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煤气化技术范文1
关键词: 流化床气化炉 特点 发展方向
一、前言
我国“富煤、少油、缺气”的能源状况，决定了煤炭在我国的能源消费结构中始终占据着重要的地位。作为煤化工和洁净煤的重要单元技术―煤炭气化技术,在化工、冶金、机械及城市燃气供应等多个方面已有广泛应用，在国民经济中占有十分重要的地位。区别于常见的固定床和气流床气化炉，流化床气化技术以碎煤为原料(小于6mm)，具有操作温度适中，煤气易于净化，投资低，原料适应性宽等特点，因此愈来愈受到重视。
流化床气化炉中，颗粒呈流态化状态，从而消除了固体颗粒间的内摩擦力，使颗粒具备了流体的性质，提高了其传热、传质性能。早在《天工开物》中已有使用的记载[1]。用于煤气化生产时，已经开发的炉型有温克勒（Winkler）、高温温克勒（HTW）、U-gas、KRW、循环流化床、恩德炉及灰熔聚炉。
二、流化床气化炉的结构
1、外部结构
虽然不良的流化现象――腾涌和沟流，是由于操作过程中静床层高度和床径的不当比例引起的，但是，腾涌一般发生在高径比大的床层中，沟流一般发生在大直径床层中，流化床反应器的构造必须有合适的高径比。同时，为了延长物料的停留时间和降低出口煤气的温度，流化床气化炉一般都设置了扩大段，且扩大段的直径一般要比浓相段的直径略大。
2、分布板的型式
作为流化床反应器的核心构件，设计良好的分布板，对颗粒的均匀流化起着举足轻重的地位。
在材料的选择上，金属和陶瓷各有优势，陶瓷能耐腐蚀气体和高温，但对热冲击或热膨胀应力的强度极低，并且，由于陶瓷易磨蚀，使用过程中锐孔会逐渐扩大，进而影响气速和流化效果。而由于气化剂对分布板的冷却作用，金属分布板可耐受腐蚀气体和高的炉温，所以，从强度和总的经济考虑，一般选用金属分布板。
由于在大直径床层中的负荷较重，平板受压弯曲无法预测，而弧形板较耐重负荷和热应力。同时，因为鼓泡和沟流优先产生于靠近流化床的中心位置，凹型板比凸型板有更好的纠正趋向，所以分布板一般设计为凹型。
当分布板为单孔板时，气化剂由底部中心集中进入，在物料中形成喷泉，和物料的下降运动共同组成内部环流，也称之为喷射流化床，此床层的压降比一般流化床要低，床内横向的传热、传质也较一般的流化床要好；但是床层密度有显著的波动，且易引起沟流和腾涌。当分布板有较多进气孔时，低气速下床层密度的变化可忽略不计，且气泡较小，气固相接触较为密切且气体沟流较少。
为使气化剂经过锐孔后的流量均匀，分布板必须有足够的压降。如果孔径过大，气速将会变小，物料将会泄漏进入气室；反之，将引起沟流现象。一般来说，锐孔喷射后的动能应为床层重量阻力的1/2或3/4。同时，开孔率过高，又会提高分布板的压降，这样，增加动力消耗的同时，也阻碍了两层或多层间的固体颗粒循环。
分布板沿一般与气化炉内壁垂直布置，Winkler炉的气化剂则通过6个侧向喷嘴进入流化床。
3、开工喷嘴
用于气化炉的升温或者烘炉操作。根据所用燃料的不同，有不同的结构。设计时必须注意以下几点：
（1）为防止在管线中形成爆炸性混合物，燃料和空气在炉内方可混合；
（2）如燃料为煤层气，因耗氧量过大，应考虑气体的预混结构[2]；
（3）如燃料为油，则有雾化片、旋流片和分油嘴三部分组成；
（4）正常生产时，喷嘴均应通入保护性气体
4、进料方式
流化床气化炉因其炉温低且颗粒停留时间短，故要求使用反应活性高的煤，如褐煤、长焰煤等。为确保煤的流态化，一般进料粒度为0―10mm；为确保进煤系统的通畅及气化效率和氧耗，含水量最高不超过12%；为确保进煤系统通畅，进煤管线一般配有吹送气，气源为氮气、二氧化碳、空气或者循环煤气；此外，为提高入炉煤的温度，进煤管线一般配有蒸汽夹套。
同时，为了减少进煤对物料层及气流场的影响，Winkler气化炉沿炉体的圆周互成180°或120°设置二到三个进料口，使得煤在浓相段得以均匀分布。
5、炉温的提升
因流化床气化炉的反应温度必须低于煤灰的软化温度，在此温度下，还原反应进行不够彻底，且煤气产品中CO2含量较高，为有效解决这一问题，常有以下三种途径：
1）、稀相段加入二次风
在床面上部的稀相区引入二次蒸汽和氧气，这样，一是降低了上升气流速度以延长停留时间，以便进一步反应和分离气体中的夹带物；二是促进反应，该区域温度比流化床内操作温度高200℃左右，使气体中夹带的细灰继续气化反应，密相段产生的甲烷和高碳化合物进一步燃烧和裂解；三是此处的高温将“软性”的夹带煤粉变成了砂型的半焦粉，对余热锅炉的磨损会增强。当使用低活性煤时，二次气化可显著改善气化效率。采用该做法的有Winkler炉、恩德炉。
2）、中心射流产生局部高温
除分布板进气维持床内正常流化外，再由中心管（位于分布板中央的排灰口处）进入氧/汽比较大的气流，其目的是在床底中心区产生局部高温，使未燃的碳燃烧气化，使煤中的灰分在软化而未熔融的状态下，相互团聚而黏结成含碳量较低的球状灰渣，直到球状灰渣不能被上升气流托起时，便被有选择性的排出炉外。从而提高了炉内物流的含碳量。
这种团聚排灰的方式，与传统的固态和液态排渣方式不同。与固态排渣相比，降低了灰渣中的碳损失；与液态排渣相比，减少了灰渣带走的显热损失，从而提高了气化过程的碳利用率，是煤气化排渣技术的重大发展。
3）、提高入炉煤和气化剂的温度
因气化过程的目标反应C＋CO2＝2CO-172kJ/mol，C＋H2O＝CO＋H2-131kJ/mol均为吸热反应，因此提高入炉原料的温度对炉温的提高有实际意义。具体做法有入炉煤管线伴热、提高蒸汽温度、入炉空气或者氧气预热等。
4）、提高气化炉的操作温度
流化床的操作温度必须小于T2，当气化低活性煤时，且含有较多的碱土金属氧化物时，加入石灰，可提高灰熔点，从而提高炉温，采用该做法的有HTW炉。
6、排渣方式
流化床气化炉的灰渣温度和炉内物料温度几乎相等，为回收其中显热，实现顺畅排渣，大致有湿态排渣和干态排渣两种方法。
1）、湿态排渣
渣斗中充水，对灰渣直接进行冷却，该法对灰渣冷却彻底，避免了高温灰渣对排渣系统设备、管线及阀门的冲刷和磨损，使得灰渣能够顺利排出，灰水和煤气的洗涤水一起沉淀、过滤后即可循环使用。但灰渣经此高温急冷后，不适宜做建材。采用此排渣方式的有U-gas气化炉、
2）、干态排渣
灰渣经间接降温后，排出炉体。而为了回收灰渣的显热，可采用水夹套或者耐磨衬里的方式。后者只能耐热不能降温，而前者可有效回收热量，因此，前者比后者更加有吸引力，但实际运行中，因为灰渣急速冷却，容易在渣斗内壁形成挂壁。且灰渣对内壁磨损严重，使得渣斗发生泄漏的现象时有发生。
根据耐磨衬里耐冲刷、耐磨损而不能降温的特点，在渣斗上部加喷淋水管线，对灰渣进行降温，避免渣斗内部的挂壁现象，也缓减了磨损现象。同时，副产的蒸汽又返回气化炉内参加气化反应。但在升温或者烘炉的过程中，需考虑冷凝水的排出及喷嘴的保护。
7、炉顶降温装置
因流化床气化炉的床层相对固定床较薄，且气速较高，所以出口煤气温度较高（几乎和床温一致），且携带大量细灰，为了防止熔融的飞灰堵塞余热锅炉的管子，必须使煤气出口温度低于灰熔点。常用以下方法进行处理：
1）、水冷壁进行降温
用水冷壁降温较为平稳，同时可以副产蒸汽。
2）、直接用喷淋水进行降温
此法水和含尘煤气直接接触产生蒸汽，对温度有较好的控制，产生的蒸汽亦可参加炉内反应，但因喷淋水只能降温，不能降热，过多的使用，可能会增加气体总流量从而对后系统冲刷严重，并且气体温度过低，蒸汽的转化率也将大打折扣，因而此处的温度一般控制在950℃左右。升温或者烘炉的过程中，也必须保护好喷嘴。
8、飞灰处理系统
Winkler炉的炉顶细灰经单级旋风除尘器分离后，并未返回气化炉，而是和灰渣一起送往辅助锅炉作为燃料。
其他的流化床气化炉的细灰经两级或者旋风除尘器分离，第一级的出料返回气化炉重新反应，第二级除尘器的出料回收后，另做他用。
三、结论
1、“上吐下泻”的问题有待于彻底解决
由于炉内物料混合均匀，而生产煤气客观要求炉内必须保持还原性气氛，也就是炉内物料必须保持较高的含碳量，这就使得一般流化床气化炉底渣和炉顶飞灰残炭量高，即所谓的“上吐下泻”。虽然中心射流和选择排灰，实现了灰渣和碳的分离，也就是说降低了灰渣中的残炭率，对“下泻”的避免有积极的意义。但是，飞灰的治理并没有实际的效果。有人认为原因在于流化床内部的还原性气氛，应该将其返回到喷射区，即氧化区内。
2、开发流化床加压气化技术
压力提高后，临界流化速度将会减小；对床层阻力的影响很小；为维持床层膨胀高度不变，需要增加气体流速，也使得气体在床内的停留时间相应的增加；加压流化较均匀，气泡含量很小，颗粒往复运动均匀；带出物的量和尺寸都减小了。并且，生产强度约与压力增加的平方根成正比。而且加压气化提高了煤气的压力，减少了后续工段的压缩功耗。
3、借鉴先进经验，提高流化床的气化效率
目前，流化床开发较好的技术如中心射流产生局部高温、稀相段加入二次风、提高气化炉的反应温度、湿态排渣等，应将这些好的做法加以耦合，从而切实提高流化床的气化效率。
煤气化技术范文2
关键词：煤气化；煤气化技术；发展趋势
中图分类号：TF526文献标识码： A
煤气化是清洁、高效利用煤炭的主要途径之一，长期的生产实践表明，在各种煤炭转化技术中，煤气化是应优先考虑的一种加工方法,它是煤基化学品、煤基液体燃料、合成天然气、IGCC发电、制氢、燃料电池、多联产等工艺为基础,因此发展煤炭产业，首先要提高煤气化技术水平。
一、煤气化技术开发现状
煤气化技术核心是气化炉，按煤在炉内的流体力学行为分为四类，即固定（移动）床、气流床、流化床和熔融床。
（一）固定（移动）床气化。固定（移动）床气化，是指原料煤从炉顶加入，高温气体不断向上流动，整个物料自上而下移动，相对固定。煤在高温气化剂作用下发生气化反应，生成高温煤气，最后从上部煤气出口出炉。固定（移动）床气化有以下四种技术路线：
1、单段式固定（移动）床气化。因单段式固定（移动）床气化炉缺陷较多，20世纪六十年代初，国外已停止使用。目前，单段式固定（移动）床目前真正实现工业化的只有碎煤加压气化。
2、两段式固定（移动）床气化。该工艺是上世纪四十年代开发的，到上世纪五十年代，该技术在欧洲被广泛用于生产城市煤气和燃料气，气化剂为空气或水蒸气。
3、鲁奇加压气化。该技术选用的煤种为长烟煤、褐煤，操作压力3.0MPa，煤气出口温度600℃，碳转化率98%。最大缺点是冷凝洗涤污水含有大量焦油、苯和酚，处理难度大。目前，鲁奇气化炉最大用户是南非SASOL，有各种型号97台。
4、BGL加压气化。以喷嘴、渣池和间歇排渣系统为核心专有技术。该工艺选用的煤种为烟煤、次烟煤，操作压力2.35～3.0MPa，煤气出口温度400～540℃，碳转化率99.5%。
（二）气流床气化。在高温高压条件下，粉煤或水煤浆与气化剂同时由喷嘴喷入气化炉燃烧室内，迅速气化，产生粗煤气和熔渣。因炉内气、固两相的流速基本相同，故称为气流床气化。目前，主要有以下五种技术路线：
1、德士古加压水煤浆气化技术。该工艺选用的煤种不限，气化压力2.7～6.5MPa，气化温度1300～1500℃，碳转化率95%～99%。该工艺设备操作连续性强，产品煤气压力高可省去后续气体压缩工段，废水易处理。该技术最大的问题是因水煤浆在喷嘴中以约30m/s的高线速度喷出，对金属材料的冲刷腐蚀颇为严重，喷口特别容易磨损。
2、华东理工四喷嘴对置式水煤浆气化技术。该工艺可提高合成气中的有效成分2～3个百分点，四喷嘴间具有较好的协同作用，有利于装置大型化，缺点是设备投资成本比较高。
3、壳牌加压气流床煤气化技术。该工艺气化压力2.0～4.0MPa，气化温度1400～1600℃，碳转化率99%。与水煤浆法相比，该技术优点是：O2和煤消耗低；负荷调解方便，可根据要求关闭其中一对，负荷降低50%。主要缺点是设备投资增大，技术要求高。
4、德国GSP加压气流床气化技术。该工艺最大的优势是可气化工业废弃物和生物质，把价格低廉、直接燃烧污染较大的煤、石油焦、垃圾等转化为高附加值合成气。该工艺气化压力2.5～4.0MPa，气化温度1400～1600℃，碳转化率99.6%。
5、航天炉HT-L气化技术。该工艺的煤种选择范围宽，碳转化率高于99%。控制系统自动化程度高，有完善的安保联锁系统。
（三）流化床气化。流化床气化，就是增大炉内向上的气流速度，使煤粉处于沸腾悬浮状态，但又不被带出气化炉的操作。因此，与固定床气化相比，流化床气化的优点是气-固和固-固接触充分，传热、传质速率大，设备大型化。目前主要有以下八种技术：
1、德国的温克勒煤气化工艺。全世界共建有70多台温克勒气化炉。由于存在诸多技术问题，仅在上世纪五十年代末和六十年代初一度盛行，之后很少新建，运行至今的已不多见。
2、德国莱茵褐煤公司发明的高温温克勒气化（HTW）。该工艺适宜煤种为褐煤，气化压力1～2.75MPa，气化温度950～1000℃，碳转化率96%。该工艺优点为氧耗量低、不产生液态烃。
3、朝鲜恩德炉粉煤气化。该技术适宜长焰煤、褐煤。碳转化率为91%～96%。恩德炉粉煤气化技术是一种比较适合我国国情的中小型洁净煤气化技术，可用于甲醇、氢气、一氧化碳等生产，以及城市煤气和冶金、机械、建材等行业的燃气生产。
4、鲁奇公司开发的循环流化床气化（CFB）。该工艺适用煤种不受限制。气化压力0.05～0.4MPa，气化温度950～1100℃，碳转化率95%～98%。该工艺优点是可以用树皮、城市可燃垃圾作为气化原料。气化强度是移动床的2倍。该系统结构简单，操作方便，造价较低，易国产化。目前，全世界已有60多家企业采用CFB气化技术，正在设计和建设的还有30多家，总体水平处于世界领先地位。
5、美国能源部组织研发的输运床反应器气化（KBR）。该工艺适用于多种煤，尤其是低阶煤，气化压力0.9-1.5MPa，气化温度950℃，碳转化率91%～96%。该项技术可在空气和氧气两种模式下运行。目前，以空气为气化剂是开发重点，特别适合于IGCC及多联产系统。氧气模式可产生合成气，用于多种化学品和燃料的生产。20世纪九十年代中期，KBR在美国阿拉巴马州威尔逊维尔建设了50吨/天的示范装置。
6、美国芝加哥煤气工艺研究所U-gas气化工艺。该技术适宜煤种宽，技术特点为气化压力在0.1、3.0MPa，气化温度955～1095℃，碳转化率96.83%。优点是煤气中不含焦油和酚；设备简单，可全程自动化控制。
7、美国西屋电力公司开发的KRW气化。该工艺适用煤种宽，碳利用率可达95%。在1987年实现了工业化运行。但目前无KRW气化炉运行。
8、煤化所灰熔聚法。该工艺适用褐煤，气化压力0.9～1.5MPa，气化温度1050～1100℃，碳转化率91%～96%。该工艺的优点是：气化炉为单段流化床，粗煤气中几乎不含焦油、酚等有害物质，易净化。该技术特别适合于中小氮肥厂替代间歇式固定床气化炉，以烟煤替代无烟煤生产合成氨原料气，使合成氨成本降低15%～20%。
二、煤气化技术发展趋势
综合现有煤气化技术，当前煤气化技术的发展趋势是以粉煤代替粒煤，气流床和流化床代替固定床。具有气化压力向高压化（8.5MPa）发展、气化温度向高温化（1500～1600℃）发展、气化剂向多样化发展和排渣方式向液态化发展的特点。依据煤种特性和合成气后续工段的要求而开发设计出不同的气化炉，因此，无“万能炉型”或“通用技术”。目前，技术最为成熟的是鲁奇（Lurgi）和德士古（Texaco），处理能力达到400～1650吨/天。国外的壳牌（Shell）、德士古（Texaco）、德国GSP等气流床气化技术，国内的两段式干煤粉、多喷嘴干煤粉、航天炉发展很快。而我国煤气化工艺目前以传统的常压移动床为主，先进的大型加压煤气化工艺总体处于研究、示范阶段。结合我国国情及现有技术情况，我国煤化气技术发展趋势：
（一）拓宽原料的适应性，集成优化不同技术。目前，国内大规模工业气化技术主要是高温气流床技术，即德士古、壳牌、多元料浆及四喷嘴，要求原料煤的灰熔点
（二）装置规模大型化。以煤气化为基础的现代工业发展的一个显著标志就是装置规模的大型化。由于受制造、运输、安装等客观因素的限制，在尺寸有限的设备上实现高效、大规模，必须实现加压气化，提高其处理能力和效率。
（三）开发煤气化净化技术，实现煤气化技术的近零排放。不同的煤田，煤中砷、汞、氯、氟、磷及其他微量元素的含量及组成差异颇大，深入研究煤气化过程中这些有害元素的迁移规律，对拓展气化原料的煤种，控制气化过程中微量元素的释放，实现近零排放，促进煤化工行业废水资源的循环利用，意义重大。故此需要进行煤气中、高温脱硫及有害元素、高温除尘、CO2资源化利用和洗涤水净化等多方面的技术研发。
参考文献：
[1]黄戒介，房倚天，王洋等.现代煤气化技术的开发与进展[J].燃料化学学报，2002.30.5.
煤气化技术范文3
关键词：IGCC 煤气化 发电
煤气化联合循环(Integrated Gasification Combined Cycle，IGCC)发电技术是指煤经过气化产生中低热值煤气，经过净化除去煤气中的硫化物、氮化物、粉尘等污染物，变为清洁的气体燃料，燃烧后驱动燃气轮机发电，并且利用高温粗煤气余热和烟气余热在废热锅炉内产生高压过热蒸汽驱动蒸汽轮机发电。它既提高了发电效率，又有很好的环保性能，为燃煤发电带来了光明，其发展令人瞩目。从大型化和商业化的发展方向来看，IGCC把高效、清洁、废物利用、多联产和节水等特点有机地结合起来，被认为是21世纪最有发展前途的洁净煤发电技术[1]。
一、煤气化联合循环(IGCC)发电系统的主要组成
煤气化联合循环系统(IGCC)主要由两部分组成，煤的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环发电部分。第一部分的主要设备有气化炉、煤气净化设备、空分装置。第二部分的主要设备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统（图1）。
其基本原理是：煤和来自空气分离装置的富氧气化剂在煤气化炉将煤气化成中、低热值的合成粗煤气，然后经净化系统将其除尘、脱硫、除染而制成可供燃气轮机使用的精煤气，进入燃烧室产生高效燃气带动汽机做功，同时还利用燃气轮机排气经余热锅炉产生不同参数蒸汽，以驱动蒸汽轮机发电，以及供热等（图1）。
二、煤气化联合循环(IGCC)发电系统的主要优点
1.高效率、潜力大
目前国际上IGCC电站的净效率最高已达到45%以上，比常规亚临界燃煤电站效率高6~9个百分点，随着工程材料的不断发展和技术的改进，若能采用成熟可靠的高温煤气净化技术，则可以较小热量的损失，其发电净效率有望达到50%。
2.可以充分利用煤炭资源，实现多联产系统
IGCC 项目本身就是煤化工与发电的结合体，气化炉产生的煤气不仅可以用于联合循环发电，还可以用于供热、合成氨、尿素等化工产品。
3.可经济低廉地去除CO2
在IGCC发电系统中，通过对合成煤气中CO转换并进行CO2脱除，可实现CO2零排放，是目前现有发电技术减排温室气体最可行、最经济的方法。
4.优良的环保性能
IGCC系统中采用脱硫、脱硝和粉尘净化的设备造价较低、效率较高，其各种污染物排放量都远远低于国际上先进的环保标准，能满足严格的环保要求。IGCC机组的脱硫效率可达99%，SO2排放总量比常规煤粉炉低很多，SO2排放在25 mg/m3左右，并可回收单质硫； NOX排放浓度仅为常规电站的15%-20%，耗水为常规电站的33%-50%，IGCC 电厂所采取的这些净化工艺过程不需要价格昂贵的催化剂，而且不会造成二次污染。
5.煤灰的处理有很多的优点
煤粉火力发电以飘尘状或渣块状产生大量的粉煤灰，但IGCC的煤灰则以溶渣排出，体积减少50%左右。同时，渣块能作为代替水泥用的骨材及路基材料，使渣块得到利用。
三、煤气化联合循环(IGCC)发电系统的主要缺点
1. IGCC单位造价成本比正常燃煤加脱硫电站高
IGCC电站的造价较高,是常规燃煤加脱硫燃煤电站成本的2倍左右，另外IGCC的水耗虽然只有常规火电机组的33%~50%,但在气化之后的废弃产品处理方面成本非常高,这些都阻碍了IGCC的推广。
2.系统复杂
IGCC是化工与发电两大行业的综合体。技术难度大，安全和经济管理都十分复杂，并且是连续生产，互相牵连。任何一块出现问题，都会造成很大损失。
四、IGCC发电技术在我国的发展
从20世纪90年代初，国家科技部、国家电力公司(原电力工业部)等部门就组织全国的技术力量，对我国发展IGCC发电技术开展了可行性研究，结果认为在我国发展IGCC发电技术是非常必要和迫切的。
国内科研单位经过国家“八五”科技攻关，在IGCC系统优化和一些核心技术的开发方面取得了很大的进步，已形成了很强的技术支撑力量。“IGCC设计集成和动态特性”、“干煤粉加压气化技术”、“多喷嘴水煤浆加压气化技术”和“煤气高温净化技术”等被列入国家重点科技攻关计划给予大力支持。这为IGCC电站的建设以及我国IGCC发电技术的发展奠定了良好的基础。在此基础上，1999年国家批准了IGCC示范电站项目建议书，IGCC示范项目正式立项，示范电站功率为300MW 或400MW。
2005年，兖矿集团国泰化工有限责任公司在山东滕州建成年产24万吨甲醇和20万吨醋酸、8万千瓦发电的多联产示范工程。由中石化投资建设的福建炼油乙烯一体化项目也建设了一套以沥青为原料的气化发电装置，联产蒸汽和氢气。但严格意义上讲，这两个项目仅仅是带有IGCC的某些技术特点的联产工程，不是典型的IGCC发电站。
2009年，我国首座自主开发、制造并建设的IGCC示范工程项目（华能天津IGCC示范电站）在天津临港工业区正式开工，并且2011年5月底完成分系统调试，进行整套试行；预计明年年底投入运行。这标志着具有我国自主知识产权、代表世界洁净煤技术前沿水平的IGCC项目取得了实质性进展，开启了我国洁净煤发电技术的新纪元。
五、推广IGCC发电技术
我国富煤贫油少气的能源结构特点决定了我国以煤为主的能源结构在未来几十年内不会发生根本性的改变，由此造成的环境问题和能源利用效率低下等多方面问题，成为我国目前亟待解决的问题。而IGCC发电技术是当今国际新兴的一种先进的洁净煤发电技术，其具有高效、低污染、节水、综合利用好等优点，可以解决我国燃煤造成一系列的问题。应当大力推广。
1.促进设备国产化
IGCC示范项目中的核心设备主要包括气化炉、汽轮机、空分分离装置、废热锅炉等,而目前IGCC电站的关键设备大多数要从国外购买,成本高,建设周期长,见效慢。要降低成本,缩短建设周期，必须要掌握核心技术，加强核心设备的制造能力与制造水平[2]。
2.实施多联产技术
将IGCC和煤化工技术结合构成基于煤气化的多联产系统，形成包括电力和多种化工产品输出，使IGCC的发电过程与制H2、供热以及生产化工产品的过程按最优原则结合起来，比单纯的IGCC系统具有更好的经济效益、更高的能量利用率以及更加灵活的运行操作性[3]。
3.加大政府扶持力度
洁净煤技术也并非没有得到政府的重视。早在1997年,《中国洁净煤技术“九五”计划和2010年发展规划》就得到国务院批准。国务院2005年《关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》提出,由国家发改委制定规划,完善政策,组织建设示范工程,并给予一定资金支持,推动洁净煤技术和产业化发展。但是这些政策都不够系统和细化，至今,我国还没有系统的洁净煤技术指引方针以及配套的支持措施,而原有的有关鼓励发展煤炭加工技术的政策已随着时代的发展，不能满足现实需要[4]。
六、结语
IGCC 是一种先进的洁净煤发电技术，具有高效、低污染等特性，特别在CO2准零排放上具有独特优势，为进一步推进我国节能减排开辟了一条新的道路，是解决煤电可持续发展的最有效的技术途径之一，符合21世纪发电技术的发展方向，同时能带动一批新技术产业的发展。开发和采用I GCC发电技术对我国电力工业的发展具有重要意义。
参考文献：
[1]焦树建IGCC技术发展的回顾与展望[J].电力建设,2009,( 1):1-7.
[2]曲伟平.清洁煤发电的CCS和IGCC联产技术[J].电源技术应用,2010,(4):1-8.
[3]徐连兵.整体煤气化联合循环发电技术的发展现状和前景[J].电力勘察设计,2005(6):8-11.
煤气化技术范文4
关键词：煤 加压气化技术 发展
在现如今国内外以煤为原料的化工产品生产中，大多采取了多种样式的煤气化工艺，如粉煤流化床气化、常压固定床间歇气化、粉煤气流床气化、碎煤加压气化，包括GSP炉、Shell炉、Texaco炉等，各样式的气化方法都会有自身的优缺点，对原料煤品质的要求也不尽相同。同时，在技术成熟程度、工艺的先进性方面也有着差异。所以，在实际中我们要根据采用的煤种类、产品结构、技术成熟可靠性及投资来选择气化方法。
一、煤加压气化技术概述
鲁奇气化炉是当前世界上在众多加压煤气化工艺中再运装置和业绩最多的炉型，当前世界上最成功也是唯一的大型煤制油化工联合体是坐落于南非的SA-SOL公司，其所应用的煤气化技术就是来自德国的鲁奇加压气化技术。该公司现有气化炉97台，其中SASOL Ⅰ厂有17台（13台MK Ⅲ型、3台MK Ⅳ型和1台能力为66000m3/h的MK Ⅴ型），SASOL Ⅱ厂和SASOL Ⅲ厂各有40台内径为3.8m、能力为41000m3/h的MK Ⅳ型气化炉，SASOL鲁奇气化炉设备的利用率能够达到94%。
在国内，鲁奇煤气化炉也有一些成功的应用范例：山西化肥厂改造工程，增建1台气化炉；哈尔滨依兰气化厂，5台气化炉；山西化肥厂一期工程，4台气化炉；河南省义马气化厂一期，3台气化炉；云南解化煤制氨，共14台气化炉；山西潞安煤基16万t合成油示范工程，4台气化炉；河南省义马气化厂二期工程，2台气化炉。目前在建的大唐国际SNG的化工厂、新疆广汇80万t二甲醚一期工程，均采用该气化工艺。
鲁奇煤气化技术所具有优点包括：
1、在融合了术高效的熔渣气化技术和成熟的移动床加压气化技所具有的优点后，可以充分的气化劣质煤；2、煤炉逆向气化，煤在炉内停留时间高达1h，反应炉操作温度和炉出口煤气温度低；3、较低的氧耗量，在目前三类气化方法中氧耗量是最低的；4、该技术的热效率高于流化床气化技术的效率；5、最终所得到的总体工艺效率要比其它气化技术要高；6、在经过之前大量工业化应用验证的基础上，该技术安全可靠；7、几乎全部能够利用原料煤中的碳，碳转化率在99.5%以上，不会有无资源的浪费；8、在分离粗气中的焦油后直接可加工成副产品，也可在气化炉中进行气化；9、较小的废水处理装置，气化炉排渣可筑路、无污染；10、投资低，性价比高。
二、气化炉
煤加压气化炉都带有夹套锅炉，每台气化炉配1台灰锁、1台煤锁、1台废热锅炉、1台洗涤器和1台灰锁膨胀冷凝器。
加压气化炉炉内设有搅拌装置，用于气化强黏结性的烟煤外的大部分煤种。为了能够有效地气化有一定黏结性的煤种，在气化炉炉内上部设置了搅拌器与布煤器，把二者有机的安装在同一空心转轴上，其转速的大小根据气化用煤的黏结性和气化炉生产负荷来进行调整，一般为10～20 r/h。煤从煤锁加入，通过布煤器上2个布煤孔进入炉膛，平均布煤厚度在15～20 mm/r，从煤锁下料口到煤锁间的空间，约能储存0.5h的气化炉用煤量，可以用来缓冲煤锁在间歇充、泄压加煤过程中的气化炉连续供煤。
在炉内，在布煤器的下面安装搅拌器，通常情况下会设有上、下2片搅拌桨叶。桨叶深入到煤层的位置与煤的结焦性能有很大的关系，其位置深入到气化炉的干馏层，以便于破除干馏层形成的焦块。桨叶的材质可以使用耐热钢，可以在其表面堆焊各样式的硬质合金，提高桨叶的耐磨性能。搅拌器、桨叶、布煤器均是壳体结构，外供锅炉的给水需要通过布煤器、搅拌器。首先，煤进入搅拌器最下端的桨叶进行冷却，然后再依次通过冷却上桨叶、布煤器间的空间返回夹套形成水循环，锅炉水的冷却循环方式对布煤搅拌器的正常运行特别重要。因为当搅拌桨叶在高温区进行工作时，如果水的冷却循环不正常，将会导致搅拌器及桨叶超温烧坏造成漏水，从而造成气化炉运行的中断。
同时，此种炉型也可不安布煤搅拌器，可以进行气化不黏结性煤种。整个气化炉上部传动机构取消，只保留煤锁下料口到炉膛的储煤空间，结构相对来说较为简单。
炉篦分5层结构，从下到上逐层叠合固定在底座上，顶盖呈锥形，炉篦材质选用耐磨、耐热的铬锰合金钢铸造。最底层炉炉篦下面有3个灰刮刀安装口，气化原料煤的灰分含量来决定灰刮刀的安装数量。如果灰分含量较少，则可以安装1～2把刮刀。如果灰分含量较高，就需要安装3把刮刀。支承炉篦的止推轴承体上有注油孔，由外部高压注油泵通过油管注入止推轴承面进行，油需要是耐高温的过热缸油。炉篦的传动采用液压电动机传动。液压传动具有结构简单、调速方便、工作平稳等优点，但为液压传动提供动力的液压泵系统设备较多，故障点由此也增加较多。介于气化炉直径过大，为使炉篦得到均匀受力，可以使用2台电动机对称布置。
灰锁与煤锁的上、下锥形阀采用硬质合金密封面，延长煤、灰锁的运行时间，减少故障率。南非SASOL公司在煤灰锁上、下锥阀的密封面采用了碳化硅粉末合金技术，使锥形阀寿命延长到18个月以上。
三、工艺流程
加压气化装置由气化炉及排灰灰锁和加煤煤锁组成，气化炉直接与煤锁和灰锁相连。装置运行时，在经过破碎筛分成5～50 mm的煤后，经过自动操作煤锁进入到气化炉。在煤被装满之后，随即对煤锁进行充压，从常压一直充至气化炉的操作压力。在向气化炉加完煤之后，煤锁卸压至常压，随即开始下一个加煤循环过程。
用来自气化炉的粗煤气和来自煤气冷却装置的粗煤气使煤锁分两步充压；煤锁卸压的煤气收集于煤锁气气柜，并送往燃料气管网。减压后，留在煤锁中的少部分煤气，用喷射器抽出。通过煤尘旋风分离器和布袋除尘器除去煤尘后排入大气。
气化剂-蒸汽、氧气混合物，通过安装在气化炉下部的旋转炉篦喷入，在燃料区燃烧一部分煤，为吸热的气化反应提供所需的热。在气化炉上段，刚加进来的煤向下移动，与向上流动的气流逆流接触。在此过程中，煤经干馏、干燥和气化后，残灰留下，灰由气化炉中经旋转炉篦排入灰锁，再经灰斗排至水力排渣。灰锁也进行充、卸压的循环，其中充压用过热蒸汽来完成。
气化炉为带夹套的Mark Ⅳ型，每台气化炉配1台灰锁、1台煤锁、1台洗涤器和1台废热锅炉。产气量决定灰锁与煤锁装卸料的频率。离开气化炉的煤气首先进入洗涤冷却器，煤气用循环煤气水加以洗涤并达到饱和状态。洗涤冷却器将煤气温度降至200℃，再除去可能夹带的大部分颗粒物。
饱和并冷却后的煤气进入废热锅炉，通过生产0.5 MPa低压蒸汽来回收一部分煤气中蒸汽的冷凝热，多余煤气水送往煤气水分离装置。离开气化工段的粗煤气在压力达到2.91 MPa （g）、温度为181℃的饱和状况下，经粗煤气总管进入煤气冷却工段。
四、污水处理工艺
煤加压气化产生的粗煤气中含大量粉尘、水蒸气和碳化的副产物――轻油、焦油、萘、脂肪酸、酚、溶解的气体和无机盐类等，温度也较高。因此，需冷却和洗涤，以降温和除去粗煤气的有害物。在粗煤气洗涤和冷却时，这些杂质进入水中，形成气、液、固三态存在的多成分煤气水。
煤加压气化过程中产生的废水成分复杂，含焦油、氨、酚、尘等多种杂质，它们在水中含量高。煤种的不同导致各成分的含量也不同，但此种废水用常规生化、过滤、反渗透等方法无法直接处理，须先将水中尘、油、酚、氨等进行分离、回收，这样一方面回收废水中有价物质，带来一定经济效益；另一方面也使废水达到一般废水处理方法的进水要求。
根据煤加压气化工艺特点，废水处理工艺中，经焦油、粉尘分离后的水大部分返回工艺装置循环使用，多余水为工艺废水，再逐步经过酚、氨回收，生化处理等工艺等过程，最终让废水达到国家排放标准后排放。
五、结论
煤加压气化技术在全世界的广泛推广应用，让其作为一种相对成熟的技术逐渐得到人们的认可，不仅适用于贫煤、长焰煤、无烟煤，甚至是一些型煤也都可以进行处理。与此同时，推广这种技术还解决了复杂的废水处理难题，是一项利国利民的好技术。
参考文献
煤气化技术范文5
关键词:煤化工;企业废水;处理技术;研究进展
煤炭资源是我国重要的能源之一，而且我国煤炭资源的储量居世界前列。随着我国社会经济的发展，煤资源的消费结构和方式也发生了较大的变化，但是还存在煤炭利用效率不高的现象，加剧了环境污染的现象。煤化工技术是指以原煤为原料，采用化学等方法等技术措施，使煤炭转化为气态、液态和固态的产品的过程［1］。煤化工所涉及的产品众多，提升了煤炭的利用效率，是推动煤炭能源高效利用的重要途径。但是，煤化工企业的发展，却带来了水污染的问题，煤化工企业用水量大，产生的废水成分复杂，而且毒性大，若不进行有效的处理，对周围环境将造成严重的损害，此外，还会造成水资源的浪费，在一些缺水地区，既不经济也不合理。因此，研究和开发科学高效的煤化工废水处理技术，不仅能够促进煤化工行业的发展，减少环境的污染，而且能够最大限度的利用水资源。
1煤化工企业废水的特点
煤化工企业产生的废水水量大、成分复杂，按来源可分为焦化废水、气化废水和液化废水。焦化废水是在煤焦化的过程中产生的废水，主要产生于炼焦用水、煤气净化、产物提炼等过程中［2］。该类废水的特点是，水量大、COD和氨氮浓度高，而且废水中含有长链、杂环化合物，此外还有苯、酮、萘等一些多环化合物，该类物质难以生物降解，而且具有致畸、致癌特性。气化废水是煤气化过程中获得天然气或者煤气过程中产生的废水，主要含有洗涤污水、冷凝废水和蒸馏废水等。该类废水的主要特点是COD、氨氮、酚类、油类等污染物浓度高，此外，废水中的一些物质对微生物的生长具有毒害和抑制作用。液化废水时在煤进行液化生产过程中产生的废水，该类废水的特点是污染物含量高，无机盐含量低。
2煤化工企业废水的处理技术
2．1预处理技术
煤化工产生的废水中酚和氨的含量较高，此外还有油类物质，经过预处理，这些物质可被回收利用，而且还能降低对后续处理工艺的污染负荷，使污水处理系统更为稳定。
2．1．1脱酚
煤化工废水中所含有的酚，可利用具有高比表面积的吸附材料进行脱酚处理，当吸附材料吸附饱和后，在利用有机溶剂或蒸汽对吸附剂进行解脱再生［3］。常用的吸附材料有改性的膨润土、活性炭以及大孔的吸附树脂。天然的膨润土在其表面具有亲水性的硅氧结构，对水中有机物的吸附性差。因此，在利用膨润土作为吸附剂时通常对其进行改性在加以利用。有研究者对天然的膨润土和经过改性的有机膨润土的脱酚性能进行了研究，结果表明改性后的膨润土吸附活化能更大，达到平衡的时间较小，吸附酚的量更大。活性炭也是常用的吸附剂之一，活性炭的具有高比表面积、表面的孔结构发达，而且价格相对低廉。因此，在煤化工废水脱酚处理中常用活性炭为吸附剂。有研究者利用活性炭吸附浓度为60mg/L的苯酚，在温度为30℃，pH值为6．0的条件下，苯酚去除率为86%。还有研究者采用活性炭纤维来作为煤化工废水脱酚的吸附材料，该材料具有吸附和解吸速度快，再生条件好的优点。随着高分子材料技术的发展，新型的吸附材料展现出了更为优越的吸附性能，例如大孔吸附树脂的应用，大孔吸附树脂与吸附物质之间靠范德华力来吸附，其表面还有巨大的比表面积，相比活性炭等吸附材料，它具有空分布窄，容易解脱等优点。
2．1．2除油
煤化工企业产生的废水中含有一定的油类，油类物质将会黏附在菌胶团的表面，进而阻碍了可溶性有机物进入到微生物的细胞壁，从而影响了生物处理工艺的效果，因此在进入生化处理单元前应对煤化工废水进行出油，以提高后续的处理效果。通常情况下，生化处理废水要求进水中含油量需小于50mg/L。在煤化工废水的油类物质通常采用隔油池和气浮法来进行控制［4］。
2．1．3蒸氨
煤化工废水氨氮的浓度很高，主要来源于煤制气反应中高温裂解和煤制气反应剩余的氨水。高浓度的氨氮，在进行生化处理过程中会抑制硝化细菌的活性，进而导致生活处理工艺处理效果不佳，不能保证出水氨氮达标。目前脱氨的过程主要采用水蒸气汽提法，将煤化工产生的废水中通入大量的高温蒸汽，使其充分的接触，以此将废水中的氨氮进行吹脱，这样可以有效的降低废水中氨氮浓度。吹脱出的氨氮在经过分离、蒸馏等步骤进行回收再利用。
2．2深度处理技术
煤化工废水中污染物浓度极高，成分复杂，而且难以降解。煤化工废水经过预处理后COD、氨氮等污染物的浓度得到了一定程度的降解，而难降解有机物在生化处理过程中几乎没有被降解，因此经过生化出后还需对其进行深度处理，进而满足出水的排放标准。目前在煤化工废水处理中应用最多的深度处理技术是高级氧化技术，主要有臭氧氧化技术、非均相催化臭氧氧化技术、超临界水氧化技术、光催化氧化技术等［5］。
2．2．1臭氧氧化技术
臭氧是一种强化剂，其氧化过程有两种途径，一种是直接通过分子臭氧氧化，另一种是间接的通过臭氧分解并生成羟基自由基来进行氧化［6］。臭氧氧化技术可以降低煤化工废水中的COD，同时还能够降低水中的色度和浊度，同时在该过程中不产生二次污染。有研究表明，在内循环的反应器中，利用臭氧对煤化工废水进行深度处理，COD的去除率可到40%～50%，其中对酚类和杂环类有机物效果最好。随着对臭氧氧化技术的深入研究发现，臭氧在单独使用过程中，有机物和臭氧反应后通常会生成醛和羧酸，而这两种物质不能再和臭氧继续反应，进而限制了臭氧的矿化作用，降低了臭氧的处理效果。因此，研究者采取了其他的措施以提高臭氧的氧化作用，有研究者采用UV与臭氧联用来进行废水的处理，结果表明臭氧的氧化能力比单独使用时提高了10倍以上，极大地改善了臭氧的氧化能力。
2．2．2非均相催化臭氧氧化技术
非均相催化臭氧氧化技术是建立在臭氧氧化的基础之上的一类新型的高级氧化技术，是臭氧在特定的催化剂作用下产生高效的羟基自由基对有机物进行氧化分解，主要使用的催化剂有金属氧化物、金属改性的沸石、活性炭等［7］。目前研究最多的是金属氧化物，例如Al2O3、TiO2等。此外，影响其氧化效果的因素还有pH值和温度。pH值主要是影响OH的产生，pH值升高有助于提高OH的产生，进而提高氧化能力。在催化氧化过程中，催化剂不仅起到催化的作用，而且还具有吸附作用，pH值的变化将影响金属氧化表面的电荷的转移，进而影响了对有机物的吸附能力。
2．2．3超临界水氧化技术
超临界水氧化技术是利用水在超临界状态下，具有非极性有机溶剂的性质，进而对有机物进行氧化分解的技术。该技术具有反应效率高，处理彻底。反应器结构简单等优势，但是由于超临界状态的水具有严重的腐蚀性，无机盐在反应过程中会结晶析出，进而导致设备和管道堵塞等问题，最终提高了超临界废水的处理成本，影响了工业化应用的进程。
2．2．4光催化氧化技术
光催化氧化技术是利用半导体材料，在紫外光照射下将吸附于材料表面的氧化剂进行激发，进而产生具有强化性能的羟基自由基，然后利用羟基自由基对有机物进行氧化分解。TiO2是应用最多的光催化剂，有研究者利用光催化技术处理模拟的苯酚废水，结果表明，TiO2的投加量为2g/L、pH值为3，光照2．5h的条件下，苯酚的去除效果最佳，可达到96%。TiO2光催化技术对难降解有机物的处理效果十分显著，但是现阶段还未能应用于煤化工废水的处理中，原因在于该催化剂不能充分的利用太阳能，反应器设计难以符合实际的应用。相信随着技术的发展，这些问题终将会被解决，给煤化工废水处理技术带来新的突破。
3结语
煤化工技术给煤炭资源的利用带来了新的发展方向，提高了煤炭的利用效率。但是煤化工企业产生的废水又给我们提出了一个新的难题，由于其水量大，污染物浓度高，而且成分复杂，毒性大，单一的处理技术根本不能满足要求。建议企业和研究机构在结合实际工程的前提下，加大对煤化工废水处理技术的研究，努力及早实现处理效率高、环境友好的废水处理技术，以带动煤化工行业向着更高的方向发展。
作者:巨润科 单位:佛山市新泰隆环保设备制造有限公司
参考文献:
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煤气化技术范文6
7：30——8：20锻炼
8：30——9：00吃早饭
9：00——10：30练琴
10：30——11：00课间休息
11：00——12：00暑假作业
12：10——12：40看书
12：40——1：25百家讲坛
3：00——4：00练毛笔字
4：10——4：50练钢笔字
5：00——5：40暑假作业
