摘要:煤氣化是將固態(tài)煤轉化為氣態(tài)燃料或化工合成原料(CO+H2)的過程,由于煤炭的儲量豐富,特別是我國等一些國家富煤少油貧氣,煤氣化技術就變的更加重要。
一、灰熔聚流化床粉煤氣化技術的開發(fā)歷程
針對我國能源以煤為主、煤種多、煙煤多、粉煤多、煤灰份高、灰熔點高的特點,國家從“六五”計劃開始投入大量人力、物力,研制開發(fā)先進煤氣化技術(包括固定床、流化床、氣流床)。中科院山西煤化所積極地進行了灰熔聚流化床粉煤氣化技術的研發(fā)。
八十年代,在中國科學院(重點科技攻關項目專項)、國家科委(75-10-05)攻關計劃支持下,在原有煤氣化和流化床技術的基礎上,先后建立了φ300mm(1噸煤/天)氣化試驗裝置、φ1000mm冷態(tài)試驗裝置、φ1000mm(0.1~0.5 MPa ,24噸煤/天)中間試驗裝置、φ145mm實驗室煤種評價試驗裝置。在理論研究、冷態(tài)模試、實驗室小試和中試試驗基礎上,系統(tǒng)地研究了灰熔聚流化床粉煤氣化過程中的理論和工程放大特性;通過對氣化過程中煤化學、灰化學與氣固流體力學的研究,研制了特殊結構的射流分布器,創(chuàng)造性地解決了強烈混合狀態(tài)下煤灰團聚物與半焦選擇性分離等重大技術難題;設計了獨特的“飛灰”可控循環(huán)新工藝,實現(xiàn)了多種煤的高效流化床氣化。通過對工藝過程的系統(tǒng)集成和優(yōu)化,在大量的實驗驗證基礎上,取得了完整的工業(yè)放大數(shù)據(jù)和豐富的運行經(jīng)驗,成功開發(fā)了灰熔聚流化床粉煤氣化技術。
九十年代,在中國科學院(重點科研項目)、國家計委(85-207)攻關計劃支持下,建立了φ200mm(1.0~1.5MPa)加壓試驗裝置和φ2400mm常壓工業(yè)示范裝置。氧/蒸汽鼓風制化工合成氣的中試研究,為工業(yè)示范裝置提供了準確的工程設計方法和依據(jù);2001年單爐配套2萬噸合成氨/年規(guī)模工業(yè)示范裝置成功運行,實現(xiàn)了該技術的工業(yè)化應用,為我國中小化肥廠改變原料路線提供了具有自主知識產(chǎn)權的先進煤氣化技術,現(xiàn)已能設計單臺處理量100~300噸煤/日的氣化爐(0.03~0.5MPa,φ2.4米,配套2~6萬噸合成氨/年)。加壓試驗研究獲得了煤在灰熔聚流化床中的加壓氣化特性,為大型化工程開發(fā)奠定了堅實的基礎,預計加壓(1.0~2.5MPa)后單臺氣化爐(φ2400mm)處理量可達500~1000噸煤/日,將達到國際先進水平,可用于大型化工合成和先進煤基發(fā)電系統(tǒng)。
近年來,與企業(yè)結合進行了大量的煤種試驗研究,試驗煤樣從褐煤、煙煤、無煙煤到石油焦,灰含量1%~37.88%,灰熔點1160℃~1500℃以上,揮發(fā)份6.15%~32.15%,熱值15.24~36.15MJ/kg,焦渣特性2~6,取得了....