制備煤化氣作為氫氧化鋁焙燒爐燃料的新技術

曹陸君

摘 要：煤炭氣化所生成的原料氣是一種在工業領域應用較多也是較為廣泛的燃料氣，在煤炭氣化的過程中采用灰熔聚加壓流化床粉煤制取技術所獲得的燃料氣能夠在氫氧化鋁烘焙爐的燃料，本文將在分析多項煤氣化技術優缺點的基礎上對采用加壓流化技床實現對于氫氧化鋁烘焙爐燃料氣的制取技術進行分析介紹，并對此項技術的推廣和應用進行分析闡述。

關鍵詞：煤氣化；加壓流化床；氫氧化鋁；燃料氣

中圖分類號：TF802 文獻標識碼：A

煤炭是我國重要的燃料和工業原料之一，做好煤炭的深度開發利用對于提高煤炭的利用率有著極為重要的意義。在實現煤炭清潔利用的過程中通過采用煤炭氣化技術生產出氫氧化鋁烘焙爐所需要的燃料氣是煤炭氣化應用中的重要方面，本文將在分析國內外主流煤炭氣化技術的基礎上對煤炭燃料氣灰熔聚加壓流化床粉煤制取技術進行分析介紹。

1.煤炭氣化基礎的發展現狀

煤炭是人類利用最為廣泛也是歷史悠久的一種能源，隨著科技的進步和發展，對煤炭進行深度加工能夠得出眾多的工業原料，對煤炭進行氣化能夠得出多種工業燃料氣，對這些燃料氣進行利用將能夠有效地提高煤炭的利用效率。現今的工業領域對于煤炭氣化技術有著深刻的研究和應用，下文將就煤炭氣化技術進行討論：

（1）固定床技術，在對煤炭進行氣化作業的過程中，將煤炭采用固定氣化爐進行氣化的流程被稱之為塊煤氣化技術，在固定氣化爐中又分為常壓和加壓兩大類，在這其中常壓氣化所采用的煤炭氣化爐爐型主要為UGI爐，而加壓氣化工藝所采用的氣化爐型主要是Lurgi爐型和BGL爐型。

（2）除了規定氣化床技術外，在煤炭氣化工藝中采用流化床來對煤炭進行氣化也是煤炭氣化中一項極為重要的技術，在采用流化床來對煤炭進行氣化的過程中主要分為使用常壓流化床和加壓流化床兩大類氣化技術。以灰熔聚（AFB）爐型為例，其在對煤炭進行氣化的過程中，將所需氣化的煤炭原料打碎為直徑在10mm以內的煤炭小顆粒，然后在對這些粒徑在10mm以內的煤炭小顆粒進行氣化作業時，通過向氣化爐中吹入垂直氣流，從而使得這些小煤炭顆粒能夠懸浮在垂直上的氣流中，以便在其在沸騰狀態下進行氣化反應時能夠使得煤料受熱均勻，從而使得煤炭的氣化效率得到有效的提高。

（3）國外在對煤炭進行氣化反應時主要采用的是并流氣流床技術，在對煤炭進行氣化作業時可以采用氣化劑帶入粒度<100μm的煤粉進入到煤炭氣化反應爐內，用以高效的得到煤炭燃料氣，除此之外還可以采用水煤漿的方式將煤炭反應原料送入氣化反應爐中以得到燃料氣，在將水煤漿送入到氣化反應爐后。氣化反應爐中的煤料將在高于其熔點的溫度下與氣化劑發生燃燒和氣化反應，反應后所剩余的灰渣則將以液體的形式被送出氣化反應爐。隨著我國對于煤炭清潔利用需求的不斷增加，做好對于煤炭的氣化反應得到所需要的煤炭燃料氣是今后一段時間內我國煤炭發展和應用的重點。通過對國外煤炭氣化技術進行借鑒和研究的基礎上，我國基于國外先進的氣流床技術研發出了符合我國自身需求的煤炭氣流床氣化技術。多家單位所設計出的煤炭氣化技術具有完全自主的知識產權，且這些煤炭氣化技術現今已經在大型煤炭化工領域中得到了應用，為實現我國對于煤炭資源的清潔、高效利用打下了良好的基礎。

2.使用煤炭氣化技術制備氫氧化鋁焙燒爐所需要的燃料氣

某氫氧化鋁焙燒爐在設計之初采用的是重油作為其燃燒能源，設計完成后每年將消耗近6萬噸重油，實現生產83萬噸的氧化鋁。這一設計思路是以往氧化鋁工廠設計時所主要采用的設計思路，但是隨著油料價格的持續上漲及油料供應短缺的影響，使用重油作為氫氧化鋁生產過程中的主要原料已經無法滿足生產所需，因此在設計時需要選用集中低廉、可靠的燃料來作為氫氧化鋁焙燒爐生產所需的燃料氣。山西作為煤炭大省擁有豐富的煤炭資源，并分布著大量的焦化廠，因此選用煤炭氣化所獲得的可燃性氣體來作為氫氧化鋁焙燒爐所需要的燃料氣具有來源豐富、供應穩定、價格低廉的特點。能夠很好地滿足氫氧化鋁的生產所需。相較于使用重油作為氫氧化鋁焙烤爐的燃料，使用煤氣作為生產燃料能夠節約近1/3的燃料成本，此外使用煤氣來替代重油將極大地降低有害其他的排放，既經濟又環保。

對煤炭氣化所生產出來的原料氣將能夠有效地保障氫氧化鋁的生產，結合氫氧化鋁焙燒爐的燒嘴特性以及氫氧化鋁焙燒爐的工藝特點，使用煤氣作為燃料氣時要求煤氣具有低熱值、大氣量穩定供應的特點，同時由于生產對于環保具有較高的要求從而使得煤氣在制備的過程中需要將煤炭中的硫、磷等的含量降至最低。在眾多的煤炭氣化技術中，氣流床技術由于生產工藝復雜和生產成本較高因此不適用于作為煤炭氣化的主要技術。而在剩下的兩種技術中，固定床煤炭氣化技術中極具代表性的魯奇爐，由于其生產的煤氣中含有一定量的焦油和酚，因此將使用此技術汽化后的煤炭燃料氣直接應用于氫氧化鋁焙燒爐中將會導致嚴重的環境問題，而在后續生產工藝中加裝過濾工藝去除焦油和酚將會導致煤炭氣化燃料氣的成本大幅增加，將會導致氫氧化鋁生產的成本增加。因此，配套于氫氧化鋁生產所需的燃料氣應當采用灰熔聚流化床粉煤加壓氣化技術，其能夠良好地適應我國煤炭中硫含量過高的煤炭特點，有利于實現對于煤炭的清潔、高效的利用。

3.氫氧化鋁焙燒爐所需的清潔燃料氣氣生產工藝

結合氫氧化鋁焙燒爐生產所需要的燃料氣特點，在煤炭氣化生產中使用灰熔聚粉煤加壓氣化生產工藝技術，此技術相較于其他的煤炭氣化技術具有以下幾方面的特點：

（1）使用流化床使得中心局部的溫度提高，因此在煤炭氣化的強度和氣體性都得到了較大的提升，同時能夠廣泛地適用于多種品質的煤炭，尤其適用于氣化劣質的煤炭。

（2）生產出的煤氣中焦油和酚的含量極低，能夠有效地降低污染的排放。

（3）在煤氣的生產過程中所采用的灰團聚成球、借助重量的差異與半焦有效分離的技術將能夠有效地提升煤炭氣化過程中的碳轉化率。

（4）在煤氣生產的過程中，所采用的流化床操作方式將使得煤炭氣化的可操作性大幅提高，氣化生產中的操作穩定將有利于連續、可靠的生產出煤氣。

（5）煤炭氣化生產中所產生的飛灰經過旋風除塵器的捕捉后返回到氣化爐中將會再次經過循環和高溫轉化，從而使得碳轉化率得到了進一步的提升。在氫氧化鋁焙燒爐所使用燃料氣項目的建設中采用獨特的高氨氮廢水去燃煤鍋爐氨法脫硫系統，在規避了以往使用高氨氮廢水處理較為困難這一難題的基礎上實現了廢水資源的重復循環利用，在解決了氨法脫硫中氨耗成本較高難題的同時也使得資源的利用率得到了較大幅度的提升。此外，在煤氣生產工藝中使用煤氣膨脹機來取代電機進行驅動在降低更好的同時也使得煤氣的能源成本得到了較大幅度的降低。

結語

氫氧化鋁焙燒爐的生產需要耗費巨大的能源消耗，再過往的設計中采用重油作為燃料將不但會造成成本激增同時也會產生較大的環保難題。為解決這一問題，使用灰熔聚流化床粉煤加壓氣化技術來制取煤氣作為氫氧化鋁焙燒爐燃燒的燃料氣，將能夠有效地提高氫氧化鋁焙燒爐生產的效率并降低氫氧化鋁焙燒爐的生產成本。利用灰熔聚流化床粉煤加壓氣化技術所制備的燃料氣除了應用于氫氧化鋁焙燒爐的燃燒生產外，還能夠應用于其他諸多的生產領域中，具有較高的推廣和應用價值。

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