加压灰熔聚流化床粉煤气化技术的研究与开发之一

2005/4/27 10:03:59

    能源短缺、电力供应紧张、环境污染严重是制约我国国民经济发展的重大问题。中国是一次能源消费中以煤炭为主的国家，煤炭占总消耗能源的75％，其中发电用煤量占煤炭总产量的34％左右。在已探明的一次能源储备中煤炭仍是主要能源，这就充分表明了中国发展洁净煤技术的重要性和紧迫性。

    煤气化是洁净、高效利用煤炭的主要途径之一，长期的生产实践表明，在将煤炭转变成更便利的能源和产品形式的各种技术中，煤气化是最应优先考虑的一种加工方法。城市煤气、化工合成用原料气和先进的联合循环发电用燃气是煤气化发展和应用的主要方向。

    从当前国内外煤气化技术发展趋势上看，大型化、加压、适应多种粉煤、低污染、易净化是煤气化发展方向。国外新开发的气化炉都采用加压气化的工艺，其优点是：提高气化强度；增加单炉的产量；节约压缩能耗；减少带出物损失。国外现有加压气化炉型主要分为三类：加压固定床气化炉(如Lurgi炉)、加压流化床气化炉(HTW, KRW,U-gas)和加压气流床气化炉(Texaco, DOW,Shell, Prenflo)。这三类气化炉各有其优点，产业化程度以鲁奇(Lurgi)、德士古(Texaco)最为成熟，都已达到日处理量400～1650吨的量级，这些气化炉都是以服务于化工产业为先导而发展的。鲁奇炉以弱粘结块煤为原料，冷煤气效率最高，但净化系统复杂(焦油处理)；德士古气化炉需以低灰、低灰熔点煤为原料，高温操作，虽气化强度和气体品质较高，但氧耗高、设备投资高；高温温克勒炉操作温度相对较低，尚只适用于年青烟煤或褐煤。目前几乎所有重要的煤气化工艺都在开拓联合循环发电方面的应用，并取得了重要的进展。

    虽然国外已有多种煤气化技术开发成功，但我国的先进煤气化技术以及相应的煤气高温净化技术都还处于开发阶段，与世界先进技术相比差距甚远。针对我国幅员广大、煤种多、烟煤多、粉煤多、煤质变化大的特点,国家从“六五”至“九五”期间投入大量人力、物力，研制开发先进的煤气化技术，以便在较短时间内赶上世界先进技术水平，为国民经济服务。

    从1980年起，中国科学院山西煤炭化学研究所开始了灰熔聚流化床气化技术开发，“六五”期间为中科院重大科研项目，1983年底建成f 0.3m(1吨/日)的小型装置，1986年通过鉴定，完成了对包括冶金焦粉、气煤、焦煤、贫煤、瘦煤乃至无烟煤气化。1987年f 1.0m(24t/d)灰熔聚流化床粉煤直接气化技术中间试验研究列入国家科技攻关项目，1991年完成了太原东山瘦煤和焦粉两个煤种的空气/蒸汽鼓风条件试验与长时间稳定性运行。1992年至今完成了神木煤、洗中煤两个煤种的空气/蒸汽鼓风煤种试验及太原东山煤、西山煤和陕西彬县煤氧气/蒸汽鼓风煤种试验，取得不同煤种气化的数据库及国家发明新型专利(专利号：ZL94106781.5)，同时进行了石灰石炉内脱硫初步研究和烧结金属丝网管热煤气除尘研究。“八五”期间“灰熔聚流化床粉煤气化成套装置研制”列入国家计委科技攻关项目，已完成工业装置工艺和工程设计。经过多年的研究开发，所取得的数据和经验达到了与国外同类技术相当的水平，依据国内市场的需要，正在进行制合成气示范厂项目。

    灰熔聚流化床粉煤气化方法具有以下特点：

煤种适应性强
气化强度高，排灰碳含量低
产品气无焦油、酚含量低、容易净化
改变气化模式可生产低、中热值煤气或合成气
反应温度适中，无特殊材料要求
反应器结构简单，开停车容易，可靠性高
为了适应化工合成以及先进发电技术的发展需要，在“九五”期间作为中科院重点科研项目，我们进行了“加压煤气化技术的开发”的研究。本文介绍了加压灰熔聚流化床粉煤气化小型试验的结果和进一步工作。

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