2009年第30卷第3期氮肥技術(shù)煤氣化過程氣化效率分析詹俊懷尤彪(福建三鋼集團(tuán)三明化工有限責(zé)任公司365000)摘要簡要介紹用有效能效率分析各種煤氣化方法的氣化效率,結(jié)論是固定床煤氣化爐的有效能效率高,固定床煤氣發(fā)生爐為煤氣化工藝節(jié)能的首選技術(shù)。關(guān)鍵詞煤氣化有效能效率‘分析1前言過程的投入和產(chǎn)出,從而使各種煤氣化方法的比煤氣化是煤潔凈利用核心技術(shù)。目前,全國較成為可能。用于煤氣化的煤炭的數(shù)量在2 x 10%/a左右,僅次(1)碳轉(zhuǎn)化率于發(fā)電和鋼鐵工業(yè)。煤氣化技術(shù)是煤炭高效率、碳轉(zhuǎn)化率,是用進(jìn)入合成氣的碳元素量占原低成本利用和碳減排的技術(shù)起點(diǎn)，我國缺油少氣料煤中碳元素總量的百分?jǐn)?shù)來表示的。碳轉(zhuǎn)化率多煤,同時(shí)煤的質(zhì)量較好，多為煙煤、無煙煤等利反映氣化過程煤中的碳反應(yīng)的完全程度,在煤氣用價(jià)值高的煤種,加之勞動(dòng)力豐富,煤開采成本化過程要求得到的是有效氣氫和一氧化碳,若轉(zhuǎn)低。因此在煤高效利用上取得突破,對(duì)我國穩(wěn)定、化為二氧化碳則不僅無益而且有害。同時(shí)不同煤可靠持續(xù)的能源供應(yīng)具有決定性的意義。氣化方法得到的氣體組份中的氫和一氧化碳含中國煤氣化技術(shù)以固定床間歇?dú)饣夹g(shù)為量也有較大的區(qū)別,因此碳轉(zhuǎn)化率的高低和有效主,也開發(fā)了一些新的煤氣化技術(shù),但技術(shù)成熟氣消耗的碳的數(shù)量完全沒有對(duì)應(yīng)關(guān)系。碳轉(zhuǎn)化率性較差,經(jīng)濟(jì)效益不理想。固定床間歇煤氣化技用于評(píng)價(jià)煤氣化效率沒有意義;術(shù)由于自身的缺陷,其發(fā)展已受到限制。目前煤(2)熱效率氣化技術(shù)已發(fā)展到關(guān)鍵時(shí)刻,由福建三鋼集團(tuán)三根據(jù)熱力學(xué)第- -定律原理評(píng)價(jià)效率。其實(shí)質(zhì)明化工有限責(zé)任公司提出的富氧連續(xù)氣化改進(jìn)是通過物料與能量的衡算分析能量轉(zhuǎn)化利用及方案,在固定床間歇煤氣化技術(shù)的基礎(chǔ)上,開發(fā)損失情況,確定過程進(jìn)、出的能量數(shù)量,求出熱量了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“固定床單爐雙向富氧連利用率,其不足在于:續(xù)氣化技術(shù)和固定床雙床層耦合富氧連續(xù)氣化①熱力學(xué)第一定律方程說明各種能量可以技術(shù)”,具有顯著的綜合效益和重大的戰(zhàn)略意義，互相轉(zhuǎn)化,但從熱效率上看，熱轉(zhuǎn)化為功是有限該技術(shù)可以對(duì)目前國內(nèi)主流煤氣化技術(shù)在主要的，而且不能指出各種能量轉(zhuǎn)化的方向和限度;消耗指標(biāo)方面得到較大的改進(jìn)?，F(xiàn)從有效能效率②從能量級(jí)別可知，能量不但有大小之分,來分析各種煤氣化的氣化效率。還有品位的區(qū)別，能量衡算法只反映了能量數(shù)量2傳統(tǒng)煤氣化效率評(píng)定的缺陷的關(guān)系,沒有反映能量品位的高低。目前國內(nèi)煤氣化技術(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要有以下此方法只能反映能量的損失,但不能指出得指標(biāo):可靠性、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、大型化即單爐生到的這部分能量的利用價(jià)值。其得出的評(píng)價(jià)結(jié)論產(chǎn)能力、煤種適應(yīng)性、污染物的排放、氣化效率具有極大地誤導(dǎo)性，例如室內(nèi)空氣電加熱器,根等。其中氣化效率是核心指標(biāo)，目前通用的評(píng)價(jià)據(jù)此方法計(jì)算出的熱效率為100%，而根據(jù)有效氣化效率的指標(biāo)有:碳轉(zhuǎn)化率、熱量利用率、冷煤能效率來計(jì)算出其效率幾乎為零。氣效率等。由于煤氣化的方法多種多樣,有常壓、(3)冷煤氣效率加壓、富氧、純氧等不同方式,運(yùn)用這些指標(biāo)來評(píng)冷煤氣效率為煤氣化生成煤氣的化學(xué)能與價(jià)，都不能全面反映煤氣化的真實(shí)投入和產(chǎn)出，氣化用煤的化學(xué)能之比。各種氣化方法的冷煤氣因此需要一個(gè)綜合性的指標(biāo)來全面反映煤氣化效率見表1。氮肥技術(shù)2009年第30卷4表1各種氣化方法的冷煤氣效率床煤氣爐間歇制合成氣。煤耗煤的熱值冷煤氣主要消耗:煤耗(熱值6 600kcal/kg, 1keal序氣化方法kglkm'(C0+H) J/kg 效率號(hào)=4.186 8kJ,下同)570kgkm2(C0+H2)有效氣,蒸1塊煤固定床間歇制57027 63074汽耗476kgkm' (CO+H2)(外加部分，蒸汽溫度合成氣2固定床雙向富氧連25 11678180C),電耗18kWkm?)(CO+H2),蒸汽分解率為續(xù)制合成氣54025116 9050% ,吹風(fēng)氣和煤氣溫度為250C。通過計(jì)算,得3固定床雙爐耦合式出有效能效率79%。純氧連續(xù)制合成氣4水煤漿制氣70825116 67(2)固定床雙向富氧連續(xù)制氣5干法氣流床制氣700~70主要消耗:煤耗(熱值6 0keal/k )595kgkm’'說明:干法氣流床煤氣化技術(shù)設(shè)計(jì)冷煤氣效(CO+H2),蒸汽耗476kg/km?(CO+H)(外加部分，率為80% ~85%，對(duì)應(yīng)25 116kJ/kg的煤耗為蒸汽溫度180C), 氧氣耗190m"'km?(CO+H2),蒸640kg/km*(CO+H2)。其中:氣化爐熱效率為95%，汽分解率為55% ,煤氣溫度為250C。通過計(jì)算，碳利用率為98% ~ 9% , 15%的熱量由余熱鍋爐得出有效能效率82%。轉(zhuǎn)化為蒸汽,另每km2(CO+H2)的有效氣可產(chǎn)生(3)固定床雙爐耦合式純氧連續(xù)制合成氣2 200m'的冷激氣溫度350C，帶走部分熱量,同在常壓固定床雙爐耦合式純氧連續(xù)制合成氣。時(shí)煤粉的烘干用煤也需計(jì)入煤耗中，綜合分析冷主要消耗:煤耗(熱值6 00kcal/kg)540kg/km'煤氣效率為~ 70%。(CO+H2),蒸汽耗285kg/km?(CO+H2)(外加部分，(4)國外的煤氣化技術(shù)主要使用碳轉(zhuǎn)化率/熱蒸汽溫度180C),氧氣耗152m/km'(CO+H2),蒸效率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，不能準(zhǔn)確反映煤的氣化效率，汽分解率為75% ,煤氣溫度為250C。通過計(jì)算, .意義不大。以前國內(nèi)常用冷煤氣效率為煤氣化的技得出有效能效率93%。術(shù)指標(biāo)也不能全面反映氣化過程的投入和產(chǎn)出。(4)濕法氣流床(水煤漿)制氣3有效能效率評(píng)定合理性分析引用華東理工大學(xué)的文章一<化學(xué)工程》如何判定煤制合成氣的氣化效率，是煤氣化2007年第35卷第二期《氣流床氣化系統(tǒng)的熱力技術(shù)改造選擇的首要問題。目前業(yè)內(nèi)評(píng)價(jià)煤氣效學(xué)分析),該文章計(jì)算的有效能效率為61%。由于率時(shí),多采用碳轉(zhuǎn)化率、冷煤氣效率等指標(biāo)來評(píng)價(jià)出煤氣爐的二氧化碳含量高和煤氣溫度高,有效煤氣化過程的效率,這些常用的評(píng)價(jià)辦法,在理論能損失大,導(dǎo)致有效能效率低。同時(shí)制氧裝置的上存在著重大的缺陷,在實(shí)際運(yùn)用也存在問題,甚有效能效率僅為22% ,若以整個(gè)煤氣化的氣島的至出現(xiàn)根本性的誤導(dǎo),也不能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。從熱有效能效率計(jì),其有效能比該文的數(shù)據(jù)更低。力學(xué)基本原理出發(fā),評(píng)價(jià)煤氣化過程、- -切能量使5結(jié)論.用及轉(zhuǎn)化過程的效率其標(biāo)準(zhǔn)只能是有效能效率。各種氣化方法的冷煤氣效率和有效能效率(1)根據(jù)“中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB2588見表2。_ 200”《(設(shè)備熱效率計(jì)算通則》,標(biāo)準(zhǔn)適用范圍為表2各種氣化方法的有效能效率冷煤氣效率有效能效軍使用燃料和利用熱量的熱設(shè)備,計(jì)算熱效率時(shí)規(guī)序號(hào)%_%定必須用有效能計(jì)算效率。1固定床塊煤間歇爐775~80(2)有效能分析法? 固定床雙向富氧連續(xù)制氣80-85該法在能量衡算法和熱力學(xué)第-定律基礎(chǔ);固定床雙爐耦合式純氧連90>90續(xù)制氣上,以第二定律為主。在對(duì)裝備或過程進(jìn)行物料661-64衡算和能量衡算的基礎(chǔ)上,確定出、人各系統(tǒng)的5. 干法氣流床制氣-65物流和能流的有效能值，由有效能平衡方程確定結(jié)論是傳統(tǒng)的固定床煤氣發(fā)生爐制合成氣有過程的有效能損失和有效能效率。效能效率比水煤漿制氣和干法氣流床制合成氣的4幾種氣化方 法的有效能效率分析有效能效率都高，因此改進(jìn)后固定床煤氣發(fā)生爐(1)塊煤固定床制合成氣最為節(jié)能,應(yīng)作為煤氣化工藝改造的首選技術(shù)。主要以焦炭和優(yōu)質(zhì)塊煤為原料,在常壓固定(收稿日期:2009-04- -30)