气流床煤气化工艺技术研究

总第１６９期　２Ｏ１７年第３期　山　西化　工　Ｔｏｔａｌ　１６９　Ｎｏ．３，２０１７　ＳＨＡＮＸＩ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　专题讨论　气流床煤气化工艺技术研究　王娟姗　（同煤广发化学工业有限公司，山西　大同０３７００３）　摘要：气流床煤气化技术作为提高我国煤炭资源使用率，促进煤高效洁净的核心技术，对我国的煤矿企　业的发展和煤炭的气化有着非常重要的意义，同时也在一定的程度上促进了我国可再生资源的可持续　发展，降低煤炭对生态环境造成的污染。本文将从气流床煤气化技术的概念、特点、分类出发，详细分析　我国的典型气流床煤气化工艺技术，希望可以为相关工作人员提供一些参考。　关键词：气流床煤气化；工艺技术；特点　中图分类号：ＴＱ５４６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４－７０５０（２０１７）０３－００５９－０２　引　言　煤炭气化在煤化工产业链中处于基础地位，在　煤炭气化的诸多技术中，气流床煤气化技术具有生　产能力大、较大的煤种与颗粒度适应性以及较高的　碳转换效率等技术优越性，因而被许多厂家所选用。　２气流床煤气化技术的分类　气流床煤气化技术可以从多个方向上进行区　分：根据气流床煤气化技术的进料方式的不同，可以　分为干煤粉进料和水煤浆进料两类；根据炉内气流　方向进行划分，可以分为上行和下行两类；根据技术　工艺流程的不同，可以分为废锅型和直接水激冷型　两种；根据其使用喷嘴数量和布置上的不同，可以分　为单喷嘴直喷和多喷嘴对喷两类；根据气化炉内衬　是否有耐火保温材料来分，可以分为热炉壁和水冷　壁两种。　１　气流床煤气化技术的特点　气流床气化作为煤炭气化过程中的一种重要形　式，对提高煤炭使用率，降低煤炭对空气造成的污染　有着非常重要作用。正常情况下，在煤炭气化过程　中，原料煤都是以粉末的形式进入到炉内的，粉末状　态的煤和气化剂经由烧嘴或燃烧器一起夹带并流送　到气化炉中，并在气化炉中完成混合、燃烧以及气反　应等一系列的过程。正常情况下气化炉内气固流动　在目前的比较常见的气流床煤气化技术中，最　为典型工艺技术的有五种，它们分别为德士古水煤　浆加压气化技术、壳牌煤气化技术、ＧＳＰ气流床气　化技术以及多喷嘴对置式水煤浆气化技术　］，文中　的相对速度比较低，气体与其夹带着的固体都往相　同的方向运动，这就形成了气流床气化或夹带床气　化。由于气流床煤气化技术具有很强的煤种适应，　而且气化的温度高，可以在井下良好的液态排渣，所　会对这四种典型的气流床煤气化技术进行详细的　分析。　３气流床煤气化技术的典型工艺　３．１　德士古水煤浆加压气化技术　德士古水煤浆加压气化技术一种比较常见的技　以被广泛的使用在了煤炭的气化过程中　ｊ。　术，它所采用的进料方式为湿法进料，其排渣方式主　收稿日期：２０１７—０２—２１　要为液体排渣，核心工艺主要包括了研磨、煤浆制备　作者简介：王娟姗，女，１９８７年出生，２０１１年毕业于辽宁石油化工大　与储运、煤气化及合成气洗涤、渣水处理系统等。在　德士古水煤浆加压气化技术气化炉热量利用方式有　学煤化工专业，本科，助理工程师，从事煤化工技术管理工作。　山　西　化　工　・　６Ｏ　・　ｓｘｈｘｇｙ＠１６３．ｃｏｍ　第３７卷　激冷、废锅、激冷和废锅结合３种方式。其工艺技术　具有以下几种特点：　ｉ）德士古水煤浆加压气化技术对其煤种的选择　有一定的适应性，通常选用灰熔点温度在１　３５０℃以　下，灰分含量不高百分之十，并且有着良好成浆性的　煤种。　２）德士古水煤浆加压气化技术的热回收应该　按照煤气使用目的的不同来进行科学的选择，通常　是激冷或废锅，有时也两者共同使用。其气化炉操　作过程应该将掌握好实际的稳定，使其高于原料煤　灰熔点大概５０。Ｃ～１００。Ｃ左右，通常气化操作温度　为１　３００℃～１　４００　Ｃ。　３）德土古水煤浆加压气化技术所使用的水煤　浆含有的水分通常在３５　～４ｏ　，所以其气化过程　所需要的氧气用量相对较大，但气化过程中通常都　不会产生焦油、萘、酚等污染物，这在一定的程度上　降低了废水处理的难度。　４）目前的德士古水煤浆加压气化技术所使用　到绝大多数的机械设备都已经实现国产化，这在很　大的程度上降低了使用过程中的投入资金以及设备　安装、维护等的费用。　３．２壳牌煤气化技术　目前，我国所使用的气流床煤气化技术中，壳牌　煤气化技术是一种非常典型的技术。进料方式主要　为干煤粉进料，其工艺流程包括磨煤与干燥、煤粉加　压与进料、煤气化、除渣净化等过程。在对其原料煤　进行磨煤后，将其干燥，然后在加压输送到相应的气　化炉，使其与氧气充分的发生化学反应，再经过相关　的热量回收和合成气净化后输送给用户。壳牌煤气　化技术的工艺具有以下一些特点：　１）在煤种的选择上，有着非常强的适应性，从　褐煤、次烟煤、烟煤到无烟煤、石油焦均可作为原料，　对煤的灰熔点、灰分、硫含量煤种适应范围要求　较宽。　２）壳牌煤气化技术，在实际的操作中，温度一　般控制在１　４００℃～１　６００℃，装置的造气压力在　２．０　ＭＰａ￣４．０　ＭＰａ，在这样的条件下，可以到达　９９　的碳转化率。　３）壳牌煤气化技术的气化过程所消耗的氧其　比较低，而且还有着较高的冷煤气热效率，并利用废　热锅炉来气体合成气的热量，一般情况下其热量回　收率可以到达１５　［ｎ　。　４）壳牌煤气化技术的控制系统有着较高的自　动化程度，可以有效的保障使用过程中的安全，而且　机械设备还有着较长的使用寿命，可以长时间运转，　维护和保养工作量都比较小，对环境的污染也非　常低。　３．３　ＧＳＰ气流床气化技术　ＧＳＰ气流床气化技术由原民主德国所开发，可　用于处理固体燃料，尤其是低品位褐煤。后来的发　展与改进让ＧＳＰ气流床气化技术变得更加完善。　ＧＳＰ气流床气化技术的主要工艺特点如下：　１）以干煤粉作为主要原料，以单烧嘴下行制气　的形式来完成气化过程。在实际的操作过程中，应　该将其温度控制在Ｉ　４５０　Ｃ～ｉ　６００　Ｃ，操作压力为　２．８　ＭＰａ，在这样的基础下ＧＳＰ气流床气化技术的　碳转化率可以达９Ｏ　以上。　２）ＧＳＰ气流床气化技术对煤种的适应广，理能　力大，气化效率和碳转化率都非常高，而且对环境的　污染也非常小，是目前国外普遍使用的一种技术，但　由于气化炉的结构比较复杂，目前我国的生产技术　还不能完成独立生产，绝大部分的设备都是从国外　引进，这就大大的提升了使用成本。　３．４　四喷嘴对置式水煤浆气化技术　四喷嘴对置式水煤浆气化技术是我国自主研发　的一种气化技术。它的进料方式为湿法进料，液态　排渣。它所使用的设备主要是由水煤浆制备和四喷　嘴对置式煤气化装置等组成，具有以下几点特点：　１）通常情况下，四喷嘴对置式水煤浆气化技术　的操作压力应该维持在３．０　ＭＰａ～６．５　ＭＰａ，操作　温度应该控制在１　２００℃～Ｉ　３００　ｃ，有效气体的生　成率可以达到８Ｏ　，碳转化率同样可以可以为维持　在９７　以上，而废渣中所剩余的含碳量通常在５　以下　。　２）四喷嘴对置式水煤浆气化技的比煤耗较低，　产气量大，废渣中的含碳量低，对提高煤炭资源的使　用率有着非常重要的意义。设备实际运行过程的负　荷调节灵活，运行周期长，而且还拥有自主产权，但　从实际的运行效果来看，其稳定性还存在着一定的　问题，这也是今后发展过程中需要解决的内容。　４　结束语　加强气流床煤气化工艺技术的研究对提高我国　煤炭资源的使用率有着非常重要的意义，科学的选　用气流床煤气化工艺技术，详细的掌握不同技术的　工艺流程和工艺特点，才可以更好的促进我国煤炭　资源的可持续发展。　（下转第７０页）　山　西・　７Ｏ　・　化　工　ｓｘｈｘｇｙ＠１６３．ｃｏｍ　第３７卷　Ｒｅａｓｏｎｓ　ａｎｄ　ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　ａｓｈ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｉｎ　ｓｙｎｇａｓ　ｃｏｏｌｅｒ　ｏｆ　ｓｈｅｌｌ　ｇａｓｉｆｉｅｒ　ＷＵ　Ｗｅｎｂｉｎ　（Ｄａｔｏｎｇ　Ｇｕａｎｇｆａ　Ｃｏａｌ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｄａｔｏｎｇ　Ｓｈａｎｘｉ　０３７０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｇａｓ　ｃｏｏｌｅｒ，ａｓｈ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｉｓ　ａ　ｃｏｍｍｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎｓ　ａｎｄ　ｃｏｕｎｔｅｒ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　ａｓｈ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｉｎ　ｓｈｅｌｌ　ｇａｓｉｆｉｅｒ　ａｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｈｅｌｌ　ｇａｓｉｆｉｅｒ；ｓｙｎｇａｓ　ｃｏｏｌｅｒ；ａｓｈ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｒｅａｓｏｎ；ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅ　（上接第６Ｏ页）　化月刊，２０１６（１）：２０３．　参考文献：　［１］　杨利民，谢雯婕．气流床煤气化技术的现状及发展［Ｊ］．　中国化工贸易，２０１５（３０）：１６９．　［３］　李彦．当前主要气流床煤气化工艺技术分析［Ｊ］．化】：　技术与开发，２０１３，４０（９）：２６—２８．　［４］　赵鹏飞，赵代胜．气流床加压煤气化技术研究进展［Ｊ］．　神华科技，２０１６（１）：７４—７７．　［２３　吴培瑞．气流床加压煤气化技术研究进展［Ｊ］．商业文　Ｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｅｎｔｒａｉｎｅｄ　ｆｌｏｗｃｏａｌ　ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ＷＡＮＧ　Ｊｕａｎｓｈａｎ　（Ｄａｔｏｎｇ　Ｇｕａｎｇｆａ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｄａｔｏｎｇ　Ｓｈａｎｘｉ　０３７００３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：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　ｇａｓ—　ｆｉｃａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ　ａｌｓｏ　ｐｒｏｍｏｔｅｓ　ｔｈｅ　ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｒｅｎｅｗａｂｌｅ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　ｔＯ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｅｘｔｅｎｔ，ａｎｄ　ｒｅｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｃｏａ１．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　ｕｓｅ—　ｆｕ１　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｐｅｒｓｏｎｎｅ１．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅｎｔｒａｉｎｅｄ　ｆｌｏｗ　ｃｏａｌ　ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｐｒｏｃｅｓｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　（上接第６２页）　工业体系的优化和进步，是调节煤炭资源发展和生　态平衡的重要措施。发展洁净煤技术，建立一体化　的煤炭生产、销售和应用体系，可从根本上解决能源　问题和环境问题，为社会发展创造良好条件，为人们　生产和生活营造绿色环境。　参考文献：　［１］　李红艳．中国煤炭清洁利用技术发展概况［Ｊ］．科技创　新与生产力，２０１０（９）：６３—６５．　［２］　马桂香．浅谈煤炭化工行业的清洁生产技术应用［Ｊ］．　化工管理，２Ｏ１６（２９）：２９６．　［３］　田韶华．煤炭清洁开采技术的探讨与展望［ＪＪ．山西煤　炭，２０ｌｌ，３１（２）：２５－２７．　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｓｔａｔｕｓ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｏｆ　ｃｌｅａｎ　ｃｏａｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＺＨＵ　Ｎｉｎｇ　（Ｍａｄａｏｔｏｕ　Ｃｏａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．。Ｄａｔｏｎｇ　Ｃｏａｌ　Ｍｉｎｅ　Ｇｒｏｕｐ，Ｄａｔｏｎｇ　Ｓｈａｎｘｉ　０３７０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏａｌ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ’Ｓ　ｍａｊｏｒ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓｏｕｒｃｅｓ，ｍａｉｎｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ。ｈｅａｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ．Ｃｏａｌ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｐｒｏｄｕｃｅｓ　ａ　ｇｒｅａｔ　ｄｅａｌ　ｏｆ　ｐｏｌｌｕｔｉｎｇ　ｇａｓｅｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ　ｄａｍａｇｅｄ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｈｏｗ　ｔＯ　ｕｓｅ　ｃｌｅａｎ　ｃｏａｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｔＯ　ｒｅｄｕｃｅ　ｃｏａｌ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｉｓ　ｖｅｒｙ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｆｏｒ　ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｏｃｉｅｔｙ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｏｆ　ｃｌｅａｎ　ｃｏａｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｄｅｖｅｌｏｐ　ｍｅｎｔ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｌｅａｎ　ｃｏａｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ；ｐｒｅｓｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ