制备煤化气作为氢氧化铝焙烧炉燃料的新技术

曹陆君

摘 要：煤炭气化所生成的原料气是一种在工业领域应用较多也是较为广泛的燃料气，在煤炭气化的过程中采用灰熔聚加压流化床粉煤制取技术所获得的燃料气能够在氢氧化铝烘焙炉的燃料，本文将在分析多项煤气化技术优缺点的基础上对采用加压流化技床实现对于氢氧化铝烘焙炉燃料气的制取技术进行分析介绍，并对此项技术的推广和应用进行分析阐述。

关键词：煤气化；加压流化床；氢氧化铝；燃料气

中图分类号：TF802 文献标识码：A

煤炭是我国重要的燃料和工业原料之一，做好煤炭的深度开发利用对于提高煤炭的利用率有着极为重要的意义。在实现煤炭清洁利用的过程中通过采用煤炭气化技术生产出氢氧化铝烘焙炉所需要的燃料气是煤炭气化应用中的重要方面，本文将在分析国内外主流煤炭气化技术的基础上对煤炭燃料气灰熔聚加压流化床粉煤制取技术进行分析介绍。

1.煤炭气化基础的发展现状

煤炭是人类利用最为广泛也是历史悠久的一种能源，随着科技的进步和发展，对煤炭进行深度加工能够得出众多的工业原料，对煤炭进行气化能够得出多种工业燃料气，对这些燃料气进行利用将能够有效地提高煤炭的利用效率。现今的工业领域对于煤炭气化技术有着深刻的研究和应用，下文将就煤炭气化技术进行讨论：

（1）固定床技术，在对煤炭进行气化作业的过程中，将煤炭采用固定气化炉进行气化的流程被称之为块煤气化技术，在固定气化炉中又分为常压和加压两大类，在这其中常压气化所采用的煤炭气化炉炉型主要为UGI炉，而加压气化工艺所采用的气化炉型主要是Lurgi炉型和BGL炉型。

（2）除了规定气化床技术外，在煤炭气化工艺中采用流化床来对煤炭进行气化也是煤炭气化中一项极为重要的技术，在采用流化床来对煤炭进行气化的过程中主要分为使用常压流化床和加压流化床两大类气化技术。以灰熔聚（AFB）炉型为例，其在对煤炭进行气化的过程中，将所需气化的煤炭原料打碎为直径在10mm以内的煤炭小颗粒，然后在对这些粒径在10mm以内的煤炭小颗粒进行气化作业时，通过向气化炉中吹入垂直气流，从而使得这些小煤炭颗粒能够悬浮在垂直上的气流中，以便在其在沸腾状态下进行气化反应时能够使得煤料受热均匀，从而使得煤炭的气化效率得到有效的提高。

（3）国外在对煤炭进行气化反应时主要采用的是并流气流床技术，在对煤炭进行气化作业时可以采用气化剂带入粒度<100μm的煤粉进入到煤炭气化反应炉内，用以高效的得到煤炭燃料气，除此之外还可以采用水煤浆的方式将煤炭反应原料送入气化反应炉中以得到燃料气，在将水煤浆送入到气化反应炉后。气化反应炉中的煤料将在高于其熔点的温度下与气化剂发生燃烧和气化反应，反应后所剩余的灰渣则将以液体的形式被送出气化反应炉。随着我国对于煤炭清洁利用需求的不断增加，做好对于煤炭的气化反应得到所需要的煤炭燃料气是今后一段时间内我国煤炭发展和应用的重点。通过对国外煤炭气化技术进行借鉴和研究的基础上，我国基于国外先进的气流床技术研发出了符合我国自身需求的煤炭气流床气化技术。多家单位所设计出的煤炭气化技术具有完全自主的知识产权，且这些煤炭气化技术现今已经在大型煤炭化工领域中得到了应用，为实现我国对于煤炭资源的清洁、高效利用打下了良好的基础。

2.使用煤炭气化技术制备氢氧化铝焙烧炉所需要的燃料气

某氢氧化铝焙烧炉在设计之初采用的是重油作为其燃烧能源，设计完成后每年将消耗近6万吨重油，实现生产83万吨的氧化铝。这一设计思路是以往氧化铝工厂设计时所主要采用的设计思路，但是随着油料价格的持续上涨及油料供应短缺的影响，使用重油作为氢氧化铝生产过程中的主要原料已经无法满足生产所需，因此在设计时需要选用集中低廉、可靠的燃料来作为氢氧化铝焙烧炉生产所需的燃料气。山西作为煤炭大省拥有丰富的煤炭资源，并分布着大量的焦化厂，因此选用煤炭气化所获得的可燃性气体来作为氢氧化铝焙烧炉所需要的燃料气具有来源丰富、供应稳定、价格低廉的特点。能够很好地满足氢氧化铝的生产所需。相较于使用重油作为氢氧化铝焙烤炉的燃料，使用煤气作为生产燃料能够节约近1/3的燃料成本，此外使用煤气来替代重油将极大地降低有害其他的排放，既经济又环保。

对煤炭气化所生产出来的原料气将能够有效地保障氢氧化铝的生产，结合氢氧化铝焙烧炉的烧嘴特性以及氢氧化铝焙烧炉的工艺特点，使用煤气作为燃料气时要求煤气具有低热值、大气量稳定供应的特点，同时由于生产对于环保具有较高的要求从而使得煤气在制备的过程中需要将煤炭中的硫、磷等的含量降至最低。在众多的煤炭气化技术中，气流床技术由于生产工艺复杂和生产成本较高因此不适用于作为煤炭气化的主要技术。而在剩下的两种技术中，固定床煤炭气化技术中极具代表性的鲁奇炉，由于其生产的煤气中含有一定量的焦油和酚，因此将使用此技术汽化后的煤炭燃料气直接应用于氢氧化铝焙烧炉中将会导致严重的环境问题，而在后续生产工艺中加装过滤工艺去除焦油和酚将会导致煤炭气化燃料气的成本大幅增加，将会导致氢氧化铝生产的成本增加。因此，配套于氢氧化铝生产所需的燃料气应当采用灰熔聚流化床粉煤加压气化技术，其能够良好地适应我国煤炭中硫含量过高的煤炭特点，有利于实现对于煤炭的清洁、高效的利用。

3.氢氧化铝焙烧炉所需的清洁燃料气气生产工艺

结合氢氧化铝焙烧炉生产所需要的燃料气特点，在煤炭气化生产中使用灰熔聚粉煤加压气化生产工艺技术，此技术相较于其他的煤炭气化技术具有以下几方面的特点：

（1）使用流化床使得中心局部的温度提高，因此在煤炭气化的强度和气体性都得到了较大的提升，同时能够广泛地适用于多种品质的煤炭，尤其适用于气化劣质的煤炭。

（2）生产出的煤气中焦油和酚的含量极低，能够有效地降低污染的排放。

（3）在煤氣的生产过程中所采用的灰团聚成球、借助重量的差异与半焦有效分离的技术将能够有效地提升煤炭气化过程中的碳转化率。

（4）在煤气生产的过程中，所采用的流化床操作方式将使得煤炭气化的可操作性大幅提高，气化生产中的操作稳定将有利于连续、可靠的生产出煤气。

（5）煤炭气化生产中所产生的飞灰经过旋风除尘器的捕捉后返回到气化炉中将会再次经过循环和高温转化，从而使得碳转化率得到了进一步的提升。在氢氧化铝焙烧炉所使用燃料气项目的建设中采用独特的高氨氮废水去燃煤锅炉氨法脱硫系统，在规避了以往使用高氨氮废水处理较为困难这一难题的基础上实现了废水资源的重复循环利用，在解决了氨法脱硫中氨耗成本较高难题的同时也使得资源的利用率得到了较大幅度的提升。此外，在煤气生产工艺中使用煤气膨胀机来取代电机进行驱动在降低更好的同时也使得煤气的能源成本得到了较大幅度的降低。

结语

氢氧化铝焙烧炉的生产需要耗费巨大的能源消耗，再过往的设计中采用重油作为燃料将不但会造成成本激增同时也会产生较大的环保难题。为解决这一问题，使用灰熔聚流化床粉煤加压气化技术来制取煤气作为氢氧化铝焙烧炉燃烧的燃料气，将能够有效地提高氢氧化铝焙烧炉生产的效率并降低氢氧化铝焙烧炉的生产成本。利用灰熔聚流化床粉煤加压气化技术所制备的燃料气除了应用于氢氧化铝焙烧炉的燃烧生产外，还能够应用于其他诸多的生产领域中，具有较高的推广和应用价值。

参考文献

[1]李伟，王加明，蒋明亮.氢氧化铝焙烧炉燃料制取新技术的应用及推广[J].中国金属通报，2015（8）：39-41.

[2]张存兵.焦炉煤气在氢氧化铝流态化闪速焙烧炉应用的节能分析[J].有色冶金节能，2007，24 （2）：19-23.

[3]王洋，房倚天，黄戒介，等.煤气化技术的发展——煤气化过程的分析和选择[J].东莞理工学院学报，2006，13 （4）：93-100.endprint