第30卷第5期燃料化學(xué)學(xué)報(bào)Vol.30 No.52002年10 月JOURNAL OF FUEL CHEMISTRY AND TECHNOLOGYOct.2002文章編號(hào):0253-2409( 2002 )05-0385-07現(xiàn)代煤氣化技術(shù)的開(kāi)發(fā)與進(jìn)展黃戒介,房倚天,王洋(中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所,山西太原030001 )摘要:評(píng)述了現(xiàn)代煤氣化技術(shù)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀對(duì)加壓固定床氣化流化床氣化水煤漿氣流床氣化和干粉氣流床氣化典型代表技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行分析。結(jié)合熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析提出了未來(lái)煤氣化技術(shù)發(fā)展的原則。鑒于目前制氧成本仍然是制約煤氣化技術(shù)發(fā)展的最大因素認(rèn)為一方 面應(yīng)加速高效廉價(jià)的大規(guī)模制氧技術(shù)的開(kāi)發(fā),另- -方面要注重氧耗低的氣化技術(shù)的開(kāi)發(fā)重視過(guò)程集成概念和技術(shù)經(jīng)濟(jì)的優(yōu)化。理論分析和已有研究表明粉煤/塊煤雙粒級(jí)進(jìn)料液態(tài)排渣固定床氣化、兩段(多段)進(jìn)料干粉氣流床氣化、流化床部分氣化與氣流床氣化或CFB燃燒集成技術(shù)具有各自特點(diǎn)和良好的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞:煤氣化;固定床;流化床;氣流床中圖分類號(hào):TQ546文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A能源是現(xiàn)代社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱煤炭作為脫CO2的發(fā)電技術(shù)1。地球.上最豐富的化石能源為人類文明發(fā)展起到了舉自20世紀(jì)60年代以來(lái)煤氣化技術(shù)研究開(kāi)發(fā)足輕重的作用但同時(shí)也造成了地球生態(tài)和環(huán)境的取得了較大的進(jìn)展,尤其是20世紀(jì)70年代的石油破壞如區(qū)域性酸雨問(wèn)題、全球性臭氧層空洞和氣候危機(jī)的刺激和嚴(yán)重的燃煤環(huán)境污染問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外各變暖(溫室效應(yīng)問(wèn)題。因此解決能源、碳排放、環(huán)境國(guó)政府和研究機(jī)構(gòu)都給予了極大的重視:美國(guó)先后之間的矛盾是未來(lái)煤炭利用的關(guān)鍵議題。我國(guó)經(jīng)過(guò)提出的潔凈煤技術(shù)示范計(jì)劃CCTP和21世紀(jì)展望半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展形成了以煤為主、多能互補(bǔ)的能源( Vision 21 )其中ICGCC 是主要項(xiàng)目;歐共體和日本生產(chǎn)體系,煤炭的消耗量占總能源消耗的70%左的潔凈煤技術(shù)發(fā)展計(jì)劃都十分重視ICCC。在ICCC右,長(zhǎng)期以來(lái)煤炭的利用主要沿用傳統(tǒng)的直接燃燒項(xiàng)目的帶動(dòng)下-批大型化的先進(jìn)的煤氣化技術(shù)完方法不僅效率低,而且排放出大量的煙塵、二氧化成示范,如Texaco ,Destec ,Shell ,Prenflo ,KRW等技硫和氮氧化物。而天然氣相對(duì)煤炭不僅潔凈且利用術(shù)?；诔墒旒夹g(shù)的煤部分氣化燃燒集成聯(lián)合發(fā)電方便另外天然氣利用排放的CO2僅是煤炭利用的系統(tǒng)( ABGC(英國(guó)),HIPPS(美國(guó)))概念正在開(kāi)發(fā)。一半。 隨著日益嚴(yán)格的環(huán)境控制和CO2排放全球在過(guò)去二十年中，我國(guó)煤氣化技術(shù)研究開(kāi)發(fā)水平有性的限制天然氣的產(chǎn)量遠(yuǎn)不能滿足人們的需求天了顯著的提高灰熔聚流化床氣化技術(shù)完成了工業(yè)然氣的價(jià)格勢(shì)必上漲。如此以來(lái),煤炭氣化的潛力示范水煤漿氣流床氣化技術(shù)和加壓固定床氣化技和競(jìng)爭(zhēng)力將顯現(xiàn)出來(lái),這是由煤炭氣化所具有的特術(shù)等完成了中試由于國(guó)外技術(shù)的引進(jìn)( Texaco ,Lur-點(diǎn)來(lái)決定( 1)現(xiàn)代煤氣化技術(shù)發(fā)展的很快技術(shù)先gi氣化爐轉(zhuǎn)變?yōu)閲?guó)產(chǎn)化服務(wù)和技術(shù)改進(jìn)(多噴嘴技進(jìn)性和成熟性都是史無(wú)前例的，以煤炭氣化為基礎(chǔ)術(shù))干粉氣流床氣化技術(shù)近幾年由于Shell、Prenflo的合成氨、合成化學(xué)品(甲醇、醋酸等)已占據(jù)很大的技術(shù)的示范成功國(guó)內(nèi)亦開(kāi)始有關(guān)的技術(shù)研究。本市場(chǎng);(2)以煤炭氣化為基礎(chǔ)的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電文結(jié)合國(guó)內(nèi)外現(xiàn)代煤氣化技術(shù)現(xiàn)狀和理論分析對(duì)(IGCC)其經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力已非常接近粉煤燃燒發(fā)電技未來(lái)煤氣化的發(fā)展規(guī)律和幾種具有特色的氣化技術(shù)術(shù)更重要的是IGCC可以達(dá)到非常嚴(yán)格的環(huán)境排予以討論。放標(biāo)準(zhǔn)(3 )對(duì)于CO2的脫除要求煤氣燃前脫CO21現(xiàn)代煤氣化枯術(shù)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀的ICCC的經(jīng)濟(jì)性與天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電燃后脫除中國(guó)煤化工用途和形勢(shì)需要(替CO2相當(dāng),但明顯地低于其他煤直接燃燒技術(shù)燃后代天THCNMHG幾百種氣化方法其收稿日期:2002-07-20 ;修回日期:2002-09-08基金項(xiàng)目: 國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究?？? G19990221和中國(guó)科學(xué)院創(chuàng)新基金作者簡(jiǎn)介黃麴據(jù)963- )男山西芮城人研究員從事煤氣化、高溫煤氣凈化基礎(chǔ)和工藝開(kāi)發(fā)研究。E-mail : huangji@ sicc. ac. cn386燃料化學(xué)學(xué)報(bào)30卷中以溫克勒氣化爐、常壓K-T爐、魯奇加壓氣化爐等與固態(tài)排渣相比，氣化溫度提高氣化能力提高3倍得到最早的應(yīng)用。20 世紀(jì)70年代以來(lái)由于ICCC~4倍煤氣中CO、H2含量大大增加水蒸氣分解率的開(kāi)發(fā)促進(jìn)了新-代氣化技術(shù)的誕生。美國(guó)45個(gè)提高、用量降低,但氧耗高一些,目前證明放大到潔凈煤技術(shù)示范項(xiàng)目中有7個(gè)煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電500 t/d是成功的。項(xiàng)目配套有六種氣化技術(shù),包括Texaco水煤漿氣1.2 流化床氣化技術(shù) 溫克勒氣化工藝是典型的化技術(shù)、CE兩段式氣流床氣化技術(shù)、Destec兩段加流化床技術(shù),最早用于工業(yè)生產(chǎn)第一臺(tái)工業(yè)生產(chǎn)裝壓氣流床氣化技術(shù)、KRW氣化技術(shù)、U-Gas氣化技術(shù)置于1926年投入運(yùn)行。這種爐型存在嚴(yán)重的缺陷,和BG/L固定床熔渣氣化技術(shù)。德國(guó)的HTW流化床只能利用高活性褐煤排灰含碳多,飛灰?guī)С鎏紦p失氣化技術(shù)、Prenflo 干粉氣流床氣化技術(shù)和荷蘭的嚴(yán)重致使碳利用率降低。針對(duì)這些問(wèn)題開(kāi)發(fā)了新Shell干粉氣流床氣化技術(shù)( SCGP )也發(fā)展到示范規(guī)的流化床技術(shù),如高溫溫克勒( HTW )灰熔聚氣化模。它們的共同特點(diǎn)是煤種適應(yīng)廣、氣化溫度高、氣( KRW ,U-Gas 中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所的灰化壓力高、生產(chǎn)能力大、氣化效率高、氣體容易凈熔聚氣化法)和循環(huán)流化床氣化工藝?；?3。HTW氣化法的基本開(kāi)發(fā)思路提高操作壓力和根據(jù)氣化爐類型煤氣化技術(shù)可分為固定床氣化溫度、增加流化床帶出細(xì)粉循環(huán)入爐系統(tǒng)從而提高(如Lurgi、BGL)流化床氣化(如HTW ,U-Gas、KRW ,了氣化爐的氣化強(qiáng)度和碳轉(zhuǎn)化率煤氣中CH,含量ICC灰熔聚等)氣流床氣化如Texaco、Destec. Pren-亦降低。已運(yùn)轉(zhuǎn)的示范裝置操作壓力為1 .0MPa其flo、Shell.GSP等)生產(chǎn)能力為干褐煤720t/d。為應(yīng)用于ICCC進(jìn)一步1.1加壓固定床氣化技術(shù) 加壓魯 奇爐是典型的提高壓力至2.5MPa以上氣化爐直徑3.7m褐煤處加壓固定床氣化技術(shù)技術(shù)成熟能利用高灰分煤,理能力達(dá)到160t/h 可滿足36.7萬(wàn)kW發(fā)電裝置4。并且能在2.41 MPa壓力下運(yùn)行,適合合成液體燃料灰熔聚氣化法的基本原理是應(yīng)用射流技術(shù)在流合成所需要的操作壓力,可 節(jié)約投資和能耗,因此,化床濃相床中央建立一局部高溫區(qū),中心溫度達(dá)到南非薩索爾一I、II廠都選擇了蒸汽和氧為氣化. 1200 C左右爐壁溫度1000C~ 1 100C ,不僅氣化劑的魯奇加壓氣化技術(shù)。薩索爾一I使用魯奇氣化爐平均溫度高,可氣化煙煤,而且生成灰熔聚顆粒，爐16臺(tái)和1臺(tái)MARKV型試驗(yàn)用魯奇氣化爐正常操物容易與半焦分離從而使排灰碳含量降低。應(yīng)用作時(shí)每臺(tái)氣化爐日產(chǎn)氣88萬(wàn)m'。薩索爾一I、薩索此原理的KRW、U-Gas、中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研爾- Il均使用魯奇IV型氣化爐,氣化爐內(nèi)徑3.85 m，究所的灰熔聚 氣化技術(shù)均進(jìn)入工業(yè)示范開(kāi)發(fā)階段。操作壓力約2.7MPa ,單臺(tái)爐日產(chǎn)氣110萬(wàn)m。魯奇U_Gas氣化工藝完成中試后,在我國(guó)上海焦化爐設(shè)計(jì)的V型氣化爐內(nèi)徑為4.7m高12.5m,重量廠 建立了工業(yè)裝置，日處理次煙煤120t左右，采用200t ,日產(chǎn)氣量達(dá)228萬(wàn)m'。在半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間內(nèi),空氣、蒸汽鼓風(fēng)制低熱值燃料氣,1994年底投入生魯奇爐在應(yīng)用中不斷前進(jìn),氣化爐直徑逐步放大使產(chǎn)。由于是第一套工業(yè)裝置灰熔聚操作還有-定用了攪拌裝置,從而可氣化一定粘結(jié)性的煤4。盡的困難有望在近期獲得解決[5]。管魯奇單臺(tái)生產(chǎn)能力達(dá)到日處理，上千噸煤但與加KRW氣化技術(shù)是加壓流化床氣化,中試設(shè)計(jì)壓壓氣流床氣化技術(shù)相比生產(chǎn)能力還不夠大不能氣力為2. 1 MPa操作壓力0.91 MPa~ 1.62 MPa處理能化粉煤蒸汽分解率低過(guò)程中產(chǎn)生大量的焦油和酚力次煙煤730kg/h~1140kg/h。該技術(shù)被美國(guó)能源水。為克服上述缺點(diǎn)又進(jìn)行了新的開(kāi)發(fā)主要技術(shù)部列為IGCC 用氣化技術(shù)之一,應(yīng)用于Pinon Pine升級(jí)包括進(jìn)一步提高壓力、提高溫度、兩段引氣。IGCC項(xiàng)目采用空氣鼓風(fēng)氣化模式。MW Kellogg 公KGN氣化技術(shù)為兩段氣化將上出口含焦油煤氣通司提供氣化島的設(shè)計(jì)。1998年1月氣化島開(kāi)始建過(guò)內(nèi)部設(shè)施循環(huán),成功地生產(chǎn)出無(wú)焦油煤氣。魯爾設(shè)至中國(guó)煤化工轉(zhuǎn)了18次 每次運(yùn)行100型氣化爐能在10MPa壓力下操作,設(shè)兩個(gè)煤氣失敗MHCNMHG，長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)操作的出口,可生產(chǎn)高熱值和中熱值煤氣,由于壓力提高,目標(biāo)還未完成。遇到的最多問(wèn)題是高溫煤e氣過(guò)濾除處理能力較2.5 MPa操作增加一倍煤氣中CH4也塵集灰的排出困難淇次是氣化爐底部排灰(灰和石增加近一倍同時(shí)因?yàn)闋t上部煤氣流速降低很多從灰石)困難,部分是由于氣化爐耐火材料脫落造成而減少了被帶密的粉煤量。BG/L 液態(tài)排渣魯奇爐，的。估計(jì)操作參數(shù)為:日處理煤880.6t總發(fā)電能力5期黃戒介等:現(xiàn)代煤氣化技術(shù)的開(kāi)發(fā)與進(jìn)展38710.7萬(wàn)kW ,凈發(fā)電能力是9.971萬(wàn)kW ,熱效率1.4 干粉進(jìn)料氣流床氣化技術(shù) 干粉進(jìn)料氣流床( LHV )是42.1%61。氣化技術(shù)相對(duì)濕法進(jìn)料具有氧耗低、煤種適應(yīng)廣、冷中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所在中試基礎(chǔ)煤氣效率高等優(yōu)點(diǎn)。其代表技術(shù)有Shell Prenflo、日上進(jìn)行了氧氣/蒸汽鼓風(fēng)制合成氣的工業(yè)示范裝置立氣流床等。開(kāi)發(fā)煙煤處理能力為100/d常壓，氣化爐直徑2.4Shell SCGP工藝:20世紀(jì)70年代初,Shell 開(kāi)始m ,目前已投入生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn),能穩(wěn)定灰熔聚操作，爐底致力于煤氣化技術(shù)( SCGP )的研究和開(kāi)發(fā),1983 年部排灰率占入爐灰分的70%左右,碳含量小于夏,Shell公司在美國(guó)休斯頓附近的Deer Park綜合建10%煤氣帶出碳占入爐碳量的10% 左右,含 碳細(xì)造廠開(kāi)始建設(shè)日處理煤量220(煙煤)或360(褐煤)粉(C 65% )摻入流化床鍋爐入爐煤再利用其總碳示范裝置( SCGP-1 ),1987年投入運(yùn)轉(zhuǎn)到1990年累利用率達(dá)到98%。計(jì)運(yùn)行15000h其中連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間最長(zhǎng)為1528h完循環(huán)流化床-般在大于顆粒終端速度下操作,成了16個(gè)煤種的試驗(yàn)。繼SCGP-1成功后，又在荷床中氣體返混少無(wú)氣泡存在,氣固接觸好,因此生蘭Buggenum興建了一座25.3萬(wàn)kW的IGCC產(chǎn)能力大大提高。循環(huán)流化床氣化工藝開(kāi)發(fā)目前處Demkolec示范電廠, 氣化能力是煤2000t/d，氣化壓于中試規(guī)模美國(guó)HRI公司、瑞典的Studsvik能源公力2. 8MPao 1993 年底試車,以后三年中完成了14司、德國(guó)魯奇公司、中國(guó)科學(xué)院廣州能源所等開(kāi)發(fā)了個(gè)煤種試驗(yàn)和12種不同燒嘴的設(shè)計(jì)測(cè)試，氣化運(yùn)轉(zhuǎn)該技術(shù)結(jié)果證明其氣化強(qiáng)度比傳統(tǒng)流化床大3倍率在95%以上,碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)99% ,冷煤氣效率~4倍,但煤的氣化碳轉(zhuǎn)化率僅為89%[7]，達(dá)不到80% ~ 83%/4101]。2005 年前,中國(guó)石油化工集團(tuán)公完全氣化。由于循環(huán)細(xì)粉較循環(huán)床鍋爐碳含量高的司/Shell雙環(huán)化工和意大利Suleis將建設(shè)數(shù)套Shell多半焦的氣化速率較燃燒速率低上千倍循環(huán)倍率氣化爐,用于化工和發(fā)電生產(chǎn),氣化能力900t/d~也高,因此此過(guò)程要求更高效的粉塵分離系統(tǒng)。5 000t/d121。1.3 水煤漿氣流床氣化技術(shù) 水煤漿氣流床氣化Prenflo 氣化工藝: Prenflo工藝是常壓K-T爐的又稱濕法進(jìn)料氣流床氣化,Texaco爐是一種率先實(shí)繼承和發(fā)展,特點(diǎn)為加壓氣化,干粉進(jìn)料,與Shell現(xiàn)工業(yè)化的氣化技術(shù),由于其進(jìn)料方式簡(jiǎn)單工程問(wèn)SCGP基本相同只是爐體設(shè)計(jì)有所不同。Prenflo 中題較少，又有重油氣化經(jīng)驗(yàn)近十幾年來(lái)得到長(zhǎng)足的試裝置于1986 年在德國(guó)Furstenhausen 建設(shè)運(yùn)行氣發(fā)展具有大的氣化能力,處理煤800t/d~ 1 500t/d ,化規(guī)模48t/d操作壓力3. OMPa，氣化溫度1600°C ,操作壓力3.8MPa~ 6.5MPa最大的一套處理能力氣化爐出口用循環(huán)煤e氣冷卻至800 C。該技術(shù)被西達(dá)到2400/d8]在2000年和2001年兩年間在全世班牙Purtollano IGCC電廠采用氣化爐生產(chǎn)能力為界建立了13套氣化裝置,包括我國(guó)淮南(煤900t/d ,2600t/do示范數(shù)據(jù)表明盡管使用的是本地劣質(zhì)煤合成氨入美國(guó)Motiva Delaware City ( 2300t流化石油(灰分50%左右),冷煤氣效率達(dá)到74.5% ,大于合焦/d ,120MW+蒸汽)等氣化原料有煤、重油、石油同值73.7%[13]。焦等9。Texaco 氣化爐使用的典型煤漿濃度是60%日本日立公司開(kāi)發(fā)了處理量1t/d 的氣化爐采~ 70% ,由于煤 漿具有液體的特性加壓進(jìn)料容易,用一室兩段的設(shè)計(jì)思想,上 下噴嘴有不同的旋回直所以可以實(shí)現(xiàn)更高壓力( 8 MPa~ 10MPa操作。其操?gòu)缴蠂娮煜蛳滦餮娱L(zhǎng)了煤在爐內(nèi)的停留時(shí)間,作溫度一般在1350°~ 1500 c之間,當(dāng)灰熔點(diǎn)高于有利于煤的氣化同時(shí)兩段進(jìn)料氣化時(shí)冷煤氣效率1500C時(shí)需要添加助熔劑。離開(kāi)氣化爐的高溫粗明顯提高4。煤氣和細(xì)粉,含有入爐煤化學(xué)能的15% ~ 35% ,因2煤氣化技術(shù) 發(fā)展規(guī)律和幾種煤氣化技術(shù)此冷煤氣效率較低(冷水工程:71% ~74%)另-主要的問(wèn)題是氧耗較高。為了降低過(guò)程氧耗提高深討中國(guó)煤化工冷煤氣效率,在Texaco氣化技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展了兩段THCNMHG,不考慮設(shè)備散熱損進(jìn)煤煤氣化工藝如Destec氣化法增加二段水煤漿失)可以得到煤氣化冷煤氣效率與氣化反應(yīng)、氣體出進(jìn)料二段水煤漿噴入量為總量的10% ~20%，氣口溫度、氣化劑過(guò)剩系數(shù)(如蒸汽)的關(guān)系,如圖1、化爐出口溫度降到1038C~ 1050 qC(410]。次煙煤圖2所示。由圖1可見(jiàn)C- -H20- -O2 反應(yīng)冷煤氣效氣化泠煤氣效率題到77%。率最高,C-H,0-空氣反應(yīng)冷煤氣效率較低隨煤388燃料化學(xué)學(xué)報(bào)30卷氣出口溫度提高冷煤氣效率降低,C- -H,0- 空氣反應(yīng)為:應(yīng)降低幅度最大圖2顯示隨著蒸汽過(guò)剩系數(shù)提高,(1)加壓氣化冷煤氣效率降低。(2)純氧/蒸汽為氣化劑( 3)低的出口煤氣溫度9(4)低的蒸汽(或CO2過(guò)剩系數(shù)雪9(1(5 )根據(jù)反應(yīng)性變化特征分級(jí)氣化或氣化+燃燒)g 905 862)82shenmu coal378(3e710001 200140016001800TemperatureT/K產(chǎn)(2)圖1冷煤氣效率與溫度的關(guān)系0Figure 1 Relationship between cold gas fficiency000.204 I0.60.81and temperatureCarbon conversion(1)C-HO- -O2 ;(2)C- -C02-02 ;(3)C-H20-Air圖3氣化時(shí)間 與碳轉(zhuǎn)化率的關(guān)系100Figure 3 Relationship between gasifcation time andcarbon conversion( 1)T =1273K ;(2)1233 K根據(jù)目前氣化技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)和上述原則,陶92-瓷離子傳遞膜高效空氣分離粉煤/塊煤雙粒級(jí)進(jìn)料1)液態(tài)排渣固定床氣化;兩段(多段)進(jìn)料干粉氣流床2氣化流化床部分氣化與氣流床氣化或CFB燃燒集84成等技術(shù)都具備-定的條件,有希望在不遠(yuǎn)的將來(lái)12001 800出現(xiàn)大的突破。Temperature T/K2.1陶瓷離子傳遞膜空 氣分離相對(duì)空 氣/蒸汽鼓圖2蒸 氣過(guò)剩系數(shù)對(duì)冷煤氣效率的影響風(fēng)氧氣/蒸汽鼓風(fēng)不僅可獲得高的冷煤氣效率而Figure 2 Effect of steam extra cofficient on cold且氣化反應(yīng)速度提高,氣化爐氣化能力提高1.5倍gas fficiency(C- -H2O- -O2 )~2.0倍,煤氣含氮少,用途廣,體積小,輸送能耗(1)a=0;(2)a=0.5;(3)a=1煤是一種復(fù)雜的有機(jī)礦物由富碳芳香烴、側(cè)鏈低，因此氧氣/蒸汽鼓風(fēng)是理想的氣化模式但制氧脂肪烴以及雜原子S. N、0基團(tuán)和少量礦物質(zhì)組成，設(shè)備投資大(與氣化設(shè)備投資相當(dāng))耗電量大是氣其結(jié)構(gòu)因煤而異。在煤熱解過(guò)程中形成不同反應(yīng)性化技術(shù)昂貴的主要因素。變壓吸附空氣分離和有機(jī)的半焦。根據(jù)非催化氣固反應(yīng)縮核模型,當(dāng)碳轉(zhuǎn)化膜分離經(jīng)過(guò)開(kāi)發(fā)已得到應(yīng)用，但對(duì)大規(guī)模氣化爐其率大于90% ,殘余的10%碳反應(yīng)性很低其氣化幾生產(chǎn)能力或氧純度仍不能滿足需要。陶瓷離子傳遞乎需要占完全氣化時(shí)間的一半[14]。煤的熱重氣化膜空氣分離是-種新的空分概念，利用無(wú)孔混合導(dǎo)實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本與非催化氣固反應(yīng)縮核模型結(jié)果-體陶瓷膜既具有電子傳導(dǎo)也具有離子傳遞特性該致見(jiàn)圖3。導(dǎo)體中國(guó)煤化工叫(Li ,CrX Fe ,Co ,Cu)上個(gè)世紀(jì)煤氣化技術(shù)有兩次重大突破第-次MHCNMHG造成格子結(jié)構(gòu)氧空是工業(yè)制氧裝置的開(kāi)發(fā)用氧氣代替空氣進(jìn)行工業(yè)位,在高溫(800C~900C)下工作氧純度達(dá)到煤氣化第二次是加壓氣化的開(kāi)發(fā)[S] ,加壓氣化是100%處理能力大,目前美國(guó)空氣產(chǎn)品有限公司正煤氣化大規(guī)模化的重要措施。在研究開(kāi)發(fā)。應(yīng)用于IGCC其經(jīng)濟(jì)收益體現(xiàn)在總裝由.上述分種可以看到煤氣化技術(shù)發(fā)展的原則機(jī)成本降低7.3%發(fā)電成本降低6.5%[16]。5期黃戒介等:現(xiàn)代煤氣化技術(shù)的開(kāi)發(fā)與進(jìn)展3892.2粉煤/塊煤雙粒 級(jí)進(jìn)料液態(tài)排渣固定床氣化2.4流化床部分 氣化與氣流床氣化或CFB燃燒集液態(tài)排渣固定床氣化是一種大處理能力的氣化爐,成技術(shù)流化床反應(yīng)器的混合特性有利于傳熱傳質(zhì)爐出口溫度較低冷煤氣效率高,目前主要問(wèn)題是原及粉狀原料的使用,但混合也造成了排灰和飛灰中料煤粒度的限制。高爐噴煤和干粉進(jìn)料氣流床氣化的碳損失較高?；胰劬哿骰卜勖簹饣夹g(shù)已解決技術(shù)的發(fā)展?jié)庀噍斆汉透邷貒娮旒夹g(shù)已經(jīng)解決為了灰與半焦的有效分離、細(xì)粉循環(huán)提高了碳利用效采用粉煤/塊煤雙粒級(jí)進(jìn)料液態(tài)排渣固定床氣化技率。但流化床飛灰?guī)С鋈匀淮嬖谟绕鋵?duì)低活性煤術(shù)開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。液態(tài)排渣魯奇爐已進(jìn)行了添加氣化完全氣化是很難的。-方面需要龐大的細(xì)粉粉煤的試驗(yàn)粉煤粒度小于6mm ,添加量高達(dá)35%，捕集循環(huán)系統(tǒng) ;另一方面殘余碳的氣化活性極差需隨氣化劑噴入氣化操作滿意。在噴煤高爐、KGN要較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間。為此有了流化床部分氣化與氣爐和氣流床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行固定床氣化爐流床氣化(見(jiàn)圖5 )或與CFB燃燒集成概念的產(chǎn)生,體的合理設(shè)計(jì),如圖4所示實(shí)現(xiàn)塊煤和粉煤雙粒級(jí)該集成工藝可發(fā)揮流化床氣化條件溫和、氧耗低的氣化且不生產(chǎn)焦油的目標(biāo),該工藝發(fā)揮了固定床冷特點(diǎn)利用氣流床高溫氣化或CFB燃燒快速轉(zhuǎn)化流煤氣效率高的優(yōu)勢(shì)同時(shí)可以使用粉煤其缺點(diǎn)仍是化床帶出飛灰總碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)98%。前者總體氧不適于強(qiáng)粘結(jié)煤種,由于所依據(jù)的單元技術(shù)比較成耗量低于氣流床氣化冷煤氣效率也提高,投資和運(yùn).熟工業(yè)化比較容易將會(huì)大大改善ICCC用氣化爐行費(fèi)用降低;后者如HIPPS使用低成本的流化床氣的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性?；c流化床鍋爐集成煤部分氣化使氣化爐氣化能力提高又煤中硫大部分進(jìn)入煤氣容易脫除其IGCCcoal (unp)發(fā)電效率優(yōu)于其他采用單一氣化技術(shù)發(fā)電系統(tǒng) 17]。raw gasTaw gasfluidizedcoat finescoal finesgasifiero 1 steamO, ! steam中O, 1 steamcntrainedCotaniecoal-+H↓slagO:!steam圖4雙粒級(jí)進(jìn)料液態(tài)排渣 固定床氣化工藝示意圖Figure 4 Slagging fixed bed gasification with pulverized圖5流化床/氣流床集成 氣化工藝示意圖coal injectionFigure 5 Fluidized bed coal gasification integrated with2.3兩段( 多段)進(jìn)料干粉氣流床氣化高溫有利entrained flow gasification于煤的氣化反應(yīng)但同時(shí)造成氧耗增加、煤氣顯熱量3結(jié)束語(yǔ)大、高溫煤氣冷卻強(qiáng)度大等問(wèn)題。如何在降低煤氣.現(xiàn)代煤氣4#開(kāi)穴π發(fā)在ICCC項(xiàng)目的帶動(dòng)溫度的同時(shí)使熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能是解決這些問(wèn)題中國(guó)煤化工下職=成本仍然嚴(yán)重制約著的關(guān)鍵,如Destec、 日立氣流床氣化采用了二段進(jìn)MHCNMHG料有效地將-部分能量轉(zhuǎn)化為煤氣中的化學(xué)能。煤氣化x小山及心心此',面應(yīng)加速高效廉價(jià)的大規(guī)模制氧技術(shù)的開(kāi)發(fā)外,另一方面要注重氧耗低實(shí)踐證明干粉進(jìn)料氣化明顯優(yōu)于濕法進(jìn)料氣化,目的氣化技術(shù)的開(kāi)發(fā)。應(yīng)充分認(rèn)識(shí)各種氣化技術(shù)的優(yōu)前兩段或多段干粉進(jìn)料氣流床氣化成為國(guó)內(nèi)外競(jìng)相缺點(diǎn)發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，采用過(guò)程集成概念，實(shí)現(xiàn)技術(shù)經(jīng)開(kāi)發(fā)的技床方數(shù)據(jù)濟(jì)的優(yōu)化。理論分析和已有研究表明粉煤/塊煤雙390燃料化學(xué)學(xué)報(bào)30卷粒級(jí)進(jìn)料液態(tài)排渣固定床氣化、兩段(多段)進(jìn)料干CFB燃燒集成技術(shù)符合發(fā)展規(guī)律、具有良好的發(fā)展粉氣流床氣化、流化床部分氣化與氣流床氣化或前景。.參考文獻(xiàn)[1] Neville A H Holt. 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Based on the thermodynamics and kinetics ofcarbon gasification , the principle of future coal gasification development is proposed. Because air separation for oxygenmaking with high capital investment and operation cost seriously hinders the progress of coal gasification , on the onehand ,R & D of advanced air separation technology should be addressed and speeded up ; on the other hand , lower ox-ygen consumption gasification process might be developed as well by using integration concept. From the theoreticaland experimental basis it can be seen that slagging fixed bed gasification with pulverized coal injection( two-grade par-ticle size stock ) , entrained flow gasification with two or more stages of dry coal feeding and partial gasification in flu-idized bed integrated with entrained flow gasifying or CFB combustion have good prospect.Key words : coal gasification ; fixed bed ; fluidized bed ; entrained flowFoundation item : Subsidized by the Special Fund for Major State Basic Research Projects( G19990221 ) and Chinese Academy of Sciences.Author introduction : HUANG Jie-jie( 1963- ), male , Professor , engaged in the R & D of coal gasification and hot gas cleaning.E-mail : huangi @ sxicc. ac. cn歡迎訂閱2003年<《燃料化學(xué)學(xué)報(bào)》《燃料化學(xué)學(xué)報(bào)》是中國(guó)化學(xué)會(huì)和中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所主辦科學(xué)出版社出版的學(xué)術(shù)性刊物。創(chuàng)刊于1956 年,國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行。本刊是我國(guó)能源領(lǐng)域中重要的學(xué)術(shù)性期刊。設(shè)有研究快報(bào)、研究論文、研究簡(jiǎn)報(bào)、綜述和知識(shí)介紹等欄目。主要報(bào)道國(guó)內(nèi)在燃料化學(xué)、化工及其交叉學(xué)科的基礎(chǔ)研究等領(lǐng)域內(nèi)的科技新成就和最新進(jìn)展刊登具有較高學(xué)術(shù)水平和應(yīng)用價(jià)值的論文既傳播知識(shí)交流學(xué)術(shù)思想，又促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展并為培養(yǎng)人才做出了貢獻(xiàn)?！度剂匣瘜W(xué)學(xué)報(bào)》已連續(xù)多年入選國(guó)內(nèi)外檢索系統(tǒng),國(guó)外如:《CA》、 《Bi Page One》、《International ChemicalEngineering》、《Fuel and Energy Abstract》、 《Coal Highlights》、 美國(guó)《American Petroleum Institute Central Abstractingand Information Services》等。國(guó)內(nèi)如《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊文摘》《中國(guó)化學(xué)化工文摘》、《中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)》《中國(guó)化學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)》、《中國(guó)科技期刊題名數(shù)據(jù)庫(kù)》、《中國(guó)科技論文統(tǒng)計(jì)與分析數(shù)據(jù)庫(kù)》、《中國(guó)礦業(yè)文摘》、《中國(guó)科技論文統(tǒng)計(jì)與分析>等連續(xù)幾年進(jìn)入《CA》千種表。已成為《中國(guó)期刊網(wǎng)》中國(guó)學(xué)術(shù)期刊(光盤(pán)版》全文收錄期刊、《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊綜合評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)》源期刊、《系統(tǒng)期刊數(shù)據(jù)庫(kù)》源期刊。并多次獲國(guó)家、中國(guó)科學(xué)院、華北地區(qū)及山西省的優(yōu)秀期刊獎(jiǎng)。《燃料化學(xué)學(xué)報(bào)》為雙月刊大16開(kāi)本96頁(yè)全部為銅版紙印刷每?jī)?cè)定價(jià)15元,全年90元含郵資)歡迎廣大讀者在當(dāng)?shù)剜]局訂閱(郵政代號(hào):22一50)。 若需過(guò)刊式漏時(shí)海她枵部聯(lián)系。中國(guó)煤化工聯(lián)系地址:太原市桃園南路27號(hào)《燃料化學(xué)學(xué)報(bào)》編輯部CNMHG山以啊時(shí)● UJUwvl話:( 0351 )2025214傳真:( 03512025214E-mail:rlhx@sxicc.ac.cn