第19卷第6期電力技術(shù)Vol. 19 No.62010年3月Electric Power TehnologyMar. 2010煤氣化技術(shù)研究進(jìn)展趙勇王巍郝天翼張建勝呂俊復(fù)(清華大學(xué)熱能工程系熱能動(dòng)力工程 與熱科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京海淀100084)摘要: IGCC是潔凈煤發(fā)電技術(shù)的重要方向之一，其技術(shù)關(guān)鍵是煤氣化。本文簡(jiǎn)要介紹了德士古、殼牌、U-gas. GSP、 魯奇、多噴嘴對(duì)置、灰熔聚和兩段干粉八種煤氣化技術(shù)的工藝流程及特點(diǎn)。重點(diǎn)介紹了非熔渣-熔渣氧氣分級(jí)煤氣化技術(shù)的工藝流程、工藝性能及其工業(yè)應(yīng)用，并與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比。關(guān)鍵詞:煤炭氣化、工藝流程、特點(diǎn)氧氣分級(jí)文章編號(hào): 1674-4586 (2010) 06-0001-06中圖分類(lèi)號(hào): TK434.6+1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: AUpdate Progress of Coal Gasification TechnologyZHAO Yong WANG Wei HAO Tianyi ZHANG Jiansheng LU Junfu(Key Laboratory for Thermal Science and Power Engineering of Ministry of Education, Department of ThermalEnginering，Tsinghua University, Haidian District 100084; Beijing China)Abstract: IGCC is one of the important aspect of clean coal electric power technology, of which key is coalgasification. The process and unique characteristics of eight gasification technologies including Texco, Shell,U-gas, GSP，Lurgi, 、Opposed Multi-burner, Ash Agglomerating Fluidized Bed and Two Stage Pulverized CoalPressure Gasification are introduced in brief. And the process, performance and it application of the nonmelt- meltstaged oxygen coal gasification technology is analyzed comparing with the others.Key words: Coal gasification; Process; Characteristic; Staged oxygen中國(guó)是油氣資源相對(duì)匱乏的國(guó)家，在相當(dāng)長(zhǎng)的氣化爐和以德士古、殼牌為代表的氣流床氣化爐。時(shí)期內(nèi)，我國(guó)以煤為主的生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生.1 魯奇固定床氣化技術(shù)大的改變。IGCC是潔凈煤發(fā)電技術(shù)的重要方向之一，其技術(shù)關(guān)鍵是煤氣化。當(dāng)前世界范圍內(nèi)大約有魯奇固定床氣化技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)40年代，由十幾種相對(duì)成熟且應(yīng)用較多的煤氣化技術(shù)，其中國(guó)魯奇公司開(kāi)發(fā)。魯奇爐以8~ 50mm粒度、活性好、外技術(shù)主要包括魯奇固定床氣化、德士古水煤漿氣不黏結(jié)的無(wú)煙煤、煙煤或褐煤為原料,煤從氣化爐化、殼牌和GSP粉煤氣化等技術(shù)，國(guó)內(nèi)技術(shù)主要包的項(xiàng)部加入，而氣化劑從爐子的下部供入，因而氣括非熔渣- -熔渣氧氣分 級(jí)煤氣化、多噴嘴對(duì)置式水固間為逆向流動(dòng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，煤在氣化爐內(nèi)煤漿氣化、灰熔聚流化床氣化以及兩段干粉加壓氣緩慢移動(dòng)。 魯奇固定床氣化的壓力可達(dá)3.0MPa,氣化等技術(shù)。化溫度為900-1050C，單爐投煤量一般為100/0(最大可達(dá)1920t/d)，采用固態(tài)排渣方式。1國(guó)內(nèi)外煤氣化技術(shù)概述典型的魯奇固定床氣化爐對(duì)燃料的要求比較煤氣化技術(shù)的研發(fā)已有200多年的歷史，根據(jù)氣高，尤其不宜使用焦結(jié)性煤。由于氣化溫度較低，化爐所使用的煤顆粒大小和顆粒在氣化爐內(nèi)的流動(dòng)產(chǎn)生的煤氣中不可避免的含有大量的瀝青、焦油，狀態(tài)，氣化爐總體上分為三類(lèi)，即以魯奇為代表的因此需要對(duì)粗煤氣進(jìn)行分離凈化。為簡(jiǎn)化復(fù)雜的粗固定床氣化爐、以U-Gas、 灰熔聚為代表的流化床煤氣凈化流程，提高氣化效率，英國(guó)煤氣公司在固作者簡(jiǎn)介:趙勇(1986-)，男，博士研究生,研究方向?yàn)槊簹饣夹g(shù)。收稿日期: 2010.1.82電力技術(shù)2010年第6期態(tài)排渣魯奇爐的基礎(chǔ)上，進(jìn)-步提高了氣化溫度，而言無(wú)需再加入水蒸汽。以強(qiáng)化氣化過(guò)程，發(fā)展成液態(tài)排渣魯奇爐叫。德士古水煤漿氣化爐的溫度為1350~ 1400C技魯奇氣化爐起初主要用于生產(chǎn)城市煤氣,后發(fā)術(shù)，操作壓力已達(dá)到8.7MPa，單爐耗煤量已達(dá)到展到生產(chǎn)合成油、氨、甲醇等，以及燃?xì)?。我?guó)云2000/d，是目前商業(yè)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)最豐富的氣流床氣化南解化集團(tuán)等許多單位采用該技術(shù)用于合成氨。由技術(shù)。其技術(shù)特點(diǎn)是對(duì)煤種適應(yīng)性比較寬，對(duì)煤的于魯奇氣化爐生產(chǎn)合成氣時(shí)，氣體成分中甲烷含量活性沒(méi)有嚴(yán)格的限制，但對(duì)煤的灰熔點(diǎn)有一一定的要高(8~10%)，且含焦油、酚等物質(zhì)，氣化爐后需求(一般要求低于1400C)，單爐生產(chǎn)能力大;碳要設(shè)置廢水處理及回收、甲烷分離轉(zhuǎn)化裝置，用于轉(zhuǎn)化率高，達(dá)96-98%， 煤氣質(zhì)量好，甲烷含量低。生產(chǎn)合成氣生產(chǎn)流程長(zhǎng)、投資大，因此單純生產(chǎn)合目前影響德士古氣化裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的成氣較少采用魯奇氣化爐叫。關(guān)鍵因素是燒嘴運(yùn)行周期。目前，燒嘴運(yùn)行周期一般在兩個(gè)月左右，燒嘴即因?yàn)閲婎^磨損、裂紋等問(wèn)1.2 GSP氣流床氣化技術(shù)題而需要更換問(wèn)。此外，該氣化爐采用耐火磚存在GSPI藝技術(shù)由前民主德國(guó)的德意志燃料研究成本高、壽命短的問(wèn)題。為此，通常設(shè)置備用爐。所開(kāi)發(fā)，始于20世紀(jì)70年代末。GSP氣化爐由燒嘴、由于采用水煤漿， 相對(duì)于干粉氣化，冷煤氣效率和冷壁氣化室和激冷室組成。燒嘴為內(nèi)冷多通道的多有效氣體成分(CO+H2) 偏低， 而氧耗、煤耗偏用途燒嘴，冷卻水分別在物料的內(nèi)中、中外層之間高。此外，Texaco噴嘴的水煤漿射流屬于受限空間和外層之外，冷卻方式比較均勻，可以使燒嘴溫度內(nèi)的射流，在氣化爐的拱頂部分有一個(gè)大的回流保持在較低水平。區(qū)，這個(gè)回流區(qū)的存在不僅使氣化爐的有效氣化空固體氣化原料被碾磨為不大于0.5mm的粒度間減少，而且在拱頂部分容易產(chǎn)生結(jié)渣現(xiàn)象。后，經(jīng)過(guò)干燥，通過(guò)濃相氣流輸入系統(tǒng)送至燒嘴。1.4 殼牌粉煤氣化技術(shù)氣化原料與氣化劑經(jīng)燒嘴同時(shí)噴入氣化爐內(nèi)的反應(yīng)室，在高溫( 1400~-1600C)、高壓(2.5- 4.0MPa)殼牌粉煤氣化技術(shù)由殼牌公司在渣油氣化的下發(fā)生快速氣化反應(yīng)，產(chǎn)生熱粗煤氣書(shū)。高溫氣體基礎(chǔ)上于1972年開(kāi)始研究。氣化工藝采用干粉進(jìn)與液態(tài)渣一起離開(kāi)氣化室向 下流動(dòng)直接進(jìn)入激冷料、氧吹、液態(tài)排渣工藝流程。煤粉由高壓氮?dú)馑褪?，被噴射的高壓激冷水冷卻，液態(tài)渣在激冷室底入氣化爐噴嘴。來(lái)自空分的氧氣經(jīng)氧氣預(yù)熱器加熱部水浴中成為顆粒狀，定期的從排渣鎖斗中排入渣到一定溫度后，與中壓過(guò)熱蒸汽混合并導(dǎo)入噴嘴。池，并通過(guò)撈渣機(jī)裝車(chē)運(yùn)出。從激冷室出來(lái)的達(dá)到送入爐內(nèi)的煤粉、氧氣及蒸汽在高溫加壓條件下發(fā)飽和的粗合成氣經(jīng)兩級(jí)文氏管洗滌后，使含塵量達(dá)生部分氧化反應(yīng)，氣化爐頂部約1500C的高溫煤氣到要求后送出界區(qū)中。GSP氣化工藝能獲得較高的與 經(jīng)冷卻后的煤氣激冷至900C左右進(jìn)入廢熱鍋碳轉(zhuǎn)化率，氣化爐操作彈性大、負(fù)荷可靈活調(diào)節(jié)。爐，經(jīng)回收熱量后的煤氣溫度降至350C進(jìn)入除塵和濕式洗滌系統(tǒng)4。氣化工藝采用的造氣壓力為1.3德士古水煤漿 氣化技術(shù)2.0- 4.0MPa,操作溫度1400~1600'C，設(shè)計(jì)中渣的20世紀(jì)50年代初期，德士古公司在重油部分氧含碳量小于1%，碳轉(zhuǎn)化率達(dá)99%，煤氣中有效氣含化氣化基礎(chǔ)上，成功開(kāi)發(fā)了德士古(Texaco) 水煤量約90%，比氧耗約340Nm/1000Nm3 (CO+H2)，漿加壓氣化技術(shù)。該技術(shù)中，將原料煤、水及添加比煤耗約590kg/ 1000Nm' (CO+H2) 。劑等送入磨機(jī)磨成水煤漿，由高壓煤漿泵送入氣化殼牌粉煤氣化技術(shù)由于采用膜式壁氣化爐而爐噴嘴，與來(lái)自空分的氧氣經(jīng)燒嘴一起送入爐內(nèi)，非耐 火磚，為提高氣化溫度提供條件，因此煤種適在高溫高壓條件下發(fā)生部分氧化反應(yīng)。離開(kāi)氣化爐應(yīng)性強(qiáng)， 適合包括褐煤、煙煤、無(wú)煙煤到石油焦炭的粗合成氣和熔渣進(jìn)入激冷室，粗合成氣經(jīng)第一-次等氣化原料;熔渣附著在水冷壁表面，氣化爐的使洗滌并被水淬冷后，溫度降低被水蒸汽飽和后出氣用壽命長(zhǎng)，較耐火磚爐襯有較好的可靠性;變負(fù)荷化爐:氣體經(jīng)文丘里洗滌器、碳洗塔洗滌除塵冷卻能力強(qiáng)， 由于多組燒嘴的運(yùn)用，系統(tǒng)可通過(guò)關(guān)閉一后送至變換工段4。由于高溫高壓條件下發(fā)生氣化組或多組燒嘴調(diào)節(jié)合成氣輸出量回。但是該技術(shù)的反應(yīng)，產(chǎn)生的粗煤氣中沒(méi)有焦油;水急冷工藝使得主要問(wèn)題是設(shè)備投資偏大，氣化爐及廢熱鍋爐結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的煤氣中含有飽和蒸汽，對(duì)于后續(xù)的化工合成復(fù)雜，干粉穩(wěn)定輸送的控制難度大四”。2010年3月趙勇等:煤氣化技術(shù)研究進(jìn)展1.5 U-gas 氣化技術(shù)灰比，而且使碳混合均勻以維持穩(wěn)定的不結(jié)渣條件U-gas煤氣化技術(shù)是20世紀(jì)70年代由美國(guó)煤氣而導(dǎo)致的爐底排出灰渣的含碳量比較高公司開(kāi)發(fā)的。該技術(shù)是在常壓循環(huán)流化床氣化工藝(159%-20%) 的問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它的技術(shù)突破在于采用了灰究所開(kāi)發(fā)了灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)。灰熔聚流聚熔技術(shù)，氣化劑分兩路進(jìn)入爐內(nèi)，在爐底中心有化床煤氣化工藝根據(jù)射流原理,在流化床底部設(shè)計(jì)一個(gè)氧氣或空氣入口， 該處由于氧氣或空氣的進(jìn)灰再團(tuán)聚分離裝置，流化床層形成局部高溫區(qū)，使入，形成一個(gè)局部的高溫區(qū)，在這里灰渣中未反應(yīng)灰粒在軟化(ST以上)而未熔融(FT以下)具有一的碳進(jìn)-一步反應(yīng)， 煤灰則在高溫下開(kāi)始軟化并且相定黏性的狀態(tài)下，相互碰撞黏結(jié)成含碳量較低的灰互黏結(jié)在一起，當(dāng)熔渣的密度和重量達(dá)到-定的程球，灰球長(zhǎng)大到一定程度不能再被上升氣流托起時(shí)度時(shí)，灰球的重力大于氣流對(duì)其的曳力而下落排與煤粉分離下落到爐底灰渣斗中排出爐外，從而降出。灰熔聚技術(shù)極大地降低了常規(guī)流化床氣化排灰低了灰渣的含碳量，提高了氣化過(guò)程的碳利用的碳含量，明顯提高了碳的轉(zhuǎn)化率，是循環(huán)流化床率"。氣化技術(shù)發(fā)展史上的重要里程碑，使循環(huán)流化床氣2008年7月，山西煤化所在3.0MPa半工業(yè)化加化爐的碳轉(zhuǎn)化率提高到9698%，氣化溫度壓灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)平臺(tái)上完成了954~1038C.1.0MPa的72小時(shí)長(zhǎng)周期加壓試驗(yàn)。晉城無(wú)煙煤處理U-gas氣化爐操作壓力為0.69 2.41MPa,煤氣中量2.5噸/小時(shí)，操作溫度為1020- 10C。試驗(yàn)結(jié)果無(wú)焦油，無(wú)廢氣排放。但目前的問(wèn)題是出口氣帶灰為:碳轉(zhuǎn)化率為87%,煤氣產(chǎn)率1.8Nm’干煤氣kg較多，長(zhǎng)周期運(yùn)行有一定困難8。煤，有效氣體(CO+H2)含量6566%。灰熔聚流化床煤氣化技術(shù)床溫高，煤種適應(yīng)性強(qiáng)，單位氧耗1.6多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)量比較低。多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化爐由華東理工大學(xué)、1.8兩段干粉加壓 氣化技術(shù)兗礦魯南化肥廠(chǎng)、中國(guó)天辰化學(xué)工程公司于“九五”期間聯(lián)合開(kāi)發(fā)。多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化爐操作壓西安熱工研究院開(kāi)發(fā)了兩段式干煤粉加壓氣力3.0-6.SMPa，有效氣體(CO+Hh )達(dá)到83%，化技術(shù)。 氣化爐外殼為一由水冷壁構(gòu)成的直立圓碳轉(zhuǎn)化率大于98%，比煤耗為5kg1000Nm簡(jiǎn)。根據(jù)投煤量和產(chǎn)氣量的不同，下?tīng)t膛布置了四(CO+H2). 比氧耗為380 Nm/1000Nm} (C+H2)。只至六只煤粉燒嘴，由N2或CO2等惰性氣體夾帶的在多噴嘴對(duì)置水煤漿氣化技術(shù)中，水煤漿經(jīng)隔膜泵總煤80-95%的煤粉、氧氣和蒸汽進(jìn)行高溫氣化反加壓，通過(guò)4個(gè)對(duì)稱(chēng)布置在氣化爐氣化室中上部同應(yīng)，產(chǎn)生高溫煤氣。渣口設(shè)在下?tīng)t膛底部高溫段，一水平面的工藝噴嘴， 與氧氣一起對(duì)噴進(jìn)入氣化采用液態(tài)排渣。上爐膛高度較長(zhǎng)，在上爐膛的側(cè)壁爐。四股射流互相撞擊形成包含射流區(qū)、撞擊區(qū)、上開(kāi)有兩個(gè)對(duì)稱(chēng)布置的二次粉煤和水蒸汽進(jìn)口,噴回流區(qū)、折返流區(qū)以及管流區(qū)的特殊結(jié)構(gòu)的撞擊流入量占總煤量5~ 20%。上爐膛的設(shè)計(jì)代替循環(huán)冷煤場(chǎng)。水煤漿顆粒在氣化爐中的氣化過(guò)程可以分為幾氣激冷，使高溫?zé)崦簹獾臏囟冉抵粱胰埸c(diǎn)以下，起個(gè)階段:顆粒的湍流彌散、顆粒的振蕩運(yùn)動(dòng)、顆粒到凝渣的作用:并利用下?tīng)t膛的煤氣顯熱進(jìn)行二段的對(duì)流加熱、顆粒的輻射加熱、煤漿蒸發(fā)和顆粒中煤粉的熱裂解和部分氣化反應(yīng)，以提高總的冷煤氣揮發(fā)分的析出、揮發(fā)產(chǎn)物的氣相反應(yīng)、煤焦的多相效率和熱效率[21。反應(yīng)、灰渣的形成等凹。兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)氣化溫度多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化爐通過(guò)噴嘴配置、氣1400~1600C，壓力3.0MPa， 碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)99%以化爐結(jié)構(gòu)及尺寸優(yōu)化，形成撞擊流以強(qiáng)化混合,這上，產(chǎn)品氣體相對(duì)潔凈，不含重?zé)N，甲烷含量極低，不僅使?fàn)t內(nèi)氣流場(chǎng)及溫度分布合理，而且優(yōu)化了氣煤氣中有效氣體(CO+H2)高達(dá)90%以上。其優(yōu)勢(shì)化效果!0。主要在于無(wú)需在氣化爐的后面設(shè)置復(fù)雜的冷煤氣1.7灰熔聚流化床煤氣化技術(shù)循環(huán)系統(tǒng)以及激冷系統(tǒng)，因此整個(gè)氣化裝置的尺寸針對(duì)-般流化床由于需要保持床層爐料高碳可以大幅度減小。該兩段式干煤粉加壓氣化爐的設(shè)計(jì)冷煤氣效率高出，同時(shí)比氧耗要低1096-15%。4電力技術(shù)2010年第6期2非熔渣一 熔渣氧氣分級(jí)煤氣化工藝和揮發(fā)份、燃燒、氣化過(guò)程。因此，無(wú)論從表觀(guān)的氣化反應(yīng)工藝還是本質(zhì)的氣化反應(yīng)化學(xué)過(guò)程，非熔清華大學(xué)將燃燒領(lǐng)域廣泛采用的分級(jí)送風(fēng)概渣-熔渣氧氣分級(jí)煤氣化工藝都和現(xiàn)有的粉煤氣念和立式旋風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)引入到煤氣化技術(shù)中，提出化技術(shù)具有本質(zhì)不同，主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)為氧氣分級(jí)給了非熔渣-熔渣氧氣分級(jí)煤氣化工藝。氧，使氣化爐內(nèi)的溫度分布更加均勻，平均溫度提2.1技術(shù)流程高:氣化爐主燒嘴的氧氣量可脫離爐內(nèi)部分氧化反應(yīng)所需的碳和氧的化學(xué)當(dāng)量比約束。由于氧氣分級(jí)采用氧氣分級(jí)氣化過(guò)程，可以進(jìn)行水煤漿、干供給，為主燒嘴降低碳氧比創(chuàng)造了條件，有條件采煤粉及其它含碳物質(zhì)的氣化，其工藝過(guò)程如圖1所用氧含量從0到100%的不通氣體作為主燒嘴混合氣示:原料(水煤漿、干煤粉或者其它含碳物質(zhì))通體，特有的預(yù)混程度控制技術(shù)調(diào)整火焰中心的溫過(guò)給料機(jī)構(gòu)進(jìn)入氣化爐的第一-段(非熔渣氣化區(qū)),度、火焰中心距噴嘴端面的距離，降低主燒嘴附近采用純氧作為氣化劑，采用其它氣體，如CO2、 N2、的溫度，延長(zhǎng)噴嘴使用壽命。水蒸汽等作為噴嘴溫度調(diào)節(jié)介質(zhì)，在第一段控制氧氣的加入比例，使溫度保持在灰熔點(diǎn)以下，燃料在2.2技術(shù)特點(diǎn)其中不產(chǎn)生熔渣:在第二段熔渣氣化區(qū)內(nèi)，補(bǔ)充二通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室搭建的氧氣分級(jí)煤氣化熱態(tài)實(shí)級(jí)氧氣，來(lái)自非熔渣氣化區(qū)、含有未燃燃料的氣流驗(yàn)臺(tái)上在不同的氧煤比和水煤漿濃度下進(jìn)行不同與補(bǔ)入熔渣氣化區(qū)的氧進(jìn)一步反應(yīng)，完成全部的氣煤種的氧氣分級(jí)和不分級(jí)氣化實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)非熔渣一化過(guò)程，熔渣氣化區(qū)內(nèi)，爐內(nèi)溫度升至煤的灰熔點(diǎn)熔渣氧氣分級(jí)煤氣化工藝主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在其溫度以上，使燃料在氣化爐內(nèi)形成沿壁流淌而下的熔分布及其對(duì)氣化產(chǎn)物的影響上。渣，最后生產(chǎn)得到的合成氣經(jīng)激冷后送出氣化爐。壓縮空氣2000空分CO2壓縮機(jī)1500CO2姐1000 t水煤漿-，水煤漿泵二次氧氣500粗合成氣0.40.6 0.8 1 1.2 1.4沿氣化室高度[m]-◆連續(xù)氣化-氧氣分級(jí)氣化↓圖1非熔渣一熔渣氧氣分級(jí)煤氣化 工藝流程圖排渣氧氣分級(jí)技術(shù)把煤的連續(xù)氣化過(guò)程進(jìn)行分級(jí)，圖2連續(xù)氣化和分級(jí)氣化氣化室內(nèi)的溫度分布是在對(duì)現(xiàn)有問(wèn)題的分析和機(jī)理研究的基礎(chǔ)上提出圖2為氧氣分級(jí)與不分級(jí)條件下沿氣化爐的溫來(lái)的，使煤顆粒在氣化爐內(nèi)經(jīng)歷的變化過(guò)程與連續(xù)度分布，在氧氣分級(jí)氣化條件下，溫度較高的區(qū)域氣化過(guò)程不同。在連續(xù)氣化工藝中，煤顆粒首先經(jīng)所占比例較大，有利于氣化反應(yīng)。噴嘴中心氣體用歷了水分蒸發(fā)和脫揮發(fā)份過(guò)程，接著脫揮發(fā)份后形CO2代替O2后，噴嘴附近的溫度比連續(xù)氣化降低成的焦炭顆粒經(jīng)歷燃燒著火和氣化過(guò)程。非熔渣一200C左右，能有效延長(zhǎng)噴嘴的使用壽命，是氧氣熔渣氧氣分級(jí)煤氣化工藝將煤顆粒的著火燃燒再分級(jí)氣化的突出優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際工業(yè)運(yùn)行表明氧氣分級(jí)進(jìn)行分級(jí)，主要的燃燒過(guò)程在第- -階段，在第二段氣化工藝噴嘴壽命大于106天，因而氣化爐具有較補(bǔ)充部分氧氣，完成全部的燃燒和氣化過(guò)程。從而高的可用率和可靠性。同時(shí)，氣化爐頂部溫度降低，煤的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程經(jīng)歷了脫水分、燃燒、氣化、再使得頂部耐火磚使用壽命亦大大延長(zhǎng)。由于CO2和燃燒、再氣化五個(gè)反應(yīng)階段，而不是傳統(tǒng)的脫水分= 二次氧氣的加入，爐內(nèi)氣體混合充分，有效氣化反2010年3月趙勇等:煤氣化技術(shù)研究進(jìn)展5應(yīng)容積增大，燃燒和氣化進(jìn)行得更加完全。由于氧換反應(yīng)向有利于H2生成的方向移動(dòng)，雖然高溫條件氣分級(jí)氣化爐內(nèi)的溫度分布特性，氣化爐的長(zhǎng)徑比使該反應(yīng)向反方向移動(dòng)，但是使H2增多的因素占優(yōu)可以增大，因而可以再投資增加不多的情況下增大勢(shì)，因而H2濃度也增加了。二次氧氣的加入，使得氣化爐的容量。在一段氣化中未反應(yīng)完全的C得到再次燃燒，強(qiáng)化氧氣分級(jí)氣化爐在同樣的氧煤比下，有效氣含了爐中的氣化反應(yīng)，也使?fàn)t中氣體混合更好?？傂Я勘妊鯕獠环旨?jí)高1~2%。由于二次氧氣的加入，使果使氣化爐中反應(yīng)溫度升高，流場(chǎng)和溫度場(chǎng)更加均氣化爐下部的溫度升高，整個(gè)氣化爐內(nèi)溫度較高的勻，有利于氣化反應(yīng)的進(jìn)行。區(qū)域要大于氧氣不分級(jí)條件下的區(qū)域，因此氣化爐與氧氣不分級(jí)氣化相比，氧氣分級(jí)氣化在較低內(nèi)的平均溫度升高。燃燒氣化反應(yīng)以及C和CO2反應(yīng)的氧煤比條件下就能得到較好的氣化效果。對(duì)于氧速率提高，因此在相同停留時(shí)間下，碳轉(zhuǎn)化率得到氣分級(jí)氣化來(lái)說(shuō)，其最佳氧煤比要低于氧氣不分級(jí)提高，合成氣中有效氣成分得到提高。在較高的溫氣化工藝，在工藝生產(chǎn)中可以采用低氧煤比運(yùn)行，度下，CO2的還原反應(yīng)進(jìn)行得更充分，在采用CO2因而得到同樣體積有效氣時(shí)，氧氣消耗和原料煤的作為工藝燒嘴溫度調(diào)節(jié)介質(zhì)時(shí)，CO2作為氧化劑發(fā)消耗都比氧氣不分級(jí)工藝要低。生作用。CO,還原反應(yīng)的增多，同時(shí)也使氧氣分級(jí)非熔渣-熔渣兩段式煤氣化技術(shù)與國(guó)內(nèi)外同氣化爐內(nèi)的CO含量得到提高，CO濃度升高使CO變類(lèi)技術(shù)相比有如表1所示的特點(diǎn)。表1非熔渣一 熔渣氧氣分級(jí)煤氣化技術(shù)與國(guó)外水煤漿氣化技術(shù)比較目非熔渣-熔渣氧氣分級(jí)煤氣化技術(shù)國(guó)內(nèi)外其他水煤漿氣化技術(shù)氣化爐給氧級(jí)數(shù)2或多級(jí)主燒嘴給氧量與化學(xué)需氧量關(guān)系脫離約束約束氣化爐軸向溫度特性及平均爐溫低一高一低，平均爐溫高高-低，平均爐溫低氣化爐主燒嘴端部溫度低(以CO2為預(yù)混氣體比其他低200C)高有效氣體成分(CO+H2)比不分級(jí)高1~2%爐溫軸向分布爐溫軸向溫度均衡，爐溫軸向溫度從高到低氣化爐長(zhǎng)徑比長(zhǎng)徑比可增大，可達(dá)3.4長(zhǎng)徑比不宜加大，一-般為 3.0煤種適應(yīng)性可采用灰熔點(diǎn)1400C以下的煤運(yùn)行一般采用灰熔點(diǎn)1300C以下2.1 工業(yè)應(yīng)用表2 2007 年中國(guó)石化協(xié)會(huì)組織72小時(shí)考核數(shù)據(jù)。非熔渣-熔渣分級(jí)氣化技術(shù)第一套工業(yè)裝置項(xiàng)目單位考核數(shù)據(jù)由山西陽(yáng)煤豐喜肥業(yè)(集團(tuán))股份有限公司籌建，比氧耗Nm/1000Nm2 (CO+H2)367.6于2003年開(kāi)始建設(shè)，2006年1月建成投產(chǎn)，2007年比煤耗kg/1000Nm' (CO+H2)553.5通過(guò)國(guó)家石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì)組織的72小時(shí)考核有效氣成分83.06和技術(shù)鑒定，表2所示為2007年中國(guó)石化協(xié)會(huì)組織(CO+H2)72小時(shí)考核的數(shù)據(jù)。考核組認(rèn)為，非熔渣-熔渣分碳轉(zhuǎn)化率%98.2級(jí)氣化技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。產(chǎn)氣率Nm'干氣kg煤2.18非熔渣-熔渣氧氣分級(jí)煤氣化技術(shù)已有耐火磚、水冷壁兩種爐型，氣化爐投煤量涵蓋了3 結(jié)束語(yǔ)500t/d~1800t/d,氣化爐壓力為4.0MPa~6.5MPa，可氣化煙煤、較好的褐煤、無(wú)煙煤，氣化煤種適應(yīng)性煤氣化是發(fā)展煤化工的龍頭和關(guān)鍵技術(shù)，當(dāng)今達(dá)到世界先進(jìn)水平，技術(shù)具有較好的適應(yīng)性和市場(chǎng)世界的煤氣化技術(shù)百家齊放，各種工藝在運(yùn)行中都競(jìng)爭(zhēng)力，現(xiàn)有山西焦化、內(nèi)蒙古金誠(chéng)泰、大唐呼倫存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在應(yīng)用范疇上也存在差異。國(guó)貝爾、內(nèi)蒙惠生以及豐喜臨猗等工業(yè)裝置處于建設(shè)外的德士古等技術(shù)雖然商業(yè)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富，但仍然(未完，下轉(zhuǎn)第29頁(yè))階段2010年3月文建黨:大型水輪發(fā)電機(jī)定子繞組接地故障點(diǎn)的查找與處理方法29對(duì)過(guò)熱點(diǎn)是最敏感的，所以當(dāng)故障點(diǎn)有工頻電流通準(zhǔn)確性不高等問(wèn)題，在實(shí)際中很難應(yīng)用。大唐碧口過(guò)而形成局部過(guò)熱，用紅外成像儀就很容易對(duì)故障水電廠(chǎng)通過(guò)兩起絕緣擊穿故障，研究的處理方法,點(diǎn)進(jìn)行定位，即缺陷線(xiàn)棒的準(zhǔn)確位置。簡(jiǎn)單實(shí)用，在實(shí)際應(yīng)用中收到了良好的效果，可在為了防止接地電流燒傷鐵心，損壞鐵心絕緣。同行中推廣。按規(guī)程規(guī)定，當(dāng)接地電容電流超過(guò)5A時(shí)，必須使現(xiàn)將檢查處理流程歸納如下:首先，借助適當(dāng)接地保護(hù)動(dòng)作跳閘，而在5A以下時(shí)，鐵芯燒傷輕量程的絕緣電阻表或萬(wàn)用表，通過(guò)測(cè)量接地電阻,微，容易修復(fù)，僅需接地保護(hù)發(fā)信號(hào)。因此，加入確定接地性質(zhì)。一般劃分標(biāo)準(zhǔn)為: 1) 金屬性接地:定子繞組導(dǎo)體與地之間的電流不得大于5A，最好接地電阻在IkQ以下或零值。2)低值電阻接地:接控制在4A以下，通流時(shí)間控制在10分鐘左右為地電阻在3 kQ左右。3)中值電阻接地:接地電阻在宜。IM0左右。4)高值電阻接地:接地電阻在10MS以由于水輪發(fā)電機(jī)組定子槽數(shù)多，給確定故障點(diǎn)上。然后，對(duì)中值電阻接地或高值電阻接地故障，槽號(hào)帶來(lái)困難。為了準(zhǔn)確對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行定位應(yīng)事先采用“大電容放電法”對(duì)故障點(diǎn)定位:對(duì)低值電阻接選擇參照物,最好用人體的手指作為參照物，當(dāng)故障地故障， 采用“紅外成像儀定位法”對(duì)故障點(diǎn)定位。點(diǎn)和人體手指完全重合時(shí)，即可確定故障點(diǎn)，準(zhǔn)確最后，對(duì)故障線(xiàn)棒進(jìn)行更換，或者對(duì)其絕緣進(jìn)行修復(fù)。性很高。參考文獻(xiàn)4結(jié)語(yǔ)[I] 劉日升，趙生久.查找發(fā)電機(jī)定子的接地點(diǎn)[]，小水大型水輪發(fā)電機(jī)定子繞組在運(yùn)行或試驗(yàn)過(guò)程發(fā)電，2003.3:44+39生絕緣擊穿，是十分嚴(yán)重的設(shè)備故障，如果處理不[2]程振偉， 陳列，袁章福.50MW發(fā)電機(jī)缺陷線(xiàn)棒的查當(dāng)，極易擴(kuò)大故障，增加修復(fù)難度，延長(zhǎng)修復(fù)工期。找[J],水電廠(chǎng)自動(dòng)化，2006. 4:165-166而傳統(tǒng)的二分之-法、直流加壓法、交流加壓法和電流燒穿法等，存在修復(fù)工作量大、對(duì)故障點(diǎn)定位(上接第5頁(yè))面臨噴嘴壽命短等問(wèn)題。通過(guò)將燃燒領(lǐng)域廣泛采用氣化和GSP氣化工藝對(duì)比[].當(dāng)代化工，2008, 37(6):的分級(jí)送風(fēng)概念和立式旋風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)引入到煤氣66-68化技術(shù)中，結(jié)合德士古水煤漿氣化技術(shù)的工程經(jīng)[5] 劉衛(wèi)平. 我國(guó)煤氣化技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用[].化肥設(shè)計(jì)，驗(yàn)，清華大學(xué)提出的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的非熔渣一2008, 1:11-16熔渣氧氣分級(jí)煤氣化，通過(guò)氧氣分級(jí)，實(shí)現(xiàn)了改善[6] 韓天崢. 殼牌煤氣化技術(shù)的應(yīng)用[J].化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2005, 7: 20-22氣化爐內(nèi)的溫度分布、大大延長(zhǎng)主噴嘴的壽命、提[7] 滑體之. 煤氣化工藝技術(shù)的選擇[]河南化工，2005, 9:高有效氣含量和質(zhì)量、降低氧耗和煤耗等效果，氣14化爐性能達(dá)到世界先進(jìn)水平，是氣流床氣化技術(shù)的[8] 蔣先廣. 煤氣化技術(shù)特點(diǎn)[D科技信息(科學(xué)教研),后起之秀。2007, 24: 354-355[9] 路文學(xué). 新型多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用[]現(xiàn)代化工，2006, (8). 52-54[1] Thompson B H, Vi Erath H E, Schroeppel J. 英國(guó)液態(tài)[10]陳建利.新型(多噴嘴對(duì)置)水煤漿氣化爐技術(shù)的研發(fā)排渣魯奇爐( BGL)在聯(lián)合 循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用及在潔凈媒領(lǐng)域的應(yīng)用前緊[J].化肥工業(yè)2006, 33(4):小國(guó)外煤氣, 1989, 1:27-3320-232] 雷利軍國(guó)內(nèi)外幾種主要煤制氣技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及利[1]徐奕中，吳晉滬，王洋，灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)弊簡(jiǎn)評(píng)[].安徽化工，2003, 1: 10-11[0].小氮肥，2000, 12: 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