煤炭气化-煤的气化方法的评价与选择

§3、煤的气化§3.1煤气化的基本原理§3.2气化炉的基本原理§3.3固定(移动)床气化法§3.4流化床气化法§3.5气流床气化法§3.6煤的气化联合循环发电§3.7煤炭地下气化§3.8煤的气化方法的评价与选择§3.9煤气的净化§3.10煤气的甲烷化§3．8煤的气化方法的评价与选择1.煤气化的工艺技术和特性⑴固定床气化工艺

先进的固定床气化工艺以鲁奇移动床加压气化为代表，其主要优点：可以使用劣质煤气化；加压气化生产能力高；氧耗量低(是目前三类气化方法中氧耗量最低的方法)；鲁奇炉是逆向气化，煤在炉内停留时间长达1ｈ，反应炉的操作温度和炉出口煤气温度低，碳效率高、气化效率高。缺点：固定床气化只能以不粘块煤为原料，不仅原料昂贵，气化强度低;

煤气中含酚类、焦油等较多，使净化流程加长，增加了投资和成本。采用一定块径范围的块煤（半焦、焦）或成型煤为原料，与气化剂逆流接触，用反应残渣（灰渣）和生成气的显热，分别预热入炉的气化剂和煤，所以气化炉的热效率较高。多数固定床气化炉用转动炉栅把灰渣从炉底排出，少数固定床气化炉则排出液态渣。固定床气化炉需用块状原料，反应速度较慢，在生成气中含有相当量的焦油蒸气，并对煤质有一定的要求（如较高的灰熔点、较好的机械强度和热稳定性）。在使用粘结性煤时，炉内应设置专门的破粘装置。⑵气流床气化工艺德士古炉、K-T炉、壳脾炉，以粉煤为原料的气流床在极高温度下运符（1300-1500℃），气化强度极高，单炉能力己达2500煤/日，我国进口的德士古炉也达400~700煤/日，气体中不含焦油、酚类，非常适合化工生产和先进发电系统的要求。

气流床气化工艺的优点包括：煤种适应范围较宽，水煤浆气化炉一般情况下不宜气化褐煤（成浆困难），工艺灵活，合成气质量高，产品气可适用于化工合成，制氢和联合循环发电等。气化压力高，生产能力高，不污染环境，三废处理较方便。该工艺缺点是，高温气化为使灰渣易于排出，要求所用煤灰熔点低（小于1300℃），含灰量低（低于10％-15％），否则需加人助熔剂（CaO或Fe2O3）并增加运行成本。这一点特别不利于我国煤种的使用。此外，高温气化炉耐火材料和喷嘴均在高温下工作，寿命短、价格昂贵、投资高，气化炉在高温运行，氧耗高，也提高了煤气生产成本。气流床气化法采用粉煤为原料，同气化剂一起喷入气化炉内，反应温度很高，灰分呈熔融状排出。气流床气化法的优点是气化强度大，煤种适应性广，有的气流床气化炉(如德士古煤气化炉)碳转化率可达99％。但气流床气化是并流操作，炉内热效率不高，需有庞大的热回收系统。同时，高温熔渣对炉衬的腐蚀和侵蚀比较严重，必须慎重选用炉衬材料。⑶流化床气化工艺

流化床气化以空气或氧气或富氧和蒸汽为气化剂，在适当的煤粒度和气速下，使床层中粉煤沸腾，气固两相充分混合接触，在部分燃烧产生的高温下进行煤的气化。其工艺流程包括各煤、进料、供气、气化、除尘、废热回收等系统，将原煤破碎至8ｍｍ以下，烘干后进人进煤系统，再经螺旋加料器加人气化炉内，在炉内与经过预热的气化剂（氧气／蒸汽或空气／蒸汽）发生气化反应，携带细颗粒的粗煤气由气化炉逸出，在旋风分离器中分离出较粗的颗粒并返回气化炉，除去粉尘的煤气经废热回收系统进人水洗塔使煤气最终冷却和除尘。流化床气化法采用一定粒度范围的细粒煤为原料，进入炉内的气化剂使煤粒呈悬浮（流化）状态，流化床中混合、传热都很快，所以整个床层温度分布均匀。这类气化法不受固定床气化法需用块煤的限制，取消了容易发生故障的机械传动部分，生成气中基本上不含煤的挥发分。但流化床操作热效率不高；灰分和未反应碳容易混杂，甚至粘结在一起，使碳的转化率降低；热煤气夹带粉尘，其处理过程较复杂。另外，流化床气化法必须采用活性较高的煤种。2.原料煤对不同气化过程的影响