中國化工貿(mào)易2014年9月上旬刊第6卷第25期China Chemical Trade工藝設(shè)備循環(huán)流化床煤氣化工藝的原理和特點甘世杰(昊華駿化集團有限公司,河南駐馬店463000 )摘要:本文從工藝流程、關(guān)鍵技術(shù)以及工藝特點三個方面就循環(huán)流化床煤氣化工藝展開了詳細介紹,并指出循環(huán)流化床煤氣化工藝由于具有的強適應(yīng)性、高碳轉(zhuǎn)化率與氣化強度,以及使用原料范圍廣等優(yōu)勢,因而得到了廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞:循環(huán)流化床煤氣化工藝原理 與特點一、引言1.具有非常強的煤種適應(yīng)性我國在很長時期內(nèi)將煤作為主要的能源,因此尋找循環(huán)流化床氣化爐適用于各種類型的固體燃料出適合我國國情的潔凈煤技術(shù)具有非常重要的意義。作同時也適用于氣體或液體燃料。準備原料的過程非常簡為高效、潔凈利用煤炭途徑的煤氣化工藝,是現(xiàn)代煤化單 ,只需將煤粉碎至6毫米以下,將生物體及木材等切工、循環(huán)發(fā)電等潔凈能源生產(chǎn)中非常關(guān)鍵的工藝之一。碎至40毫 米以下即可。因此可以不用將碎粉煤加工至成由于循環(huán)流化床具有煤種適應(yīng)性強、傳熱效率高、易完型快或是細粉狀 ,便可直接進行使用,不但將準備煤的成大型化操作等優(yōu)點,因而受到了十分廣泛的重視。工序簡單化,而且大大降低了投資成本,非常適合于煤.二、循環(huán)流化床煤氣化工藝的流程炭機械化的開采水平。循環(huán)流化床中的皮帶將原料煤運輸至破碎機中2.氣化強度高在將其粉碎在4毫米以下后, 運至煤倉中,已備使用。在循環(huán)流化床氣化爐中加入的原料煤占床層內(nèi)很小在開車前,還需利用輸送機將煤粉送至立管;在開車過比例的物料量 ,而且與氣化劑、高溫的顆粒能迅速發(fā)生程中,利用提升機將細煤粉送入計量煤斗中,在升高壓完全混合。 此外,由于傳質(zhì)與傳熱條件良好,因而新加強后,再將細煤粉從旋轉(zhuǎn)閥、螺旋給料器、進料管中穩(wěn)入的常 溫原料能在短時間內(nèi)達到氣化所需的溫度,再加定地輸送至循環(huán)流化床氣化爐的下部。在這一過程中，上床內(nèi)聚 集著大量起著載熱體作用的流化固體物料,因用到的所有空氣均來自于壓縮機,將其預(yù)熱后與鍋爐產(chǎn)而充分 解決了因局部高溫導致的結(jié)渣問題。循環(huán)流化床生的水蒸氣進行混合, 并從爐底的分布板進入到氣化在接近灰熔聚高 溫的條件下依然可以進行正常操作, 且爐內(nèi)。氣化爐中的溫度應(yīng)保持在1055°C，,氣壓保持整個床層均處于 高溫氣化的狀態(tài),因而相比于-般的鼓在0.2MPa,氣體的流速為1- 5m/s，停留時間大約為4至泡流化床 ，其氣化強度超出了2- 3倍。同時,單位面積6s具有較高的氣體流通量,設(shè)備及原料的利用率均較高，煤氣生成后,從氣化爐的頂部將其引出。由于大量生產(chǎn) 能力大,因而具有低投資、低耗能、低維修費用的的水蒸氣和為轉(zhuǎn)化的碳顆粒夾雜在粗煤氣中,因而需要優(yōu)點經(jīng)分離系統(tǒng)進行分離操作。經(jīng)分離后,超過90%的顆粒3.原料碳的轉(zhuǎn)化率高下落至立管中,并重新返回到氣化爐的底部。此外,原在循環(huán)流化床不同的高度均可加入反應(yīng)的氣體,并料、氣化劑等循環(huán)物質(zhì)由于迅速進行了混合, 因而在氣通過循環(huán)回收將 細粉帶出,從而增加了顆粒在流化床內(nèi)化爐的底部附近便立即開始了氣化反應(yīng)。循環(huán)物料與加的反應(yīng)時間。 循環(huán)流化床不但具有外循環(huán),而且具有內(nèi)入的新原料之間的比值最高可達到40,因而具有非常高循環(huán),位于床中心區(qū)域顆粒的運動方向向，上,而位于邊的碳轉(zhuǎn)化率。氣化爐底部的灰經(jīng)過螺旋出料器,再由旋壁 處物料的運動方向則向下。由于循環(huán)的比值最高可達轉(zhuǎn)閥送出"。幾十倍，因而原料碳的轉(zhuǎn)換率得到了極大程度的提高,生產(chǎn)出的粗煤氣在經(jīng)過鍋爐以及列管等回收熱量有效避 免了常規(guī)流化床氣化爐中,因排出的煤氣及灰渣后,溫度得到下降,再經(jīng)洗滌塔除塵與降溫后, 送入煤帶出原料碳 ,造成損失的問題。氣灌中進行儲存。4.強化了工藝傳熱與傳質(zhì)的性能;三、循環(huán)流化床煤氣化工藝的關(guān)鍵技術(shù)循環(huán)流化床內(nèi)不存在氣泡,具有良好的氣固接觸煤氣化的主要場所為反應(yīng)器,用料的特性、氣化能性 能,氣相速度明顯高于固相速度，且兩相之間具有非力及反應(yīng)性能決定了反應(yīng)器的大小與操作條件。而循環(huán)常 大的相對滑動速度實現(xiàn)了煤氣化工藝傳熱、傳質(zhì)性能流化床煤氣化的正常開展則由反應(yīng)器中的溫度、氣固濃的強化。 由于具有相近的組成,容易建立科學合理的濃度分布以及氣速等操作因素決定。度梯度與溫度梯度,有效克服了一般鼓泡流化床中,因由于循環(huán)流化床處于高氣速操作環(huán)境時,氣體攜帶存在大量 的氣泡導致氣固相出現(xiàn)不良接觸,傳熱、傳質(zhì)固體的能力增強,使得大量的固體被帶出了反應(yīng)器,因等受到阻礙 ,以及床中出現(xiàn)嚴重氣固相返混的不足之處此必須安裝相關(guān)的氣固裝置與返料裝置對固體進行收集(31與返回。循環(huán)流化床的氣固分離裝置-般伴 有高溫慣性5.具有良好的環(huán)保效益分離器與高溫旋風分離器,采用多級分離的方式。固體循環(huán)流化床的煤氣中,含有非常少的氨、氰、焦顆粒的循環(huán)則依靠返料裝置實現(xiàn),立管與返料閥為返料油等有害物質(zhì) ，且產(chǎn)生的廢水容易處理。操作人員可將裝置的組成部分,立管主要防止氣流出現(xiàn)反竄的現(xiàn)象，固硫 劑加入爐料中,從而發(fā)揮出非常好的脫硫效果。此而返料閥則對固體顆粒的流動起著開閉及調(diào)節(jié)的作用。外 ,發(fā)生氣化反應(yīng)的溫度比較低,通常在850°C- 1100°C立管的封閉狀態(tài)、返料的性能，以及反應(yīng)器床內(nèi)壓的波之前,可有效中國煤化工在低溫狀態(tài)下進動情況等與返料閥運行的穩(wěn)定性、立管的設(shè)計與操作情行燃燒具有 良:石能有效增加灰況等有著緊密聯(lián)系12。渣中石膏的含量YHCNMHG可用作輕質(zhì)混凝四、循環(huán)流化床煤氣化工藝具有的特點(下轉(zhuǎn)第117頁)C hina C hemical Trade |中國化工貿(mào)易| 115中國化工貿(mào)易2014年9月上旬刊第6卷第25期China Chemical Trade工藝設(shè)備隨著社會的不斷發(fā)展,城市化的建設(shè)也越來越深參考文獻:入,城市化的建設(shè)離不開聚乙烯管道工程的建設(shè),并且[]聚乙烯燃 氣管道工程技術(shù)規(guī)程( CJJ63-2008) [S].北聚乙烯管道的工程質(zhì)量決定著城市建設(shè)質(zhì)量的高低。本京 :中國建筑工業(yè)出版社, 2008文基于此,對聚乙烯燃氣管道施工技術(shù)進行研究與分[2]城鎮(zhèn)燃氣輸配工程施工及驗收規(guī)范(CJJ33-2005)析，從施工前期準備、圖紙的自審以及儀表的檢查工[S]. 北京:中國建筑工業(yè)出版社, 2005作。其次,分析了管道安裝流程以及質(zhì)量監(jiān)控,最后對[B3]城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范 ( GB50028 2006) [S].北京:中國加強聚乙烯燃氣管道安裝質(zhì)量進行闡述,旨在為相關(guān)工建筑工 業(yè)出版社, 2006 .作提供可行性依據(jù)。(上接第114頁)引起事故。故消防水。3.二甲醚儲罐進出管道,應(yīng)設(shè)緊急切斷閥。在發(fā)生四、汽車裝卸設(shè)施泄漏時能及時關(guān)閉閥門,防止管線系統(tǒng)發(fā)生局部破裂而.1.甲醇卸車使二甲醚大量外漏,引發(fā)事故。甲醇卸車-般設(shè)置在甲醇卸車泵附近,利用液化4.甲醇二甲醚輸送泵應(yīng)設(shè)回流管線,且二甲醚回流.氣專用金屬軟管(一端卡套,另一端球閥加卡套)來實線 上應(yīng)按規(guī)定加限流孔板,儲罐設(shè)計應(yīng)兩個或兩個以上現(xiàn)。布置,以便其中一個出現(xiàn)危險時用回流線將其中液體倒2.甲醇裝車入另一個安全的儲罐中。由于甲醇易揮發(fā), 其蒸汽對操作人員有-定的危5.甲醇,二甲醚儲罐進、出口管道選用金屬軟管連i ,為了減少甲醇裝車時的蒸發(fā)損耗,保護環(huán)境,甲醇接,以防儲罐在使用過程中,基礎(chǔ)可能繼續(xù)下沉。裝車宜采用頂裝密閉鶴管裝車系統(tǒng),設(shè)氣體回流水封放6.設(shè)置 氮氣置換線以便檢修儲罐,并設(shè)置從裝車區(qū)空設(shè)施。從汽車槽車返回的甲醇蒸汽通過氣體回流管送到儲罐的掃線流程 ,當裝車區(qū)發(fā)生事故時,及時將裝車到水封罐后與水完全互溶吸收,減少甲醇蒸汽對操作人區(qū) 管道內(nèi)的介質(zhì)掃回到儲罐中。員的損害。7.應(yīng)在二甲醚介質(zhì)區(qū)域設(shè)置可燃氣體氣體檢測裝建議甲醇裝車采用質(zhì)量流量進行計量,在廠方有地置。磅的情況下為經(jīng)濟適用, - -般采用體積流量計或裝車鶴8.甲醇,二甲醚儲罐區(qū)設(shè)置火災(zāi)自動探測報警系管上配就地液位報警來實現(xiàn)裝車末期控制。統(tǒng)3.二甲醚裝車9.在甲醇操作區(qū)域內(nèi),設(shè)有-定數(shù)量的淋浴洗眼二甲醚裝車一般采用底部裝車鶴管方式。采用定量器。以防萬一由于泄漏或其它事故將甲醇濺入皮膚或眼裝車控制方式,每個棧臺上設(shè)流量計。.睛時,可以得到及時沖洗。五、輸送泵選型甲醇二甲醚屬于易燃易爆、有毒有害的危險品甲醇屬職業(yè)性接觸毒物級,甲醇輸送泵從經(jīng)濟方設(shè)計時 應(yīng)嚴格遵守國家、行業(yè)有關(guān)標準和規(guī)范。結(jié)合實面考慮可選用離心泵,選屏蔽泵或磁力泵更優(yōu)。際使用過程中出現(xiàn)的問題加以改進, 優(yōu)化工藝設(shè)計,力二甲醚蒸汽壓較高,要求泵的密封性能高,吸入性保裝 置安全可靠易操作。能好,一般選用屏蔽泵或磁力泵。泵-般布置在防火堤外, 這樣造價低,設(shè)備簡單，[]石油化工企 業(yè)設(shè)計防火規(guī)范( GB20160- 2008 ) 2008年通風好。六、儲運安全設(shè)施[2]爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范(GB50058-甲醇二甲醚儲運工藝設(shè)計除按規(guī)范進行選型布置92 )外,還應(yīng)采取以下安全措施保證安全生產(chǎn)。[B3]石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范( SH3007- 1999 )1.儲罐設(shè)安全附件。對采用氮封的甲醇固定頂罐還[4]石油化工企業(yè)儲運系統(tǒng)泵房設(shè)計規(guī)范(SH/T3014-應(yīng)設(shè)置事故泄壓設(shè)備。二甲醚儲罐應(yīng)按規(guī)定設(shè)置安全2002 )閥,建議設(shè)雙安全閥。[5]石油化工企業(yè)可燃氣體和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范2.二 甲醚隨環(huán)境溫度壓力變化較大,應(yīng)在二甲醚兩( SH3063- 1999 )端有可能關(guān)閉或因外界形響可能導致升壓的管道上,設(shè)[6]職業(yè)性接 觸毒物危害程度分級( GB5044- 1985 )管道泄壓閥,防止管線內(nèi)壓升高,超過管道設(shè)計壓力而[7]儲罐 區(qū)防火堤設(shè)計規(guī)范( GB50351- 2005 )(.上接第115頁)土，以及硅酸鹽水泥的熟料等建筑材料。[1]屈利娟流化床煤氣化技術(shù)的研究進展U]煤炭轉(zhuǎn)化,五、結(jié)語2012, 10(02) : 265- 266.綜上可知,常壓循環(huán)流化床煤氣化工藝由于具有[2]房倚天 ,李海濱,張建民,等循環(huán)流化床技術(shù)在煤氣的強適應(yīng)性、高碳轉(zhuǎn)化率與氣化強度,以及使用原料范化過程 中的應(yīng)用前景[]煤化工，2013, 12(04) : 235-圍廣等優(yōu)勢,因而在全世界范圍內(nèi)得到了高度的重視。237.從理論與實際應(yīng)用角度出發(fā)，循環(huán)流化床技術(shù)在煤氣化[3]王洋 ,房倚天尸小元等恒氣化技術(shù)的發(fā)展一煤方面具有獨特的優(yōu)勢,相信通過深入的開發(fā)和研究，此氣化過程的中國煤化工完學報, 2011, 8項工藝技術(shù)一定會在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作(04) : 623-6YHCNM HGChina C hemical Trade |中國化工貿(mào)易| 117