第37卷第6期當(dāng)代化工Vol37. No 6008年12月Contemporary Chemical IndustryDecember, 2008德士古水煤漿氣化、She‖氣化和GSP氣化工藝對(duì)比謝書勝,鄒佩良,史瑾燕(兗礦集團(tuán)煤化分公司,山東鄒城273500)摘要:對(duì)德士古水煤漿氣化工藝、She氣化工藝和GSP氣化工藝反應(yīng)原理、工藝流程、工藝技術(shù)及工藝指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比,在生產(chǎn)過程中各有利弊。煤化工企業(yè)可根據(jù)各自的特點(diǎn)選擇不同的適合企業(yè)自身發(fā)展的煤氣化工藝。關(guān)鍵詞:煤氣化;德士古氣化;She氣化;GSP氣化中圖分類號(hào):TQ5462文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-0460(2008)06-06603煤炭是我國(guó)的基礎(chǔ)能源和重要原料,在國(guó)民燒反應(yīng)為主;在氧氣反應(yīng)完后進(jìn)入到氣化反應(yīng)階經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中具有重要的戰(zhàn)略地位。煤氣化段,最終形成以CO、H2為主的煤氣離開氣化爐。技術(shù)是煤炭清潔轉(zhuǎn)化的核心技術(shù)之一,是發(fā)展煤13GSP氣化反應(yīng)原理基化學(xué)品(氨、甲醇、二甲醚等)煤基液體燃料、GSP連續(xù)氣化爐是在高溫加壓條件下進(jìn)行先進(jìn)的IGCC發(fā)電、多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、制氫、燃料電池的,屬氣流床反應(yīng)器,幾根煤粉輸送管均布進(jìn)入等過程工業(yè)的基礎(chǔ),是這些行業(yè)的共性技術(shù)、關(guān)最外環(huán)隙,并在通道內(nèi)盤旋,使煤粉旋轉(zhuǎn)噴出。給鍵技術(shù)和龍頭技術(shù)。煤管線末端與噴嘴頂端相切,在噴嘴外形成一個(gè)1反應(yīng)原理相當(dāng)均勻的煤粉層,與氣化介質(zhì)混合后在氣化室中進(jìn)行氣化,反應(yīng)完后最終形成以CO、H2為主11德士古水煤漿氣化反應(yīng)原理的煤氣進(jìn)入激冷室德士古水煤漿加壓氣化爐是兩相并流型氣以上3種氣化爐其反應(yīng)原理基本相同,其反化爐,氧氣和煤漿通過特制的工藝噴嘴混合后噴應(yīng)均為不完全氧化還原反應(yīng)生成粗合成氣。不同人氣化爐,在爐內(nèi)水煤漿和氧氣發(fā)生不完全氧化之處是前者采用的是水煤漿氣化,而后兩者采用還原反應(yīng)產(chǎn)生水煤氣,其反應(yīng)釋放的能量可維持干煤粉氣化。氣化爐在煤灰熔點(diǎn)溫度以上反應(yīng)以滿足液態(tài)排渣的需要2工藝流程12She煤氣化反應(yīng)原理21德士古水煤漿氣化爐工藝流程Shel煤氣化在高溫加壓條件下進(jìn)行,屬氣將原料煤、水及添加劑等送入磨機(jī)磨成水煤流床反應(yīng)器,煤粉、氧氣及蒸汽并流進(jìn)入氣化爐,漿(出磨機(jī)水煤漿濃度為65%),由高壓煤漿泵在極為短暫的時(shí)間內(nèi)完成升溫、揮發(fā)份脫除、裂送入氣化爐噴嘴。來自空分的氧氣經(jīng)氧氣緩沖罐解、燃燒及轉(zhuǎn)化等一系列物理和化學(xué)過程。由于穩(wěn)壓后進(jìn)入燒嘴。送入爐內(nèi)的水煤漿和氧氣在高氣化爐內(nèi)溫度很高,在有氧存在的條件下,以燃溫加壓后發(fā)生部分氧化反應(yīng),氣化爐膛內(nèi)溫度中國(guó)煤化工·收稿日期:2008-作者簡(jiǎn)介:謝書勝(1963—),男,山東煙臺(tái)人,副教授級(jí)高工,主要從事煤CNMHG電話:0632-2368588, E-mail: chirelion@163com2008年12月謝書勝,等:德士古水煤漿氣化She氣化和GSP氣化工藝對(duì)比1350~1400℃離開氣化爐的粗合成氣和熔渣進(jìn)撈渣機(jī)運(yùn)走,撈渣池的灰水送至閃蒸槽及汽提塔入激冷室粗合成氣經(jīng)第一次洗滌并被水淬冷后,一并處理。鎖斗內(nèi)的灰水經(jīng)鎖斗循環(huán)泵升壓并冷溫度降低被水蒸汽飽和后出氣化爐;氣體經(jīng)文丘卻后返回氣化爐底部激冷室里洗滌器、碳洗塔洗滌除塵冷卻后送至變換工段。2.3GSP氣化爐工藝流程氣化爐反應(yīng)中生成的熔渣進(jìn)入激冷室水浴將預(yù)處理好的原料煤在磨煤機(jī)內(nèi)磨碎到適后被分離出來,在渣收集階段排入渣斗,定時(shí)排于氣化的粒度(對(duì)不同煤種有不同的要求)并進(jìn)人渣池,由撈渣機(jī)撈出后裝車外運(yùn)。行干燥。用輸送氣(N2或CO2)從加料斗中將干渣收集階段渣斗上部的黑水一部分用鎖斗煤粉送到氣化爐的組合噴嘴中。循環(huán)泵抽出循環(huán)回氣化爐,用于沖氣化爐激冷室加壓干煤粉,氧氣及少量蒸汽通過組合噴嘴的渣。進(jìn)入到氣化爐中。氣化爐的操作壓力為25~來自灰水處理工段的灰水進(jìn)入碳洗塔,碳洗40MPa。根據(jù)煤粉的灰熔特性,氣化操作溫度控塔中部排出的較清潔的灰水用灰水循環(huán)泵加壓制在1350~1750℃。高溫氣體與液態(tài)渣一起離后分別送文丘里洗滌器及氣化爐激冷環(huán),用于洗開氣化室向下流動(dòng)直接進(jìn)入激冷室,被噴射的高滌粗合成氣。壓激冷水冷卻,液態(tài)渣在激冷室底部水浴中成為氣化爐、碳洗塔等排出的黑水經(jīng)四級(jí)閃蒸后顆粒狀,定期的從排渣鎖斗中排入渣池,并通過送往澄清槽進(jìn)行處理。撈渣機(jī)裝車運(yùn)出。從激冷室出來的達(dá)到飽和的粗2.2She氣化爐工藝流程合成氣經(jīng)兩級(jí)文氏管洗滌后,使含塵量達(dá)到要求原料煤在磨煤機(jī)中被磨成煤粉(90%小于后送出界區(qū)。100μm)并于燥,煤粉由高壓氮?dú)馑腿霘饣癄t噴激冷室和文氏管排出的黑水經(jīng)減壓后送入咀。來自空分的氧氣經(jīng)氧氣預(yù)熱器加熱到一定溫兩級(jí)閃蒸罐去除黑水中的氣體成分,閃蒸罐內(nèi)的度后,與中壓過熱蒸汽混合并導(dǎo)人噴咀。送入爐黑水則送入沉降槽加入少量絮凝劑以加速灰水內(nèi)的煤粉、氧氣及蒸汽在高溫加壓條件下發(fā)生部中細(xì)渣的絮凝沉降。沉降槽下部沉降物經(jīng)過濾機(jī)分氧化反應(yīng),氣化爐頂部約1500℃的高溫煤氣濾出并壓制成渣餅裝車外送。沉降槽上部的灰水與經(jīng)冷卻后的煤氣激冷至900℃左右進(jìn)入廢熱與濾液一起送回激冷室作激冷水使用,為控制回鍋爐,經(jīng)回收熱量后的煤氣溫度降至350℃進(jìn)入水中的總鹽含量,需將少量污水送界區(qū)外的全廠除塵和濕式洗滌系統(tǒng),處理后的煤氣含塵量小于污水處理系統(tǒng)。1mg/m3,溫度為150℃的煤氣送后工序。以上3種氣化爐工藝流程均經(jīng)歷磨煤、氣從洗滌塔排出的黑水在閃蒸槽進(jìn)行減壓閃化、粗合成氣洗滌、排渣、黑水處理等工序,且在蒸,閃蒸液再進(jìn)汽提塔汽提,經(jīng)初級(jí)處理后的灰爐內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的原料及反應(yīng)形式均相同。水送至界區(qū)外的污水處理裝置進(jìn)一步處理。閃蒸氣及汽提氣送鍋爐作燃料氣在氣化爐燃燒段產(chǎn)3工藝技術(shù)對(duì)比生的高溫熔渣,流入氣化爐下部激冷室進(jìn)行激冷德士古氣化工藝、Shel氣化工藝與GsP氣形成玻璃體流入鎖斗后定期排放,排出的爐渣經(jīng)化工藝其工藝技術(shù)各有優(yōu)劣,各性能對(duì)比見表1表1德士古氣化、She氣化與GSP氣化工藝技Table 1 The technics comparison of Texaco, Shell ar德士古氣化工藝CSP氣化工藝原料煤種煙煤、次煙煤、石油焦和煤液化褐煤、次燜煤、煙煤等煤種以及石褐煤、次煙煤煙煤、無煙煤到石油殘?jiān)?對(duì)原料適應(yīng)性較廣。油焦,也可使用2種煤滲合的混煤。焦均叮使用,也可以兩種煤摻混使用煤漿通過中間槽低壓煤漿泵煤粉用氮?dú)廨擸H中國(guó)煤化工加壓氣(N2或CO斗入加壓粉煤倉,再依靠重力送至加料送至氣化爐。操作安全性高粉均勻送至氣化爐CNMHG或CO從加料斗中全性有保證將十煤粉送到氣化爐的組合噴嘴中。當(dāng)代化工第37卷第6期續(xù)表1氣化爐配置多系統(tǒng)配置,設(shè)備用系列采用單系統(tǒng)裝置,不設(shè)備用系列采用單系統(tǒng)裝置不設(shè)備用系列工藝燒嘴僅有一個(gè)裝在氣化爐頂部使用多個(gè)噴嘴,采用成雙對(duì)稱布置組合式噴嘴熱量回收熱利用率很高,但熱回收效率低熱利用率高,熱回收效率高熱利用率高熱回收效率高粗煤氣除灰濕法洗滌除灰干法和濕法洗滌除灰濕法洗滌除灰所有灰分全部轉(zhuǎn)入激冷室排出的黑大部分在干法除塵中分離濕高溫氣體與液態(tài)渣一起離開氣水中,溫度高(-220℃)水量大、通常設(shè)洗滌排水含灰低,溫度也不高,化室向下流動(dòng)直接進(jìn)入激冷室渣水分離置2-4級(jí)減壓閃蒸回收熱量,再經(jīng)澄清大部分循環(huán)使用。少量排水經(jīng)一級(jí)噴射的高壓激冷水冷卻,液態(tài)流在后累藏灰經(jīng)真空過濾以濾餅形式排出。清、沉降后排放去生化處理,分離期的從排渣鎖斗中排人渣池,并通出灰漿返回至煤系統(tǒng)。過撈渣機(jī)裝車運(yùn)出。Texaco氣化爐為耐火磚結(jié)構(gòu),開車She氣化爐為水冷壁結(jié)構(gòu)開GSP氣化爐為水冷壁結(jié)構(gòu),開開車靈活性時(shí)必須嚴(yán)格遵循升溫曲線要求,以保證車時(shí)在建立解爐給水循環(huán)系統(tǒng)后車時(shí)建立起冷壁高壓水循環(huán)系統(tǒng)耐火磚安全,—般開車需要10天左右,經(jīng)開工噴明點(diǎn)火就能很快達(dá)到媒后,經(jīng)預(yù)熱后很達(dá)到媒氣化的要費(fèi)用高,時(shí)間長(zhǎng)氣化的要求溫度,一般僅2-3h求溫度,般1h后就可投入正常運(yùn)就可投入正常運(yùn)行。行爐膛襯里材料耐火磚水冷壁結(jié)構(gòu)水冷壁結(jié)構(gòu)4主要工藝指標(biāo)對(duì)比藝指標(biāo)對(duì)比見表2德士古氣化、 Shell氣化與GSP氣化主要工表2德士古氣化、Sh礎(chǔ)氣化與GSP氣化主要工藝指標(biāo)對(duì)比Table 2 The indicator comparison of Texaco, Shell and GSP德士古氣化工藝She氣化工藝C$P氣化工藝原料煤的粒度40目90%~95%325目25%~35%90%<100目不同煤種有不同要求碳的轉(zhuǎn)化率%氣化爐溫度/℃1400-16001350-1750氣化爐壓力/MPa有效氣體成分/基H2:38%;CO:39%;CO2:21%H2:25%;C0:64%;CO21H2:31%;CO:55%;CO2:8%冷煤氣效率%煤氣含塵量/{mg"m3氣化爐襯里使用壽命/年105結(jié)束語發(fā)展我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)就必須做到在對(duì)國(guó)外先進(jìn)近年來我國(guó)在煤氣化方面取得了顯著的進(jìn)技術(shù)進(jìn)行消化和吸收的同時(shí)加快新技術(shù)的研究步,但同發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在很大差距。目前,我和開發(fā),擁有自己獨(dú)立的知識(shí)產(chǎn)權(quán),優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)國(guó)煤氣化裝置大都引自國(guó)外,在生產(chǎn)技術(shù)、裝置構(gòu)進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益。改造方面均很大程度的依賴國(guó)外技術(shù)。為了加快Comparison the Coal Gasification TechnologiesTexaco. Shell and GSPXIE Shu-sheng, ZOU Pei-liang, SHI Jin-yanCoal Chemical Branch of YanKuang Group Zou Cheng Shan Dong 273500, China)Abstract:The main three gasification technologies-Texaco, She中國(guó)煤化工 Ide reactionprinciples, process, techniques and process indexes. And the thredYHCNMH Gerent compa-ir different advantages and disadKey words: Coal gasification; Texaco: Shell; GSP