基于壳牌煤气化工艺中的流态化技术

肖震南

摘 要：随着我国能源结构化调整工作的陆续开展，壳牌煤气化工艺技术在煤气化生产中的应用规模也在不断扩大，传统的煤气化生产技术已经无法适应现代化生产需求，流态化技术逐渐取代了传统生产模式。本文首先介绍了流态化技术的定义与应用现状，其次探讨了流态化技术应用于煤气化工艺中的特征以及相应的应用策略，希望可以有效提升流态化技术的应用管理水平，促进我国能源生产领域的进步与发展。

关键词：壳牌煤气化;流态化技术;概述

0 引言

现阶段我国的煤气化生产项目中多采用流化床生产模式替代传统生产模式，由于流态化技术的应用能够很好的满足环境保护、能源节约的客观要求，同时投资成本低、回报效率高，所以得到了大规模的应用。为了进一步探讨流态化技术应用于煤气化生产的途径，现就流态化技术的相关定义与技术特征分析如下。

1 流态化技术概述

1.1 基本定义

流态化又被称之为假液态化，该技术能够充分利用流体作用来实现固体颗粒的悬浮控制，从而使得一些固体的颗粒在阶段内获得流体的某些特征，此时就可以更好的满足生产过程中的接触表面积，确保生产的效率。流态化技术的应用能够很好的解决固态处理问题，整个过程中固体物质就像是沸腾的液体，在床层上下翻转，内部接触效率更高且能够快速传递热能，所以无论是反应工程还是现代能源生产中都具有广泛的应用。特别针对一些特殊领域，由于流态化技术可以显著减轻催化剂的使用负担，所以对于环境保护以及提升生产效率都具有一定的帮助。

1.2 应用现状

流态化技术在我国的应用起步相对较晚，目前国内的煤气化领域大多采用流化床模式，其本质上就是通过气化介质的处理方式来达到气体、固体更高热传递效率的功能，从而使得整个混合物混合更为充分，得到稳定均匀的物质。目前，美国、日本都具有较高标准的流态化技术，我国目前这个领域以借鉴学习为主，并且尝试进行流态化技术的创新与应用，已经取得了阶段性的成果，相信未来国内流态化技术设备会得到广泛推广应用。

2 流化床煤气化的特征

流化床煤气化是现阶段煤气化生产主要技术类型，其具有如下几个方面的特征：

2.1 对原煤质量要求低

流化床煤气化技术的应用很好的解决了组织不均匀的问题，由于均匀的组织处理起来难度更低，所以能够去除掉大量的杂质，这也就降低了对于原煤的要求。一些冶金后剩余的焦煤以及无烟煤等，在过去基本无法实施煤气化处理，而通过流化床煤气化后则可以满足实际的生产需求，煤种更不需要经过破碎以及碾磨就可以直接进行处理，有效提升了经济效益。

2.2 工艺流程简单

工艺流程相对简单主要体现在设备的选择与结构工艺类型上。目前来看，流化床煤气化技术实施过程中气化炉配套设备的数量不多，造价较为低廉，炉内也没有复杂多余的设备与金属构件，整体的维修工作量相对较小。

2.3 气化强度高

通过均匀稳定的加热，流化床煤气化环境氛围内的温度控制更为精准，能够准确维持在1100℃左右，从而有效提升了气化强度。

2.4 碳的综合利用效率高

整个设备构成科学、合理，飞出来的渣会通过除尘设备处理后再一次进行气化，从而有效提升了碳的综合利用效率。除此之外，产物当中不具有焦油、酚类有害物质，所以处理的污染小，稳定性强，更能够满足工业生产的环境要求。

2.5 炉内物料混合更为均匀

炉内物料混合均匀度主要与气化炉的煤气化生产工艺有关。对于整个生产流程而言，选择流化床煤气化可以更好的保持炉内的还原气氛，同时也具有一定的含碳量。传统的流化床气化设备会出现大量飞灰导致碳浪费，而选择该技术后均匀混合的组织出现飞灰的概率有效降低，提升了生产的效率与效益。

3 基于壳牌煤气化工艺中流态化技术的应用

3.1 温克勒气化床

流态化生产中最具有代表性的技术是温克勒气化床技术，该技术特征在于能够在常温下操作，但是也存在不小的問题，包括生产能力不高，气化稳定较差等等，同时由于温度控制不稳定，容易出现碳损失较大，飞灰较多，所以应用的规模在持续缩小。该技术使用技术改造能够一定程度克服其问题，包括将气化温度调整到更大的范围区间内以及做好粗煤气的分离提纯后再进行一次煤气化处理，这样就可以满足基本的碳转化效率，同时也可以有效提升气化炉的整体生产能力。目前国内已经有队温克勒气化床实施技术升级的案例，通过气化炉底部增设喷嘴并提升气化温度等方式，不但能够有效降低炉壁结渣问题，同时也可以解决煤气平整度不足、热灰回收不到位的问题，进一步提升了物料的循环转化效率，提升了经济效益。改造过程中如果能够添加旋风除尘装置，则可以有效降低炉管的整体磨损水平，进一步延长设备的使用寿命。通过技术改进的方式能够提升煤种的整体适应性，确保气化率水平，整体转化率也会提升。

3.2 灰融聚流化床

灰融聚流化床是一种主要针对碎煤进行的煤气化处理技术，该技术能够借助于空气、富氧环境来达到氧化处理的目的，其中需要添加水蒸气以及二氧化碳作为气化材料，在选择稳定的气速后就能够达到粉煤沸腾的效果，从而满足物料管理的要求，提升两相混合的功能。整体来看，灰融聚流化床技术的应用能够确保高温稳定，煤会在流化床内进行一系列的反应，包括有气化、脱挥发分、裂解、分离等等，这些过程完成后，产品质量就可以得到保障。一般来说，灰融聚流化床的优势主要包括有结构稳定、高效，操作便利，同时具有较强的煤种适应性，无论是气化原材料本地化还是实现碳转化率的提升都可以采取该技术模式。另外，目前在国内该技术的整体投资成本相对较低，实现常压工业的优势更大。针对太原、西山等地的煤种进行测试后发现，几乎所有的煤种采用灰融聚流化床都可以获得稳定的产品，同时气化强度与煤种的类型具有一定的关系，但是并不会超过国家技术标准。

3.3 循环流化床技术

循环流化床是一种主要解决炉膛内物料飞出以及物流硫化燃烧不足问题的流化床。相比于其他类型的流化床，循环流化床技术能够很好的满足流化床燃烧控制的要求，同时其硫化速度更高，对于内部的信息物控制也会更到位。采用循环流化床技术能够满足质量与热量交换的要求，同时可以取得不错的固体流速质量，从而显著改善设备的整体投资回报率。由于该技术能够满足能源利用效率以及原材料节约的要求，所以也成为未来行业内重点发展的技术类型之一。

4 总结

综上所述，相比于传统煤气化技术，流态化技术具有明显的技术优势，特别针对一些劣质的原煤而言，通过稳定高效的均匀化处理，能够很好的脱除杂质，提升产品质量。在实际应用过程中，受到各种环境与投资规模的限制，需要进行流态化技术类型的选择，从而更好的匹配生产实践需求，促进企业的可持续健康发展。

参考文献：

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