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        GE水煤漿氣化技術(shù)現(xiàn)狀和應(yīng)用前景

        2016-12-22 06:51:18張曉慶惠生南京清潔能源股份有限公司江蘇南京210000
        化工管理 2016年33期
        關(guān)鍵詞:水煤漿煤氣化合成氣

        張曉慶(惠生(南京)清潔能源股份有限公司,江蘇 南京 210000)

        GE水煤漿氣化技術(shù)現(xiàn)狀和應(yīng)用前景

        張曉慶(惠生(南京)清潔能源股份有限公司,江蘇 南京 210000)

        煤氣化作為潔凈煤技術(shù)的重要組成部分,具有主導(dǎo)性地位,而GE水煤漿氣化(德士古水煤漿氣化技術(shù))又是煤炭氣化技術(shù)的典型代表。它是一種以水煤漿為進(jìn)料的加壓氣流床氣化工藝。本文介紹了GE水煤漿加壓氣化技術(shù),論述了其應(yīng)用現(xiàn)狀及前景。

        GE;水煤漿;煤氣化;應(yīng)用

        1 GE水煤漿加壓氣化技術(shù)介紹

        GE煤氣化技術(shù)屬于氣流床氣化技術(shù),是美國德士古(Texa?co)公司根據(jù)油氣化技術(shù)的思路開發(fā)出來的。它是在原煤中加入添加劑、助熔劑和水,磨制出合格水煤漿,經(jīng)加壓后噴入氣化爐,與氧氣或富氧在加壓及高溫狀態(tài)下發(fā)生不完全燃燒反應(yīng)制得高溫合成氣,高溫合成氣經(jīng)輻射鍋爐與對(duì)流鍋爐間接換熱回收熱量(廢鍋流程),或直接在水中冷卻(激冷流程)后經(jīng)洗滌、除塵進(jìn)入下一工序。氣化溫度1300~1400℃,氣化爐無轉(zhuǎn)動(dòng)部件,對(duì)于生產(chǎn)合成氣的氣化爐,現(xiàn)大多采用激冷流程。

        1.1 氣化工藝

        GE水煤漿加壓氣化爐過程屬于氣流床疏相并流反應(yīng)。水煤漿與純氧通過氣化爐的工藝噴嘴混合,高速進(jìn)入氣化爐反應(yīng)室,水煤漿被高速氧氣破碎、霧化,二者受到耐火襯里的高溫輻射作用,迅速經(jīng)歷預(yù)熱、水分蒸發(fā)、煤的干餾、揮發(fā)物的裂解燃燒以及碳的氣化等一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)過程,最后生成以一氧化碳、氫氣、二氧化碳和水蒸氣為主要成分的濕煤氣;熔渣和未反應(yīng)的碳一起并流向下,離開反應(yīng)區(qū),進(jìn)入爐子底部激冷室水浴。熔渣經(jīng)淬冷、固化后被截留在水中,落入集渣容器,經(jīng)鎖斗排渣系統(tǒng)定時(shí)排放。煤氣和飽和蒸汽進(jìn)入煤氣冷卻、凈化系統(tǒng)。

        1.2 氣化原理

        氣化爐是一直立圓筒形鋼制受壓容器,爐膛內(nèi)壁襯以高質(zhì)量的耐火材料,以防止熱渣和熱粗煤氣的侵蝕。氣化爐近于絕熱容器,其熱損失非常低。目前氣化壓力范圍為2.5~8.5 MPa,氣化壓力的高低根據(jù)煤氣用途而定。在反應(yīng)室中,碳、水蒸汽和氧氣在1400℃溫度及一定壓力下進(jìn)行不完全燃燒反應(yīng),其主要反應(yīng)為:

        上述反應(yīng)在氣化爐內(nèi)進(jìn)行迅速,煤漿在反應(yīng)區(qū)停留時(shí)間為3~5s,最終得到的粗煤氣中主要?dú)怏w成份有H2、CO和CO2,另有少量H2S、CH4和N2,其中有效氣成份(CO+H2)>80%(體積分?jǐn)?shù))。

        2 應(yīng)用現(xiàn)狀

        GE水煤漿加壓氣化技術(shù)應(yīng)用廣泛,主要可用于制取氨、甲醇、醋酸、烯烴等的合成氣、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等。

        2.1 制氨合成氣

        用激冷流程制得的合成氣,飽和了大量水蒸汽,不需配蒸汽即可進(jìn)行直接變換,具有很大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢,它是替代以渣油、天然氣為原料的氨合成原料路線、改造傳統(tǒng)煤頭氣化工藝最現(xiàn)實(shí)可行的方法。國內(nèi)大型化肥廠均采用此法制取氨合成氣。

        2.2 制取甲醇、醋酸、烯烴的合成氣GE水煤漿加壓氣化技術(shù)生產(chǎn)原料氣合成甲醇,是以煤為原料最經(jīng)濟(jì)、最實(shí)用的甲醇生產(chǎn)途徑

        甲醇是一種重要的基本有機(jī)化工原料,利用其還可以生產(chǎn)醋酸、烯烴等下游產(chǎn)品。我國目前利用GE煤氣化制甲醇的企業(yè)達(dá)十幾家,僅榆林的煤制甲醇就有三家(兗礦榆林、神木化工、延長石油),從這企業(yè)的運(yùn)行情況看,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都比較明顯。該技術(shù)由于是水煤漿進(jìn)料,大量水份要進(jìn)行氣化,因而以單位體積的(CO+H2)計(jì)的煤耗和氧耗比較高,但其粗水煤氣中惰性氣體含量很少,因而在甲醇合成時(shí)不僅循環(huán)氣量小、省壓縮功,而且弛放氣量小,可以不設(shè)弛放氣氫回收裝置。在不設(shè)弛放氣氫回收裝置時(shí)每噸甲醇消耗原煤為1.356 t,如同樣設(shè)氫回收裝置時(shí)每噸甲醇消耗原煤可降至1.25t。

        2.3 用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)

        聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)是目前最潔凈、最有效的潔凈煤技術(shù)之一,它是將煤氣化技術(shù)和高效的聯(lián)合循環(huán)相結(jié)合的先進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)。氮氧化物排放只有常規(guī)電15%~20%,耗水只有常規(guī)電站的1/2~1/3,利于環(huán)境保護(hù)。目前采用GE水煤漿加壓氣化技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的企業(yè)有德國魯爾化學(xué)公司及美國冷水工程聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠,我國也有多家大型IGCC發(fā)電示范項(xiàng)目均采用此法制備燃?xì)狻?/p>

        3 應(yīng)用前景

        GE水煤漿氣化技術(shù)由于其工藝簡單、安全、清潔、廢水循環(huán)處理、低成本等特點(diǎn),GE煤氣化技術(shù)在中國得到了迅猛的發(fā)展,處于世界領(lǐng)先地位。目前國內(nèi)大甲醇、大化肥項(xiàng)目多采用GE氣化技術(shù),且在世界范圍內(nèi)IGCC電站多采用此種氣化技術(shù)。另外,煤制天然氣項(xiàng)目也已得到論證正快步向前推進(jìn),相信對(duì)于GE水煤漿氣化技術(shù)在中國的煤化工企業(yè)中將具有更大的吸引力。而且其發(fā)展觸角可延伸至下游產(chǎn)品醋酸、二甲醚、MTO(甲醇制烯烴)等新型煤化工產(chǎn)業(yè),今后多年,這種煤氣化技術(shù)仍將作為氣化技術(shù)的領(lǐng)軍者得到進(jìn)一步優(yōu)化和發(fā)展。

        [1]李義華,羅雪.德士古氣化裝置運(yùn)行初期存在問題與解決措施[J].廣州化工,2011,39(9):163-164.

        [2]王永康,李正平,任文平,等.Texaco煤氣化工藝的影響因素[J].潔凈煤技術(shù),2010,16(1):47-51.

        [3]井云環(huán),任淑榮.德士古廢鍋流程水煤漿加壓氣化工藝在煤化工聯(lián)合發(fā)電中的應(yīng)用[J].煤化工,2013,41(3):17-19.

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