氣流床煤氣化工藝技術研究

王娟姍

(同煤廣發化學工業有限公司，山西 大同 037003)

氣流床煤氣化工藝技術研究

王娟姍

(同煤廣發化學工業有限公司，山西 大同 037003)

氣流床煤氣化技術作為提高我國煤炭資源使用率，促進煤高效潔凈的核心技術，對我國的煤礦企業的發展和煤炭的氣化有著非常重要的意義，同時也在一定的程度上促進了我國可再生資源的可持續發展，降低煤炭對生態環境造成的污染。本文將從氣流床煤氣化技術的概念、特點、分類出發，詳細分析我國的典型氣流床煤氣化工藝技術，希望可以為相關工作人員提供一些參考。

氣流床煤氣化；工藝技術；特點

引 言

煤炭氣化在煤化工產業鏈中處于基礎地位，在煤炭氣化的諸多技術中，氣流床煤氣化技術具有生產能力大、較大的煤種與顆粒度適應性以及較高的碳轉換效率等技術優越性，因而被許多廠家所選用。

1 氣流床煤氣化技術的特點

氣流床氣化作為煤炭氣化過程中的一種重要形式，對提高煤炭使用率，降低煤炭對空氣造成的污染有著非常重要作用。正常情況下，在煤炭氣化過程中，原料煤都是以粉末的形式進入到爐內的，粉末狀態的煤和氣化劑經由燒嘴或燃燒器一起夾帶并流送到氣化爐中，并在氣化爐中完成混合、燃燒以及氣反應等一系列的過程。正常情況下氣化爐內氣固流動的相對速度比較低，氣體與其夾帶著的固體都往相同的方向運動，這就形成了氣流床氣化或夾帶床氣化。由于氣流床煤氣化技術具有很強的煤種適應，而且氣化的溫度高，可以在井下良好的液態排渣，所以被廣泛的使用在了煤炭的氣化過程中[1]。

2 氣流床煤氣化技術的分類

氣流床煤氣化技術可以從多個方向上進行區分：根據氣流床煤氣化技術的進料方式的不同，可以分為干煤粉進料和水煤漿進料兩類；根據爐內氣流方向進行劃分，可以分為上行和下行兩類；根據技術工藝流程的不同，可以分為廢鍋型和直接水激冷型兩種；根據其使用噴嘴數量和布置上的不同，可以分為單噴嘴直噴和多噴嘴對噴兩類；根據氣化爐內襯是否有耐火保溫材料來分，可以分為熱爐壁和水冷壁兩種。

在目前的比較常見的氣流床煤氣化技術中，最為典型工藝技術的有五種，它們分別為德士古水煤漿加壓氣化技術、殼牌煤氣化技術、GSP氣流床氣化技術以及多噴嘴對置式水煤漿氣化技術[2]，文中會對這四種典型的氣流床煤氣化技術進行詳細的分析。

3 氣流床煤氣化技術的典型工藝

3.1 德士古水煤漿加壓氣化技術

德士古水煤漿加壓氣化技術一種比較常見的技術，它所采用的進料方式為濕法進料，其排渣方式主要為液體排渣，核心工藝主要包括了研磨、煤漿制備與儲運、煤氣化及合成氣洗滌、渣水處理系統等。在德士古水煤漿加壓氣化技術氣化爐熱量利用方式有激冷、廢鍋、激冷和廢鍋結合3種方式。其工藝技術具有以下幾種特點：

1) 德士古水煤漿加壓氣化技術對其煤種的選擇有一定的適應性，通常選用灰熔點溫度在1 350 ℃以下，灰分含量不高百分之十，并且有著良好成漿性的煤種。

2) 德士古水煤漿加壓氣化技術的熱回收應該按照煤氣使用目的的不同來進行科學的選擇，通常是激冷或廢鍋，有時也兩者共同使用。其氣化爐操作過程應該將掌握好實際的穩定，使其高于原料煤灰熔點大概50 ℃～100 ℃左右，通常氣化操作溫度為1 300℃～1 400 ℃。

3) 德士古水煤漿加壓氣化技術所使用的水煤漿含有的水分通常在35%～40%，所以其氣化過程所需要的氧氣用量相對較大，但氣化過程中通常都不會產生焦油、萘、酚等污染物，這在一定的程度上降低了廢水處理的難度。

4) 目前的德士古水煤漿加壓氣化技術所使用到絕大多數的機械設備都已經實現國產化，這在很大的程度上降低了使用過程中的投入資金以及設備安裝、維護等的費用。

3.2 殼牌煤氣化技術

目前，我國所使用的氣流床煤氣化技術中，殼牌煤氣化技術是一種非常典型的技術。進料方式主要為干煤粉進料，其工藝流程包括磨煤與干燥、煤粉加壓與進料、煤氣化、除渣凈化等過程。在對其原料煤進行磨煤后，將其干燥，然后在加壓輸送到相應的氣化爐，使其與氧氣充分的發生化學反應，再經過相關的熱量回收和合成氣凈化后輸送給用戶。殼牌煤氣化技術的工藝具有以下一些特點：

1) 在煤種的選擇上，有著非常強的適應性，從褐煤、次煙煤、煙煤到無煙煤、石油焦均可作為原料，對煤的灰熔點、灰分、硫含量煤種適應范圍要求較寬。

2) 殼牌煤氣化技術，在實際的操作中，溫度一般控制在1 400 ℃～1 600 ℃，裝置的造氣壓力在2.0 MPa～4.0 MPa，在這樣的條件下，可以到達99%的碳轉化率。

3) 殼牌煤氣化技術的氣化過程所消耗的氧其比較低，而且還有著較高的冷煤氣熱效率，并利用廢熱鍋爐來氣體合成氣的熱量，一般情況下其熱量回收率可以到達15%[3]。

4) 殼牌煤氣化技術的控制系統有著較高的自動化程度，可以有效的保障使用過程中的安全，而且機械設備還有著較長的使用壽命，可以長時間運轉，維護和保養工作量都比較小，對環境的污染也非常低。

3.3 GSP氣流床氣化技術

GSP氣流床氣化技術由原民主德國所開發，可用于處理固體燃料，尤其是低品位褐煤。后來的發展與改進讓GSP氣流床氣化技術變得更加完善。GSP氣流床氣化技術的主要工藝特點如下：

1)以干煤粉作為主要原料，以單燒嘴下行制氣的形式來完成氣化過程。在實際的操作過程中，應該將其溫度控制在1 450 ℃～1 600 ℃，操作壓力為2.8 MPa，在這樣的基礎下GSP氣流床氣化技術的碳轉化率可以達90%以上。

2) GSP氣流床氣化技術對煤種的適應廣，理能力大，氣化效率和碳轉化率都非常高，而且對環境的污染也非常小，是目前國外普遍使用的一種技術，但由于氣化爐的結構比較復雜，目前我國的生產技術還不能完成獨立生產，絕大部分的設備都是從國外引進，這就大大的提升了使用成本。

3.4 四噴嘴對置式水煤漿氣化技術

四噴嘴對置式水煤漿氣化技術是我國自主研發的一種氣化技術。它的進料方式為濕法進料，液態排渣。它所使用的設備主要是由水煤漿制備和四噴嘴對置式煤氣化裝置等組成，具有以下幾點特點：

1) 通常情況下，四噴嘴對置式水煤漿氣化技術的操作壓力應該維持在3.0 MPa～6.5 MPa，操作溫度應該控制在1 200 ℃～1 300 ℃，有效氣體的生成率可以達到80%，碳轉化率同樣可以可以為維持在97%以上，而廢渣中所剩余的含碳量通常在5%以下[4]。

2) 四噴嘴對置式水煤漿氣化技的比煤耗較低，產氣量大，廢渣中的含碳量低，對提高煤炭資源的使用率有著非常重要的意義。設備實際運行過程的負荷調節靈活，運行周期長，而且還擁有自主產權，但從實際的運行效果來看，其穩定性還存在著一定的問題，這也是今后發展過程中需要解決的內容。

4 結束語

加強氣流床煤氣化工藝技術的研究對提高我國煤炭資源的使用率有著非常重要的意義，科學的選用氣流床煤氣化工藝技術，詳細的掌握不同技術的工藝流程和工藝特點，才可以更好的促進我國煤炭資源的可持續發展。

[1] 楊利民，謝雯婕.氣流床煤氣化技術的現狀及發展[J].中國化工貿易,2015(30)：169.

[2] 吳培瑞.氣流床加壓煤氣化技術研究進展[J].商業文化月刊,2016(1)：203.

[3] 李彥.當前主要氣流床煤氣化工藝技術分析[J].化工技術與開發,2013,40(9)：26-28.

[4] 趙鵬飛，趙代勝.氣流床加壓煤氣化技術研究進展[J].神華科技,2016(1)：74-77.

Onprocesstechnologyofentrainedflowcoalgasification

WANGJuanshan

(DatongGuangfaChemicalIndustryCo.,Ltd.,DatongShanxi037003,China)

As a core technology to improve the utilization of coal resources in China and promote the high efficiency and cleanof coal, entrained flow coal gasification technology is ofgreat significance for the developmentof coal mine enterprises and coal gasfication, which also promotes the sustainable development of renewable resources in China to a certain extent, and reduces the ecological environment pollution caused by coal. In this paper,from the concept, characteristics and classification of entrained flow coal gasification technology, China's typical entrained flow coal gasification technology is analyzed in detail, providing useful reference for related personnel.

entrained flow coal gasification; process technology; characteristics

2017-02-21

王娟姍，女，1987年出生，2011年畢業于遼寧石油化工大學煤化工專業，本科，助理工程師，從事煤化工技術管理工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.03.18

TQ546

A

1004-7050(2017)03-0059-02

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