第20卷第3期潔凈煤技術(shù)Vol. 20 No. 32014年5月Clean Coal TechnologyMay 2014煤氣化化學(xué)與技術(shù)進(jìn)展汪寶林(中國(guó)石化集團(tuán)四川維尼綸廠研究院.重慶401254)摘要:闡述了煤氣化化學(xué)及氣化過(guò)程,說(shuō)明煤氣化過(guò)程主要包括煤的熱裂解、部分氧化燃燒、炭的氣化、爐渣的生成和排出4個(gè)轉(zhuǎn)化步驟。論述了固定床氣化技術(shù)、流化床氣化技術(shù)、氣流床氣化技術(shù)3種煤氣化技術(shù)的工藝、設(shè)備、優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。從煤灰液渣對(duì)耐火襯里的腐蝕機(jī)理,煤灰化學(xué)組成、灰熔融性和灰熔融溫度液渣黏度四方面分析了氣流床灰/渣特性。最后闡述了美國(guó)煤氣化技術(shù)進(jìn)展及發(fā)展方向，,提出應(yīng)重點(diǎn)開(kāi)展IGCC煤氣化、低階煤(褐煤和次煙煤)氣化技術(shù)研究,開(kāi)展以提高氣化爐可靠性、氣化效率和煤種適應(yīng)性為目標(biāo)的氣化爐優(yōu)化研究，控制多種污染物排放至極低水平的合成氣凈化技術(shù)研究,低成本高效率的02分離技術(shù)及H,和CO2的分離技術(shù)研究等。關(guān)鍵詞:煤氣化;固定床;流化床;氣流床;煤灰;熔渣中圖分類號(hào):TD849;TQ53文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào): 1006-6772(2014)03 -0069-06Chemistry and technology progress of coal gasificationWANG Baolin( Research Institule o/ SINOPEC Sichuan Vinylon Works . Chongqing 401254 ,China)Abstract:Chemistry and behavior of coal gasification are elucidated in this paper , including coal pyrolysis，partial oxidative combustion,coke gasification, generation and discharging of slag. The process , equipments，advantages and disadvantages of moving- bed gasifcation,fluidized -bed gasification and entrained -Alow gasifceation are also summarized.The characteristics of ash/slag are discussed in detail basedon the mechanism of refractory lining degradation from slag refractory interactions , ash chemical composition , ash fusibility and ash fusiontemperature , molten slag viscosity.The advances and development trends of coal gasifcation technology in USA are also analyzed.It is sug-gested that studies on coal gasification for ICCC and low -rank coal such as lignite and subbituminous coal , gasifer optimization to improvereliability ,fficiency and coal feedstock flexibility . syngas cleanup technologies to control muli-contaminants to extremely low levels,02scparation with low cost and high efficiency，and H2 and CO2 separation with low cost should be focused for clean and high-efficiency coalutilzation.Key words:coal gasification;moving bed;fluidized bed;entrained flow bed ;slag; molten slag煤種適應(yīng)性強(qiáng)、運(yùn)行可靠性高的方向發(fā)展。筆者論0引言述了煤氣化化學(xué)、煤氣化技術(shù)現(xiàn)狀、氣流床灰/渣特隨著石油資源消耗的加劇和大氣污染的加重,性,并分析了美國(guó)煤氣化技術(shù)進(jìn)展及發(fā)展方向,以期煤氣化在滿足社會(huì)能源需求、替代石化產(chǎn)品以及煤為中國(guó)煤氣化技術(shù)的改進(jìn)應(yīng)用提供參考。炭高效清潔轉(zhuǎn)化利用方面具有日益重要的作用。煤1煤氣化化學(xué)及 氣化過(guò)程氣化技術(shù)已成為發(fā)展煤基化學(xué)品合成(氨、甲醇,乙酸、烯烴等)、液體燃料合成(二甲醚、汽油、噴氣燃煤氣化是指煤中有機(jī)質(zhì)在一定溫度及壓力下與料、柴油等)、先進(jìn)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電( IGCC)、多聯(lián)產(chǎn)、制氣化劑(如蒸汽/空氣或O,等)發(fā)生一系列化學(xué)反氫、直接還原煉鐵等工業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)和關(guān)鍵技應(yīng),將固體煤轉(zhuǎn)化成粗合成氣,同時(shí)副產(chǎn)蒸汽、焦油、術(shù)[1-3), ,煤氣化技術(shù)正朝著裝置大型化、熱效率高、灰渣等副產(chǎn)品的過(guò)程。煤氣化化學(xué)反應(yīng)示意如圖1收稿日期:2014-01-20;責(zé)任編輯:白婭娜DOI: 10.126/iss.1006-6772 2014.03.018作者簡(jiǎn)介:汪寶林(1971- -),男,江西樂(lè)平人,高級(jí)工程師,從事天然氣和煤化工技術(shù)開(kāi)發(fā)工作。T:l8873367 ,-ml:blin88@ homail. com引用格式:汪寶林.煤氣化化學(xué)與技術(shù)進(jìn)展[].潔凈煤技術(shù),2014,20(3):69-74.WANG Baolin.Chenistry and technology progres of coal gaifation[ J] .Clean Coal Technology ,2014,20(3) :69-74.692014年第3期潔凈煤技術(shù)第20卷所示。煤氣化是-一個(gè)復(fù)雜的熱化學(xué)過(guò)程,主要包括劑(氧和蒸汽)由氣化爐底部加入,煤料與氣化劑逆煤的熱解反應(yīng)、燃燒反應(yīng)、Boudouard(碳素溶解損流接觸,煤料在重力作用下低速向下移動(dòng),煤料通常失)反應(yīng)水汽反應(yīng)、甲烷化反應(yīng)、水汽轉(zhuǎn)換反應(yīng)、水較粗(5~ 75 mm)以確保床層具有良好透氣性。煤汽甲烷重整反應(yīng)、甲烷干重整反應(yīng)等反應(yīng)((4-51。料在加壓固定床中的停留時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí),以促HCN,次級(jí)揮發(fā)分炭黑使大顆粒煤轉(zhuǎn)化完全。煤料從頂部加入依次經(jīng)過(guò)預(yù)HS熱裂解熱區(qū)、干燥區(qū)熱解區(qū)、氣化區(qū)和燃燒區(qū),在燃燒區(qū)達(dá)氣態(tài)碳?xì)浠锏阶罡邷囟?。液態(tài)排渣固定床氣化爐燃燒區(qū)溫度可焦油H.O.CO. 炭黑達(dá)1500~1800C,干灰排渣氣化爐最高溫度可達(dá)CO&H " 氧化&氣化1300 C,氣體經(jīng)煤料換熱冷卻后從頂部排出，溫度達(dá)400~500 C。固定床氣化爐除產(chǎn)出合成氣外，還副產(chǎn)各種焦油、輕質(zhì)油及粗酚等。由于排氣溫度較煤→(脫揮發(fā)分(氧化&氣化)←HCO&H.低,只有400~ 500 C,因而排出氣體中CH,體積分?jǐn)?shù)較高( 10%~ 15%)。固定床氣化技術(shù)的典型代表是魯奇加壓氣化爐技術(shù)和BCL液態(tài)排渣氣化爐技炭術(shù)9.11。圖1煤氣化化學(xué)反應(yīng)示意2.2流化床氣化技術(shù)依據(jù)氣化條件(氣化溫度、氣化壓力和煤質(zhì)等)流化床氣化技術(shù)以德國(guó)溫克勒( Winkler)氣化不同,反應(yīng)程度也各不相同,氧化燃燒反應(yīng)為氣化反技術(shù),山西煤化所的ICC灰融聚氣化技術(shù)和恩德粉應(yīng)提供大部分熱量。除了上述反應(yīng)外,煤中含有的煤氣化技術(shù)為代表。流化床氣化技術(shù)以0.5~6.0S、N、CI及其他有害元素也在氣化反應(yīng)的還原氣氛mm小顆粒煤為原料,在氣化爐內(nèi)使其懸浮分散在中轉(zhuǎn)化成H2S、N2、NH,、HCN HCl、Hg等物質(zhì)。垂直上升氣流中,煤粒在沸騰狀態(tài)進(jìn)行氣化反應(yīng),煤煤氣化過(guò)程主要包括4個(gè)轉(zhuǎn)化步驟(。]。①煤的粒氣化停留時(shí)間為10- 100 s。氣化劑(空氣或氧/熱裂解,煤在350~ 800 C高溫下發(fā)生快速熱裂解反蒸汽)同時(shí)作為流化介質(zhì),爐內(nèi)氣化溫度(900~ 1050應(yīng),釋放出CO、H2O .CH氫焦油等有機(jī)揮發(fā)分,熱C)均勻,氣化易于控制,氣化效高率9,1]。解速率取決于氣化溫度.壓力煤粒大小等;②部分近年來(lái)流化床氣化技術(shù)已有較大發(fā)展,相繼開(kāi)氧化燃燒,消耗氧產(chǎn)生熱量,為氣化反應(yīng)提供熱量,發(fā)了如高溫溫克勒( HTW)、美國(guó)煤氣化技術(shù)研究所生成CO和CO;③炭的氣化,為吸熱反應(yīng),將炭、(GTI)U-Cas加壓流化床氣化工藝及美國(guó)KBR的CO2和H2O轉(zhuǎn)化成合成氣(CO和H2 );④爐渣的生高級(jí)循環(huán)流化床(輸送床)工藝,在一定程度上解決成和排出,有些需加助熔劑調(diào)節(jié)爐渣黏度[6]。了常壓流化床氣化帶出物過(guò)多等問(wèn)題,但仍存在煤炭氣化在整個(gè)煤氣化過(guò)程中最為重要,決定著氣中帶出物含量偏高、帶出物碳含量高且較難分離、煤氣化的碳轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)速率及爐渣的生成。炭的碳轉(zhuǎn)化率偏低、煤氣中有效成分低等問(wèn)題("]。高孔隙率有利于傳質(zhì)和傳熱,促進(jìn)炭的氣化,提高碳2.3氣流床氣化技術(shù) .轉(zhuǎn)化率”]。炭的孔隙率受煤種、氣化條件影響,高氣流床氣化技術(shù)是目前世界上應(yīng)用最廣的氣化壓氣化條件有利于形成高孔隙率的炭[8-9]。技術(shù),廣泛用于ICCC(整體氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電)和.煤化工12-14)。氣流床氣化技術(shù)采用細(xì)煤粉(-0.12煤氣化技術(shù)mm)或水煤漿(-0.1 mm)與氣化劑(一般采用純煤氣化是煤炭能源轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)技術(shù),也是煤化氧)在高溫( 1200~ 1600 C)、高壓(2~ 10 MPa)下高工發(fā)展的關(guān)鍵工藝過(guò)程之一。目前有上百種不同規(guī)速并流發(fā)生部分氧化燃燒反應(yīng)和氣化反應(yīng),生成以模(從試驗(yàn)規(guī)模、中試到商業(yè)化規(guī)模)氣化爐技術(shù)，CO+H2為主的合成氣,灰渣以液態(tài)形式排出氣化爐。但大多數(shù)商業(yè)氣化爐可歸為3類,固定床氣化技術(shù)、煤粉在氣化爐中停留時(shí)間短,氣化爐生產(chǎn)能力大,碳流化床氣化技術(shù)，氣流床氣化技術(shù)011。轉(zhuǎn)化率高,粗合成氣中CH含量低,有效氣(C0+2.1 固定床氣化技術(shù)H2)含量高，且不產(chǎn)生焦油、萘和酚等物質(zhì),是一種固定床氣化過(guò)程為;煤由氣化爐頂部加入,氣化環(huán)境友好型氣化技術(shù)。但氣流床氣化爐存在操作溫70汪寶林:煤氣化化學(xué)與技術(shù)進(jìn)展2014年第3期度高、耐火材料和噴嘴壽命短、煤氧比操作彈性小、氧煤比、煤漿濃度、氣化溫度、氣化壓力和停留時(shí)間排渣控制較難等缺點(diǎn)。等影響外,煤的礦物組成灰熔溫度黏溫特性、熔渣氣流床氣化技術(shù)主要分為水煤漿氣化技術(shù)和粉腐蝕及煤灰沉積對(duì)氣化爐的操作也有重要影響。煤氣化技術(shù)。水煤漿氣化技術(shù)的典型代表有GE水.3氣流床灰/渣特性煤漿加壓氣化技術(shù)、康菲石油公司的E-Gas兩段進(jìn)料水煤漿氣化技術(shù)、華東理工大學(xué)的多噴嘴對(duì)置式氣流床氣化停留時(shí)間短,需要高溫提高碳轉(zhuǎn)化水煤漿氣化技術(shù)以及西北化工研究院的多元料漿氣率和熔化煤渣,通常氣流床適于低灰分煤,過(guò)高的灰化技術(shù)。粉煤氣化技術(shù)典型代表有Shell 公司的分熔融會(huì)降低熱效率。高溫氣流床氣化過(guò)程中,煤SCGP粉煤氣化技術(shù)、德國(guó)Uhde公司的Prenflo煤氣中灰分熔融為液態(tài)渣,在重力及氣流作用下沿氣化化技術(shù)、西門子公司的GSP粉煤氣化技術(shù)、日本三爐壁流出排渣口,熔渣能否順利排出、飛灰是否玷污菱重工( MHI)的以空氣為氣化劑的兩段進(jìn)料煤氣化和堵塞冷卻器、是否腐蝕爐壁是關(guān)系氣化爐安全穩(wěn)技術(shù)以及航天長(zhǎng)征化學(xué)工程公司的HT-L氣化技術(shù)定運(yùn)行的重要因素。氣化爐操作溫度由碳轉(zhuǎn)化率、等。其中,應(yīng)用最廣的是GE德士古氣化爐和殼牌灰熔融溫度、液渣黏度25 Pa. s時(shí)的溫度T2s 、臨界氣化爐。黏度溫度T..及耐火襯里耐受溫度綜合決定[51,一GE德士古氣化爐按工藝流程可分為水激冷型般在灰熔融溫度基礎(chǔ)上增加50~100C作為氣化溫和熱完全回收廢鍋型,氣化爐操作溫度1250~ 1450度,但由于灰熔融溫度與煤渣黏溫特性無(wú)嚴(yán)格對(duì)應(yīng)C,氣化爐操作壓力3 MPa( IGCC)和6~8 MPa(煤關(guān)系,需對(duì)灰/渣特性進(jìn)行深入研究。制化學(xué)品)。水激冷型氣化爐投資小、運(yùn)行可靠,合3.1煤灰液渣對(duì)耐火襯里的腐蝕機(jī)理成氣被水蒸汽飽和有利于下道工序的水汽轉(zhuǎn)換,但GE水煤漿氣化爐和康菲E-Gas氣化爐采用耐熱效率較低;熱完全回收廢鍋型氣化爐利用廢鍋流火材料襯里,耐火材料通常是氧化鉻基或氧化鋯基程將粗合成氣從約1400 C冷卻至約700 C ,同時(shí)產(chǎn)耐火磚。液態(tài)灰渣,如SiO2、堿金屬氧化物、堿土金生高壓蒸汽,熔融爐渣在氣化爐底部激冷,粗合成氣屬氧化物、氧化鐵會(huì)腐蝕或侵蝕耐火磚,引起耐火磚離開(kāi)氣化爐后用對(duì)流冷卻器進(jìn)一步回收熱量。開(kāi)裂而失效。殼牌和西門子干粉氣化爐采用水冷膜殼牌氣化爐采用N2輸送并以較高的固氣比將壁,材質(zhì)是碳化硅,液態(tài)煤渣會(huì)固化沉積在水冷膜壁煤粉送至多個(gè)氣化爐噴嘴,煤粉在噴嘴里與純度上形成一層薄的保護(hù)層，減少了液渣對(duì)耐火襯里的99. 6%的O2混合并與蒸汽- -起進(jìn)入氣化爐反應(yīng),氣滲透和腐蝕,因而壽命較長(zhǎng)[61化爐溫度為1400~1600 C ,壓力2~4 MPa,灰分熔導(dǎo)致耐火材料失效的因素有:高溫、溫度急劇變化并滴到氣化爐底部，經(jīng)淬冷后,變成一種玻璃態(tài)渣化或大的變化熱應(yīng)力、顆粒侵蝕、液渣中--些氧化排出;粗煤氣則隨氣流上升到氣化爐出口,經(jīng)過(guò)-一個(gè)物組分的滲透和溶解、熱腐蝕性氣體的進(jìn)攻等,如碳過(guò)渡段,用除塵后的低溫粗煤氣(200 C左右)使高化硅能與液渣中的氧化鐵反應(yīng)生成CO、SiO2和金溫?zé)崦簹饧崩渲?00 C ,然后進(jìn)入廢熱鍋爐。Shell屬鐵而使其逐漸失效"。耐火材料的腐蝕失效機(jī)爐殼體內(nèi)布置垂直管膜式水冷壁,產(chǎn)生中高壓蒸汽，理17]如圖2所示。向火側(cè)有一層很薄的耐火涂層,當(dāng)熔融態(tài)渣在上面流動(dòng)時(shí),起到保護(hù)水冷壁的作用。粗熱煤氣在廢熱鍋爐中進(jìn)一步冷卻到250C并產(chǎn)生蒸汽,除塵后;a)新耐火材料b)預(yù)熱產(chǎn)生c)熔渣滲透40%~50%粗合成氣循環(huán)到氣化爐頂部激冷反應(yīng)合內(nèi)含少量裂紋機(jī)械裂紋1產(chǎn)生腐蝕成氣,其余進(jìn)入下道除氨、脫硫等工序。殼牌氣化爐具有氧耗煤耗低、熱效率高、碳轉(zhuǎn)化率高(可達(dá)99%) ,有效合成氣( CO+H2)含量高等優(yōu)點(diǎn),但也存:d)水平裂紋形成c)空洞形成f)耐火材料脫落，循環(huán)步驟c-e在設(shè)備投資大、氣化爐及廢鍋爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易出現(xiàn)飛灰玷污堵塞現(xiàn)象等缺點(diǎn)。圖2耐火材料的腐蝕失 效機(jī)理氣流床煤氣化除受煤種、煤的可磨性和成漿性、此外,降低液渣黏度也會(huì)增加液渣對(duì)耐火材料煤的顆粒大小和分布、孔結(jié)構(gòu)、煤的反應(yīng)性、發(fā)熱量、微裂紋的滲透，從而加快耐火材料腐蝕,加入助熔2014年第3期潔凈煤技術(shù)第20卷劑、增加CaO也會(huì)加快鉻基耐火材料的腐蝕。有石灰石、白云石、橄欖石等。3.2煤灰化學(xué)組成液渣黏度高度依賴煤灰化學(xué)組成和溫度[19],煤煤灰組成對(duì)灰熔融性、液渣黏度、耐火材料壽命灰化學(xué)組成(堿酸比R)與Trs的關(guān)系如圖4所示。有重要影響,煤灰主要由Si02、Al203、CaO、Fe203、1600SO3 Mg0、TiO2、K20 P203、Na20組成,其中鈣、鐵含1500量對(duì)煤的灰熔融性影響最大。臺(tái)1400煤灰組成常被用來(lái)評(píng)價(jià)或預(yù)測(cè)灰熔融溫度、液履1300渣黏度和是否需要添加助熔劑。堿酸比R(CaO +1200MgO + Fe2O3+ Na20 + K20)/( Si02 +Al203+ TiO2)為0.4~0.7時(shí),煤灰具有低的灰熔融溫度和更高的1100液渣流動(dòng)性;對(duì)氣流床氣化爐,一般要求SiO2比酸性}堿性堿酸比R100Si02/(Si02+ Fe203+ CaO+ Mg0)< 80, SiO2比高圖4 Tys溫度與堿酸比 R的關(guān)系時(shí)需添加石灰類助熔劑[18-191溫度對(duì)液渣黏度有重要影響。溫度下降時(shí),液3.3灰熔融 性和灰熔融溫度渣黏度依據(jù)煤灰組成不同呈現(xiàn)兩種不同的黏度上升灰熔融溫度是氣流床氣化爐操作的重要技術(shù)參形態(tài)。一種是黏度隨溫度的下降逐漸上升,呈牛頓數(shù),灰熔融性可用灰初始變形溫度(DT)、灰軟化溫型玻璃態(tài)行為;另-種是非牛頓型,黏度在低于T。度(ST)、半球溫度(HT)和灰熔融溫度(FT)表示。點(diǎn)時(shí)會(huì)急劇上升,出現(xiàn)渣結(jié)晶,易導(dǎo)致排渣困難[20]。在還原氣氛中這些溫度的測(cè)量值比在氧化氣氛中略氣流床氣化爐的操作溫度應(yīng)在T。之上,對(duì)氣流床氣低。兩種煤樣在還原、氧化氣氛下灰熔融溫度的對(duì)化爐,T。應(yīng)低于1400C,既有利于降低氣化溫度,比如圖3所示[19]。也有利于提高冷煤氣效率。準(zhǔn)確預(yù)測(cè)T。比較困難,Ilinois 6號(hào)煤性Pocahontas煤樣_可以煤灰軟化溫度加110C簡(jiǎn)單預(yù)測(cè)臨界黏度溫度。液渣黏度高度依賴其化學(xué)組成，但其機(jī)理目前g 800-尚不清楚,一般可用硅酸鹽熔體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)理論解400-釋"" ,SiO2是主網(wǎng)絡(luò)形成物，堿金屬氧化物( Na20、0K20)是網(wǎng)絡(luò)修飾物(降黏度作用)。堿土金屬化合還原氣氛氧化氣氛還原氣氛氧化氣氛■DT oST ●HT■FT物(如MgO、CaO)通常也是網(wǎng)絡(luò)修飾物,具有降黏度圖3兩種煤樣在還原、氧化氣氛下灰熔融溫度 的對(duì)比作用,但其實(shí)際作用也依賴液渣組成，含高濃度Ca、在還原氣氛下,SiO2/Fe203比對(duì)灰熔融溫度影Mg化合物的液渣黏度會(huì)隨溫度改變而大幅變化,有響最大，其次是Fe2O;在氧化氣氛下氣化, Si02/時(shí)甚至還會(huì)增加T。.值。Al2O3 和Fe2O,依據(jù)煤灰組CaO比對(duì)灰熔融溫度影響最大。一般鈣鐵含量高,成不同既能起網(wǎng)絡(luò)形成物(增加黏度)作用,也能起灰熔融溫度降低,酸組分Si02、Al2O,、TiO2含量增網(wǎng)絡(luò)修飾物作用(降黏度作用)。預(yù)測(cè)液渣黏度有許多經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)模加,灰熔融溫度提高15]。3.4液渣黏度型1.151 ,但這些模型都只能預(yù)測(cè)-定煤灰化學(xué)組成液渣黏度可用高溫旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)定[",也可根和特定溫度區(qū)間的液渣黏度。如改進(jìn)阿累尼烏斯據(jù)煤灰組成大致估計(jì)。影響氣化爐內(nèi)液渣黏度的因s2模型預(yù)測(cè)液渣黏度公式如下素主要有:灰化學(xué)組成、未反應(yīng)顆粒碳含量、鐵的還126810-8.44η= 4.468100) e原狀況、氣化爐工藝參數(shù)等,液渣中的炭顆粒和還原金屬鐵均會(huì)增加液渣黏度。液渣黏度對(duì)氣流床氣化式中,T為溫度, K;ζ為SiO，比。爐操作有重要影響,氣流床氣化爐適宜的液渣黏度ζ按下式計(jì)算(以質(zhì)量計(jì))為15Pa.s,最大不宜超過(guò)25Pa●s(此時(shí)溫度為100 x SiO2T2),高于25Pa.s時(shí)需加人助熔劑。常用助熔劑““SiO,+Fe203+CaO+MgO72汪寶林:煤氣化化學(xué)與技術(shù)進(jìn)展2014年第3期接加料。4美國(guó)煤氣化技術(shù)進(jìn) 展及發(fā)展方向3)適于嚴(yán)苛氣化環(huán)境的高可靠、高精度單點(diǎn)藍(lán)伊士曼化T公司是全球首家商業(yè)化應(yīng)用德士古寶石光纖溫度傳感器的開(kāi)發(fā)，1600C高溫能實(shí)現(xiàn)溫氣化爐進(jìn)行煤氣化制甲醇、醋酸、醋酐等化學(xué)品的公度讀數(shù)準(zhǔn)確,克服熱電偶在高溫含氧、劇烈震動(dòng)、易司,也是美國(guó)煤氣化技術(shù)的典型代表,至今已有30燃易爆、強(qiáng)電磁干擾等惡劣環(huán)境下的應(yīng)用限制,實(shí)現(xiàn)多年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。伊士曼化T公司在美國(guó)田納西州高溫含氧環(huán)境、高精度、實(shí)時(shí)在線氣化爐溫度的快速Kingsport建有兩套高壓(6.5 MPa)GE德士古氣化測(cè)定。爐(一開(kāi)一備),投煤量已達(dá)設(shè)計(jì)負(fù)荷的135%。伊4)實(shí)時(shí)火焰監(jiān)測(cè)傳感系統(tǒng)開(kāi)發(fā),采用光學(xué)火焰士曼化工公司通過(guò)煤氣化技術(shù)的持續(xù)改進(jìn),開(kāi)發(fā)使傳感器通過(guò)監(jiān)測(cè)紫外、可見(jiàn)和近紅外波長(zhǎng),開(kāi)發(fā)高可用了煤在線分析系統(tǒng),可實(shí)時(shí)檢測(cè)煤的C .0含量和靠、實(shí)用、低成本的氣化爐監(jiān)測(cè)系統(tǒng),監(jiān)測(cè)氣化爐火煤灰組成,采用了液渣黏度預(yù)測(cè)模型,能更好控制配焰狀況、液渣以及溫度等運(yùn)行參數(shù)。煤、助熔劑的添加及氣化溫度,氣化爐的切換時(shí)間由5)開(kāi)發(fā)基于光學(xué)傳感器網(wǎng)絡(luò)的氣化爐預(yù)測(cè)控原來(lái)的數(shù)小時(shí)降至不到1h即完成切換滿負(fù)荷運(yùn)制模型,監(jiān)控、預(yù)測(cè)液渣黏度、氣化爐耐火材料的腐行。與波音等外包商合作持續(xù)改進(jìn)耐火材料和加料蝕和冷卻器的玷污堵塞，提高氣化爐運(yùn)行可靠性。系統(tǒng),耐火材料平均熱面工作時(shí)間大為提高;通過(guò)改6)開(kāi)發(fā)合成氣高溫脫硫凈化工藝以及高活性進(jìn)噴嘴,提高了噴嘴的耐硫腐蝕能力,延長(zhǎng)了噴嘴工吸附劑和輸送床反應(yīng)器系統(tǒng),H2S和羰基硫脫除率作壽命;改進(jìn)了棒磨機(jī)和氣化爐隔離閥,減少了氣化大于99.9%,氨去除率大于96%,汞砷去除率達(dá)到爐的非計(jì)劃停車,氣化爐的運(yùn)行率超過(guò)98% ,非計(jì)90% ,大幅提高熱效率,降低成本。劃停車率低于1%-2%,單列可靠性達(dá)到94%。開(kāi)7)開(kāi)發(fā)氫傳輸膜用于低成本的氫分離和高壓發(fā)了無(wú)硫開(kāi)車工藝，大幅減少了開(kāi)車火炬對(duì)環(huán)境的CO2的分離捕集。將水汽轉(zhuǎn)換后富含CO2的高壓氣污染，硫去除率大于99.9%,汞、砷去除率達(dá)到體通過(guò)氫傳輸膜分離出H,余下的高壓CO,進(jìn)行捕90% ~95%(2]伊士曼化T公司還與美國(guó)能源部合作開(kāi)發(fā)了高集,H2回收率大于90%,純度近100%。溫合成氣脫硫清潔T藝,該工藝采用輸送床以氧化8)新型磷酸鹽改性高鉻耐火材料開(kāi)發(fā),研究如鋅基吸附劑為脫硫劑進(jìn)行脫硫。脫硫溫度300~ 400何更好控制液渣黏度、耐火磚的腐蝕和侵蝕、評(píng)價(jià)助C ,硫(硫化氫和羰基硫)去除率控制在小于2x 10熔劑的添加、建立氣化爐預(yù)測(cè)模型.以期提高氣化爐(總硫),采用硫直接回收工藝回收, SO,轉(zhuǎn)化率達(dá)的可靠性、運(yùn)行性和可維護(hù)保養(yǎng)性( RAM),減少冷99.8%,除脫硫外，吸附劑還能脫除汞、砷和氨。卻器的玷污堵塞。此外,美國(guó)能源部根據(jù)美國(guó)能源需求特點(diǎn),重點(diǎn)9)開(kāi)發(fā)高堿金屬、堿土金屬低階煤的灰分控制支持IGCC煤氣化研究,開(kāi)展西部地區(qū)低階煤(褐煤技術(shù),減少冷卻器的玷污堵塞。和次煙煤)氣化技術(shù)的研究開(kāi)發(fā),以實(shí)現(xiàn)降低發(fā)電5結(jié)成本、提高電廠運(yùn)行周期和效率、達(dá)到最高環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)“。重點(diǎn)開(kāi)展了以提高氣化爐可靠性、氣化與石油和天然氣相比,煤炭是一種雜質(zhì)( 灰分、效率和煤種適應(yīng)性為目標(biāo)的氣化爐優(yōu)化研究,控制有害元素等)含量高結(jié)構(gòu)復(fù)雜且富含稠環(huán)芳烴的多種污染物排放至極低水平的合成氣凈化技術(shù)研非晶質(zhì)高度交聯(lián)高分子縮聚物原料23.,難以裂解成究,低成本高效率的02分離技術(shù)研究,以及H2和各種易加工利用的小分子,需在高溫下幾乎完全打CO2的分離技術(shù)研究項(xiàng)目等”。具體開(kāi)展或支持的斷煤大分子結(jié)構(gòu)氣化成合成氣因而煤氣化在煤炭研究開(kāi)發(fā)項(xiàng)目主要有:的高效、清潔轉(zhuǎn)化利用方面起著重要作用。通過(guò)對(duì)1)離子輸送膜(TTM)O2分離技術(shù),通過(guò)對(duì)空氣煤氣化技術(shù)持續(xù)不斷的改進(jìn)創(chuàng)新,推動(dòng)煤氣化裝置進(jìn)行膜分離得到高純度02.與深冷空氣分離工藝相大型化發(fā)展、提高熱效率、增強(qiáng)氣化爐的煤種適應(yīng)比,可將02生產(chǎn)成本降低1/3。性、改善氣化爐的運(yùn)行可靠性和維護(hù)保養(yǎng)性22 ,對(duì)2)高壓固體煤粉輸送泵開(kāi)發(fā)項(xiàng)目,實(shí)現(xiàn)低成本促進(jìn)下游煤化T、IGCC發(fā)電、制氫、多聯(lián)產(chǎn)等現(xiàn)代T.高可靠IGCC干煤粉的高壓(達(dá)到6.5 MPa以上)直業(yè)的發(fā)展,以及煤炭的高效清潔利用都有重要意義。732014年第3期潔凈煤技術(shù)第20卷[13]馮亮杰 鄭明峰,尹曉暉,等煤制甲醇項(xiàng)目的煤氣化技術(shù)選擇參考文獻(xiàn):[J].潔凈煤技術(shù),2011,17(2):34-38.[1] 王輔臣,于廣鎖,龔 欣，等.大型煤氣化技術(shù)的研究與發(fā)展[14] Bames L.Next generation coal gaifcation tehnology[ R].Lon-[J].化工進(jìn)展,009,28(2) ;173- 180.don:IEA Clean Coal Centre ,2011.2] 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