产权的先进煤气化技术；现已能设计单台处理量100~300吨煤/日的气化炉(0.03～0.5MPa，φ2.4米，配套2～6万吨合成氨/年)。加压试验研究获得了煤在灰熔聚流化床中的加压气化特性，为大型化工程开发奠定了坚实的基础，预计加压（1.0～2.5MPa）后单台气化炉（φ2400mm）处理量可达500~1000吨煤/日，将达到国际先进水平，可用于大型化工合成和先进煤基发电系统。
近年来，与企业结合进行了大量的煤种试验研究，试验煤样从褐煤、烟煤、无烟煤到石油焦和生物质，灰含量1%～37.88%，灰熔点1160℃～1500℃以上，挥发份6.15%～32.15%，热值15.24～36.15MJ/kg，焦渣特性2～6，取得了不同煤种的气化特性和操作特性以及煤质对气化技术经济指标的影响规律，大大拓宽了煤种适用范围。尤其是无烟煤、石油焦气化试验取得了突破性的进展，表明灰熔聚流化床粉煤气化技术以低活性煤种为原料时，也能够达到合理的气化指标。
二、灰熔聚流化床粉煤气化技术的基本原理及工艺特点
灰熔聚流化床粉煤气化以碎煤为原料(＜6～8mm），以空气、富氧或氧气为氧化剂，水蒸气或二氧化碳为气化剂,在适当的气速下，使床层中粉煤沸腾，床中物料强烈返混，气固两相充分混合，温度均一，在部分燃烧产生的高温（950～1100℃）下进行煤的气化。煤在床内一次实现破粘、脱挥发份、气化、灰团聚及分离、焦油及酚类的裂解等过程。
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灰熔聚流化床粉煤气化技术的基本原理（图1）
★气固流态化
适当气速使煤沸腾流化
传热传质性能好
气化强度高
可用碎煤为原料
★中心射流形成局部高温区
提高气化强度
促使灰渣团聚
★灰渣团聚重力分离
选择性排出低碳含量灰渣
炉料碳含量高结渣风险小
炉温提高煤种适应性宽
★飞灰可控循环
提高碳转化率
图1.灰熔聚流化床粉煤气化技术基本原理示意图
流化床反应器的混合特性有利于传热、传质及粉状原料的使用，但当应用于煤的气化过程时，受煤的气化反应速率和宽筛分物料气固流态化特性等因素影响，炉内的强烈混合状态导致了炉顶带出飞灰（上吐）和炉底排渣（下泻）中的碳损失较高的缺点。常规流化床为降低排渣的碳含量，必须保持床层物料的低碳灰比；而在这种高灰床料工况下，为维持稳定的不结渣操作，不得不采用较低的操作温度（＜950℃），这又决定了传统流化床气化炉只适用于高活性的褐煤或次烟煤。灰熔聚流化床粉煤气化工艺根据射流原理，设计了独特的气地址:中国山西省太原市桃园南路27号电话: (0351) 2021137 传真: (0351) 4048313，2021137，4041153 邮编：030001
体分布器和灰团聚分离装置，中心射流形成床内局部高温区（1200～1300℃），促使灰渣团聚成球，借助重量的差异达到灰团与半焦的分离，在非结渣的情况下，连续有选择地排出低碳含量的灰渣，提高了床内的碳含量和操作温度（达1100℃）,从而使其适用煤种拓宽到低活性的烟煤乃至无烟煤。
灰熔聚流化床粉煤气化工艺的特点：
1) 煤种适应性广，可实现气化原料本地化。
2) 操作温度适中，无特殊材质要求，操作稳定，连续运转可靠性高。
3) 工艺流程简单，气化炉及配套设备结构简单，造价低，维护费用低。
4) 灰团聚成球，借助重量的差异与半焦有效的分离，排灰碳含量低(<10%)。
5) 炉内形成局部高温区（1200～1300℃），气化强度高。
6) 飞灰经过旋风除尘器捕集后返回气化炉，循环转化，碳利用率高。
7) 产品气中不含焦油和挥发酚，洗涤水净化容易。
8) 设备投资低，气化条件温和，消耗指标低，煤气成本低。
9) 中国自主专利,同等规模下，与引进气化技术相比，投资低50%。
三、灰熔聚流化床粉煤气化工艺流程（图2）
1) 备煤系统
粒径为0～30mm的原料煤(焦)，先筛分、破碎到0～8mm粒度，回转干燥器烘干(烟煤水分＜5%，褐煤<12% ) 待用。
2) 进料系统
备好的入炉煤经过斗式提升机进入煤锁斗系统，由螺旋给料器计量，气力输送进入气化炉下部。
3) 供气系统
气化剂(空气/蒸汽、氧气/蒸汽)分三路计量调节，由分布板、环形管、中心射流管进入气化炉。
4) 气化系统
煤在气化炉中部分燃烧产生的高温（950～1100℃）下与气化剂（氧气、蒸汽）进行反应，一次性实现破粘、脱挥发份、气化、灰团聚及分离、焦油及地址:中国山西省太原市桃园南路27号电话: (0351) 2021137 传真: (0351) 4048313，2021137，4041153 邮编：030001
酚类的裂解等过程，生成煤气。
5) 除尘系统
高温煤气带出的飞灰，大部分经一级旋风分离器捕集，返回气化炉进一步气化，二级旋风分离器捕集的少量飞灰排出系统。
6) 废热回收系统及煤气净化系统
除尘后的热煤气依次进入废热锅炉、蒸汽过热器和脱氧水预热器回收热量，再经洗涤塔净化冷却，送至下一工序。
7) 操作控制系统
采用集散型控制系统（DCS）实现控制室集中对整个气化生产过程主要工艺参数进行自动监测和控制，由DCS系统完成实时监测指示、自动调节、顺序控制、安全连锁、报警、趋势记录和报表生成。
1 皮带输送机
2 破碎机
3 埋刮板输送机
4 筛分机
5 烘干机
6 输送
7 受煤斗
8 斗式提升机 9 进煤斗 10 进煤平衡斗A 11 进煤平衡斗B 12 螺旋给料机A/B
13 气化炉 14 上排灰斗 15 下排灰斗 16 高温返料阀 17 一级旋风分离器
18 二级旋风分离器 19 二旋排灰斗 20汽包 21 废热锅炉 22 蒸汽过热器
23 脱氧水预热器 24 水封 25 粗煤气水洗塔 26 气体分气缸
地址:中国山西省太原市桃园南路27号电话: (0351) 2021137 传真: (0351) 4048313，2021137，4041153 邮编：030001
粉煤流化床气化技术在煤制气方面的应用和发展 发表时间：2017-12-11T16:30:04.150Z 来源：《基层建设》2017年第26期作者：赵秀丽[导读] 摘要：煤炭气化技术是洁净、高效利用煤炭的重要技术之一，以煤气化为基础的能源及化工系统已成为世界范围内高效、清洁、经济地利用煤炭资源的热点技术，流化床气化技术是洁净煤技术的关键技术之一。 太重（天津）滨海重型机械有限公司山西太原 030024摘要：煤炭气化技术是洁净、高效利用煤炭的重要技术之一，以煤气化为基础的能源及化工系统已成为世界范围内高效、清洁、经济地利用煤炭资源的热点技术，流化床气化技术是洁净煤技术的关键技术之一。本文简单介绍流化床气化技术的原理及几种代表气化技术（温克勒、灰熔聚、U-gas以及恩德炉）的工业应用总结，并针对该技术特点进行分析及前景发展进行展望。 关键词：粉煤流化床；洁净煤技术；煤气化；工业应用；发展 3.3应用分析和总结 上述几种技术的原理基本都是一样的，不同的在于气化炉布气方式稍微不同；优势的共性诸如：煤种适应性广；高温区将焦油和酚全部裂解，废水少，零排放；飞灰二次燃烧利用，提高碳转化率；气化条件温和；煤气成本低等优点；但是存在的通病都是“上吐下泻”，例如：①煤气中粉尘含量高，占入炉煤总灰分的60%～70%，给煤气净化除尘带来较大困难。②灰中含碳量较高，一般上部出灰中碳约占30%，炉底出灰中约占10%。由于灰中含碳量高，且气化炉外壳面积大，热损失大，致使碳的综合利用率低，气化率低。这些问题要从根本上解决，只能采取高温高压操作。但是必须进行重新设计和较长期的试验研究，目前暂时不可能做到，只能在现有基础上进行改进、完善。 4、流化床气化技术的发展 1）适应现代煤化工的发展趋势。综合发展“多联产”系统是今后的发展方向，可以达到资源、能源的充分利用和循环生产以及环境和经济效益最大化的目的；所以要尽可能实现规模化、大型化、一体化和基地化。 2）消化吸收、实践创新，实现自主知识产权。当前我们要不断进行气化工艺总结，借鉴优秀经验，重点放在如何提高气化压力，提高单台处理量、煤种适应性、环境友好、实现零排放、提高碳转化率、提高气化效率等详细工作，另外还需要加大气化基础和气化过程的数学模拟以及自动控制等基础研究。 5、结语 “缺油、富煤、少气”的现状在长时间内是一定存在的，且国际原油价格也不在低位，根据中国煤炭资源现状，以煤炭为基础的煤基新能源发展前景十分广阔。作为煤气化关键技术的粉煤流化床，也将在民用燃料、化工、工业燃料以及化肥等领域得到有效广泛的应用。 参考文献： [1]贺勇德.现代煤化工技术手册.化学工业出版社，2003.
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/533783886.html, 电渗析技术对煤气化灰水的处理 作者：张磊王海谦 来源：《中国化工贸易·上旬刊》2017年第01期 摘要：近年来，在经济高速发展和技术飞速进步的背景下，我国煤化工业在国家和政府 的支持下，通过行业人员的不断创新和发展，目前已经取得了一系列重大突破。其中，电渗析技术的发展对煤气化灰水的处理有着极其重要的意义。文章将对现如今我国煤化工业的状况进行讨论，深入剖析电渗析技术对煤气化灰水的处理方法，指出此项技术的发展前景。 关键词：电渗析技术；煤气化灰水 如今，飞快发展的社会对于资源利用提出了更加严苛的要求、而煤炭资源的大量使用却又无可避免的要伤害或者损坏我们所拥有的生活环境。这就要求提出或者创新啊更多先进的技术和方法来提高资源的利用率和处理的洁净率，在如此要求下，电渗析技术对煤气化灰水的处理取得了极其重要的成绩。 1 背景 上个世纪50年代，电渗析技术发展起来，起初人们将次技术应用于海水淡化，而在后期技术的不断发展和改进中，电渗析技术已经广泛应用于多个行业，例如化工、冶金、造纸、医药等，并且其重要性也是与日俱增。在煤化工中，灰水和黑水一般是指气流床高压粉煤气化工艺中水循环中的水，水中含细灰。由激冷室、碳洗塔、渣池出来的水浊度较大被称为黑水，经处理后由泵再打入系统的水浊度较小称为灰水。 电渗析是在外加直流电场的作用下，利用离子交换膜的选择透过性，使离子从一部分水中迁移到另一部分水中的物理化学过程。目前电渗折技术己发展成一个大规模的化工单元过程，在膜分离领域占有重要地位，甚至在某些地区已成为饮用水的主要生产方法。具有能量消耗少，经济效益显著；装置设计与系统应用灵活，操作维修方便，不污染环境，装置使用寿命长，原水的回收率高等优点。 2 介绍 实质上，电渗析可以说是一种除盐技术，因为各种不同的水（包括天然水、自来水、工业废水）中都有一定量的盐分，而组成这些盐的阴、阳离子在直流电场的作用下会分别向相反方向的电极移动。如果在一个电渗析器中插入阴、阳离子交换膜各一个，由于离子交换膜具有选择透过性，即阳离子交换膜只允许阳离子自由通过，阴离子交换膜只允许阴离子以通过，这样在两个膜的中间隔室中，盐的浓度就会因为离子的定向迁移而降低，而靠近电极的两个隔室则分别为阴、阳离子的浓缩室，最后在中间的淡化室内达到脱盐的目的。
一、循环流化床锅炉的原理 （一）循环流化床的工作原理 1．流化态过程 当流体向上流过颗粒床层时，其运动状态是变化的。流速较低时，颗粒静止不动，流体只在颗粒之间的缝隙中通过。当流速增加到某一速度之后，颗粒不再由分布板所支持，而全部由流体的摩擦力所承托。此时，对于单个颗粒来讲，它不再依靠与其他邻近颗粒的接触而维持它的空间位置，相反的，在失去了以前的机械支撑后，每个颗粒可在床层中自由运动；就整个床层而言，具有了许多类似流体的性质。这种状态就被称为流态化。颗粒床层从静止转变为流态化时的最低速度，称为临界流化速度。 快速流态化流体动力特性的形成对循环流化床是至关重要的。 2．循环流化床锅炉的基本工作原理 高温炉膛的燃料在高速气流的作用下，以沸腾悬浮状态（流态化）进行燃烧，由气流带出炉膛的固体物料在气固分离装置中被收集并通过返料装置送回炉膛。一次风由床底部引人以决定流化速度，二次风由给煤口上部送人，以确保煤粒在悬浮段充分燃烧。炉内热交换主要通过悬浮段周围的膜式水冷壁进行。 （二）流化床燃烧设备的主要类型 流化床操作起初主要应用在化工领域，本世纪60年代开始，流化床被用于煤的燃烧。并且很快成为三种主要燃烧方式之一，即固定床燃烧、流化床燃烧和悬浮燃烧。流化床燃烧
过程的理论和实践也大大推动了流态化学科的发展。目前流化床燃烧已成为流态化的主要应用领域之一，并愈来愈得到人们的重视。 流化床燃烧设备按流体动力特性可分为鼓泡流化床锅炉和循环流化床锅炉，按工作条件又可分为常压和增压流化床锅炉。这样流化床燃烧锅炉可分为常压鼓泡流化床锅炉、常压循环流化床锅炉、增压鼓泡流化床锅炉和增压循环流化床锅炉。其中前三类已得到工业应用，增压循环流化床锅炉正在工业示范阶段。 循环流化床又可分为有和没有外部热交换器两大类。（如图a和b） （三）循环流化床锅炉的特点 1．循环流化床锅炉的主要工作条件 2．循环流化床锅炉的特点 循环流化床锅炉可分为两个部分。第一部分由炉膛（快速流化床）、气固物料分离设备、固体物料再循环设备和外置热交换器（有些循环流化床锅炉没有该设备）等组成，上述部分形成了一个固体物料循环回路。第二部分为对流烟道，布置有过热器、再热器、省煤器和空气预热器等，与常规火炬燃烧锅炉相近。 循环流化床燃烧锅炉的基本特点如下： （1）燃料适应性广，几乎可燃烧一切煤种；（2）低污染燃烧，脱硫效率高达90% （3）燃烧热强度大，炉膛体积比一般常规锅炉小得多；（4）床内传热系数高，可减少受热面的金属磨损，使受热面布置紧凑；（5）负荷调节性能好、范围大（30%－100%），低负荷下稳定燃烧特性好；（6）灰渣可综合利用；（7）循环流化床锅炉电耗比煤粉炉小10%；（8）只需将煤破
气流床气化技术特点 煤气化是发展洁净煤技术的重要途径。目前已实现工业化的煤气化技术主要有固定(移动)床气化技术、流化床气化技术和气流床气化技术。而1000 t/d 以上规模的煤气化装置基本都是采用的气流床气化技术，该技术已成为国内外大规模、高效率煤气化技术的首选技术 1、气流床气化技术特点 气流床气化又称同向气化或并流气化，属高温气化范围。以过热蒸汽和氧气为气化剂，携带煤浆或煤粉颗粒通过特殊喷嘴高速喷入气化炉内，瞬间发生火焰反应，气化反应区温度高达2000 ℃，煤粉立即气化，转化为煤气和熔渣，出炉煤气温度1400 ℃左右。其主要特点如下： (1)气化温度高、强度大，混合充分，（气化强度高，生产能力大）气化炉 中部温度为1500～1600 ℃，气体停留时间约为1.0～1.5 s (2)煤种适应性强，气化指标好，有效成分高（更宜选用活性高、地质年龄低、粒度较细、低灰熔点和低灰分的煤）。灰的质量分数＞30％、灰熔点FT（流动温度）在1450 ℃以上时，则运转困难。 (3)耗氧量大；采用煤粉气力输送能耗大，设备磨损严重。 (4)出炉煤气温度很高，显热损失大；此法的缺点是飞灰带出物的质量分数 约为10％之多 (5)需配套余热回收及除尘等辅助装置。 （6）对于干粉煤气化技术，煤灰的粘温特性是非常重要的指标，它与气化炉水冷壁渣层特性具有很大的关联性，一般希望粘温曲线比较平缓，以便气化炉的操作窗口较大。否则，厚度薄的渣层将缩短气化炉水冷壁的寿命，厚度厚的渣层将容易造成堵渣，严重时要停炉处理。 （7）均匀的原料煤是保证一体化现代煤化工装置连续、稳定运行的重要条件，由于煤炭品质的不均匀性，现代煤气化技术要求，最好对原料煤进行均质化，而均质化又受到场地和操作成本的限制。因此，希望选定的煤气化技术能适应特定的原料煤，并对煤质波动有较强的适应性。 水煤浆和干粉煤技术为主的加压气流床技术由于技术先进，气化压力较高，符合大型化要求，近年来发展较快。水煤浆加压气流床气化的代表
自20世纪初期以来，热电偶就被广泛应用于关键的温度测量，特别是极高温领域。对于许多工业和过程关键应用，它具有量程大、成本低、耐久性好等的优点。气化炉本体和炉体的温度测量是利用其的特性，采用特殊材料制作特殊的粉煤气化炉专用热电偶进行测量，接下来，我来简单介绍下。 粉煤气化炉专用热电偶是水煤浆气化炉专用热电偶。它是专门为煤化工气化炉炉缸温度测量而设计制造的。高温热电偶是一种先进的气化炉炉缸温度检测装置，其长度和角度可在一定范围内调节，长度调节过程简单，角度调节方便，还具有减震功能。安装拆卸过程简单方便，深受广大用户的青睐。通过返料器将分离出来的返料重返料内进行二次气化，从而提高粉煤气化的吨煤产量和气化强度，提高煤的利用率；采用高温空气气化工艺，提高煤气的品质和热煤气效率。循环流化床粉煤气化炉具有煤种适应性好，能利用粉煤；流化床煤气炉
生产的煤气不含焦油和酚类有害物质，简化了煤气净化系统，减少了对大气环境的污染；流化床粉煤气化既可生产城市民用煤气，也可生产燃料气和原料气；流化床造气程序比固定床块煤造气简单。该技术投资省，可生产多种规格煤气，应用领域广。 产品性能满足被测介质（气化炉）、操作条件、环境条件、物理性能等要求，产品满足数据表中防爆等级和防护等级的要求，完全满足气化炉温度测量环境的要求。 优点： （1）产品的长度和角度可在一定范围内调节，具有减震功能。 （2）产品长度调节装置先进，采用伸缩调节原理，调节方便。 （3）产品采用进口火山岩密封，安全可靠。 （4）保护套采用新进口再结晶碳化硅，产品寿命长。 （5）安装简单方便，球管、连接管、连接线、保护套供货齐全。
第6期2017年11月 中氮肥 M-Sized Nitrogenous Fertilizer Progress No. 6 Nov. 2017 煤气化灰水电化学处理技术介绍及其应用 傅承1肖东2,周俊波1陈宝生2,金志娜2,夏子辉2,何燕南2 (1.北京化工大学，北京100029; 2.北京京润环保科技股份有限公司，北京100085) [摘要]近年来新型煤气化技术应用广泛，但其工艺系统运行过程中会产生大量的气化灰水，这些气化灰水温度高，且含大量C a2+、M g2+，易造成系统结垢和堵塞。利用电化学处理技术（即电絮凝技术）对气化灰水进行处理研究，并对电化学处理技术与煤气化工艺系统中现有灰水处理工艺进行对比分析，探讨其处理效果、运行成本及应用前景。结果表明，电化学处理技术在悬浮物、浊度平均去除率达到90%以上的情况下，硬度去除率也能达到60. 5%，处理后的灰水完全符合系统回用的标准。 [关键词]煤气化；气化灰水；电化学处理技术；药剂絮凝处理技术；试验研究；应用 [中图分类号]T Q546. 5 [文献标志码]B[文章编号]1004 -9932(2017)06 -0067 -03 〇引言 煤炭是我国的主要能源，蕴藏量居世界第三 位[1]。2016年，中国原煤产量34. 1x l08t，煤 炭消耗量占能源消费总量的62.0%。近年来，我国新上煤化工项目以坑口布局为主，多分布在 西北、华北地区，并且与水资源（我国水资源 的分布格局为“东多西少、南富北贫”呈逆向 分布——我国北方地区煤炭资源量占全国总量的 90%以上，而其水资源量仅占全国总量的21% [2]。2012年，煤气化行业新鲜水消耗量占 煤化工行业新鲜水总消耗量的比例高达43% [3]，因此亟需通过水处理工艺技术的应用减少新鲜水 的消耗。 近年来，在多方力量的推动和协作下，我国 开发出多种类型的煤气化炉并得到大量应用，但 这些煤气化工艺与其他国内外煤气化工艺一样，气化过程中会产生含有大量细碎煤渣的污水，这 些污水经过高温闪蒸、真空闪蒸处理后，成为 “黑水”，之后经加药絮凝沉降，出水成为“灰 水”，污水的循环利用系统被称作渣水系统。气 化黑水具有高温、高悬浮物、高浊度等特点，同时黑水中会携带大量Ca2+、M g2+，而现有的药 剂絮凝处理技术对水中Ca2+、M g2+的去除效果 差，只有靠加入大量的高温分散剂、阻垢剂予以 [收稿日期]2017-04-08 [作者简介]傅承（1991一）男，河北赵县人，北京化工大学动力工程及工程热物理专业在读硕士研究生。缓解，而即使这样气化灰水中的Ca2+、M g2+浓 度仍然较高，易造成后续设备与管路结垢、堵 塞，且大量循环使用后灰水总硬度不断升高，使 系统在高结垢倾向下运行[-5]；同时，为维持系 统盐分浓度的稳定，需外排大量污水，并补充等 量的新鲜水。 本文利用电化学处理技术对某套航天粉煤气 化系统（航天炉）气化灰水处理进行研究，即用电絮凝技术代替药剂絮凝处理技术对气化灰水 进行处理，并与现有气化工艺系统的灰水处理工 艺进行对比分析，探讨其处理效果、运行成本及 应用前景。 1电化学处理技术的工作原理 在煤气化灰水电化学处理设备反应池中设置 电化学反应器，采用金属铁或铝合金材料，通过 对反应器加电，使原位产生Fe3+或Al3+，Fe3+或Al3+进入水中与OH-结合生成Fe(OH)或 A1(0H)以及其他单核羟基配合物、多核羟基 配合物和聚合物等[6_8]，电极原位产生絮凝核，絮凝核具有极强的吸附性，形成的胶核滑动层带 负电，易吸附水中的Ca2+、M g2+等结垢性离子，提高硬度的去除率[-2]。同时，在离子进入电 场后，其内部电荷重新进行分配，发生离子极化 现象，流动过程中正、负电荷相互吸引，重新组 合成新的粒子，在不断曝气的搅拌作用下，粒子 相互吸引、碰撞，最终能成长为原来粒径103?104倍的粒子，粒径由100 ~ 1 000 A 增大至0.1
我国循环流化床煤气化技术工艺研究现状 张进 （化工学院能源化学工程14-1班 06142588） 摘要：第一台工业流化床自1954年投产以来，在国内外得到了迅速的推广与发展。近年来，使用循环流化床（CFB）做气化炉的工艺得到了迅速发展，使燃烧效率、碳转换率等得到了较明显的提高。在国内煤气化领域中，主要用流化床气化炉来气化碎煤。流化床气化炉在气化高活性、低阶煤种方面,具有其它煤气化技术不可比拟的优势。[1]综述了循环流化床煤气化工艺流程，并对循环流化床气化的应用情况和工艺特点加以说明。 关键词：流化床煤气化循环流化床气化炉工艺特点 煤炭气化是清洁煤利用技术之一。流化床煤气化技术作为一种清洁煤气化技术更受到了国内外的普遍重视。循环流化床技术是近年来在沸腾炉上发展起来的一项新技术。在环保、能源的充分利用、热效率的提高等方面都比沸腾炉效果好，而且在气化高活性、低阶煤种方面，具有其它煤气化技术不可比拟的优势。[1]发展循环流化床气化技术是适合我国国情的，对满足我国城市民用煤气和工业用煤气的需求、发展清洁煤利用技术有重大作用。 1循环流化床煤气化工艺流程 原料煤经皮带运输至破碎机粉碎至4mm以下，送入煤仓备用。煤粉在开车前将经给料、输送机送入立管中。开车过程中，细煤粉经给料器、斗式提升机送到计量煤斗，经升压后进入料煤斗，由此稳定地经旋转阀、水冷螺旋给料器进入进料管，并送入循环流化床气化炉下部。过程中所用空气(或氧气)来自压缩机，经预热后与废热锅炉所产生的水蒸气混合，由炉底经分布板进入炉内。如有必要可以将气化剂的一部分做为二次气化剂由炉的中下部送入。生成的煤气由气化炉顶部引出，粗煤气中含有大量的未转化碳颗粒和水蒸气。经过分离系统分离后，95%以上的颗粒收集下落入立管中，经返料系统返回到气化炉底部。此外，在喇叭状炉床内还形成物料的内循环。由于新鲜原料、气化剂和大多数炉灰的循环物质之间的迅速混合，气化反应在气化炉底部附近立即开始进行。循环物料和新加入的原料之比可高达40，因此碳转化率较高。底部灰经水冷螺旋出料器，由旋转阀排入灰仓送出界区。 粗煤气经废热锅炉及列管或空气预热器回收热量后，温度降低，再进入水喷淋洗涤塔。经过进一步降温及除尘后，送入煤气储罐。随着高温净化技术的不断发展，粗煤气可以不经过换热或少部分换热后，通过高温净化系统除尘、脱硫后，
二、常压气流床粉煤气化(K-T炉) K-T法是柯柏斯托切克(Koppers—Totzek)的简称，1936年由德国柯柏斯（Koppers）公司的托切克（Totzek）工程师提出了常压粉煤部分氧化的原理并进行了初步试验，因而取名为柯柏斯－托切克（Koppers－Totzek）炉，简称K－T炉。1948年由联邦德国Koppers 公司、美国Koppers公司和美国矿务局共同在美国密苏里州进行中试，中试规模为36t／d 干煤粉，用以生产“费－托”合成气。第一台工业化装置于1952年建于芬兰，以后在西班牙、日本、比利时、葡萄牙、希腊、埃及、泰国、前民主德国、土耳其、赞比亚、南非、印度、波兰等17个国家20家工厂先后建设了77台炉子，主要用于生产合成氨和燃料气。经过工业化验证，是一种十分成熟常压粉煤气化制合成气的气化技术。 1、K-T炉 气化炉有双头和四头两种结构。双头K-T气化炉如图4-42所示。炉身是一圆筒体，用锅炉钢板焊成双壁外壳，通常衬有耐火材料。在内外壳的环隙间产生的低压蒸汽，同时把内壁冷到灰熔点以下，使内壁挂渣而起到一定的保护作用。 粉煤、氧气、蒸汽在炉头进行燃烧反应，火焰中心温度高达2000℃，在炉上部出口处约1400～1600℃，约有50％至60％的液态渣被气流带出，在缓慢冷却过程中，灰渣会黏附于废热锅炉表面，甚至结成大块渣瘤，破坏炉子的正常操作。为避免炉出口或废热锅炉结渣，必须在高温煤气中喷水，使气流温度在瞬间降至灰的软化温度（ST）以下，并使液渣固化以防粘壁。 在高温气化环境条件下，炉子的防护除了用挂渣来起一定的作用外，更重要的是耐火材料的选择。最初采用硅砖砌筑，经常发生故障，后改用含铬的混凝土。后来用的加压喷涂含铬耐火喷涂材料，涂层厚达70mm，寿命可达3～5年。采用以氧化铝为主体的塑性捣实材料，效果也较好。 图4-42 K-T气化炉
灰熔聚流化床粉煤气化技术 摘要：煤气化是将固态煤转化为气态燃料或化工合成原料（CO+H2）的过程，由于煤炭的储量丰富，特别是中国等一些国家富煤少油贫气，煤气化技术就变的更加重要。研究开发煤气化工艺，就是要为产业界提供能适应更宽的原料范围、更高效、经济和清洁的气化过程。本文介绍由中国科学院山西煤炭化学研究所开发的灰熔聚流化床粉煤气化过程，指出它的优点、缺点、适用范围、技术现状和发展方向，供同行了解。 一、灰熔聚流化床粉煤气化技术的开发历程 针对我国能源以煤为主、煤种多、烟煤多、粉煤多、煤灰份高、灰熔点高(大部分商品煤灰含量>20%,灰熔点>1450 C)的特点,国家从“六五”计划开始投入大量人力、物力，研制开发先进煤气化技术（包括固定床、流化床、气流床）。经过二十余年的研究开发，中国科学院山西煤炭化学研究所开发成功了具有自主知识产权的灰熔聚流化床粉煤气化技术。该工艺具有气化温度适中(1000~1100℃)，干粉煤进料，氧耗量较低，煤种适应性宽，产品气不含焦油，气化炉耐火材料要求低等优点。目前已成功应用于合成氨造气工业(常压，100吨煤/日)，随着加压技术的进一步研究开发，该技术将在国内全面推广应用。 八十年代，在中国科学院（重点科技攻关项目专项）、国家科委(75-10-05)攻关计划支持下，在原有煤气化和流化床技术的基础上，先后建立了φ300mm（1吨煤/天）气化试验装置、φ1000mm冷态试验装置、φ1000mm（0.1～0.5 MPa 、24吨煤/天）中间试验装置、φ145mm实验室煤种评价试验装置。在理论研究、冷态模试、实验室小试和中试试验基础上，系统地研究了灰熔聚流化床粉煤气化过程中的理论和工程放大特性；通过对气化过程中煤化学、灰化学与气固流体力学的研究，研制了特殊结构的射流分布器，创造性地解决了强烈混合状态下煤灰团聚物与半焦选择性分离等重大技术难题；设计了独特的“飞灰”可控地址:中国山西省太原市桃园南路27号电话: (0351) 2021137 传真: (0351) 4048313，2021137，4041153 邮编：030001
煤气化技术简介及装置分类 煤气化是清洁利用煤炭资源的重要途径和手段。目前，国内自行开发和引进的煤气化技术种类众多，但总体上可以分为以下三大类： 一、固定床气化技术 以鲁奇为代表的加压块煤气化技术。鲁奇加压气化炉是由联邦德国鲁奇公司于1930年开发的，属第一代煤气化工艺，技术成熟可靠，是目前世界上建厂最多的煤气化技术。鲁奇气化炉是制取城市坑口煤气装置中的心脏设备。它适应的煤种广﹑气化强度大﹑气化效率高﹑粗煤气无需再加压即可远距离输送。鲁奇气化技术的特点为：采用碎煤加压式填料方式，即连接在炉体上部的煤锁将原料制成常温碎煤块，然后从进煤口经过气化炉的预热层，将温度提高至300℃左右。从气化剂入口吹进的助燃气体将煤点燃，形成燃烧层。燃烧层上方是反应层，产生的粗煤气从出口排出。炉篦上方的灰渣从底部出口排到下方连接的灰锁设备中，所以气化炉与煤锁﹑灰锁构成了一体的气化装置。鲁奇炉的代表炉型即第三代MARK－IV/4型Ф3800mm加压气化炉, 炉体由内外壳组成，其间形成50mm的环形水冷夹套，是一种技术先进﹑结构更为合理的炉型。我公司为河南义马、大唐克旗等制做了多台鲁奇式气化炉。 图1 鲁奇加压块煤气化装置
二、流化床气化技术 以恩德炉、灰熔聚为代表的气化技术。恩德炉粉煤流化床气化技术是朝鲜恩德“七.七”联合企业在温克勒粉煤流化床气化炉的基础上，经长期的生产实践，逐步改进和完善的一种煤气化工艺。灰融聚流化床粉煤气化技术根据射流原理，在流化床底部设计了灰团聚分离装置，形成床内局部高温区，使灰渣团聚成球，借助重量的差异达到灰团与半焦的分离，在非结渣情况下，连续有选择地排出低碳量的灰渣。目前，中科院山西煤化所山西省粉煤气化工程研究中心开发的加压灰熔聚气化工业装置已经成功应用于晋煤集团天溪煤制油分公司1 0万吨/年煤基MTG合成油示范工程项目，该项目配备了6台灰熔聚气化炉（5开1备），气化炉操作压力0.6MPa，日处理晋城无烟煤1600吨，干煤气产量125000Nm3/h（配套30万吨/年合成甲醇）。 图2 灰熔聚气化反应装置 三、气流床气化技术 1、以壳牌、GSP、科林、航天炉、伍德、熔渣-非熔渣为代表的气流床技术 壳牌干煤粉气化工艺于1972年开始进行基础研究，1978年投煤量150 t／d的中试装置在德国汉堡建成并投人运行。1987年投煤量250～400 t／d的工业示范装置在美国休斯敦投产。在取得大量实验数据的基础上，日处理煤量为2000 t的单系列大型煤气化装置于1993年在荷兰Demkolec电厂建成，煤气化装置所产煤气用于联合循环发电，经过3年多示范运于1998年正式交付用户使用。目前，我国已经引进23套
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。 1.1.3 固定床加压气化工艺：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3.1 MPa，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。 1.2 流化床工化工艺 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允分，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。气流床反应物料之间的传热和传质速率更快，过程更容易控制，生产能力也有了较大的提高。下面就流化床气化工艺发展过程中的几种工艺的技术特点分别作一下介绍。
1 煤炭气化是煤炭清洁利用的重要途径 中国煤炭的特点是高硫、高灰煤比重大。全国原煤平均灰分含量17.6%左右，平均硫分含量1.10%，其中13%的原煤含硫量高于2%。西南地区煤炭中含硫量大于2%的占60%。中国煤入洗率低，约80%原煤用于直接燃烧，燃煤排放出大量有害气体和烟灰，使生态环境遭到严重破坏。统计表明，中国每年排入大气的污染物中有80%的烟尘，87%的SO2，67%的NOx。来源于煤的燃烧。 同时，中国煤炭利用效率低。除在大型和负荷稳定的燃烧工况下，其燃烧效率与石油和天然气相近外，其它非稳定负荷的燃烧过程热效率均低于石油和天然气，其平均利用效率仅 29%。提高中国煤炭利用效率、减少煤炭燃烧带来的环境污染的根本途径是研制和推广应用煤炭优比利用技术。发展煤炭气化技术是减少环境污染、节能、发展工业的重要措施。中国适于气化的煤炭资源十分丰富，可适用于发生炉气化的褐煤、不粘煤、长焰煤和弱粘煤的储量占全国煤炭总储量的40%之多。此外，还有适用于水煤气发生炉的无烟煤，以及流化床气化炉所用的细、粉煤和煤泥浆等。煤炭气化是中国煤炭清洁利用的重要途径之一。 煤气化技术，尤其是高压、大容量气流床气化技术在国际上已经进入商业化阶段，显示了良好的经济与社会效益，代表着发展趋势。中国"以煤代油"的能源政策促进了以煤制取城市、工业燃气技术的发展和其他相关技术的开发。近20年来，中国煤气化科研和先进技术开发方面已取得了引人注目的成效。 2 煤气化技术 以煤炭为原料，采用空气、氧气、CO2。和水蒸气为气化剂，在气化炉内进行煤的气化反应，可以生产出不同组分不同热值的煤气。为了提高煤气化的气化率和气化炉气化强度，改善环境，70年代以来发达国家加快了新一代煤气化技术的开发和工业化进程。总的方向，气化压力由常压向中高压（8.5 MPa）发展；气化温度向高温（1500～1600℃）发展；气化原料向多样化发展；固态排渣向液态排渣发展。固态床、流化床、气流床等几种不同类型的煤气化技术均取得了较大的进展和较好的效果。 2.1 固定床 固定床（慢移动床），常见有间歇式气化（UGI）和连续式气化（鲁奇Lurgi）2种。前者用于生产合成气时一定要采用白煤（无烟煤）或焦碳为原料，以降低合成气中CH4含量，国内有数千台这类气化炉，弊端颇多；后者国内有22台炉子，多用于生产城市煤气；如以烟煤为原料用于生产合成气，CH4蒸汽转化工段（例如山西潞城引进装置）。该技术所含煤气初步净化系统极为复杂，不是公认的首选技术。 2.1.1 固定床间歇式气化炉（UGI） 以块状无烟煤或焦炭为原料，以空气和水蒸气为气化剂，在常压下生产合成原料气或燃料气。该技术是30年代开发成功的，投资少，容易操作，目前已属落后的技术，其气化率低原料单一、能耗高，间歇制气过程中，大量吹
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） 2005-09-16 1 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
专论与综述 常压循环流化床(CFB)气化技术概况 佟浚芳,郭新宇 (国家化工行业生产力促进中心,江苏昆山 215337) [摘 要]介绍鲁奇公司的常压循环流化床(CFB)气化技术开发过程,以湿法为例介绍CF B 生产合成气的基本流程。该工艺具有原料范围广,系统温度均匀,操作温度、压力低,氧耗低等特点,特别适合于日处理煤300~500t 的装置。进行了U GI 常压气化法、T ex aco 加压气化法和CFB 气化法三种方法的工艺技术比较。 [关键词]煤气化;合成气;循环流化床[中图分类号]T Q546 2 [文献标识码]A [文章编号]1004 9932(2003)02 0001 06 [收稿日期]2002 12 05 [作者简介]佟浚芳(1932-),女,辽宁沈阳人,高级工程师,长期从事煤气化研究工作。 A survey of atmospheric circulating fluidied bed (CF B ) gasification technology T ONG Jun fang,GU O Xin yu (China N ational Chemical I ndustry Pr oductive Force Pr omoted Center ,K unshan 215337,China ) Abstract :This article presents the devoloping process of Lurg i atmospheric circulating fluidized bed (CFB)g asification technology and the principle process flow of CFB to produce synthetic gas w ith an example of w et process.This process takes the characteristics of w ide range of feedstock,even tem perature in system,low operation tem perature and pressure,low oxygen consumption,etc.,being particularly applicable for units of 300~500t d coal processing capacity.It also makes a comparison on process technology of U GI atmospheric g asification process,Texaco pressurized gasification process and CFB gasification process.Key words :coal g asification;sy nthetic g as;circulating fluidized bed 传统的流态化是指细小的固体与具有一定流速的流体组成两相体系统,其中固体颗粒被上行的流体支撑而形成悬浮体系统,它的流动行为在许多方面具有与真实液体相同的性质,是一种流、固两相高效接触的技术。流态化技术已应用于许多工艺流程,由于工艺条件的差异,不同工艺过程对流态化行为又有其特殊的要求,循环流态化就是其中的一类。 循环流态化是指以介于鼓泡床和输送床典型 流速之间的流体速度使流、固两相并流向上的流动过程,过程中固体颗粒内的流动速度明显低于流体速度,致使流、固相间具有的滑动速度最大。这种伴有固体颗粒循环高速流动的流、固相接触体系具有最大的接触效率,并能获得较高的传热和传质速度。这对某些工艺过程能顺利、有效地进行极为重要。循环流化床反应器应用于煤的燃烧或气化工艺,由于煤粒在系统内不断循环,提高了气、固相接触效率,使煤燃烧或气化反应快捷而又完全,同时也满足了反应温度均匀的要求, 解决了煤的粘结问题。常压循环流化床气化技术正是这种高效、无气泡的气、固相接触技术的体现,它既有流化床内部形成的内循环,又有被气 第2期2003年3月 中 氮 肥 M Sized N itrogenous Fertilizer Progress No 2M ar 2003
CHOREN Coal Gasifier CCG气流床粉煤加压气化技术 CCG煤气化技术开发历程 科林粉煤加压气化炉简称为CCG（Choren Coal Gasifier）,该技术起源于前东德黑水泵工业联合体（Gaskombinat Schwarze Pumpe,简称GSP）下属的燃料研究所，于上世纪70年代石油危机时期开始开发，目的是利用德国当地褐煤提供城市燃气。1979年在弗莱贝格市建立了一套3MW中试装置，完成了一系列的基础研究和工艺验证工作。试验煤种来至于德国、中国、前苏联、南非、西班牙、保加利亚、澳大利亚、捷克等国家，获得了大量煤种试验数据。 1984年在黑水泵市（SCHWARZ PUMPE）建立了一套130MW（日投干褐煤量为720吨）的干煤粉水冷壁气化炉工业化装置，气化当地褐煤用作城市燃气，有运行8年的工业化生产经验。之后改用工业废液废油为原料，继续运行。1990年燃料研究所和黑水泵气化厂的技术骨干发起成立了科林的前身公司UET，继续致力于煤气化技术的研发，经过不断的技术优化及实践，推出了先进的粉煤加压气化技术-CCG。 煤气化工艺描述 （1）工艺描述 CCG气化工艺过程主要是由进料、气化与激冷系统组成。原料煤被碾磨为100%<200u.90%<65 u的粒度后，经过干燥，通过浓相气流输入系统送至烧嘴，在反应室内与氧气（年老煤种还需添加少量水蒸气）在高温高压的条件下反应，产生以一氧化碳和氢气为主的合成气。 根据煤中灰组分和灰熔融特性，气化温度控制在1400℃—1700℃之间（高于灰熔点200度左右）。反应温度可通过氧气流量进行调节（控制炉内化学反应剧烈程度）。反应室内壁为水冷壁，由于形成了固态渣保护层，因此反应所产生的液态灰渣不会直接接触水冷壁，避免了水冷壁高温损坏的风险。 生成的合成气及液态灰渣离开燃烧室向下流动，在激冷室中直接被水冷却，液态灰渣被水浴固化成颗粒状，冷却后的灰渣经过锁斗排出系统，从渣池中分离并通过捞渣机运出。合成气被蒸汽饱和，以大约210℃温度离开气化炉。气化炉外壳由水夹套保护，表面温度小于100℃。 原料气化及气体平衡所需热量由碳氧反应生成CO2和CO释放能热量提供。气化温度主要由煤的灰熔点确定，气化压力主要取决于产品煤气后序工艺，通常为4.0MPa。 （2）气化技术参数 气化炉操作参数： ﹒操作温度1400—1700℃（高于灰熔点200度左右） ﹒操作压力40bar 效率参数： ﹒粗合成气（CO+H2）有效成分高达93% ﹒碳转化率达99%以上 ﹒冷煤气效率达80-83% 煤种参数： ﹒可气化煤粉灰分可高达35%
多喷嘴气化装置灰水处理工段运行问题探讨 步建军 (江苏索普集团公司，江苏镇江212006) 摘要：重点阐述了灰水处理系统运行以来出现的一些问题，并对问题进行了分析，从工艺优化及设备操作方面提出了一系列的改进方法与措施。 关键词：气化炉，多喷嘴，灰水处理，运行问题 1. 前言 多喷嘴对置式水煤浆气化技术由华东理工大学和兖矿集团有限公司共同开发，于2006年1月8日通过中国石化协会组织的专家鉴定，具有完全自主知识产权，已实现产业化，可以与国际任何先进煤气化技术相竞争。 江苏索普(集团)有限公司日处理1500吨煤的多喷嘴对置式新型气化炉装置，与引进的GE水煤浆气化装置相比，最大的区别之一在于闪蒸-灰水处理系统上：多喷嘴的第一级闪蒸系统蒸发热水塔采用直接换热方案回收黑水余热，热传递效率高，闪蒸汽大多数在上塔被冷却回到系统；GE采用的是间接换热方案回收黑水余热，换热器易结垢堵塞。多喷嘴对置式新型气化炉装置自2009年9月在索普投料运行至今，灰水处理系统总体运行平稳，但也暴露了一些问题，对气化装置的长周期运行存在影响。 图1 多喷嘴气化灰水处理工序示意流程图 1-蒸发热水塔；2-低压闪蒸罐；3-真空闪蒸罐；4-澄清槽；5-灰水槽
2. 灰水处理工序工艺流程简述 灰水处理工序的作用是将多喷嘴对置式气化及煤气初步净化工序产生的黑水所含的固体和溶解的气体分离出来，并将黑水所含的热量加以回收。 来自气化炉洗涤冷却室、旋风分离器及水洗塔底部的黑水，分别经过减压送入蒸发热水塔下部蒸发室。蒸发热水塔蒸发室中，一部分水蒸发为蒸汽，连同少量溶解气体，进入蒸发热水塔上部热水室，与低压灰水泵来的灰水直接接触，加热灰水，自身大部分冷凝。热水室的热水流入高温热水罐，经高温热水泵进入水洗塔中部。热水室未冷凝的蒸汽经换热、冷凝、分离后，气相至火炬放空，冷凝液进入灰水槽。蒸发热水塔蒸发室底部被浓缩的黑水经液位调节由底侧部排出，进入低压闪蒸罐。黑水被再次减压，产生的低压蒸汽送往脱氧槽，黑水进入真空闪蒸罐。来自渣池的含渣水经渣池泵也送入真空闪蒸罐。真空闪蒸罐内进行真空闪蒸，大量溶解的气体释放出来，黑水进一步浓缩，含固量增大，温度进一步降低。真空闪蒸汽经换热、冷凝、分离，出分离器顶部的不凝性气体，送往水环式真空泵。真空闪蒸罐底部的黑水经液位控制泵送至静态混合器，与絮凝剂混合后流入澄清槽。澄清槽上部设置一台缓慢转动的刮渣机，将沉降的固体推到澄清槽底部出口，澄清槽上部澄清水溢流至灰水槽。为了防止管道和设备结垢，在灰水槽中加入分散剂，再分别经低压灰水泵和锁斗冲洗水/废水泵，送至蒸发热水塔和锁斗冲洗水罐、渣池、废水处理使用。澄清槽底部的细渣和水经澄清槽底流泵，送往压滤机处理，滤饼送出界区外，滤液进入研磨水槽。 3. 运行过程中出现的问题 3.1 闪蒸系统各角阀磨损严重(LV1304、LV1306、LV1307、PV1304、PV1305、PV1306及阀后放大筒和底板) 气化装置运行1600h后停车，检查时发现气化炉至蒸发热水塔黑水压力调节阀PV1304缓冲罐底部冲击盲板磨损严重，表面的碳化钨涂层几乎完全剥落，在缓冲罐根部有约10cm高的环带，表面碳化钨涂层被冲击成蜂窝状的小坑。这种情况在其他引进水煤浆加压气化装置的厂家也很普遍。 分析其原因主要有：(1) 黑水经过PV1304减压后，节流后的黑水以很高的速