氣流床煤氣化的技術現狀和多噴嘴對置式水煤漿氣化技術的開發(fā)
作者/來源: 日期: 2005-09-16 點擊率:1271
煤炭氣化是對煤炭進行化學加工以實現煤炭潔凈利用的關鍵。氣流床煤氣化技術是現在最清潔的煤利用技術之一,主要包括:以水煤漿為原料的GE(Texaco)、Global E-Gas氣化爐和以干粉煤為原料的Shell、Prenflo、Noell氣化爐[1]。在新型煤化工和能源轉化技術中,煤氣化都起有重要作用,特別是在我國,煤氣化具有作為原料氣和燃料氣的雙重市場需求,被廣泛應用于化工、冶金、機械、建材等行業(yè)和煤氣生產企業(yè)。
1國外技術現狀和發(fā)展趨勢
1.1 技術現狀
1.1.1 GE(Texaco)氣化爐
美國Texaco公司(2005年5月氣化部分被GE收購)開發(fā)的水煤漿氣化工藝是將煤加水磨成水煤漿,用純氧作氣化劑,在高溫高壓下進行氣化反應,液態(tài)排渣,煤氣有效成分(CO+H2)為80%(體積分數)左右,不含焦油、酚等有機物質,碳轉化率96%~99%,氣化強度大,爐子結構簡單,煤適應范圍較寬。目前Texaco的最大商業(yè)裝置是Tampa電站,于1989年立項,1996年7月投運,12月宣布進入驗證運行。該裝置為單爐,日處理煤2 000~2 400 t,氣化壓力為2.8 MPa,冷煤氣效率約76%。
噴嘴、氣化爐、激冷環(huán)等為Texaco水煤漿氣化的技術關鍵。更大尺寸Texaco氣化爐提高碳轉化率的方案為:增加氣化爐的停留時間;氣化爐直徑給定下增加長徑比。
Texaco水煤漿氣化技術自工業(yè)化應用以來,先后在世界各地建成多套生產裝置,表1為Texaco水煤漿氣化技術的應用情況。
從已投產的水煤漿加壓氣化裝置的運行情況看,由于工程設計和操作經驗的不完善,裝置還沒有達到長周期、高負荷、穩(wěn)定運行的最佳狀態(tài)。存在的問題主要表現在以下幾個方面。
◆燒嘴 燒嘴是Texaco氣化工藝的關鍵,其壽命直接決定著裝置的長期、經濟運行。目前燒嘴壽命很短,延長燒嘴壽命是亟待解決的一個問題。燒嘴通常都是三通道結構,中間通道走水煤漿,外層和內層通O.2。內層通O.2量小于8%,且無法調節(jié),這使燒嘴和耐火磚壽命、氣體組成和碳轉化率都受到了影響。
◆耐火磚 耐火磚的壽命對Texaco氣化過程也很重要。高溫氣化爐中,耐火磚在一個較短時間內(6~18個月)就會有較大的毀損。維修費用中耐火磚的更換占了很大份額且換磚大概要花1個多月時間,所以,延長耐火磚的壽命很有必要。
◆激冷環(huán) 激冷環(huán)也是氣化過程中的重要設備。目前仍有不少問題,如激冷室?guī)⒁何槐2蛔、內環(huán)易變形、布水縫隙不均勻、下降管易燒壞變形等。
1.1.2 Global E-Gas氣化爐
已建設兩套商業(yè)裝置:LGTI(1987年運行,1995年停運)與Wabash River(2臺爐,一開一備,單爐容量2 500 t/d,2.8 MPa,1995年投運)。爐型類似于K-T,分第一段(水平段)與第二段(垂直段)。第一段兩個噴嘴呈180°對置,最高反應溫度約1 400 ℃。第二段采用總煤漿量的25%(質量分數)進行冷激,反應溫度約1 040 ℃,采用壓力螺旋式連續(xù)排渣系統(tǒng)....