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气流床气化工艺 摘要：煤炭气化是煤利用的主要内容之一，而气流床气化是煤炭气化的一种重要形式。本文立足我国煤炭气化现状，对目前国际上比较成熟先进的气化工艺（Texaco气化工艺法、shell煤气化工艺法）做了简单介绍。同时，也阐明了我国未来煤气化的发展方向。 关键词：气流床；煤气化；气化炉；气化工艺；加压气化；环境； 引言 随着中国经济的快速增长，对能源的需求在与日俱增。我国是一个多煤贫油少气的国家，如何充分高效率的利用质量参差不等、数量有限且不可再生的煤炭资源是一个摆在国人面前的世纪问题，这关乎民生，也关系到国家的长足发展。另外，煤炭的开发利用带来了严重的环境问题，这是亟待解决的。气流床煤气化工艺为煤的洁净高效利用提供了一种可能的途径，这也是本文着重要讨论的。 1、煤炭气化概述 气流床气化是一种并流式气化。 气化剂（氧气与蒸汽）将煤粉（70%以上的煤粉通过200目筛孔）夹带入气化炉，在1600~1800℃高温下将煤进一步转化为CO、H2、CO2等气体，残渣以熔渣形式排出气化炉。也可以将煤粉制成煤浆，用泵送入气化炉，在气化炉内，煤炭细粉粒与气化剂经特殊喷嘴进入反应室，会在瞬间着火，直接发生火焰反应，同时处于不充分的氧化条件下。因此，其热解、燃烧以及吸热的气化反应，几乎是同时发生的。随着气流的运动，未反应的气化剂、热解挥发物及燃烧产物夹裹着煤焦粒子高速运动，运动过程中进行着煤焦颗粒的气化反应。这种运动形态，相当于流化领域例对固体颗粒的“气流输送”，习惯上称为气流床气化。 1.1 气流床气化技术特点 1)煤种适应性强．入炉煤以粉状(或湿式水煤浆状)喷入炉内，各个微粒被高速气流分隔，并单独完成热解、气化及形成熔渣，无相互作用，不会在膨胀软化时造成黏结，即不受煤的黏结性影响．原则上各种煤都可用于气流床气化，但炉内气化温度应高于煤的灰熔点，以利于熔渣的形成．此外，从经济角度来看，应选择褐煤等挥发分高而固定碳少的煤，可大大改善气化条件；人炉的原料煤越细越好，煤粒越小，比表面积越大，气化速度越快，反应时间越短，碳转化率也越高． 2)反应物在炉内停留时间短，反应时间约为1s～3 s．随煤气夹带出炉的飞灰中含有未反应完的碳，采取循环回炉的方法可以提高碳转化率；而且由于煤粉在气化炉内停留时间极短，为了完成反应，必须维持很高的反应温度．所以常常采用纯氧作为气化剂，气化温度可高达1 500℃，灰渣以熔融状态排出，熔渣中含碳量低．液体熔渣的排渣结构简单，排渣顺利．但是炉壁衬里受高温熔渣流动侵蚀，易于损坏，影响寿命． 3)为了达到1 500℃左右的气化温度，氧气耗量较大，影响经济性．随着高温下蒸汽分解率的提高，蒸汽耗量有所减少． 4)出炉煤气温度很高，显热损失大，可用废热锅炉回收热量，提高热效率．为了防止黏性灰渣进入废热锅炉，可先用循环冷煤气将出炉煤气激冷到 900℃～1 100℃，并分离出灰渣，再进入废热锅炉． 5)出炉煤气的组分以C0，H2，C02和H2O为主，CH4含量很低，热值并不高．产品中不含焦油．煤气产品中有效成分高，不产生含酚废水，烟气净化装置简单． 1．2影响气流床气化的主要因素 1)高气化温度．气化温度可达1 500℃以上．炉内高温是由煤粉在纯氧下燃烧或部分燃烧释放的热量而保持的，与此同时，碳粒与水蒸气或C02发生吸热的还原反应．提高炉内温度有利于加快反应速度，提高气化强度和生产能力．同时，由于炉内反应速度的提高，炉中的煤粉即使在很短的时间内也能完全气化，获得很高的碳转化率。 2)高气化压力．提高气化压力既增加了反应物浓度，又提高了反应速度．提高压力还有利于H2与CO之间进行的甲烷化反应，使煤气中CH4含量显著增加，因而提高了煤气热值． 3)氧煤比．氧煤比对气化过程存在着两方面的影响．一方面，氧煤比的增加使燃烧反应放热量增加，从而提高反应温度，促进C02还原和H2O分解反应的进行，增加煤气中CO和H2的含量，从而提高煤气热值和碳转化率；另一方面，燃烧反应由于02量的增加，将生成C02和H2O，增加了煤气中的无效成分．所以，为了获得理想的气化效果，必须选择合适的氧煤比． 4)蒸汽／煤比．在气化过程中，加入的水蒸气在高温条件下与碳发生强吸热的水煤气反应，增加煤气中H2、CO的含量，控制炉温不致过高，能降低氧 耗量． 5)气化炉结构．气化炉结构对气流床气化有较大影响，特别是加料方式以及燃烧器烧嘴造成气流的扰动，对气化过程的影响尤为明显． 2、先进的气流床气化工艺 2.1 Texaco(德士古)法 美国Texaco公司开发的水煤浆气化工艺是最成熟的第二代湿法气流床气化炉,它是将煤加水磨成水煤浆，用纯氧作气化剂，在高温高压下进行气化反应，液态排渣，煤气成分(C0+H2)为80％(体积百分数)左右，不含焦油、酚等有机物质，碳转化率96％