干煤粉加压气化技术

宋营

摘 要：作为一种重要的煤气化技术，干煤粉加压气化技术的应用对于保证系统运行的稳定性与经济性具有重要作用。本文首先介绍了干煤粉加压气化技术特点，然后具体探讨了干煤粉加压气化工艺流程，以期为相关技术与研究人员提供参考。

关键词：干煤粉；加压气化技术；研究

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。

3 结束语

干煤粉加压气化技术的应用水平将直接关系着煤炭发电与清洁能源企业的生产质量和经济效益，因此，相关技术与研究人员应加强有关干煤粉加压气化技术的研究，总结干煤粉加压气化技术原理及关键工艺处理措施，以逐步提升干煤粉加压气化技术应用质量。

参考文献：

[1]曲春辉.干煤粉气化技术浅谈[J].内蒙古石油化工，2011，05（35）：57-58.

[2]王剑钊.干煤粉加压气化工艺的控制策略[J].热力发电， 2010，06（10）：61-62.

[3]曹小玲，皮正仁，彭好义，蒋绍坚.干煤粉分级气流床的气化特性[J].中南大学学报（自然科学版），2012，13（14）：74-75.endprint