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造气炉煤炭镀膜气化技术 卢光胜 注：返焦和熔融状蜂窝体渣块一起入炉气化，不仅打破了渣块不能入的常规，让人们对间歇式煤气化有了新的认识，也对渣块有了崭新认识，渣块是保温蓄热材料、相变蓄热材料、气化催化剂、脱硫剂、润滑剂等，在吹风阶段，蜂窝体渣块表面积大，相变蓄热能力强，不仅能压缩炉膛内碳层的蓄热体积，降低系统阻力，还能过热烟气，烟气在渣块附近二次燃烧，释放烟气潜热；在制气阶段，蜂窝体渣块相变放热，扩大高温制气氛围体积，提高蒸汽分解率，提高煤气品质，降低消耗。 关键词：相变蓄热 高温镀膜(液态膜) 一、煤气化技术概述 现有两种固体煤气化技术：固定床气化炉、气流床气化炉。 固定床气化炉 固定床气化炉是一种间歇性的气化工艺技术，整个工艺过程有吹风燃烧(相变蓄热)、水蒸汽分解制气两个主要阶段。一般使用块煤或型煤为原料，固体原料由炉上部加入，空气自气化炉底部入炉，含有残炭的煤渣自炉底排出，床层中最高温度(一般在1100—1250℃之间)在氧化层，即氧气开始参与燃烧至含量接近为零的一段区域，之后用水蒸汽和空气作为气化剂自下而上(或自上而下)进入气化层，与燃料中的高温煤炭产生反应，生成半水煤气。破解间歇性气化工艺的关键，是如何延长高温气化氛围。 2、气流床气化炉 将粉煤（70%以上通过200目）用气化剂(纯氧、蒸汽)输送入炉中，以并流方式在高温火焰中进行反应，其中部分灰分可以以熔渣方式分离出来。反应可在所提供的空间连续地进行，炉内的温度很高，所产生的煤气和熔渣在接近炉温的条件下排出，煤气中不含焦油等物质，煤气中的飞灰在冷却后被分离出来。某公司shell粉煤气化炉为气流床气化炉。 两者相比较，气流床的突出优点是生产能力大、煤气出口压力高，后续工艺简洁，有完善的理论基础和检测系统做支撑，产量、消耗都比较稳定；固定床还没有如此完善的理论基础和检测系统做支撑，导致各子公司之间的生产能力、消耗很不平衡。 二、新理论——煤炭高温镀膜(活性炭、分子筛)煤气化反应模式 常规认识，固定床的气化理论、生产能力等都非常落后，已赶不上时代的发展步伐，属于被淘汰的对象，导致很少人来继续投资研究它，反观集团的发展现状，这种技术不仅没有被淘汰，还有燎原之势，这其中的奥秘又在哪里呢？——信息演排发现了“返烧机械筛选返焦模式”，使这种在某公司造气使用的方法得到不断推广。 “返烧机械筛选返焦模式”就是把大约2%的返焦和熔融状蜂窝体渣块一起回炉气化，渣块在高温状态下再度熔化，对参与气化的高温煤炭单体，逐个进行高温液态渣浸润镀膜处理，形成以炽热煤炭为骨架、高温液态渣为润滑剂的网状立体气化空间，这种煤炭高温镀膜煤气化反应模式，有别于现有的传统煤气化模式，是活性炭、分子筛、煤气化等技术的有机结合；固态蜂窝体渣块蓄热能力超强，在提升系统蓄热品质的同时，降低了系统阻力，优化了系统制气环境。 1、三低一高现象 三低：消耗低、硫含量低、上行温度低 消耗低，长期稳定在1.55 t/t左右；硫含量低，全烧寺河矿煤，脱硫进口H2S含量低于2.0 g/m3；上行温度280℃，低于其它公司70℃(350℃-280℃=70℃)。 一高：下行温度高 下行温度320℃，高于其它公司70℃(320℃-250℃=70℃)。 2、返焦和煤渣循环入炉量≥2% 某公司在全部回收烟道灰后，还机械筛选了部分返焦，据了解，返焦掺烧量是煤炭实物量(200t)的2—4%，烟道灰、返焦的综合降耗效果已超过了煤炭实物量(200t)的10%，据了解，消耗低的子公司，大都在推广“返烧机械筛选返焦模式”(有别于传统的人工筛选返焦模式，机械筛选返焦时，返焦、煤渣混在一起入炉)。 3、活性炭 以水蒸气、二氧化碳或两者混合气体为活化剂，将含碳物料和气体在转炉或者沸腾炉内，在800-1000℃高温下进行碳的氧化反应，制成细孔结构发达的活性炭。 反应活性强的煤，在气化和燃烧过程中反应速度快，效率高。反应活性的强弱直接影响到产气率、耗氧量、煤气成分、灰渣或飞灰的含碳量及热效率等。实验表明，随原煤变质程度的增加，其煤焦的反应活性急剧下降。年轻煤（如褐煤）因为它水分、挥发分含量高，加之结构疏松，它生成的煤焦反应比面积大，又具有丰富的过渡孔和大孔，使反应剂容量扩散到这些反应表面，因而褐煤煤焦的反应活性高。 值得注意：在混合气体中少量的氧会使活性炭具有很大的孔隙。氧与碳的作用速度百倍于二氧化碳，而且因钾盐存在而大增，因此含钾的原料在含氧的气体中会剧烈反应，以致发生失控的燃烧而不是活化。各种少量化合物，例如碱金属和碱土金属的盐类，几乎全部氯化物、硫酸盐、醋酸盐和碳酸盐，还有大多酸类和氢氧化物，在气体活化中具有催化加速作用。 造气炉的制气阶段与活性炭的活化阶段相似，只是最终产品不一样，氧化、还原层的炽热煤炭通过活性剂CO2、水蒸气、空气、Na2O和硫酸盐等