气流床气化是采用氧气—过热蒸气作为气化介质,煤的气化过程在悬浮状态下进行,属于高温、加压或常压的煤气化工艺。
1.基本特点
(1)气化区的最高温度达2000℃左右,碳的转化散率也较高,一般可达98%以上,出炉煤气温度在1400℃左右,煤气的物理显热很大。
(2)煤以干煤粉或水煤浆形式被高速气流(80~100m/s)携带喷入炉内,在高温(1200~2000℃)、常压或高压(2~8MPa)的还原气氛下完成气化反应。
图6-5 温克勒(Winkler)气化炉
(据王同章,2001)
2.化学反应特点
(1)化学反应十分迅速。煤粒在高温、强湍流的环境下,迅速经历了加热、膨胀、热解释放挥发分的过程,所形成的半焦又立即与氧气和蒸汽进行气化反应,分裂反应生成可燃气体。这一系列的过程均在1~2s内迅速完成,而且各个反应过程的反应区域不是分得那么明显。
(2)由于气化反应温度高,有利于反应式(6-1)的完成,而不利于反应式(6-2)的进行,所以出炉煤气中CO含量高达60%左右。煤气中CH4的含量很低,属于中热值煤气。
(3)由于气流床气化炉在很高的反应温度下运行,煤的热解产物会被立即烧掉,或进一步发生反应而被转化,所以从气化炉中排出的煤气不含焦油、酚类等煤气化中间产物,煤气中的H2S、COS和微量碱金属等在煤气净化系统中可以被方便地除去。
3.进料方式(www.xing528.com)
气流床气化炉在进料方式上分为湿法(水煤浆)进料和干法进料(刘鹏飞,2004)。
(1)湿法进料。湿法进料的设备及系统简单,但由于制浆过程中掺入的水要消耗部分热量,因此煤气化中的碳转化率和煤气热值低于干法进料的气化炉,且不适用含灰多的煤种。
(2)干法进料。干法进料中煤的制备、干燥、加压及输送系统复杂,设备较多,但煤气的热值高,气化过程中的碳转化率和煤气热值较高,也可采用含灰较多的煤种。
4.排渣
由于喷流床气化炉均为液态排渣,排渣呈熔融状,煤的灰分、灰熔融性及黏温特性等均对喷流床气化炉的经济、稳定运行有不同程度的影响。煤的灰熔融性温度不宜太高,当高于1500℃时,为降低灰熔融性温度,同时也为了延长耐火砖的寿命,要加入石灰石作助熔剂,从而需要增加石灰石制备系统。
5.大型化
加压喷流床气化炉的显著特点之一是气化能力大,易于尺寸放大,为大型化创造了条件,可以满足整体煤气化联合循环发电规模所要求的气化炉容量,能适应电网主力机组容量的要求。近年来投产的整体煤气化联合循环机组的容量可超过300MW,气化炉的单台容量已达到2000~2600t/d。
气流床气化法是20世纪50年代初发展起来的新一代煤气技术,最初的代表炉型为KT(Koppers-Totzek)炉(图6-6),其后发展了Shell、德士古(Texaco)(图6-7)、E-Gas及Prenflo等一批新工艺,因其出色的生产能力和气化效率,在世界范围内得到了广泛的应用,尤其是在燃气联合循环中。
图6-6 K-T气化炉结构示意图
(据王同章,2001)
图6-7 德士古气化炉示意图
(据许世森等,2006)
1—煤浆罐;2—燃烧器;3—气化炉体;4—耐火材料;5—骤冷室
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。