三种煤气化炉技术介绍

一、概述煤气化技术的开发与应用大约经历了200年的发展历史。煤气化技术按固体和气体的接触方式可分为固定床、流化床、气流床和熔融床4种，其中熔融床技术还没有实际应用开发，各种煤气化炉的模式见图1。图1各种煤气化炉模式图1.固定床。固定床气化炉是最早开发出的气化炉，如图1（a）所示，炉子下部为炉排，用以支撑上面的煤层。通常，煤从气化炉的顶部加入，而气化剂（氧或空气和水蒸气）则从炉子的下部供入，因而气固间是逆向流动的。特点是单位容积的煤处理量小，大型化困难。目前，运转中的固定床气化炉主要有鲁奇气化炉和BGC-鲁奇炉两种。2.流化床。流化床气化炉如图1（b）所示，在分散板上供给粉煤，在分散板下送入气化剂（氧、水蒸气），使煤在悬浮状下进行气化。流化床气化炉不能用灰分融点低的煤，副产焦油少，碳利用率低。3.气流床。气流床气化炉如图1（c）所示，粉煤与气化剂（O2、水蒸气）一起从喷嘴高速吹入炉内，快速气化。特点是不副产焦油，生成气中甲烷含量少。气流床气化是目前煤气化技术的主流，代表着今后煤气化技术的发展方向。气流床按照进料方式又可分为湿法进料（水煤浆）气流床和干法进料（煤粉）气流床。前者以德士古气化炉为代表，还有国内开发的多元料浆加压气化炉、多喷嘴（四烧嘴）水煤浆加压气化炉；后者以壳牌气化炉为代表，还有GSP炉以及国内开发的航天炉、两段炉、清华炉、四喷嘴干粉煤炉。二、三种先进的煤气化工艺我国引进并被广泛采用的三种先进煤气化工艺——鲁奇气化炉、壳牌气化炉、德士古气化炉。1.鲁奇气化炉（结构见图2）属于固定床气化炉的一种。鲁奇气化炉是1939年由德国鲁奇公司设计，经不断的研究改进已推出了第五代炉型，目前在各种气化炉中实绩最好。德国SVZSchwarzePumpe公司已将这种炉型应用于各种废弃物气化的商业化装置。我国在20世纪60年代就引进了捷克制造的早期鲁奇炉并在云南投产。1987年建成投产的天脊煤化工集团公司从德国引进的4台直径3800mm的Ⅳ型鲁奇炉，先后采用阳泉煤、晋城煤和西山官地煤等煤种进行试验，经过10多年的探索，基本掌握了鲁奇炉气化贫瘦煤生产合成氨的技术，现建成的第五台鲁奇炉已投产，形成了年产45万吨合成氨的能力。国内鲁奇炉在用厂家有云南解放军化肥厂、哈尔滨煤机厂和河南义马煤气厂，在建的厂家有山西潞安矿、新疆广汇和大唐国际等。图2鲁奇气化炉结构2.德士古气化炉（结构见图3）属于湿法进料气流床的一种，最早引进该技术的是山东鲁南化肥厂，1993年投产。目前，我国已有山东鲁南、上海焦化、陕西渭化、安徽淮化、金陵石化、南化公司等近30台（套）装置投运，有些已具有10多年运行经验，到目前为止运行基本良好，显示了水煤浆气化技术的先进性。但是，德士古气化炉对煤质限制比较严格，成浆性差和灰分较高，还存在耐火砖成本高、寿命短和煤烧嘴易受磨损等问题。3.壳牌气化炉（结构见图4）属于气流床气化炉的一种，是目前世界煤气化采用最多的炉型之一。这种炉型不仅可用不同种类的煤，包括劣质的次烟煤和褐煤，还可用于生物燃料和废弃物等的气化。壳牌气化工艺于1972年开始研究，1978年在德国汉堡建成中试装置，1987年在美国建成投煤量250～400吨/日的示范装置，1996年在荷兰建成大型IGCC装置，气化炉为单系统操作，日处理煤量2000吨。我国从2006年开始先后有岳阳洞氮、湖北双环和广西柳州等10余家企业引进了16台该类型气化炉。由于各种煤气化工艺复杂多样，目前世界上还没有万能的气化炉，各种煤气化工艺技术都有其优缺点，具有一