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国内外常见的干煤粉喷流床气化技术 　 2009年06月18日 　　 　 ? (无锡华光锅炉股份有限公司) ? 摘要：介绍了国内外常用的几种干煤粉喷流床气化炉炉型及其特点，阐述了干煤粉喷流床气化工艺具有煤适应性广、碳转化率和气化效率高等优越性，从而为煤化工领域选择气化炉提供了参照。 关键词：干煤粉喷流床气化炉；炉型；煤化工 ? 我国目前已探明能源储量中煤炭占94.3%，石油和天然气仅占5.7%，缺油、少气、富煤是我国的基本国情。近年来，煤制合成氨、煤制甲醇、煤制油，二甲醚及其下游产品，煤制烯烃(MTO)以及煤气化联合循环发电(IGCC)等产业得到了快速发展。气化方式是煤化工产品的根源，因而，煤气化炉就成为煤化工产业的龙头。我国煤气化技术还处于较低水平，近80%煤化工企业仍沿用落后的常压间歇式水煤气气化炉，这种炉型效率低下，越来越难以满足生产的需要。 喷流床煤气化具有煤种适应性广，操作压力和温度高，碳转化率高，生产强度和规模大等特点，是当今先进的煤气化技术。按照原料煤的不同形态划分为干煤粉气化和水煤浆气化，其中干煤粉气化与水煤浆气化相比，又具有原料消耗低，碳转化率高，热效率高，煤种适应性强等优势，近年来倍受用户青睐。 1 干煤粉喷流床气化炉的特点 干煤粉喷流床气化炉中煤粉的直径小于0.1mm，粉煤由气化剂夹带入炉并进行燃烧和气化，受反应区空间的限制，气化反应必须在数秒内完成，因此，必须严格控制入炉煤的粒度，以保证足够的反应面积。煤和气化剂的相对速度很低，为增加反应推动力，必须提高反应温度即反应速度。干煤粉喷流床气化炉火焰中心温度在2000℃左右，因而液态排渣是其必然结果。 上世纪70年代后期以来，荷兰、前东德和前西德相继开发了干粉加压气化炉，其炉型分别为Shell炉、GSP炉和Prenflo炉。这些气化方法的基本原理相同，只在加煤方式、炉结构、排渣等方面略有差异。干煤粉喷流床气化装置在我国也得到较快发展，国内许多高校和科研院所在消化吸收国外技术的同时，不断开发出适合我国国情的具有自主知识产权的产品。 2 Shell气化炉 Shell公司开发煤气化技术，主要经历了以下三个阶段：1976年试验煤炭30余种；1978年与德国Krupp-Koppers合作，在Harburg建设日处理150t煤装置；两家分手后，1978年在美国Houston的Deer Park建设日处理250t高硫烟煤或日处理400t高灰分、高水分褐煤。经过16年的发展研究，1988年Shell技术运用于荷兰Buggenum IGCC电站，单炉日处理煤2000t。该装置的设计工作为1.6年，1990年10月开工建造，1993年开车，1994年1月进入为时3年的验证期，目前已处于商业运行阶段。 2001年6月，湖北双环科技股份有限公司与壳牌公司签订了国内第1套煤气化技术转让协议，并于2006年5月顺利投产。目前，该气化炉连续运行时间已达到124天，实行“油改煤”后，每天为企业节约生产成本109万元。到目前为止，我国共有19个项目与壳牌签订了技术转让协议，共计23台Shell气化炉。 Shell煤气化工艺中，原煤的干燥和磨煤系统与常规电站基本相同，但送料系统是高压的N2浓相输送，整个系统必须采取防爆措施。煤经预破碎后进入干燥系统，使煤中水分小于2%，然后进入磨煤机制成煤粉，煤粉用N2送入煤粉仓中，再进入两级加压锁斗系统，用高压N2，以较高的固气比将煤粉送至4个气化炉喷嘴，煤粉在喷嘴里与95%纯度的氧气混合并与蒸汽一起进入气化炉反应；气化炉温度为1400～1600℃，灰分熔化并滴到气化炉底部，经淬冷后，变成一种玻璃态渣排出；粗煤气则随气流上升到气化炉出口，经过一个过渡段，用除尘后的低温粗煤气(200℃左右)使高温热煤气急冷到900℃，然后进入废热锅炉。Shell炉壳体内布置垂直管膜式水冷壁，产生4.0MPa的中压蒸汽，向火侧有一层很薄的耐火涂层，当熔融态渣在上面流动时，起到保护水冷壁的作用。粗热煤气在废热锅炉中被进一步冷却到250℃左右，低温冷却段产生4.0MPa的中压蒸汽，这部分蒸汽与气化炉产生的中压蒸汽混合后，再与汽轮机高压缸排汽一起再热成中压再热蒸汽，高温冷却段可产生13MPa的高压蒸汽，它与余热锅炉里的高压蒸汽一起过热成主蒸汽。 Shell煤气化技术主要有以下优点：采用干煤粉进料，氧耗比水煤浆低15%；碳转化率高，可达99%，煤耗比水煤浆低8%；调节负荷方便，关闭一对喷嘴，负荷则降低50%；炉衬为水冷壁，据称其寿命为20年，喷嘴寿命为1年。主要缺点：设备投资大，气化炉及废锅炉结构复杂，加工难度大。 3 其它国外的干煤粉喷流床气化炉 3.1 GSP气化炉 GSP煤气化技术的干粉进料方式和Shell炉不同，它是从气化炉上部进料，采用纯氧喷流床气化，粗合成气