煤粉干法气化技术应用进展
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摘 要：随着国家的进步，人们对环保的要求不断增高，煤炭能源应用已经进入清洁使用阶段，研发增加煤炭附加值的下游产业链成为目前煤炭行业的重点。煤气化技术是增加煤炭附加值的关键技术，是生产煤基化学品、煤基液态燃料、集中联合发电乃至燃料电池、制氢的基础。由于技术封锁，我国在2005年之前一直引进国外先进技术，主要以Shell干煤粉加压气化和GSP干煤粉加压气化为主。
关键词：煤粉;干法;气化技术;应用进展
1 干法气化的原理及技术特点
原料煤经破碎后在热风干燥的磨机内磨制成<100μm （90%）的煤粉，由常压料斗进入加压料斗，再由高压惰性载气送至气化炉喷嘴，来自空分的高压氧气预热后与过热蒸汽混合送入喷嘴。煤粉、氧气和蒸汽在气化炉高温高压的条件下发生碳的部分氧化反应，生成CO与H2总含量大于90%的高温煤气，经废热回收、除尘洗涤后的粗合成气送后序工段。干法气化工艺具有如下技术特点：
①对原料煤的适应性广，可气化褐煤、烟煤、无烟煤及石油焦。对煤的反应活性几乎没有要求，对高灰熔点、高灰分、高水分、高含硫量的煤种同样也适应;②氧耗和煤耗低，与湿法进料的水煤浆气化工艺相比较，氧气消耗降低15%～25%，原料煤消耗降低10%～15%;③单位重量的原料煤可以多产生10%的合成气，合成气中的有效气体成分（CO+H2）高达94%左右。
2 煤粉的加压和输送单位的优劣性分析
2.1 干粉的加压和输送分析
干粉加压输送流程如下：首先，干粉制备系统流出的煤粉进入煤粉储仓;随后，煤粉进入煤粉锁斗，经过加压处理后，送至煤粉给料仓。这一过程中，煤粉给料仓与煤粉锁斗的排气经过袋式过滤器排出，由过滤器过滤下的煤粉进入煤粉储仓;最后，操作人员需注意对煤粉给料仓底部充气锥的充气控制，以确保加压输送安全。
2.2 水煤浆加压输送分析
由煤浆制备单元得到的水煤浆首先进入煤浆槽，随后使用煤浆搅拌器对煤浆槽中的水煤浆进行搅拌，并保持其悬浮的状态，最终由高压煤浆泵进行加压，同时送入水煤浆烧嘴。
3 干煤粉加压气化法发展
3.1 HT-LZ航天炉干煤粉加压气化工艺
中航科技集团第一研究院开发的HT-LZ航天炉干煤粉加压气化，2006年完成安徽临泉15万吨/年甲醇装置示范工程设计并建设，采用废锅流程，首套装置于2008年8月建成调试。该工艺煤种适应性较宽，焦炭、气煤、烟煤、无烟煤、石油焦等均可作为气化原料，气化温度可在1400～1500℃。干粉煤加压输送需要N2或CO2。目前国内在建的气化炉规模最大为2000t/d。该技术综合采纳了GSP和GE成熟的气化工艺优点，气化炉上端与GSP相近，采用单个组合烧嘴，螺旋水冷壁结构，结构较为简单。下段借鉴GE的激冷方法，采用全水激冷，使合成气增湿饱和，减少干灰量，有利于煤化工下游的气体净化等工艺。有效气体CO+H2达92%左右，热效率达约95%，碳转化率99%，冷煤效率83%。气化炉结构采用水冷壁，无耐火砖衬里。多烧嘴、合成气与灰渣逆行、走废锅流程，饱和水吸热后水汽混合物进入中压汽包分离副产比气化炉高1.0～1.4MPa的中压蒸汽。截至2015年，航天炉干煤粉气化技术在中国的应用已达73台。但该工艺还存在不足：
①气化炉煤烧嘴与气化反应室匹配不是最佳，膜式壁易烧坏，渣口易磨损，喷水环易烧坏，下降管易堵塞;②灰水处理工艺要进一步完善，水耗大，废水排放量大。
3.2 五环炉（宁煤炉）煤粉加压气化工艺五环炉
由中国五环工程有限公司开发，2009年设计2套投煤量1200t/d气化炉并建设落户在河南煤业化工集团公司，2010年1套新型五环炉煤气化示范装置落户河南煤业化工集团公司下属洛阳龙创煤化工有限公司，气化炉采用激冷流程，共有3台炉子建成准备投产。五环炉在Shell牌气化炉基础上优化工艺，气化炉是干煤粉加压气流床气化技术，内件采用竖管膜式水冷壁结构，气化温度1350-1650℃，副产蒸汽，在气化炉下端设置四喷嘴旋流，粗合成气在气化炉内撞击混合后自下向上流动。合成气与灰渣逆行，渣是以熔融状态依靠重力落入渣池，速度低，几乎无磨损，适用于气化“三高煤”。是采用水激冷高温合成气流程，主要特点为在气化反应室上方出口设置激冷机构。正常操作时，通过设在激冷室筒壁上的2层各8个均布的气液两相喷射雾化水喷嘴喷出的水激冷至750℃左右，实现对高温合成气雾化、冷却和固灰，与传统技术相比，取代用后續返回合成气进行激冷的方法，不需要使用循环气压缩机，降低了工程投资节约了运行费用。另外在输气管出口设置了火管式合成气冷却器和多管式高效旋风除尘器，取代昂贵的水管式锅炉和高温高压飞灰过滤器，对气体进行降温。
4 结语
随着环境保护要求的日益严格，一些高效低污染的新型内燃机代用燃料和民用燃料的应用及开发研究已有较快的发展。如烃类替代油、醇类替代油品、醚类燃料等的大量使用将促进煤化工的高速发展。展望21世纪我国联合循环发电和煤化工技术的发展，将会推动煤气化技术的起步，为干法粉煤气化工艺在我国的应用提供广阔的前景。
参考文献：
[1]李明珠，胡振清，郑峰等.国内外先进煤气化工艺技术的研究[J].化工技术与开发，2018（03）.
[2]付国忠，朱继承.鲁奇FBDB煤气化技术及其最新进展[J].中外能源，2017（01）.
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