煤炭氣化-煤的氣化方法的評價與選擇

§3、煤的氣化§3.1煤氣化的基本原理§3.2氣化爐的基本原理§3.3固定(移動)床氣化法§3.4流化床氣化法§3.5氣流床氣化法§3.6煤的氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電§3.7煤炭地下氣化§3.8煤的氣化方法的評價與選擇§3.9煤氣的凈化§3.10煤氣的甲烷化§3．8煤的氣化方法的評價與選擇1.煤氣化的工藝技術(shù)和特性⑴固定床氣化工藝

先進的固定床氣化工藝以魯奇移動床加壓氣化為代表，其主要優(yōu)點：可以使用劣質(zhì)煤氣化；加壓氣化生產(chǎn)能力高；氧耗量低(是目前三類氣化方法中氧耗量最低的方法)；魯奇爐是逆向氣化，煤在爐內(nèi)停留時間長達1ｈ，反應(yīng)爐的操作溫度和爐出口煤氣溫度低，碳效率高、氣化效率高。缺點：固定床氣化只能以不粘塊煤為原料，不僅原料昂貴，氣化強度低;

煤氣中含酚類、焦油等較多，使凈化流程加長，增加了投資和成本。采用一定塊徑范圍的塊煤（半焦、焦）或成型煤為原料，與氣化劑逆流接觸，用反應(yīng)殘渣（灰渣）和生成氣的顯熱，分別預(yù)熱入爐的氣化劑和煤，所以氣化爐的熱效率較高。多數(shù)固定床氣化爐用轉(zhuǎn)動爐柵把灰渣從爐底排出，少數(shù)固定床氣化爐則排出液態(tài)渣。固定床氣化爐需用塊狀原料，反應(yīng)速度較慢，在生成氣中含有相當(dāng)量的焦油蒸氣，并對煤質(zhì)有一定的要求（如較高的灰熔點、較好的機械強度和熱穩(wěn)定性）。在使用粘結(jié)性煤時，爐內(nèi)應(yīng)設(shè)置專門的破粘裝置。⑵氣流床氣化工藝德士古爐、K-T爐、殼脾爐，以粉煤為原料的氣流床在極高溫度下運符（1300-1500℃），氣化強度極高，單爐能力己達2500煤/日，我國進口的德士古爐也達400~700煤/日，氣體中不含焦油、酚類，非常適合化工生產(chǎn)和先進發(fā)電系統(tǒng)的要求。

氣流床氣化工藝的優(yōu)點包括：煤種適應(yīng)范圍較寬，水煤漿氣化爐一般情況下不宜氣化褐煤（成漿困難），工藝靈活，合成氣質(zhì)量高，產(chǎn)品氣可適用于化工合成，制氫和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等。氣化壓力高，生產(chǎn)能力高，不污染環(huán)境，三廢處理較方便。該工藝缺點是，高溫氣化為使灰渣易于排出，要求所用煤灰熔點低（小于1300℃），含灰量低（低于10％-15％），否則需加人助熔劑（CaO或Fe2O3）并增加運行成本。這一點特別不利于我國煤種的使用。此外，高溫氣化爐耐火材料和噴嘴均在高溫下工作，壽命短、價格昂貴、投資高，氣化爐在高溫運行，氧耗高，也提高了煤氣生產(chǎn)成本。氣流床氣化法采用粉煤為原料，同氣化劑一起噴入氣化爐內(nèi)，反應(yīng)溫度很高，灰分呈熔融狀排出。氣流床氣化法的優(yōu)點是氣化強度大，煤種適應(yīng)性廣，有的氣流床氣化爐(如德士古煤氣化爐)碳轉(zhuǎn)化率可達99％。但氣流床氣化是并流操作，爐內(nèi)熱效率不高，需有龐大的熱回收系統(tǒng)。同時，高溫熔渣對爐襯的腐蝕和侵蝕比較嚴(yán)重，必須慎重選用爐襯材料。⑶流化床氣化工藝

流化床氣化以空氣或氧氣或富氧和蒸汽為氣化劑，在適當(dāng)?shù)拿毫６群蜌馑傧?，使床層中粉煤沸騰，氣固兩相充分混合接觸，在部分燃燒產(chǎn)生的高溫下進行煤的氣化。其工藝流程包括各煤、進料、供氣、氣化、除塵、廢熱回收等系統(tǒng)，將原煤破碎至8ｍｍ以下，烘干后進人進煤系統(tǒng)，再經(jīng)螺旋加料器加人氣化爐內(nèi)，在爐內(nèi)與經(jīng)過預(yù)熱的氣化劑（氧氣／蒸汽或空氣／蒸汽）發(fā)生氣化反應(yīng)，攜帶細(xì)顆粒的粗煤氣由氣化爐逸出，在旋風(fēng)分離器中分離出較粗的顆粒并返回氣化爐，除去粉塵的煤氣經(jīng)廢熱回收系統(tǒng)進人水洗塔使煤氣最終冷卻和除塵。流化床氣化法采用一定粒度范圍的細(xì)粒煤為原料，進入爐內(nèi)的氣化劑使煤粒呈懸?。骰顟B(tài)，流化床中混合、傳熱都很快，所以整個床層溫度分布均勻。這類氣化法不受固定床氣化法需用塊煤的限制，取消了容易發(fā)生故障的機械傳動部分，生成氣中基本上不含煤的揮發(fā)分。但流化床操作熱效率不高；灰分和未反應(yīng)碳容易混雜，甚至粘結(jié)在一起，使碳的轉(zhuǎn)化率降低；熱煤氣夾帶粉塵，其處理過程較復(fù)雜。另外，流化床氣化法必須采用活性較高的煤種。2.原料煤對不同氣化過程的影響