干煤粉加壓氣化技術

宋 營

（兗礦貴州開陽化工有限公司,貴州 開陽 550300）

煤碳資源的清潔使用是當前國內經濟與社會發展的必然選擇。為滿足當前可持續發展的需求，煤炭的潔凈使用應以科學發展觀為主旨，采用現代科學技術，以開拓煤炭資源發展的新型化工業道路。作為清潔煤發電與煤化工行業的關鍵技術，干煤粉加壓氣化技術具有比氧耗小、冷煤氣效率高、自耗功小、凈化系統與煤氣冷卻器成本低等特點。因此，加強有關干煤粉加壓氣化技術的研究，對于改善煤氣化技術應用質量具有重要的理論和現實意義。

1 干煤粉加壓氣化技術特點

干煤粉加壓氣化爐通常選用冷壁結構。氣化爐內的某段反應區安設4個對稱的燒嘴，煤粉與氣化劑利用燒嘴流通進入氣化爐，在爐內產生撞擊流，以在呢剛強傳質與傳熱進程，保證氣化反應順利完成。另一段反應區安設2個對稱燒嘴，將水蒸氣與煤粉通入進去，采用高溫煤氣顯熱段實施煤熱解和焦炭的氣化反應。渣口一般安設在底部高溫段，選用液態排渣技術。氣化爐二段反應是指在采用高溫煤氣顯熱段開展氣化與熱解的同時，減小高溫煤氣溫度，以降低激冷煤氣量與激冷壓縮機載荷。

干煤粉加壓氣化技術的特點有：（1）氣化爐選用水冷壁結構，以渣抗渣，不存在耐火磚襯里，具有較長的使用壽命；（2）兩段反應區實行焦炭的氣化反應、煤的揮發分與熱解，采用一段高溫煤氣進行顯熱，且同時能減小煤氣溫度，進而降低激冷氣壓縮機系統規模；（3）選用多個燒嘴方式，改善了氣化工作的穩定性與負荷調節性能；（4）反應區溫度多控制在1400～1600℃之間，氣化壓力可達到3MPa，碳轉化率可達到99%，煤氣中的CO與H2含量等氣成分能夠高達90%。相比國外發達技術，冷煤氣效率可提升2%，比氧耗可降低15%～20%。煤氣品質較高，不存在酚及焦油等雜質；（5）后續工藝可配合采用激冷流程或廢鍋流程，以適用于不同工藝方案[1]。

2 干煤粉加壓氣化流程

干煤粉加壓氣化工藝流程通常包含兩個工藝流程：

2.1 干煤粉密相加料系統

將采購的優質干煤粉使用槽罐車運輸至工作現場，使用氣力輸送方式將其輸至煤粉儲倉。然后經過煤粉泵輸送至加煤常壓倉。常壓倉底部通常安設兩個出煤口，一個用于對供煤鎖斗供煤，另一個用于對二段輸送罐供煤。供鎖斗采用每小時一次的供煤方式，各次將800kg的粉煤按照固定時間填入計量倉，然后再按照固定時間定量輸入常壓變壓罐，待罐內煤粉填滿后將閥門關閉并提升輸送罐壓力，再將閥門打開將煤粉填入輸送罐。

常壓倉采用每小時每次800kg的供煤方式向二段輸送罐提供煤粉。待裝滿輸送罐后將工作壓力升到設定值，然后向氣化爐二段的固定噴嘴進行煤粉供應。待罐內煤粉供應完成后，將壓力降低與常壓一致后再進行佳美。為確保煤粉正常流通，可將均壓管安設在罐和倉之間，以控制壓力平衡[2]。

2.2 氣化系統

氣化是指在固定壓力與溫度條件下，采用氣化劑開展熱化學反應，最終將煤轉換成煤氣的過程。

（1）噴嘴供料：采用載氣方式按照密相將加煤罐的干煤粉填入噴嘴中心管，待過熱蒸汽與氧氣送入混合氣進行充分混合后，在送入噴嘴環管。若在供料時產生干煤粉供料中止，過熱蒸汽與氧氣供應會即刻停止，且在同一時間啟動高壓反吹N2，以避免發生意外傷害事故。

（2）噴嘴冷卻保護：噴嘴冷卻水系統主要用于保護噴嘴，以避免氣化爐內的高溫引發噴嘴產生熱損傷。噴嘴冷卻水槽的軟水利用軟水通過泵分別送至兩端噴嘴實施冷卻，而噴嘴的冷卻水在經過減壓冷卻后可重新進入冷卻槽進行循環利用。

（3）氣化反應：在將干煤粉投入進料后其會發生氣化反應，主要位于氣壓為3MPa，溫度在1300～1500℃的氣化爐段內，煤和水進行氧化反應，以產生CO和H2為主要成分的粗煤氣，隨后粗煤氣被送入到另一段1000～1200℃的氣化爐內，煤與蒸汽進行煤的干餾熱解、揮發分二次裂解和水蒸氣分解等反應以形成粗煤氣。

（4）煤氣冷卻處理：將兩段氣化爐產生的粗煤氣混合，采用噴淋冷卻水將混合粗煤氣激冷直到900℃，以充分固化熔融態的灰渣顆粒雜質。待粗煤氣被輸送至廢熱鍋爐后，在廢熱鍋爐內讓其同溫度在40℃左右的脫氧水進行熱交換，使其冷卻溫度控制在300℃。

（5）熔渣冷卻與排渣：反應生成的大量煤渣依靠自身重力流入渣池，利用循環冷卻水對渣池內的煤渣進行淬冷固化，隨后將其排至底部渣鎖斗，按照固定周期進行排出。在排渣工作進行時，影響將渣鎖斗頂部的進口閥和均壓管處的平衡閥關閉，然后啟動渣鎖斗的減壓閥，待渣鎖斗內的壓力恢復到常壓狀態時，啟動渣鎖斗底部的排渣閥，且同時開啟鎖斗水箱內的沖洗加水閥，進行渣池排渣。待排渣完成后，將渣鎖斗底部的排渣閥、沖洗加水閥和減壓閥關掉，開啟渣鎖斗加壓閥，待壓力回歸至標準值后，在開啟均壓管的平衡閥與進口閥，同時關閉加壓閥以進行集渣[3]。

（6）干法除塵：將粗煤氣輸送至干式除塵器，飛灰則進入飛灰收集罐。飛灰收集罐的飛灰進行處理后可再次進入氣化爐進行循環利用。均壓管設置在集灰罐同飛灰收集罐之間，可用于罐內壓力調試。在排灰時，先將均壓管的平衡閥和收集罐進口閥關掉，待收集罐壓力恢復至常壓后，將排氣過濾器連通，并啟動收集罐出口閥，將飛灰輸送至專用收集車，待充分處理后再次輸送至煤粉儲倉。

3 結束語

干煤粉加壓氣化技術的應用水平將直接關系著煤炭發電與清潔能源企業的生產質量和經濟效益，因此，相關技術與研究人員應加強有關干煤粉加壓氣化技術的研究，總結干煤粉加壓氣化技術原理及關鍵工藝處理措施，以逐步提升干煤粉加壓氣化技術應用質量。

[1]曲春輝.干煤粉氣化技術淺談[J].內蒙古石油化工,2011,05(35):57-58.

[2]王劍釗.干煤粉加壓氣化工藝的控制策略[J].熱力發電,2010,06(10):61-62.

[3]曹小玲,皮正仁,彭好義,蔣紹堅.干煤粉分級氣流床的氣化特性[J].中南大學學報(自然科學版),2012,13(14):74-75.