煤气化技术及其发展现状教程.doc

2煤气化技术及其发展现状 作为一个煤炭生产和消费大国，煤化工产业是国民经济发展的重要支柱，因此发 展煤的高效洁净转化技术至关重要。在众多的煤炭利用技术中，煤气化是煤炭能源转 化的基础技术，也是煤化工发展中最重要、最关键的工艺过程之一[f}l。煤气化技术是发 展煤基化学品(氨、甲醇、乙酸、烯烃等)、煤基液体燃料(甲醚、汽油、柴油等)、IGCC 发电、多联产系统、制氢、燃料电池及直接还原铁等工艺过程的共性、关键和龙头技 术，国内大量在建、拟建的甲醇项目，合成氨、尿素项目，煤制油项目，煤制天然气 项目等都展现了对煤气化技术的强劲需求[fgl 煤气化工艺可按压力、气化剂、气化过程和供热方式等分类，通常按固体燃料的 运动状态及与气化剂的接触方式可分为固定床、流化床和气流床气化三种。固定床气 化，煤料由气化炉顶部加入，气化剂由气化炉底部进入，煤料与气化剂逆流接触，与 气化剂的上升速度相比煤料的下降速度很慢，因此称之为固定床气化;流化床气化煤 料粒度为。}-10 mm，在气化炉内悬浮分散于垂直上升的气流中以沸腾状态进行气化反 应;气流床气化是一种并流气化，煤料粒度小于100 }m随气流或制成水煤浆喷入气化 炉，煤料在较高温度下与气化剂进行快速气化反应。目前国内外以煤为原料生产化工 产品的工厂中，采用的煤气化工艺包括常压固定床间歇气化、鲁奇碎煤加压气化、粉 煤流化床气化、粉煤气流床气化和水煤浆气化等，各种气化方法均有其各自的优缺点， 对原料煤的品质均有一定的要求，其工艺的先进性、技术成熟程度互有差异，所以煤 气化技术的选择至关重要[[9]。加压气流床工艺代表着煤气化技术的发展趋势，国外以 Texaco水煤浆气化技术，Shell气化技术及GSP技术为代表，国内有多喷嘴对置式水煤 浆气化技术和两段式气化炉和航天炉。 大型煤气化技术是煤炭清洁高效转化的核心技术【ion，经济、稳定的煤气化技术对 煤化工项目的成败至关重要。目前，我国每年的煤炭消费量超过20亿吨，但只有很少 的一部分(少于5%)用于气化，大部分煤炭用于燃烧和炼焦，带来了严重的环境问题， 增加气化用煤的比例不仅是化学及其相关工业的要求，也是解决环境问题的重要途径， 从气化技术的发展趋势看，大规模的煤气化技术是主要发展趋势【川。 煤的气流床气化技术因其技术先进、气化指标优良、节能高效、环境友好，被作 为“三高”煤气化的首选技术。气流床气化炉主要特点是高温气化、液态排渣、碳转化率较高。气流床气化技术有很多优势，最突出的特点是利用煤种比较广泛、单位反 应器体积处理煤量高、炉体构造设计简单以及接近100%的碳转化率[[ 12]。先进的气流床 气化工艺主要有料浆进料的湿法气化工艺和干煤粉进料的干法气化工艺，其中，气流 床气化炉是煤化工生产装置的关键设备之一。现在国外新开发的气化炉都采用加压气 化的工艺，其优点是:提高气化强度、增加单炉产量、节约压缩能耗、减少带出物损 失。气流床加压气化由于采用了高温、高压、纯氧、减小煤粒度等措施，因而达到加 快气一固两相表观动力学反应速度进而强化气化生产、显著改善气化技术经济指标的 目的。 气流床气化工艺通常采用很细的煤粉($s%以上0.1 mm)或水煤浆(其中大部分 煤的粒度也要0.1 mm)与气化剂(一般采用纯氧)在很高的温度下，进行瞬间的火炬 式燃烧、还原反应，生成以CO+H:为主体的合成气，合成气中甲烷含量很少，无烃类 物质，合成气净化较简单[[13] 水煤浆气化对煤质的要求较高，灰分含量要低、灰熔点不能太高、成浆性要好， Texaco水煤浆气化不宜选用灰熔点高于1300 0C、灰分大于20%的煤种[[ 14]。水煤浆气 化技术比干粉煤气化技术在氧气消耗和原料煤的消耗方面能耗要高【‘5]，源于煤浆中含 有约35%的水，这部分水在气化过程中也要被汽化，温度升到1350w 14000C经过煤 气激冷，部分有效能损失，与水煤浆气化相比干粉煤气化对煤种的要求相对较宽，在 应用前景方面干粉煤煤气化技术具有很大发展空间。 1.3国内外煤气化技术发展概况 早在二十世纪二十年代，世界上就出现了常压固定床煤气发生炉，二十世纪三十 年代到五十年代，用于煤气化的加压固定床鲁奇炉((Lugri)、常压流化床温克勒炉 (Wiknler)和常压气流床K-T炉先后实现了工业化，这批煤气化炉型一般称为第一代煤 气化技术。 第二代煤气化技术开发于二十世纪六十年代，由于当时国际上石油和夭然气资源 的开采及利用，制取合成气技术进步很快，大大降低煤气制造成本，使煤炭气化技术 开发进程受阻。二十世纪七十年代全球出现石油危机后，又促进了煤气化新技术开发工作的进程，到二十世纪八十年代，开发的煤气化新技术，有的实现了工业化，有的 完成了示范