干煤粉加压气化技术

2015-08-19宋营

山东工业技术 2015年16期

宋营

（兖矿贵州开阳化工有限公司,贵州开阳 550300）

煤碳资源的清洁使用是当前国内经济与社会发展的必然选择。为满足当前可持续发展的需求，煤炭的洁净使用应以科学发展观为主旨，采用现代科学技术，以开拓煤炭资源发展的新型化工业道路。作为清洁煤发电与煤化工行业的关键技术，干煤粉加压气化技术具有比氧耗小、冷煤气效率高、自耗功小、净化系统与煤气冷却器成本低等特点。因此，加强有关干煤粉加压气化技术的研究，对于改善煤气化技术应用质量具有重要的理论和现实意义。

1 干煤粉加压气化技术特点

干煤粉加压气化炉通常选用冷壁结构。气化炉内的某段反应区安设4个对称的烧嘴，煤粉与气化剂利用烧嘴流通进入气化炉，在炉内产生撞击流，以在呢刚强传质与传热进程，保证气化反应顺利完成。另一段反应区安设2个对称烧嘴，将水蒸气与煤粉通入进去，采用高温煤气显热段实施煤热解和焦炭的气化反应。渣口一般安设在底部高温段，选用液态排渣技术。气化炉二段反应是指在采用高温煤气显热段开展气化与热解的同时，减小高温煤气温度，以降低激冷煤气量与激冷压缩机载荷。

干煤粉加压气化技术的特点有：（1）气化炉选用水冷壁结构，以渣抗渣，不存在耐火砖衬里，具有较长的使用寿命；（2）两段反应区实行焦炭的气化反应、煤的挥发分与热解，采用一段高温煤气进行显热，且同时能减小煤气温度，进而降低激冷气压缩机系统规模；（3）选用多个烧嘴方式，改善了气化工作的稳定性与负荷调节性能；（4）反应区温度多控制在1400～1600℃之间，气化压力可达到3MPa，碳转化率可达到99%，煤气中的CO与H2含量等气成分能够高达90%。相比国外发达技术，冷煤气效率可提升2%，比氧耗可降低15%～20%。煤气品质较高，不存在酚及焦油等杂质；（5）后续工艺可配合采用激冷流程或废锅流程，以适用于不同工艺方案[1]。

2 干煤粉加压气化流程

干煤粉加压气化工艺流程通常包含两个工艺流程：

2.1 干煤粉密相加料系统

将采购的优质干煤粉使用槽罐车运输至工作现场，使用气力输送方式将其输至煤粉储仓。然后经过煤粉泵输送至加煤常压仓。常压仓底部通常安设两个出煤口，一个用于对供煤锁斗供煤，另一个用于对二段输送罐供煤。供锁斗采用每小时一次的供煤方式，各次将800kg的粉煤按照固定时间填入计量仓，然后再按照固定时间定量输入常压变压罐，待罐内煤粉填满后将阀门关闭并提升输送罐压力，再将阀门打开将煤粉填入输送罐。

常压仓采用每小时每次800kg的供煤方式向二段输送罐提供煤粉。待装满输送罐后将工作压力升到设定值，然后向气化炉二段的固定喷嘴进行煤粉供应。待罐内煤粉供应完成后，将压力降低与常压一致后再进行佳美。为确保煤粉正常流通，可将均压管安设在罐和仓之间，以控制压力平衡[2]。

2.2 气化系统

气化是指在固定压力与温度条件下，采用气化剂开展热化学反应，最终将煤转换成煤气的过程。

（1）喷嘴供料：采用载气方式按照密相将加煤罐的干煤粉填入喷嘴中心管，待过热蒸汽与氧气送入混合气进行充分混合后，在送入喷嘴环管。若在供料时产生干煤粉供料中止，过热蒸汽与氧气供应会即刻停止，且在同一时间启动高压反吹N2，以避免发生意外伤害事故。

（2）喷嘴冷却保护：喷嘴冷却水系统主要用于保护喷嘴，以避免气化炉内的高温引发喷嘴产生热损伤。喷嘴冷却水槽的软水利用软水通过泵分别送至两端喷嘴实施冷却，而喷嘴的冷却水在经过减压冷却后可重新进入冷却槽进行循环利用。

（3）气化反应：在将干煤粉投入进料后其会发生气化反应，主要位于气压为3MPa，温度在1300～1500℃的气化炉段内，煤和水进行氧化反应，以产生CO和H2为主要成分的粗煤气，随后粗煤气被送入到另一段1000～1200℃的气化炉内，煤与蒸汽进行煤的干馏热解、挥发分二次裂解和水蒸气分解等反应以形成粗煤气。

（4）煤气冷却处理：将两段气化炉产生的粗煤气混合，采用喷淋冷却水将混合粗煤气激冷直到900℃，以充分固化熔融态的灰渣颗粒杂质。待粗煤气被输送至废热锅炉后，在废热锅炉内让其同温度在40℃左右的脱氧水进行热交换，使其冷却温度控制在300℃。

（5）熔渣冷却与排渣：反应生成的大量煤渣依靠自身重力流入渣池，利用循环冷却水对渣池内的煤渣进行淬冷固化，随后将其排至底部渣锁斗，按照固定周期进行排出。在排渣工作进行时，影响将渣锁斗顶部的进口阀和均压管处的平衡阀关闭，然后启动渣锁斗的减压阀，待渣锁斗内的压力恢复到常压状态时，启动渣锁斗底部的排渣阀，且同时开启锁斗水箱内的冲洗加水阀，进行渣池排渣。待排渣完成后，将渣锁斗底部的排渣阀、冲洗加水阀和减压阀关掉，开启渣锁斗加压阀，待压力回归至标准值后，在开启均压管的平衡阀与进口阀，同时关闭加压阀以进行集渣[3]。

（6）干法除尘：将粗煤气输送至干式除尘器，飞灰则进入飞灰收集罐。飞灰收集罐的飞灰进行处理后可再次进入气化炉进行循环利用。均压管设置在集灰罐同飞灰收集罐之间，可用于罐内压力调试。在排灰时，先将均压管的平衡阀和收集罐进口阀关掉，待收集罐压力恢复至常压后，将排气过滤器连通，并启动收集罐出口阀，将飞灰输送至专用收集车，待充分处理后再次输送至煤粉储仓。