簡介
先進的固定床氣化工藝以魯奇移動床加壓氣化為代表,其主要優點包括:可以使用劣質煤氣化;加壓氣化生產能力高;氧耗量低,是目前三類氣化方法中氧耗量最低的方法;魯奇爐是逆向氣化,煤在爐內停留時間長達1h,反應爐的操作溫度和爐出口煤氣溫度。
實例
解放軍化肥廠採用魯奇爐制氨。1972年，德國在呂能 (Lunen)建造世界上第一座IGCC示範電站，容量為 170 MW，採用魯奇氣化爐。 BGL．氣化妒 BGI。是British Gas／l。urgi的縮寫。 圖2 BGI。氣化爐 1一煤氣驟冷裝置}2一原煤閉鎖 倉；3一布煤囂f 4一加壓外殼； 5一耐火襯；6一永夾套；7、8一 蒸汽／氧噴嘴；9一排渣口；10一 液渣驟冷室；11一儲渣斗 是英國煤氣公司與德 國魯奇公司合作開發 的煤氣化技術，氣化爐 結構如圖2所示。原料 煤採用6～50mm粒徑 範圍，小於6 mm的屑 煤可製成煤粉或水煤 漿同時噴入爐內。它采 用液態排渣，使固定床 氣化爐的生產能力得 到進一步提高。 BGI。氣化爐的操 作壓力為2．5～3．O MPa，反應溫度一般為 1400～1600℃，超過灰 渣的流動溫度。與傳統 的Lurgi爐相比，它的 結構簡單，取消了轉動 爐箅；氣化過程的冷煤 氣效率提高，蒸汽分解 率由30％提高到70％ ～90％；蒸汽與氧的比 值由8下降到1．5以 下．生產能力提高了2倍以上；粗煤氣中的CO。含量由 30％降到3％～5％，煤氣的熱值提高25％。 目前。單爐的煤氣化能力最大為500 t／d，操作壓 力為2．5 MPa，該裝置建在蘇格蘭的韋斯特菲爾德。 在該示範裝置上進行的試驗表明：碳轉化率可達到 99．9％，冷煤氣效率可達到92％，出爐煤氣溫度 為400～500℃，經水洗驟冷凝結的焦油及飛灰回 送人爐。煤氣熱值為1300 kJ／kg，負荷的變化範圍為 50％～100％，變負荷率為每分鐘提高5％負荷和每分 鍾降低10％負荷。BGI，氣化工藝目前尚未實現商業 化。 在美國的第五輪潔淨煤技術示範計畫(CCT—V) 中，BGI。煤氣化工藝將套用于格蘭德塔(Grand Tower)電廠的477 MW IGCC示範項目，目前該項目 中的IGCC機組尚未建成。 漉化床氣化工藝 流化床氣化工藝中氣化介質的 流速較高，煤粒相互分離並在氣流的作用下在爐內呈 流態化運動。流化床氣化爐採用粒度較小的煤(<6 mm)，氣化介質與煤粒的接觸面較大．反應速度較快。 melq.hua gongy. 煤氣化工藝(eoal gasifieation proeess)煤 在一定溫度和壓力條件下，通過加人氣化劑(氣化介 質)被轉化為煤氣的過程。其反應過程是以煤為原料， 以載氧的氣體(包括空氣、氧氣、水燕氣、CO:等)為 氣化介質，通過煤的熱解反應、燃燒反應和氣化反應， 生成由CO、H:、CH;、COZ、NZ、HZO和C.H.等主要 成分組成的煤氣，通常煤氣中還含有HZs、 Cos、CSZ、 NH。、HCN、鹵化物和粉塵等雜質。 甚本原理煤氣化過程包括10個基本反應，化學 方程如表所示。 煤氣化過租的薈本反應 ┌────┬────────────────────────┐ │煤的燃燒│C+0:=CO:+393.9 kJ/mol │ │ 反應 │C+l/202=CO+1 1 0.5 kJ/mol │ ├────┼────────────────────────┤ │CO:還原 │C+COZ=zco一1 67.8 kJ/mol │ │ 反應 │ │ ├────┼────────────────────────┤ │水煤氣 │C+HZO=CO+H:一175.8 kJ/mol │ │ 反應 │C+ZH:0=COZ+2H2一179.1 kJ/mol │ ├────┼────────────────────────┤ │變換反應│CO+HZO=HZ+C02+3.35 kJ/mol │ ├────┼────────────────────────┤ │甲烷生成│主反應C+2H2=CH一+75.0 kJ/mol │ │ 反應 │ {co+“H，一CH。+HZO+250·3kJ/mo‘ │ │ │副反應氣“CO+“H，一CH‘+C(，，+“47·““J/mo‘│ │ │ tC02+4H:=CH。+2H20+253.7kJ/mol │ └────┴────────────────────────┘ 大的提高，是固定床氣化爐發展的方向。 奮奇(Lurgi)氣化爐加壓固定床氣化爐的代表。 其結構如圖1所示，操作壓力通常為1.。~3.0 MPa。 與常壓固定床氣化爐相比.它的優點是:可以採用灰熔 點稍低和粒度較小的煤，對煤的機械強度和熱穩定性 要求較低;能氣化一些水分較高(20%~30%)、灰分 較高(3o%)的劣質煤;煤氣的熱值較高;氣化過程的 耗氧t低，約是常壓氣化的1/3~2/3;氣化爐的生產 能力是常壓氣化的4~8倍;冷煤氣效率較高。與流化 床和氣流床氣化工藝相比，它的冷煤氣效率和煤氣的 熱值最高，操作溫度最低，對爐體材料要求不高。它的 缺點是:水燕氣分解率低;只能採用塊煤;設備維修和 運行費用較高;煤氣中焦油和酚含量高，不利於煤氣淨 化。 ┌────┐ │，一不，│ ┌───┼────┤ │筍址上│歐 │ └───┴────┘ 圖1 Lurgi加壓固定床氣化爐結構 1一煤箱口一上部刮刀傳動機構;3一煤氣出口管 刮刀;4一噴冷器;5一爐體;6一爐算，7一爐算 傳動機構;8一刮灰刀;9一下灰頤管;10一灰箱; 11一裙板 A一帶有內部液壓傳動裝里的煤箱上閥;B一外 部液壓傳動裝1.C一煤箱下閥的液壓傳動裝里 備奇氣化爐源於德國，第一台工業爐於1936年建 於德國的Hirschfe記e，目的是用煤生產合成油。目前世 界上約有137台普奇氣化爐，其中南非有90多台。最 大產氣t可達到10萬m“/h(標)。魯奇氣化爐在城市 煤氣和合成油行業套用最多。我國的山西化肥廠、雲南 煤在爐內停留時間為幾分鐘。為維持爐內流化狀態，氣 化溫度控制在煤灰的軟化溫度以下，以避免因床層貓 結而破壞流態化。這種氣化爐通常最適合於高活性的 揭煤。 流化床氣化工藝的優點是:能氣化灰分較高的煤， 煤的成分波動對氣化爐的性能影響較小;負荷適應性 好，調節幅度大，容易起動和停車;多種燃料混燒容易; 能在氣化爐內加石灰石脫硫，出口粗煤氣中沒有焦油 和重質烴類產品。其缺點是:碳轉化率低;灰渣分離困 難;飛灰和灰渣量大.不能使用低灰熔點的煤。 流化床氣化工藝的代表性爐型有:Winkler(溫克 勒)爐、HTW(高溫溫克勒)爐、KRW爐和U一Gas 爐。 Winkler氣化爐屬常壓細粒煤流化床氣化工 藝，用空氣(或氧氣)和 蒸汽為氣化介質。
