曹陸君

摘 要：煤炭氣化所生成的原料氣是一種在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較多也是較為廣泛的燃料氣，在煤炭氣化的過程中采用灰熔聚加壓流化床粉煤制取技術(shù)所獲得的燃料氣能夠在氫氧化鋁烘焙爐的燃料，本文將在分析多項(xiàng)煤氣化技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)采用加壓流化技床實(shí)現(xiàn)對(duì)于氫氧化鋁烘焙爐燃料氣的制取技術(shù)進(jìn)行分析介紹，并對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的推廣和應(yīng)用進(jìn)行分析闡述。

關(guān)鍵詞：煤氣化；加壓流化床；氫氧化鋁；燃料氣

中圖分類號(hào)：TF802 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

煤炭是我國(guó)重要的燃料和工業(yè)原料之一，做好煤炭的深度開發(fā)利用對(duì)于提高煤炭的利用率有著極為重要的意義。在實(shí)現(xiàn)煤炭清潔利用的過程中通過采用煤炭氣化技術(shù)生產(chǎn)出氫氧化鋁烘焙爐所需要的燃料氣是煤炭氣化應(yīng)用中的重要方面，本文將在分析國(guó)內(nèi)外主流煤炭氣化技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)煤炭燃料氣灰熔聚加壓流化床粉煤制取技術(shù)進(jìn)行分析介紹。

1.煤炭氣化基礎(chǔ)的發(fā)展現(xiàn)狀

煤炭是人類利用最為廣泛也是歷史悠久的一種能源，隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，對(duì)煤炭進(jìn)行深度加工能夠得出眾多的工業(yè)原料，對(duì)煤炭進(jìn)行氣化能夠得出多種工業(yè)燃料氣，對(duì)這些燃料氣進(jìn)行利用將能夠有效地提高煤炭的利用效率?，F(xiàn)今的工業(yè)領(lǐng)域?qū)τ诿禾繗饣夹g(shù)有著深刻的研究和應(yīng)用，下文將就煤炭氣化技術(shù)進(jìn)行討論：

（1）固定床技術(shù)，在對(duì)煤炭進(jìn)行氣化作業(yè)的過程中，將煤炭采用固定氣化爐進(jìn)行氣化的流程被稱之為塊煤氣化技術(shù)，在固定氣化爐中又分為常壓和加壓兩大類，在這其中常壓氣化所采用的煤炭氣化爐爐型主要為UGI爐，而加壓氣化工藝所采用的氣化爐型主要是Lurgi爐型和BGL爐型。

（2）除了規(guī)定氣化床技術(shù)外，在煤炭氣化工藝中采用流化床來對(duì)煤炭進(jìn)行氣化也是煤炭氣化中一項(xiàng)極為重要的技術(shù)，在采用流化床來對(duì)煤炭進(jìn)行氣化的過程中主要分為使用常壓流化床和加壓流化床兩大類氣化技術(shù)。以灰熔聚（AFB）爐型為例，其在對(duì)煤炭進(jìn)行氣化的過程中，將所需氣化的煤炭原料打碎為直徑在10mm以內(nèi)的煤炭小顆粒，然后在對(duì)這些粒徑在10mm以內(nèi)的煤炭小顆粒進(jìn)行氣化作業(yè)時(shí)，通過向氣化爐中吹入垂直氣流，從而使得這些小煤炭顆粒能夠懸浮在垂直上的氣流中，以便在其在沸騰狀態(tài)下進(jìn)行氣化反應(yīng)時(shí)能夠使得煤料受熱均勻，從而使得煤炭的氣化效率得到有效的提高。

（3）國(guó)外在對(duì)煤炭進(jìn)行氣化反應(yīng)時(shí)主要采用的是并流氣流床技術(shù)，在對(duì)煤炭進(jìn)行氣化作業(yè)時(shí)可以采用氣化劑帶入粒度<100μm的煤粉進(jìn)入到煤炭氣化反應(yīng)爐內(nèi)，用以高效的得到煤炭燃料氣，除此之外還可以采用水煤漿的方式將煤炭反應(yīng)原料送入氣化反應(yīng)爐中以得到燃料氣，在將水煤漿送入到氣化反應(yīng)爐后。氣化反應(yīng)爐中的煤料將在高于其熔點(diǎn)的溫度下與氣化劑發(fā)生燃燒和氣化反應(yīng)，反應(yīng)后所剩余的灰渣則將以液體的形式被送出氣化反應(yīng)爐。隨著我國(guó)對(duì)于煤炭清潔利用需求的不斷增加，做好對(duì)于煤炭的氣化反應(yīng)得到所需要的煤炭燃料氣是今后一段時(shí)間內(nèi)我國(guó)煤炭發(fā)展和應(yīng)用的重點(diǎn)。通過對(duì)國(guó)外煤炭氣化技術(shù)進(jìn)行借鑒和研究的基礎(chǔ)上，我國(guó)基于國(guó)外先進(jìn)的氣流床技術(shù)研發(fā)出了符合我國(guó)自身需求的煤炭氣流床氣化技術(shù)。多家單位所設(shè)計(jì)出的煤炭氣化技術(shù)具有完全自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，且這些煤炭氣化技術(shù)現(xiàn)今已經(jīng)在大型煤炭化工領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)對(duì)于煤炭資源的清潔、高效利用打下了良好的基礎(chǔ)。

2.使用煤炭氣化技術(shù)制備氫氧化鋁焙燒爐所需要的燃料氣

某氫氧化鋁焙燒爐在設(shè)計(jì)之初采用的是重油作為其燃燒能源，設(shè)計(jì)完成后每年將消耗近6萬噸重油，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)83萬噸的氧化鋁。這一設(shè)計(jì)思路是以往氧化鋁工廠設(shè)計(jì)時(shí)所主要采用的設(shè)計(jì)思路，但是隨著油料價(jià)格的持續(xù)上漲及油料供應(yīng)短缺的影響，使用重油作為氫氧化鋁生產(chǎn)過程中的主要原料已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)所需，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要選用集中低廉、可靠的燃料來作為氫氧化鋁焙燒爐生產(chǎn)所需的燃料氣。山西作為煤炭大省擁有豐富的煤炭資源，并分布著大量的焦化廠，因此選用煤炭氣化所獲得的可燃性氣體來作為氫氧化鋁焙燒爐所需要的燃料氣具有來源豐富、供應(yīng)穩(wěn)定、價(jià)格低廉的特點(diǎn)。能夠很好地滿足氫氧化鋁的生產(chǎn)所需。相較于使用重油作為氫氧化鋁焙烤爐的燃料，使用煤氣作為生產(chǎn)燃料能夠節(jié)約近1/3的燃料成本，此外使用煤氣來替代重油將極大地降低有害其他的排放，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。

對(duì)煤炭氣化所生產(chǎn)出來的原料氣將能夠有效地保障氫氧化鋁的生產(chǎn)，結(jié)合氫氧化鋁焙燒爐的燒嘴特性以及氫氧化鋁焙燒爐的工藝特點(diǎn)，使用煤氣作為燃料氣時(shí)要求煤氣具有低熱值、大氣量穩(wěn)定供應(yīng)的特點(diǎn)，同時(shí)由于生產(chǎn)對(duì)于環(huán)保具有較高的要求從而使得煤氣在制備的過程中需要將煤炭中的硫、磷等的含量降至最低。在眾多的煤炭氣化技術(shù)中，氣流床技術(shù)由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜和生產(chǎn)成本較高因此不適用于作為煤炭氣化的主要技術(shù)。而在剩下的兩種技術(shù)中，固定床煤炭氣化技術(shù)中極具代表性的魯奇爐，由于其生產(chǎn)的煤氣中含有一定量的焦油和酚，因此將使用此技術(shù)汽化后的煤炭燃料氣直接應(yīng)用于氫氧化鋁焙燒爐中將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境問題，而在后續(xù)生產(chǎn)工藝中加裝過濾工藝去除焦油和酚將會(huì)導(dǎo)致煤炭氣化燃料氣的成本大幅增加，將會(huì)導(dǎo)致氫氧化鋁生產(chǎn)的成本增加。因此，配套于氫氧化鋁生產(chǎn)所需的燃料氣應(yīng)當(dāng)采用灰熔聚流化床粉煤加壓氣化技術(shù)，其能夠良好地適應(yīng)我國(guó)煤炭中硫含量過高的煤炭特點(diǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)于煤炭的清潔、高效的利用。

3.氫氧化鋁焙燒爐所需的清潔燃料氣氣生產(chǎn)工藝

結(jié)合氫氧化鋁焙燒爐生產(chǎn)所需要的燃料氣特點(diǎn)，在煤炭氣化生產(chǎn)中使用灰熔聚粉煤加壓氣化生產(chǎn)工藝技術(shù)，此技術(shù)相較于其他的煤炭氣化技術(shù)具有以下幾方面的特點(diǎn)：

（1）使用流化床使得中心局部的溫度提高，因此在煤炭氣化的強(qiáng)度和氣體性都得到了較大的提升，同時(shí)能夠廣泛地適用于多種品質(zhì)的煤炭，尤其適用于氣化劣質(zhì)的煤炭。

（2）生產(chǎn)出的煤氣中焦油和酚的含量極低，能夠有效地降低污染的排放。

（3）在煤氣的生產(chǎn)過程中所采用的灰團(tuán)聚成球、借助重量的差異與半焦有效分離的技術(shù)將能夠有效地提升煤炭氣化過程中的碳轉(zhuǎn)化率。

（4）在煤氣生產(chǎn)的過程中，所采用的流化床操作方式將使得煤炭氣化的可操作性大幅提高，氣化生產(chǎn)中的操作穩(wěn)定將有利于連續(xù)、可靠的生產(chǎn)出煤氣。

（5）煤炭氣化生產(chǎn)中所產(chǎn)生的飛灰經(jīng)過旋風(fēng)除塵器的捕捉后返回到氣化爐中將會(huì)再次經(jīng)過循環(huán)和高溫轉(zhuǎn)化，從而使得碳轉(zhuǎn)化率得到了進(jìn)一步的提升。在氫氧化鋁焙燒爐所使用燃料氣項(xiàng)目的建設(shè)中采用獨(dú)特的高氨氮廢水去燃煤鍋爐氨法脫硫系統(tǒng)，在規(guī)避了以往使用高氨氮廢水處理較為困難這一難題的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了廢水資源的重復(fù)循環(huán)利用，在解決了氨法脫硫中氨耗成本較高難題的同時(shí)也使得資源的利用率得到了較大幅度的提升。此外，在煤氣生產(chǎn)工藝中使用煤氣膨脹機(jī)來取代電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)在降低更好的同時(shí)也使得煤氣的能源成本得到了較大幅度的降低。

結(jié)語

氫氧化鋁焙燒爐的生產(chǎn)需要耗費(fèi)巨大的能源消耗，再過往的設(shè)計(jì)中采用重油作為燃料將不但會(huì)造成成本激增同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生較大的環(huán)保難題。為解決這一問題，使用灰熔聚流化床粉煤加壓氣化技術(shù)來制取煤氣作為氫氧化鋁焙燒爐燃燒的燃料氣，將能夠有效地提高氫氧化鋁焙燒爐生產(chǎn)的效率并降低氫氧化鋁焙燒爐的生產(chǎn)成本。利用灰熔聚流化床粉煤加壓氣化技術(shù)所制備的燃料氣除了應(yīng)用于氫氧化鋁焙燒爐的燃燒生產(chǎn)外，還能夠應(yīng)用于其他諸多的生產(chǎn)領(lǐng)域中，具有較高的推廣和應(yīng)用價(jià)值。

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