直接還原講課材料-煤制氣

一、當(dāng)前煤制氣技術(shù)(jìshù)發(fā)展現(xiàn)狀由于我國(guó)煤炭資源豐富，且開采量巨大，但是油品資源卻尤為短缺。而國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的煤制氣技術(shù)十分落后，已經(jīng)不能滿足于現(xiàn)狀(xiànzhuàng)。我國(guó)的煤炭其化工藝仍然停留在過渡期，對(duì)各類粉煤氣化技術(shù)需求極強(qiáng)，目前，世界上已普遍使用現(xiàn)代化的煤制氣方法有德士古煤氣化技術(shù)，其次是殼牌煤氣化技術(shù)，還有噴嘴對(duì)置式氣化技術(shù)、魯奇氣化技術(shù)以及灰熔聚煤氣化技術(shù)。這些技術(shù)的成熟運(yùn)用則是對(duì)資源利用率等方面綜合提高的有效保障。共四十七頁(yè)德士古煤氣化技術(shù)(jìshù)共四十七頁(yè)這種技術(shù)在生產(chǎn)過程中的氣化爐結(jié)果主要是由水煤漿構(gòu)成的單噴嘴下噴式，工藝流程大都為水激冷工藝，某些也采用廢鍋流程。其單爐容量(róngliàng)可達(dá)到兩千噸，壓力通常為4-6.5MPa，只有極少數(shù)項(xiàng)目能夠達(dá)到8.4MPa，山東魯南化肥廠是我國(guó)最早引進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)的工廠，發(fā)展到目前已有十幾家工廠使用該工藝。而德士技術(shù)歷經(jīng)三十年，已經(jīng)趨于成熟，在我國(guó)也有十多年的應(yīng)用歷史，在技術(shù)上有著非常熟練的技巧，在設(shè)備材料商也有著很大的優(yōu)勢(shì)，而其主要優(yōu)勢(shì)是源自于水煤漿，這樣較為容易的將壓力提升上去。由于水煤漿中含水量達(dá)到40%，這樣大大降低了其熱值，從而嚴(yán)格限制了煤的質(zhì)量。共四十七頁(yè)

這種技術(shù)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在其生產(chǎn)能力大、可操作溫度高、

煤氣質(zhì)量能夠得到保證、含甲烷量較低、無(wú)焦油等污染物、處理起來(lái)較為簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)便可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)然這種技術(shù)對(duì)于煤的品種要求也尤為嚴(yán)格：其要求煤內(nèi)在含水量極低，如若含水量過高則會(huì)造成成漿性差的后果；含氧量不得超過百分之十五，因?yàn)楹趿扛咭不卦斐沙蓾{性差；該技術(shù)對(duì)于灰渣的要求也即為苛刻，要求灰渣的粘度低且流動(dòng)性好。而對(duì)于德士古煤氣化技術(shù)來(lái)說也有缺點(diǎn)：由于受到氣化溫度的影響，其爐內(nèi)的耐火磚使用壽命得到限制；耐火磚長(zhǎng)期遭受沖刷侵蝕，使得(shǐde)生產(chǎn)運(yùn)行成本大大增加；噴嘴使用周期過短，進(jìn)而影響了生產(chǎn)的持續(xù)性運(yùn)行，進(jìn)而增加了建設(shè)性投資；其次在生產(chǎn)過程中對(duì)于管道設(shè)備也有嚴(yán)格的要求，因此增加了一次性投資成本。共四十七頁(yè)共四十七頁(yè)

Texaco水煤漿氣化過程包括磨煤、煤漿制備、氣化、灰水處理等工序。經(jīng)初步粉碎的碎煤與一定量的水混合進(jìn)入磨煤機(jī)，磨成一定粒度分布、濃度約為65％一70%的水煤漿，然后進(jìn)入煤漿槽。煤漿槽中煤漿由高壓煤漿給料泵送往氣化爐工藝噴嘴，與空分裝置(zhuāngzhì)來(lái)的氧氣一起進(jìn)入氣化爐．在1350--1400"C溫度下進(jìn)行部分氧化生成粗煤氣。通過輻射冷卻器和對(duì)流冷卻器，粗煤氣的溫度從1370℃降低到400℃左右，此過程中釋放的熱量用來(lái)產(chǎn)生蒸汽供底循環(huán)蒸汽輪機(jī)使用。

Shell煤氣化工藝(SCGP)以干煤粉為氣化原料，純氧作為氣化劑，液態(tài)排渣，屬加壓噴流床氣化。進(jìn)料中基本上無(wú)液態(tài)水，而通過向氣化爐注入高壓飽和蒸汽滿足氣化反應(yīng)的要求。干煤粉由少量氮?dú)獯等霘饣癄t．對(duì)煤粉粒度的要求比較靈活，一般不需要過分細(xì)磨，但對(duì)含水量較高的煤種需要熱風(fēng)干燥。氣化中心溫度隨煤種不同介于1400一1700℃之間，出爐煤氣溫度為1300一1500℃。被高溫氣流帶出的細(xì)?；以杏姓辰Y(jié)性．所以出爐煤氣需與一部分冷卻后的循環(huán)氣混合，將其激冷至900℃左右再導(dǎo)入煤氣冷卻器(廢熱鍋爐)，產(chǎn)生高壓過熱蒸汽送往底循環(huán)作功。共四十七頁(yè)BGL氣化技術(shù)(jìshù)簡(jiǎn)介共四十七頁(yè)

BGL熔渣氣化技術(shù)是20世紀(jì)70-90年代由英國(guó)天然氣公司和德國(guó)魯奇公司為生產(chǎn)SNG耗資3.5億英鎊，開發(fā)出來(lái)的新一代先進(jìn)的煤氣化技術(shù)。BGL塊煤/碎煤熔渣氣化技術(shù)結(jié)合了熔渣氣化和移動(dòng)床加壓氣化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)并克服(kèfú)了二者的不足，具有顯著優(yōu)勢(shì)。

BGL熔渣氣化技術(shù)利用各種煤炭及固體垃圾為原料，可用于工業(yè)燃?xì)?、發(fā)電、替代天然氣（SNG）生產(chǎn)、化學(xué)品（合成氨、甲醇等）生產(chǎn)等領(lǐng)域。共四十七頁(yè)

BGL熔渣氣化技術(shù)是一種高效先進(jìn)的煤氣化技術(shù)，可氣化石油焦、無(wú)煙煤、煙煤、次煙煤、褐煤，以及這些煤種的混合投料，冷煤氣效率高（>89％）、碳轉(zhuǎn)化率高（>99.5%）、熱效率高、氧耗低、系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高、維護(hù)費(fèi)用低。BGL熔渣氣化技術(shù)可用于工業(yè)燃?xì)?、發(fā)電、替代天然氣（SNG）生產(chǎn)、化學(xué)品生產(chǎn)等領(lǐng)域。99.5％以上的碳轉(zhuǎn)化為氣體后，煤中剩余的礦物質(zhì)在高溫下熔化(rónghuà)，經(jīng)循環(huán)水激冷形成無(wú)滲濾性的玻璃質(zhì)固體碎渣粒由爐底部排出，排出的熔渣無(wú)污染，可作為副產(chǎn)品在建筑和筑路中使用，或安全地回填或深埋。氣化廢水主要來(lái)自投料煤經(jīng)爐內(nèi)干燥后排出的冷凝蒸汽，水量小，有機(jī)含量的濃度高，有利于在較低生產(chǎn)成本下分離處理，回收的苯酚作為副產(chǎn)品具有較高商業(yè)價(jià)值。共四十七頁(yè)一、BGL熔渣氣化技術(shù)(jìshù)優(yōu)點(diǎn)1.綜合(zōnghé)優(yōu)勢(shì)強(qiáng)

結(jié)合了熔渣氣化技術(shù)高氣化率、高氣化強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)和移動(dòng)床加壓氣化技術(shù)氧耗低和爐體結(jié)構(gòu)廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)?？朔巳墼鼩饣夹g(shù)能耗高、建設(shè)成本高的缺點(diǎn)和移動(dòng)床加壓氣化技術(shù)氣化強(qiáng)度低、蒸汽消耗大利用率低以及大量的氣化污水造成凈化成本高的缺點(diǎn)。具有建設(shè)投資少、周期短、生產(chǎn)率高、運(yùn)行成本低、維護(hù)成本低的綜合優(yōu)勢(shì)，圖1為傳統(tǒng)魯奇爐和BGL氣化爐的對(duì)比。共四十七頁(yè)魯奇和BGL氣化爐的比較(bǐjiào)共四十七頁(yè)2.

有效氣（H2+CO）產(chǎn)氣率高

無(wú)煙煤和優(yōu)質(zhì)煙煤氣化有效氣88-90%；褐煤氣化有效氣>84%。3.氣化強(qiáng)度高

BGL塊(碎)煤熔渣氣化爐內(nèi)壁加入耐火磚襯，形成水夾套保護(hù)層，在爐下部沿周向裝置了一組噴嘴，將混合氧氣/水蒸氣高壓噴入爐內(nèi)，形成爐內(nèi)局部高溫（2000℃左右）燃燒區(qū)，氣化區(qū)溫度在1400~1600℃范圍，較大幅度提高了氣化率和氣化強(qiáng)度。噴入爐內(nèi)的水蒸氣絕大部分參與氣化，蒸汽(zhēnɡqì)分解率超過90%，蒸汽使用量大幅度減少，與傳統(tǒng)魯奇爐相比有明顯優(yōu)勢(shì)，其結(jié)構(gòu)區(qū)別見圖1。4.氧耗低

由于兼具現(xiàn)代高溫熔渣氣化和移動(dòng)床的逆流氣化的整體流程原理，提高了氣化熱效率，使氣化過程的氧耗較其他熔渣氣化技術(shù)的氧耗大幅度降低，顯著節(jié)省了對(duì)空分等設(shè)備的投資。

共四十七頁(yè)5.廢熱回收成本低

粗氣的出口溫度僅為300～550℃，提高了氣化過程的熱效率，節(jié)省了氧氣消耗，大幅度降低了廢熱回收的需求和設(shè)備成本。6.設(shè)備制造、運(yùn)輸、安裝成本低

由于(yóuyú)BGL氣化技術(shù)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，爐內(nèi)靠近爐壁處溫度和粗氣出口處溫度較低，氣化爐爐體和附屬設(shè)備可采用常規(guī)壓力容器鋼材，在中國(guó)就近加工制造，大幅度降低了制造，運(yùn)輸和安裝的成本，大大縮短了建設(shè)周期。

共四十七頁(yè)7.煤種的選擇范圍寬

可氣化石油焦、無(wú)煙煤、煙煤、次煙煤、褐煤，以及這些煤種的混合投料；對(duì)高灰熔點(diǎn)煤種，僅需添加石灰石助熔劑。

8.煤種的適用性強(qiáng)

對(duì)操作過程中煤質(zhì)的變化不敏感，可以在線切換不同氣化原料。

9.操作彈性大、開停車迅速負(fù)荷范圍從50%到110%，運(yùn)行穩(wěn)定，可以以每分鐘5%速度增加負(fù)荷，以每分鐘20%速度降低負(fù)荷，見圖2，對(duì)改變煤質(zhì)反應(yīng)良好?？裳杆匍_車和停車，氣化爐在冷備用狀態(tài)下8小時(shí)(xiǎoshí)后開始制氣，氣化爐在熱備用狀態(tài)下10分鐘后開始制氣。共四十七頁(yè)10.資源利用率高，不帶來(lái)污染

99.5％以上的碳轉(zhuǎn)化為氣體后，煤中剩余的礦物質(zhì)在高溫下熔化，經(jīng)循環(huán)水激冷形成無(wú)滲濾(shènlǜ)性的玻璃質(zhì)固體碎渣粒由爐底部排出。排出的熔渣無(wú)污染，可作為副產(chǎn)品在建筑和筑路中使用，或安全地回填或深埋。

氣化廢水主要來(lái)自投料煤經(jīng)爐內(nèi)干燥后排出的冷凝蒸汽，水量小，有機(jī)含量的濃度高，有利于在較低生產(chǎn)成本下分離處理，回收的苯酚作為副產(chǎn)品具有較高商業(yè)價(jià)值。在采用恰當(dāng)?shù)纳疃人幚砑夹g(shù)后，可使凈化后的水質(zhì)達(dá)到中國(guó)河流的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求，或全部回收做為工藝或冷卻用水循環(huán)使用。

11.與其他國(guó)外氣化技術(shù)技術(shù)相比優(yōu)勢(shì)大

BGL熔渣氣化技術(shù)的冷煤氣效率高（>89％）、碳轉(zhuǎn)化率高（>99.5%）、熱效率高、氧耗低、系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高、維護(hù)費(fèi)用低。共四十七頁(yè)二、

BGL熔渣(rónɡzhā)氣化原料要求1.原料要求

BGL氣化工藝要求投入(tóurù)氣化爐內(nèi)的碎塊煤在干燥和干餾階段保持一定的顆粒度和熱穩(wěn)定性，從而控制氣化區(qū)料層的正常工作狀態(tài)、爐內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)的均勻和流暢、降低粉塵的帶出量。此外，要求投料煤的水份不超過20%。

BGL熔渣氣化技術(shù)在氣化投料煤的選擇上有以下要求，氣化用煤以尺寸在6mm-60mm的塊/碎煤（粉煤量10%左右）為主直接投入氣化爐。共四十七頁(yè)2.粉煤和褐煤解決方案大量粉煤的解決方案：粉煤可制成型煤（無(wú)粘結(jié)劑沖壓型煤或采用瀝青(lìqīng)擠壓制成的型煤）。特別是對(duì)高含水、易破碎的劣質(zhì)褐煤，可通過制型煤，成為高效氣化的原料。位于德國(guó)的黑水泵廠利用發(fā)電廠廢熱蒸汽將含水量在55%～60%左右的褐煤粉碎、干燥和沖壓（無(wú)粘結(jié)劑）后制成含水量介于12%～18%的塊狀型煤，實(shí)現(xiàn)高效氣化。BGL氣化工藝推薦使用無(wú)粘接劑成型的型煤，圖為云南某項(xiàng)目的褐煤型煤樣品。共四十七頁(yè)收到基褐煤的含水量通常較高，煤質(zhì)疏松易碎，熱穩(wěn)定型差，需要部分干燥和制成滿足要求的型煤塊煤。德國(guó)黑水泵氣化廠（SchwarzePumpe）的BGL氣化爐使用了當(dāng)?shù)睾置褐瞥傻男兔?，成功穩(wěn)定運(yùn)行了7年。BGL氣化工藝對(duì)褐煤型煤的要求概要如下：

尺寸要求：應(yīng)在6-50mm之間，無(wú)棱角（保證較好的堆流動(dòng)性）含水量要求：≤20%熱穩(wěn)定性要求：根據(jù)MT/T924-2004檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，>6mm的殘焦比例應(yīng)超過85%抗破碎性要求：根據(jù)BS1016-1089.1:1996標(biāo)準(zhǔn)，將型煤塊從2米高自由跌落到鋼板上，重復(fù)(chóngfù)試驗(yàn)4次后，粉煤（即破碎后尺寸≤6mm的碎煤）不超過5%。共四十七頁(yè)3.BGL熔渣氣化(qìhuà)的主要技術(shù)指標(biāo)不同(bùtónɡ)壓力下BGL氣化爐的處理量BGL氣化爐典型氣體成分共四十七頁(yè)BGL氣化爐典型(diǎnxíng)氣體成分共四十七頁(yè)shell煤氣化技術(shù)特點(diǎn)(tèdiǎn)及國(guó)內(nèi)應(yīng)用概況共四十七頁(yè)一、shell煤氣化技術(shù)(jìshù)的發(fā)展歷史She]]煤氣化屬于第二代煤氣化技術(shù)，前后經(jīng)歷了30多年的技術(shù)開發(fā)歷程。1972年開始在Shell阿姆斯特丹研究院進(jìn)行研究開發(fā)，1976年煤氣化技術(shù)達(dá)到(dádào)一定水平并建成了一座處理煤量為6t／d的試驗(yàn)廠。1978年在德國(guó)漢堡建成日處理煤150t的氣化裝置．進(jìn)行操作程序的優(yōu)化工作。1987年在美國(guó)休斯頓DeerPark石化中心建成SCGP一1示范廠。日處理高硫煙煤250t或日處理高灰分褐煤400t。對(duì)18種原料煤進(jìn)行試驗(yàn)工作。1988年在荷蘭Buggenun進(jìn)行裝置建設(shè)．裝置設(shè)計(jì)能力為單爐日處理煤2000t。于1998年完成3年示范期，到2001年，氣化裝置運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到95％以上，自此Shell公司開始向市場(chǎng)推出殼牌氣化工藝。2001年6月湖北雙環(huán)與Shell最先簽約．開始了sheⅡ煤氣化技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展之路。共四十七頁(yè)二、shell煤氣化工藝(gōngyì)簡(jiǎn)介目前，Shell煤氣化大型工業(yè)化裝置均采用廢熱鍋爐流程，簡(jiǎn)略流程見圖1。原煤從煤場(chǎng)送至磨煤系統(tǒng)。在微負(fù)壓環(huán)境下的磨煤機(jī)進(jìn)行碾磨，并被熱風(fēng)爐送過來(lái)的熱風(fēng)所干燥。粉煤和熱氣一起被送至粉煤袋式過濾器，在此煤粉被收集下來(lái)，經(jīng)螺旋被送至低壓粉煤貯倉(cāng)。

煤粉通過煤鎖斗的承上啟下被送至煤進(jìn)料罐，在煤進(jìn)料罐出來(lái)的煤粉被煤加速器加速，通過煤燒嘴被送至氣化爐，氧蒸混合氣通過燒嘴環(huán)隙進(jìn)入氣化爐。氣化溫度為1400~17000C，氣化壓力為3.5～4.0MPa．三種物料在極為短暫的時(shí)間內(nèi)完成升溫、揮發(fā)分脫除、裂解、燃燒及轉(zhuǎn)化等一系列物理和化學(xué)過程。氣化反應(yīng)產(chǎn)生的渣以液態(tài)(yètài)的形式經(jīng)氣化爐壁向下流入渣池，通過除渣系統(tǒng)送至渣場(chǎng)。產(chǎn)生的合成氣從頂部出氣化爐，在激冷El被激冷至9000C以下。然后分別經(jīng)過水汽系統(tǒng)的激冷段、輸氣管、氣體返回室、蒸汽過熱器、合成氣冷卻器進(jìn)行冷卻。共四十七頁(yè)被冷卻的合成氣被送至除灰系統(tǒng)，通過高溫高壓陶瓷過濾器除去里面的飛灰．潔凈的合成氣從過濾器頂部出來(lái)。分兩路送出，一路送往濕洗系統(tǒng)，另外少量的合成氣被送至激冷壓縮機(jī)。飛灰經(jīng)過氣提和冷卻被送至灰?guī)?。?jīng)過濕洗系統(tǒng)的合成氣被迸一步的濕洗和冷卻后，分兩路送出，一路被送往變換，一路被送往激冷壓縮機(jī)。第三路被送至合成氣緩沖(huǎnchōng)罐作為燃料氣使用。氣流床氣化過程是煤炭在高溫下的多相熱力學(xué)反應(yīng)，它所涉及的的化學(xué)反應(yīng)和傳遞過程很多，反應(yīng)過程十分復(fù)雜。共四十七頁(yè)共四十七頁(yè)三、Shell煤氣化技術(shù)(jìshù)特點(diǎn)1、干粉進(jìn)科Shell煤氣化技術(shù)采用干煤粉進(jìn)料，利用加壓N2輸送，連續(xù)性好，便于操作。2、煤種的適應(yīng)性廣由于Shell氣化爐采用于煤粉進(jìn)料和氣流床氣化．因而煤種的適應(yīng)范圍較寬，在添加合適(héshì)的助熔劑或嚴(yán)格的配煤比的條件下，對(duì)于較高水分、灰熔點(diǎn)、灰分和含硫量的煤種適應(yīng)性較強(qiáng)。3、熱效率高Shell煤氣化工藝的熱效率很高，其中原煤中77％．83％的熱能被轉(zhuǎn)化為合成氣，約15％的熱能被廢熱鍋爐回收．產(chǎn)出高壓或中壓蒸汽，總的熱效率能夠達(dá)到98％左右。共四十七頁(yè)4、氣化度高Shell煤氣化溫度為1400-1600℃，在這樣的高溫下碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)99％以上，所產(chǎn)氣體相對(duì)潔凈，不污染環(huán)境，并且所產(chǎn)粗合成氣中的有效氣體(CO+H2)可以達(dá)到85％以上。5、單爐生產(chǎn)能力大目前已投入運(yùn)行的氣化爐日處理煤量高達(dá)1000～4000t．運(yùn)行時(shí)氣化爐的壓力(yālì)控制在3．0--4．0MPa。6、氧耗低Shell煤氣化技術(shù)與水煤漿氣化相比，02消耗低15％～25％，因而與之配套的空分裝置可以降低投資。共四十七頁(yè)7、采用水冷壁結(jié)構(gòu)Shell氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)．利用以渣抗渣原理．通過開車前的掛渣對(duì)爐壁進(jìn)行保護(hù)，無(wú)需昂貴(ángguì)的耐火磚襯里，運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)，維護(hù)量少，使用壽命一般都在lO年以上，無(wú)需備爐。8、先進(jìn)的控嗣系統(tǒng)氣化操作采用了先進(jìn)的工藝計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，輸入輸出點(diǎn)多達(dá)3000多個(gè)，采用分程、串級(jí)、前饋、比值調(diào)節(jié)以及順序控制和邏輯控制，通過DCS、ESD、PLC實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)中的監(jiān)控和管理，自動(dòng)化程度高，保障系統(tǒng)能夠在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。9、燒疇運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)Shell煤氣化燒嘴的設(shè)計(jì)使用壽命為8000h，保證了氣化裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行。并且維護(hù)量小。共四十七頁(yè)10、粗合成氣激冷冷卻Shell煤氣化技術(shù)通過粗合成氣循環(huán)冷卻系統(tǒng)將氣化爐出口溫度激冷至900oC左右，氣體中夾帶的灰渣液漓被固化并冷卻。從而形成一種非粘性的飛灰顆粒，避免了飛灰在膜式壁上的凝固(nínggù)堆積。同時(shí)也避免了廢熱鍋爐的高溫材料限制。11、開車靈活Shell氣化爐為水冷壁結(jié)構(gòu)，開車時(shí)先建立鍋爐給水循環(huán)系統(tǒng)．通過開工蒸汽對(duì)氣化爐進(jìn)行預(yù)熱升溫，然后經(jīng)開工燒嘴點(diǎn)火達(dá)到煤氣化的溫度要求。投入煤燒嘴，一般僅需要3-4小時(shí)就可以投入正常運(yùn)行，靈活便捷。共四十七頁(yè)12、環(huán)境效益好Shell煤氣化在整個(gè)生產(chǎn)過程中對(duì)污染物都實(shí)行了全過程控制，高溫氣化(qìhuà)不產(chǎn)生焦油、酚等凝聚物，排出的熔渣經(jīng)水幕激冷后成玻璃狀顆粒，性質(zhì)穩(wěn)定，可用作道路建設(shè)等材料。產(chǎn)生的飛灰被飛灰過濾器除塵回收，可用作水泥滲合劑等。氣化(qìhuà)產(chǎn)生的污水中含氰化物少，易于處理，必要時(shí)可以做到零排放。共四十七頁(yè)1．熱力學(xué)機(jī)理氣化反應(yīng)溫度很高，煤粉受熱速度極快，粉煤中的殘余水分能瞬間快速蒸發(fā)。同時(shí)快速脫除其中的揮發(fā)分。生成(shēnɡchénɡ)半焦和氣體產(chǎn)物，在富氧的環(huán)境下，氣體產(chǎn)物中的可燃成分與02迅速發(fā)生燃燒反應(yīng)，并放出大量的熱維持反應(yīng)[2]的進(jìn)行。反應(yīng)過程大致可分為三步，第一步；裂解及揮發(fā)分燃燒。當(dāng)粉煤和02噴人氣化爐內(nèi)后，被迅速加熱到較高的溫度，粉煤在此時(shí)發(fā)生干餾和裂解，釋放出焦油、甲醇、甲烷、酚、樹脂等揮發(fā)分，水分變成水蒸氣，粉煤變成煤焦。第二步；燃燒及氣化。煤焦一方面與剩余的O2發(fā)生燃燒反應(yīng)，生成CO和CO2等氣體，放出熱量。另一方面與水蒸氣和CO2發(fā)生氣化反應(yīng)，生成H2和CO。第三步；氣化。煤焦和CH4等與水蒸氣發(fā)生氣化反應(yīng)生成H2和CO。四、Shell煤氣化技術(shù)的反應(yīng)(fǎnyìng)機(jī)理共四十七頁(yè)2．動(dòng)力學(xué)機(jī)理氣化反應(yīng)是氣化劑與焦渣接觸而發(fā)生(fāshēng)的．它的反應(yīng)歷程為氣化劑分子自氣流向焦渣外殼擴(kuò)散\滲透過焦油的外殼灰層而達(dá)到未反應(yīng)的焦油表面一滲透到焦渣的毛細(xì)孔而到達(dá)焦渣的內(nèi)表面一與焦渣發(fā)生氣化反應(yīng)一生成的產(chǎn)物循上述相反進(jìn)行而擴(kuò)散到氣流中去。共四十七頁(yè)五、應(yīng)用(yìngyòng)情況

自湖北雙環(huán)公司。于2001年6月簽訂第一份技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議至2012年6月，國(guó)內(nèi)已有15家企業(yè)(qǐyè)與shell公司簽訂了19份合同，引進(jìn)了23臺(tái)氣化爐。其中9套裝置10臺(tái)氣化爐用于生產(chǎn)合成氨，9套裝置11臺(tái)氣化爐用于生產(chǎn)甲醇，l套裝置2臺(tái)氣化爐用于生產(chǎn)氫氣，基本情況見表1共四十七頁(yè)魯奇煤氣化技術(shù)(jìshù)共四十七頁(yè)一、魯奇氣化技術(shù)的發(fā)展(fāzhǎn)歷史

固定床加壓氣化爐最早為德國(guó)魯奇公司開發(fā)，魯奇氣化技術(shù)由此得名。魯奇氣化技術(shù)的發(fā)展是以魯奇氣化爐的改進(jìn)為核心，魯奇爐的發(fā)展主要經(jīng)歷了3個(gè)階段。第1階段(1930—1954年)，第一代氣化爐直徑2.6m，主要用于生產(chǎn)(shēngchǎn)城市煤氣，氣化爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是有內(nèi)襯和邊置灰斗，不設(shè)膨脹冷凝器，氣化劑通過爐篦的主動(dòng)軸送入，該爐型只能氣化非粘結(jié)性煤，且氣化強(qiáng)度較低，產(chǎn)氣量5000～8000Nm3／h·臺(tái)。第2階段(1954—1969年)，第二代魯奇爐擴(kuò)大了用煤范圍，可氣化弱粘結(jié)性煙煤，取消了內(nèi)襯，改進(jìn)了布?xì)夥绞胶驮黾恿似普逞b置，邊置灰斗調(diào)為中置灰斗，氣化爐直徑擴(kuò)大到2.8m、3.7m2種，單爐生產(chǎn)能力得到提高，產(chǎn)氣量分別達(dá)14000—17000m3／h·臺(tái)、32000—45000m3／h·臺(tái)。共四十七頁(yè)第3階段(1969年～至今)，為了進(jìn)一步擴(kuò)大用煤范圍，使之達(dá)到氣化一般粘結(jié)性煤的目的，推出了Mark—IV型氣化爐，改進(jìn)了布煤器和破粘裝置，可氣化除焦煤外的所有煤種，氣化強(qiáng)度進(jìn)一步得到提高，氣化爐直徑3.8m，產(chǎn)氣量(qìliàng)35000～65000m3／h·臺(tái)。此后，南非薩索爾(Sas01)在1980年開發(fā)了Mark—V型氣化爐，氣化爐內(nèi)徑4.7m，產(chǎn)氣量達(dá)10萬(wàn)m3／h·臺(tái)。共四十七頁(yè)二、奇氣化(qìhuà)工藝流程及特點(diǎn)5—50mm塊煤經(jīng)煤溜槽、煤鎖進(jìn)入氣化爐。水蒸氣和氧氣混合后從氣化爐底部經(jīng)爐篦進(jìn)入氣化爐，在3.0MPa、1000℃的條件下，與煤發(fā)生氣化反應(yīng)。從氣化爐出來(lái)(chūlái)的粗煤氣，溫度高達(dá)220—600℃，經(jīng)噴冷器后溫度降至200～210℃左右，進(jìn)入廢熱鍋爐回收余熱，溫度降至180。C左右，粗煤氣經(jīng)氣液分離后進(jìn)人下游工序。廢熱鍋爐可產(chǎn)生0.5MPa～0.6MPa的低壓蒸汽。從噴冷器洗滌下來(lái)的含焦油和傘的煤氣水隨煤氣一起進(jìn)入廢熱鍋爐的底部的分離器，初步分離油水。一部分含塵煤氣水由循環(huán)泵返回到洗滌冷卻器，其余送煤氣水分離單元。氣化爐氣化產(chǎn)生的灰渣周期性通過灰鎖斗排出。共四十七頁(yè)三、魯奇氣化工藝主要有以下(yǐxià)特點(diǎn)：(1)一般采用5～50ram的塊煤進(jìn)料，且下限率不能過高。一般要求煤的反應(yīng)性好、無(wú)粘結(jié)性和弱粘結(jié)性、機(jī)械強(qiáng)度較高、灰熔融性溫度較高。因此適宜的煤種為褐煤、次煙煤、貧煤和無(wú)煙煤，對(duì)一些水分較高(20％～30％)和灰分較高(如30％)的劣質(zhì)煤也適用。與氣流床工藝相比，魯奇爐采用碎煤為原料，人爐煤的處理費(fèi)用低。(2)氣化為干法排灰，使用純氧氣化，為防止結(jié)渣，采用較高汽氧比，因此氧耗較低，約為氣流床氧耗的70％，可在空分制氧設(shè)備上節(jié)省大量投資。共四十七頁(yè)(3)氣化產(chǎn)生的煤氣中CH。含量較高，達(dá)10％左右，適合于生產(chǎn)城市煤氣和代用天然氣(SNG)，將CH。轉(zhuǎn)化為CO和H：后也可以用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品，比如甲醇和氨。(4)粗煤氣中H2／CO為2.0，不經(jīng)變換或少量變換即可用于F—T合成(héchéng)、甲醇合成(héchéng)、天然氣合成(héchéng)等產(chǎn)品生產(chǎn)，對(duì)比氣流床氣化減少了CO變換工序。(5)該工藝最暈要的工藝操作參數(shù)為汽氧比，與氣流床強(qiáng)調(diào)的氧煤比有一定區(qū)別，但目的相同，就是控制一定的氣化爐溫度。汽氧比的確定通常根據(jù)煤樣的ST溫度、反應(yīng)活性、產(chǎn)生的灰渣狀態(tài)和煤氣組成質(zhì)量。共四十七頁(yè)(6)固定床氣化氣、固兩相逆流接觸(jiēchù)，通過逆流操作實(shí)現(xiàn)高的“冷煤氣”熱效率，逆流操作使粗煤氣和灰渣均以較低的溫度離開氣化爐，與氣流床相比，在高溫煤氣和高溫液態(tài)渣的熱回收方面有優(yōu)勢(shì)。(7)氣化工藝成熟，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率高、造價(jià)較低，在投資上