常压循环流化床_CFB_气化技术概况
天鹿循环流化床(CFB)锅炉简介
循环流化床（ＣＦＢ）锅炉简介自世界第一台循环流化床锅炉诞生至今已有二十多年的历史。
循环流化床锅炉因其具有燃料适应性广、燃烧效率高、负荷调节大、可在床内直接脱硫及实现低ＮＯx排放、燃料制备系统简单、易于实现灰渣综合利用等众多优点，在生产用汽、供热、热电联产、电站锅炉中被广泛采用。
循环流化床锅炉是我国目前乃至今后五十年锅炉蒸发量10t/h（热功率7ＭＷ）以上燃煤锅炉首选的节能、环保、安全、可靠的最佳锅炉。
天鹿集团是一支循环流化床锅炉设计、制造、环保、运行、安装的专家队伍。
近年来我们对国内外循环流化床锅炉的设计、改造、运行成果和科技文献进行了大量的调研、分析、考察、论证，在此基础上，我们的工程技术人员与清华大学等多所高校资深的著名循环流化床专家，共同研究开发了集国内外同类产品优点于一体、博采众长、有自己特色的高效、环保、安全、经济的“天鹿”循环流化床锅炉，被誉为南方锅炉界一颗灿烂的明珠。
性能特点：1、锅炉燃料适用性广可燃用无烟煤、烟煤、劣质煤、工业煤渣、煤研石等；2、锅炉燃烧效率高燃料燃烬率在98％以上，分离效果好，飞灰损失少；3、锅炉负荷调节范围大最小负荷可降至25-30％，每分钟负荷变化速率为全负荷的5－10％；4、环保效果好锅炉床内低温燃烧，实现低ＮＯx排放，可实现炉内脱硫，脱硫效果好（脱硫率大于90％），烟尘排放浓度低；5、锅炉受热面磨损少特殊线型结构的旋涡内分离器，分离效率高，总分离效率达98％，最小分离粒径8－12um，炉膛出口烟气含尘低，减少对锅炉受热面的磨损；6、投资省炉膛内置旋涡分离器，降低了炉膛高度，结构紧凑，占地少，钢耗低，节约初期投资；7、分离、回料系统安全、可靠分离器和物料循环回料系统均由膜式水冷壁构成，即：全水冷，允许残碳在其内燃尽而不易引起超温结焦、堵塞等事故。
耐磨耐火，内衬薄，重量轻，节省材料，并且锅炉启停速度快，内衬不易裂开及剥落，运行安全可靠。
8、埋管寿命长，更换方便埋管是采和厚壁管加焊密排防磨筋圈的竖埋管，埋管区设计烟速低，使用寿命在5年以上（每年对部分磨损的筋圈补焊，延长使用寿命）；9、投资回报锅炉灰渣可综合利用，经济性好（可作建筑材料如水泥添加剂），投资回报率高。
烟气循环流化床(CFBFGD)干法脱硫工艺介绍.
2.5
%
CaCO3 etc
2.3
%
Ca(OH)2
0.4
%
CaCl2·2H2O
0.3
%
CaF2
0.1
%
飞灰和中性成分
85.9
%
自由水分
0.5
%
成分为估计值，并随飞灰，SO3和CaO中的中性成分的量的变化 而变化。
谢谢观赏！
撰写：郑彬，万驰
6.09
Vol%
备注 标准、湿 标准、干
4．3 烟气中有害成分量 (相对于含氧6%，标准，干基)
SO2 SO3 HCl HF 灰分
原烟气 净化烟气 单位 效率 (-%)
2251
225
90
0
mg/m3
99
50
2.5
mg/m3
95
20
1
mg/m3
95
30000
200
mg/m3
99．9
4.4消耗量
参数
三 循环流化床脱硫技术特点及其运用范围
1) 塔内没有任何运动部件，磨损小，设备使用寿 命长维护量小。
2) 脱硫效率高、运行费用低。 3) 加入吸收塔的消石灰和水是相对独立的，没有
喷浆系统及浆液喷嘴，便于控制消石灰用量及喷 水量，容易控制操作温度。 4) 负荷适应性好。由于采用了清洁烟气再循环技 术，以及脱硫灰渣循环等措施，可以满足不同的 锅炉负荷要求。锅炉负荷在10%～110%范围内变 化，脱硫系统可正常运行。
在文丘里出口扩管段设一套喷水装置，喷入的雾化 水一是增湿颗粒表面，二是使烟温降至高于烟气露点 20℃左右，创造了良好的脱硫反应温度，吸收剂在此 与SO2充分反应.
净化后的含尘烟气从吸收塔顶部侧向排出，然后进 入脱硫除尘器（可根据需要选用布袋除尘器或电除尘 器），再通过引风机排入烟囱。由于排烟温度高于露 点温度20℃左右，因此烟气不需要再加热，同时整个 系统无须任何的防腐。
循环流化床纯氧气化技术介绍
工 程 示 范 及 推 广
0.25 t/d（2008）
2.5 t/d（2008）
5 t/d（2012）
17
5t/d循环流化床富氧/纯氧气化中试试验研究
试验台简介： 2012年建成 炉膛高度：17m 炉膛直径：450mm
运行特性： 给煤量：4~7t/d 运行煤种：褐煤、烟煤、弱粘结性煤 累计运行：近500小时
项目
循环流化床煤气炉
煤气热值（kcal/Nm3）
1350
煤气产量（Nm3/h）
40000
耗煤量（kg/h）
~14.5
酚水量（kg/h）
0
焦油量（kg/h）
0
固体废物（kg/h）
~2650
噪声（dBA）
＜75
两段式煤气炉 1500
6×6000 ~14.5 3730 4970 ~1350 ＜100
本技术与两段炉相比，没有焦油酚水排放，劳动环境明显改善 13
净化工业燃气，1150kcal/Nm3
江苏宿迁项目： 2X25000Nm3/h 工艺特点：粉煤原料生产回转窑冶炼加 热过程的热荒煤气 煤处理量： 240t/d，气化炉内径3.2 m
2013年8月投入商业运行，满负荷运行
热荒煤气，低位热值1150-1250kcal/Nm3
8
技术示范
信发华宇40000Nm3/h项目
阶段 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ VI
名称 点火启动 燃烧升温及蓄热 富氧气化规律探索 富氧气化试验 分级配风试验 返料器给煤试验
运行时间 9小时50分钟
41小时 19小时40分钟 6小时25分钟 22小时30分钟 1小时40分钟
20
试验全过程温度曲线
循环流化床锅炉压火启动调峰技术综述
循环流化床锅炉压火启动调峰技术综述1. 循环流化床锅炉压火启动调峰技术概述循环流化床锅炉压火启动调峰技术是一种在循环流化床锅炉运行过程中，通过调整锅炉的运行参数和控制策略，实现锅炉压火、启停和调峰的技术。
随着电力市场的不断发展和能源结构的优化调整，电力企业对清洁高效、灵活可靠的能源设备的需求越来越高。
循环流化床锅炉作为一种具有较高燃烧效率、低排放、适应性强的清洁能源设备，在电力行业中得到了广泛应用。
由于受到燃料价格、负荷变化等多种因素的影响，循环流化床锅炉的运行效率和经济性存在一定的波动。
研究循环流化床锅炉压火启动调峰技术，对于提高锅炉运行效率、降低运行成本、保障电力企业稳定运行具有重要意义。
1.1 循环流化床锅炉简介循环流化床锅炉(Circulating Fluidizoiler,简称CFB锅炉)是一种采用流化床燃烧技术的新型锅炉。
它具有高效率、低污染、节能等优点，广泛应用于发电、供热等领域。
循环流化床锅炉的核心部件是炉膛内的床层，床层由物料(如砂子、石灰石等)和空气组成，物料在气流的推动下呈悬浮状态，形成流化床。
燃料在炉膛内与空气充分混合并燃烧，产生高温高压的气体，驱动风机将烟气排出锅炉。
为了满足不同工况下的运行要求，循环流化床锅炉通常采用分段布置的方式，包括燃烧室、分离器、再热器等部分。
在燃烧室内，燃料与空气充分混合并燃烧；在分离器内，烟气中的固体颗粒被分离出来，返回到炉膛继续燃烧；在再热器内，烟气经过余热回收后排放。
循环流化床锅炉具有较高的燃烧效率，可实现低氮氧化物和硫氧化物的排放，对环境保护具有积极意义。
1.2 压火启动调峰技术的定义及意义循环流化床锅炉(CFB锅炉)是一种高效、节能的燃烧设备，广泛应用于工业生产和能源领域。
随着电力市场的不断发展和用户对能源需求的多样化，传统的CFB锅炉在高峰时段往往难以满足用户的用电需求，因此需要采用压火启动调峰技术来提高锅炉的运行效率和适应性。
锅炉压火：当锅炉负荷低于设定值时，通过控制燃料供应和空气流量，使锅炉进入压火状态。
循环流化床烟气脱硫技术
循环流化床烟气脱硫技术1.引言我国是以燃煤为主的国家，据统计，1995年煤炭消耗量为12.8亿吨，且逐年递增，二氧化硫的排放量达2370万吨，超过美国2100万吨的排放量，成为世界二氧化硫排放第一大国。
目前全国62%以上的城市SO2浓度超过国家环境质量二级标准，占全国面积40%左右的地区受到SO2大量排放引起的酸雨污染，因此控制SO2的污染势在必行。
1996年我国颁布的《新大气法》针对我国酸雨和SO2污染日趋加重的情况，规定对已经产生和可能产生酸雨的地区和其他SO2污染严重地区划定酸雨控制区或者SO2控制区，控制区内新建的不能燃用低硫煤的火电厂和其他大中型企业必须配套建设脱硫和除尘装置，或者采用相应控制SO2的措施；已建成的不能燃用低硫煤的企业应采取控制SO2排放和除尘措施。
国家环保局要求在两控区内，要把治理措施作为当地规划的重点内容。
因此高效脱硫设备的研究开发任重道远。
2.国内外研究现状目前，国内外应用的SO2的控制途径有三种：燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫(即烟气脱硫)。
其中，烟气脱硫(FGD即FlueGasDesulfuration)是目前世界唯一大规模商业化应用的脱硫方式，是控制SO2污染和酸雨的主要技术手段。
全世界已有15个国家和地区应用了 FGD装置，其设备总装机容量相当于2-2.5 亿Kw，每年去除SO21000万吨。
据统计，1992年，全球安装了FGD装置646套，其中美国占55.3%，德国占26.4%，日本占8.6%，其余国家占9.7%。
由于上述三国大规模应用FGD装置，且成效显著，虽然近年三国电站的装机容量不断增加，但SO2 排放总量却逐年减少。
日本是世界上最早大规模应用FGD装置的国家。
截止1990年，该装置达1900多套，总装机容量达0.5—0.6亿Kw。
目前，日本的SO2已基本得到控制。
自70年代初开始，特别是1978年美国重新修改了环境法规，否决了高烟囱排放，使FGD技术发展迅速。
CFB系列循环流化床烟气脱硫系统
CFB系列循环流化床烟气脱硫系统系统简介循环流化床烟气脱硫技术(Circulating Fluidized Bed Flue Gas Desulfurization，简称CFB-FGD)，采用消石灰或石灰作为脱硫剂。
CFB系列循环流化床烟气脱硫装置是国电南自自主开发的干法脱硫装置，该技术国电南自具有自主知识产权，循环流化床烟气脱硫技术（简称CFB-FGD），是采用消石灰或石灰作为脱硫剂，安装在空气预热器和除尘器之间。
工艺原理与工艺流程循环流化床烟气脱硫技术，在空气预热器和除尘器之间安装循环流化床系统，烟气从流化床反应器下部布风板进入反应器，与消石灰颗粒充分混合，SO2、SO3及其它有害气体，如HCl、HF等与消石灰发生反应，生成CaSO3·1/2H2O、CaSO4·1/2H2O和CaCO3等。
反应器内的脱硫剂呈悬浮的流化状态，反应表面积大，传热/传质条件很多，且颗粒之间不断碰撞、反应。
随后夹带着大量粉尘的烟气进入除尘器中，被除尘器收集下来的固体颗粒大部分又返回流化床反应器中，继续参加脱硫反应过程，同时循环量可以根据负荷进行调节。
由于脱硫剂在反应器内滞留时间长，因此使得脱硫效果和吸收剂的利用率大大提高。
另外，工业水用喷嘴喷入反应器下部，以增加烟气湿度降低烟温，从而提高了脱硫效率。
循环流化床烟气脱硫系统主要包括给料系统、反应器系统、物料循环系统、喷水系统、旁路烟道。
技术特点★ 脱硫系统流程简单、占地面积较少。
★ 脱硫工艺适用于已确定的煤种条件并适应燃煤含硫量在一定范围内可能的变动；可满足锅炉负荷从30%到120%范围内变化。
★ 系统运行费用低。
★ 采用易于取得且价廉的石灰石或消石灰作为脱硫剂，且在较低的钙硫比下(钙硫比为1.1～1.2)，脱硫效率可达90%以上，系统运行费用低。
★ 采用具有自主产权的干式消化器，保证了脱硫剂的活性。
★ 由于脱硫剂的给料及硫化产物均为干态，设备不存在腐蚀现象。
“循环流化床吸收塔（CFB-FGD）”工艺进行烟气脱硫技术
“循环流化床吸收塔（ CFB-FGD）”工艺进行烟气脱硫技术摘要：干法烟气脱硫装置所采用的技术是在引进国外先进的干法脱硫工艺循环流化床干法烟气脱硫（CFB-FGD）技术的基础上经不断完善、改进，形成了适合我国国情的干法脱硫技术，它具有结构简单、运行可靠、脱硫效率高（大于90%）、投资小的特点。
循环流化床烟气干法脱硫技术是目前商业应用中单塔处理能力最大、脱硫综合效益最优越的唯一一种干法烟气脱硫技术。
关键词：干法烟气脱硫；循环流化床吸收塔（CFB-FGD）；烟气脱硫技术脱硫反应塔内的气固最大滑落速度是否能在不同的烟气负荷下始终得以保持不变，是衡量一个循环流化床干法脱硫工艺先进与否的一个重要指标，也是一个鉴别干法脱硫能否达到较高脱硫率的一个重要指标。
喷入的用于降低烟气温度的水[1]，以激烈湍动的、拥有巨大的表面积的颗粒作为载体，在塔内得到充分的蒸发，保证了进入后续除尘器中的灰具有良好的流动状态。
由于流化床中气固间良好的传热、传质效果[2]，绝大部分SO2得以去除，加上排烟温度始终控制在高于露点温度20℃以上，因此排烟不需要再加热，同时系统无需采取特殊的防腐处理。
净化后的含尘烟气从吸收塔顶部侧向排出，然后转向进入脱硫除尘器[3]，再通过引风机排入烟囱。
经除尘器捕集下来的固体颗粒，通过除尘器下的再循环系统，返回吸收塔继续参加反应，如此循环，多余的少量脱硫灰渣通过物料输送至脱硫灰仓内，再通过罐车运出厂外综合利用。
在循环流化床吸收塔中，Ca（OH）2与烟气中的SO2和几乎全部的SO3，HCl，HF等，完成化学反应，主要化学反应方程式如下：Ca(OH)2+ SO2=CaSO3·1/2 H2O +1/2 H2OCa(OH)2+ SO3=CaSO4·1/2 H2O +1/2 H2OCaSO3·1/2 H2O+ 1/2O2=CaSO4·1/2 H2OCa(OH)2+ CO2=CaCO3 + H2OCa(OH)2+ 2HCl=CaCl2·2H2O（～75℃）（强吸潮性物料）2Ca(OH)2+ 2HCl=CaCl2·Ca(OH)2·2H2O（＞120℃）Ca(OH)2+ 2HF=CaF2 + 2H2O（从上述化学反应方程式可以看出，Ca(OH)2应尽量避免在75℃左右与HCl 反应）具有以下工艺及结构特点：1）去除重金属、有机污染物等有害物质利用吸附剂及塔内物料的巨大比表面积，使烟气中的重金属、有机污染物（主要是二噁英（PCDD）和呋喃（PCDF））等大部分被去除。
循环流化床(CFB)
二 环境保护
（一）CFBB(循环流化床锅炉) 1 能有效控制SO2和NOx对大气所造成的污染， 属于洁净燃烧技术 2 脱SO2效率在90％以上，NOx可控制在150 PPM左右，(是煤粉炉的25％) 3 无需设备，只是控制燃烧就可以实现，而不 像链条炉那样无能为力，更不像煤粉炉那样 投入巨大资金
（二）链条炉
很宽。好煤、次煤、劣煤、矸 石、垃圾
比较项目
燃料制备系统 炉膛结渣机会 积灰机会 炉膛吹灰 燃料水分要求 机械装置数量 炉膛烟气流速 灰的利用方面 灰渣对地下水、地表水污染影响 钢材消耗量 预热空气温度 飞灰中的含碳量 耗电量（厂用电）
煤 粉 炉
复杂 高 高 需要 需干燥到 1-----3% 高（烟气脱硫） 4．5---------9 窄
1 燃料适应性广。 2 燃烧效率高。 3 降低污染。 4 燃烧热强度大、传热能力强。 5 负荷调节性能好、幅度大。25%~100%MCR正常运行， 6 无制粉系统。减少能耗和运行维护量。 7 自动化程度高（DCS、FSSS、MCS、DAS、MFT），可 与600MW机组相比。 8 由于燃烧温度低，灰渣活化性能好，有利于综和利用。 9 节约能源。
六 自动化程度
（一）CFBB(循环流化床锅炉) 1 自动化程度高，可实现程序控制 DCS MFT FSSS 2 控制环节及控制过程安全可靠 （二）链条炉 1 机械化 2 人工操作
七 初投资及后期相对社会效益 和经济效益
（一）CFBB(循环流化床锅炉) 1 初投资较大。锅炉本体相差不大，64MW2台 （1000万）与116MW1台（650万）差不多。主要 在电除尘器和DCS的投资上（电除尘器300万、 DCS水炉100万）。 2 后期相对社会效益和经济效益高。因为CFBB 能实现高效、节能、环保、综合利用，既能造 福于民，又能利于循环经济发展，所以社会效 益和经济效益较是不可估量的 。
国外循环流化床(CFB)锅炉技术特点分析
题， 可将原两个单 固定 轮组台受 力形式 ， 为两 轮铰支 为 变 组， 然后两组 再铰支为一 个整 体 ， 用加强通梁进行固定。
一
（） ４ 需进一步 的研 究 ：① 将单 点 驱动 发展 为 多点驱 ： 动； ②提高牵 引钢丝 绳张 紧系统 的灵 敏性 和储绳量 ； 开 ◎
发研究水平转弯装置 ， 解决水平拐弯问题。
：ｍ－ Ⅱ 型循 环流化床 锅炉主要有炉膛 （ 一次风室 、 布
风扳、 密相 区、 相 区） 高温旋 风分 离 器 、 稀 、 Ｕ型阗 反料 装
置、 尾部烟道等。其最显 著的特点是 无外 置式热 交换 器 锅炉的炉膛 底部 为一次 风室 （ Ｎ Ｏ ） 一次 风室 ＷＩＤ Ｂ ｘ ， 上方为 “ 格栅” 布风板 ， 式 布风板 上不设置 风帽而 采用“ ” ｓ 型喷嘴 ， 它们埋在耐热衬 层之 中。布风板 上方为 密相 区，
～
ｌ０ ０ ０ ～３０
８０ ５ ℃左右 ， 实现最佳脱 硫脱 舞燃烧 。 锅炉的一 、 二次 风 各 占总风 量 的 ５ ％左 右。二次 风 ０ 从 密相 区中上 方分两个或三个不同的高度进 入炉膛 ； 在密 相 区形成还原 区， 呈低氧燃 烧状态 ； 密相 区上方 为稀相 区 （ 又称 悬浮段 ） 。大量 高温 的床料 和未完全燃烧 的燃料 颗 粒在上升气流的作用 下 ， 出密相 区， 溢 进入息 浮段继续 燃 烧； 但浓度 比密相 区低得 多 （ １ ～８］ ） 约 ０ ０ 。悬浮 段的 温度 由 Ｄ ｓ继续维持在 ＆０ ０ ℃。炉膛四周布置有 膜 （ ５ ９ ｏ
２４ ５ 重锤拉紧装 置 ．． 主要 由 ｌ ∞ｍｍ改 向轮 、 吊架 、 锤 块 等部 分组 成。 重 重锤通过 ∞ １５ ｍ钢丝绳 来张紧主传 动钢丝绳 。 ．ｍ
煤气化技术综述
煤气化技术综述1 恩德粉煤气化技术1．1 技术开发恩德粉煤气化技术是在常压温克勒气化技术基础上，经过多次技术改造而逐步发展起来的。
20世纪50年代，朝鲜咸竞北道恩德郡“七·七”化工厂，从前苏联引进两台温克勒气化炉。
60年代末，便对其存在的问题进行了一系列的改造：(1)取消了炉算，改为布风喷嘴向炉内送风，使煤粉得以充分流化，并解决了炉底结渣的问题；(2)在发生炉出口增设了旋风除尘返料装置，减少了气体带出物，提高了碳转化率；(3)将废热锅炉改设在旋风除尘器后面，减轻尘粒对锅炉炉管的磨损，大大延长了废热锅炉的使用寿命和检修期。
经过一系列的革新改造后，运转率可达90％以上，单炉生产能力也逐渐扩大，形成了独具特性的恩德粉煤气化技术。
1．2 技术特点(1)对煤种适应性较宽，可适用于褐煤、长焰煤、不粘或弱粘煤。
对煤的活性和灰熔点有一定要求，对灰分、粒度等要求不高，同固定层炉相比，原料煤种已明显拓宽。
(2)碳转化率高。
炉出口的旋风分离器，可将煤气夹带和含碳颗粒分离出来，并返回气化炉再次气化，从而提高了碳的转化率，可达92％。
(3)气化强度大。
单炉产气量可达4×l04m3／h。
(4)自产蒸汽量大，每10 m3煤气可产5．5t蒸汽(P=0．6MPa)，80％自用，20％外送。
(5)极少产生焦油，煤气中焦油油渣等含量很低，净化系统简单，污染少。
1．3 技术指标(1)操作温度：要低于灰熔点80～120℃，一般为～950℃。
(2)操作压力：炉内压力～14kPa。
(3)气化剂，采用不同气化剂可产生不同组成的煤气。
表1—1 典型煤气组成(4)主要工艺参数①以褐煤为原料，4×10 m3／(h·台)气化炉，生产水煤气，其主要工艺数据见表1—2。
表1—2 主要工艺数据②以河南义马长焰煤为原料，生产的煤气，其主要工艺数据见表1—3。
表1—3 主要工艺数据1．4 技术经济(1)投资：以生产能力4 X 104m3／h炉型为例①气化部分约2 400万元②制氧部分(包括两套4 000m3／h变压吸附装置)约3 600万元，合计：6 000万元(2)煤气成本：以河南义马煤生产半水煤气，按现行价格估算约0．12～0．13元／m3。
流化床_FBC_燃煤固硫灰渣研究综述_纪宪坤
１．３．１ 水硬性
已有研究表明，流化床固硫灰渣遇水之后能够单独水
化形成强度，我们称之为自硬性，这也是不同于粉煤灰的
非常独特的性质。表 ４ 给出了部分固硫灰渣体系的强度发
展情况。研究认为，固硫灰渣的矿物组分是影响其水化自
硬性的主要因素，ｆ－ＣａＯ 和 ＣａＳＯ４ 的存在是固硫灰渣具有
水
４２
COAL ASH 6/2009
0
10
20
30
40
50
60
20( )
b 固硫渣 X 射线衍射结果
强度计数 线性膨胀率×10-4
200
石英
赤铁矿
150
莫来石
100
50
0 10
图 3
20
30
40
50
60
20( )
c 粉煤灰 X 射线衍射结果 固硫灰渣与粉煤灰的 X 射线衍射结果
１．３ 水化特性
固硫灰渣水化体系后期强度稳定增长的原因。
表 4
纯固硫灰渣体系强度发展
灰渣种类
固体质量 /g 水 /mL 7 d 强度 /MPa 28 d 强度/MPa
河北保定固硫灰1
200
100
四川内江固硫灰1
200
120
浙江宁波固硫灰
200
108
河北保定固硫灰2
200
76
四川内江固硫渣1
200
73
四川内江固硫渣2
6.85 13.15 3.23 4.85 5.70 6 .90 5.82 4.21 5.99 3.42 18.46 8.45
12.93 11.87 20.31 22.38 19.58 18.58 13.33 18.07 15.21 20.18 24.74 24.97
流化床气化技术
COED法流程
Cogas法气化段流程
高温温克勒气化炉与常压温克勒气化炉的比较
项目
常压温克勒气化炉 高温温克勒气化炉
气化条件 压力/MPa 温度/ ℃
气化剂
氧气/(m3/kg煤) 水蒸气/(m3/kg煤)
产率（CO+H2)/(m3/t煤） 气化强度(CO+H2)/[m3/(m2.h)] 碳转化率/%
（2)压力的影响
采用加压流化床气化可改善流化质量，消除一 系列常压流化床所存在的缺陷。
采用加压，增加了反应器中反应气体的浓度， 在相同流量下减小，气流速度，增加了气体与原 料颗粒间的接触时间。在提高生产能力的同时， 可减少原料的带出损失。
在同样生产能力下，可减小气化炉和系统中各 设备的尺寸。
压力的影响
气化生成气和热分解气混合后的组成为：φ(H2)， 57.9％；φ(CO)，31.2％；φ(CH4)，4.0％；φ(C02)，6.6 ％；φ(N2)，0.3％。发热值为12.97MJ∕m3。
由于受焦粉热容量的限制，循环焦粉与进入气化炉 的新焦粉的比例达30︰1，因而，提升管内的循环焦粉 的量极高。气化器的压力较低，但为了能将焦粉提升起 来，燃烧器的出口烟气压力必须维持在0.4MPa以上。加 上燃烧器高温液态排渣，因而增加了技术上的难度。
甲烷生成伴随着热的释放，相应降低了气化过 程中的氧耗。
2、HTW气化工艺流程
大致流程
含水分8~12％的干褐煤输入充压至0.98MPa的密闭料 锁系统后，经螺旋加料器加入气化炉内。白云石、石 灰石或石灰也经螺旋加料器输入炉中。
煤与白云石类添加物在炉内与经过预热的气化剂(氧 气／蒸汽或空气／蒸汽)发生气化反应。携带细煤粉 的粗煤气由气化炉逸出.
煤气化技术——精选推荐
煤炭气化技术煤炭气化是煤炭转化的主导途径之一，是煤化工、IGCC、加氢工艺、煤液化等的龙头和基础，我公司正在建设的煤直接液化项目，以及即将建设的煤间接液化项目，煤制烯烃项目都要用到煤炭气化。
一、煤气化原理气化过程是煤炭的一个热化学加工过程。
它是以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或工业纯氧）、水蒸气作为气化剂，在高温高压下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为可燃性气体的工艺过程。
气化时所得的可燃气体成为煤气，对于做化工原料用的煤气一般称为合成气（合成气除了以煤炭为原料外，还可以采用天然气、重质石油组分等为原料），进行气化的设备称为煤气发生炉或气化炉。
煤炭气化包含一系列物理、化学变化。
一般包括热解和气化和燃烧四个阶段。
干燥属于物理变化，随着温度的升高，煤中的水分受热蒸发。
其他属于化学变化，燃烧也可以认为是气化的一部分。
煤在气化炉中干燥以后，随着温度的进一步升高，煤分子发生热分解反应，生成大量挥发性物质（包括干馏煤气、焦油和热解水等），同时煤粘结成半焦。
煤热解后形成的半焦在更高的温度下与通入气化炉的气化剂发生化学反应，生成以一氧化碳、氢气、甲烷及二氧化碳、氮气、硫化氢、水等为主要成分的气态产物，即粗煤气。
气化反应包括很多的化学反应，主要是碳、水、氧、氢、一氧化碳、二氧化碳相互间的反应，其中碳与氧的反应又称燃烧反应，提供气化过程的热量。
主要反应有：1、水蒸气转化反应C+H2O=CO+H2-131KJ/mol2、水煤气变换反应CO+ H2O =CO2+H2+42KJ/mol3、部分氧化反应C+0.5 O2=CO+111KJ/mol4、完全氧化（燃烧）反应C+O2=CO2+394KJ/mol5、甲烷化反应CO+2H2=CH4+74KJ/mol6、Boudouard反应C+CO2=2CO-172KJ/mol二、煤气化工艺煤炭气化技术虽有很多种不同的分类方法，但一般常用按生产装置化学工程特征分类方法进行分类，或称为按照反应器形式分类。
烟气循环流化床脱硫CFB-FGD技术简介
烟气循环流化床脱硫CFB-FGD技术简介1. 概况烟气循环流化床(CFB)脱硫技术在最近几年中已有所发展，不但用户增多，而且系统的烟气处理能力也比过去增大了，达到950,000Nm3/h，用于300MW机组的烟气脱硫系统。
目前，已达到工业化应用的主要有三种流程, 它们是：1.由德国Lurgi公司开发的烟气CFB脱硫技术；2.由德国Wulff公司在Lurgi技术基础上进行改进后的RCFB脱硫技术；3.由丹麦F.L.Smith公司开发的GSA烟气脱硫技术。
早在七十年代初，擅长于冶金工业工程建设的德国Lurgi公司就采用了烟气循环流化技术对炼铝设备的尾气进行处理。
八十年代中期，由于开始对环境质量的严格控制以及政府的有关法规的强行规定，德国的动力工业对烟气脱硫设备有了巨大的需求。
Lurgi公司在原来用于炼铝尾气处理的技术的基础上开发了一种新的适用于锅炉和其它燃烧设备的干法烟气脱硫工艺，即烟气循环流化床脱硫工艺。
这种工艺以循环流化床原理为基础，通过吸收剂的多次再循环，使吸收剂与烟气接触时间增加，一般可达30分钟以上，从而大大提高了吸收剂的利用效率。
这种工艺不但具有干法工艺的许多优点，如流程简单、占地少、投资低以及脱硫副产品呈干态，因而易于处理或综合利用，而且能在很低的钙硫比的情况下(Ca/S=1.1-1.2)达到与湿法工艺相近的脱硫效率(95%)。
德国Wulff公司是一个成立较晚的设计和建造烟气CFB脱硫工程的小型企业。
它的创始人R. Graf原是Lurgi公司在烟气CFB脱硫技术开发方面的主要负责人。
脱离Lurgi公司后自建了Wulff公司，专门从事烟气CFB脱硫技术的开发工作，在Lurgi技术的基础上开发研制了一种叫做回流式烟气循环流化床的烟气CFB脱硫技术,对烟气CFB脱硫技术作了较大的改进，使之更加适用于动力工业(详见后)。
F.L.Smith公司是丹麦最大的工业企业，在水泥工业及散装物料输送机械制造方面享有很高的声誉。
循环流化床CFB锅炉的技术改造
般防磨瓦材质选用耐热、 耐磨 的铁铝瓷、 耐热合
金钢等。（ ） ２ 改进蒸发管束原设计 １ ｒ Ｎ １Ｓ ２ ｉ ｉ Ｃ０ ４２ 的梳 头 卡 具 和 防磨 板 材 质 ， 用 Ｃ２ Ｎ２ 选 ｒ ｉ ５ ０或 Ｃ２ Ｎ １ ｒ ｉ ０ ４的耐热不起皮 革 ， 决 了因卡具碳 化 ， 解 脱皮 ， 变形造成 的管束错列而导致 的磨损及受高 温烟气冲刷引起 的氧化腐蚀 。（ ） ３ 锅炉运行 中应 考虑合理地降低烟速 ， 同时降低速度场和飞灰浓 度场的不均匀性 ， 防止局部磨损。 ２２ 炉 膛 耐火 材料 的损 坏 与改 造 ．
以取消衬砖 ， 用棕钢 玉浇铸料 ， 采用 整体 捣 打施 工， 留有膨胀 间隙 ， 选择合理 的施工方案及有经验 的施工 队伍 。棕 钢玉 的导热系数 略小于氮 化硅 砖， 但远大于高铝砖 ， 二次风 口以下的浓相区为保 证捣打牢固 ， 浇铸料可采用 ６ ８ ｍ厚度 ， ＝ ０ｍ 传热 量 会 略有减 少 ， 、 次 风 口间 的稀 相 区 ， 采 用 二 三 可 ６ ６ ／ 厚度 ， ＝ ０ｍｎ 传热量有所加大 ， 相互弥补 ， 完全 解决了衬砖脱 落造成 的不 良后果 ， 使用寿命也 能 在三年上。（ ） ２ 旋风分离器内衬在三次风 口以上 的稀相区原设计 为高铝砖 ， 运行 中磨损很小 可以 不 改造 。如果 想 增 加 炉 膛 热 量 及适 当提 高 负 荷 ， 也可采用刚玉质高强可塑料捣打 ４ ｍ厚 ， 防 ０ｍ 加 磨梁 ， 也能收到 良好的效果。 ２ ３ 砖的损坏与改造 ．
设备 改进 完善
技 改中采取 了相应改 进 ， 改造措施 ， 达到进一 步完 善 Ｃ Ｂ锅 炉的 目的。 Ｆ
［ 关键词 ］ ＣＦ Ｂ锅 炉
１ 前 言
北京 锅 炉 （ 称 “ 锅 ” ７ ／ Ｆ 简 北 ）５ｔｈＣ Ｂ锅 炉在
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专论与综述常压循环流化床(CFB)气化技术概况佟浚芳,郭新宇(国家化工行业生产力促进中心,江苏昆山 215337)[摘 要]介绍鲁奇公司的常压循环流化床(CFB)气化技术开发过程,以湿法为例介绍CF B 生产合成气的基本流程。
该工艺具有原料范围广,系统温度均匀,操作温度、压力低,氧耗低等特点,特别适合于日处理煤300~500t 的装置。
进行了U GI 常压气化法、T ex aco 加压气化法和CFB 气化法三种方法的工艺技术比较。
[关键词]煤气化;合成气;循环流化床[中图分类号]T Q546 2[文献标识码]A[文章编号]1004 9932(2003)02 0001 06[收稿日期]2002 12 05[作者简介]佟浚芳(1932-),女,辽宁沈阳人,高级工程师,长期从事煤气化研究工作。
A survey of atmospheric circulating fluidied bed (CFB )gasification technologyT ONG Jun fang,GU O Xin yu(China N ational Chemical I ndustry Pr oductive Force Pr omoted Center ,K unshan 215337,China )Abstract :This article presents the devoloping process of Lurg i atmospheric circulating fluidized bed (CFB)g asification technology and the principle process flow of CFB to produce synthetic gas w ith an example of w et process.This process takes the characteristics of w ide range of feedstock,even tem perature in system,low operation tem perature and pressure,low oxygen consumption,etc.,being particularly applicable for units of 300~500t d coal processing capacity.It also makes a comparison on process technology of U GI atmospheric g asification process,Texaco pressurized gasification process and CFB gasification process.Key words :coal g asification;sy nthetic g as;circulating fluidized bed 传统的流态化是指细小的固体与具有一定流速的流体组成两相体系统,其中固体颗粒被上行的流体支撑而形成悬浮体系统,它的流动行为在许多方面具有与真实液体相同的性质,是一种流、固两相高效接触的技术。
流态化技术已应用于许多工艺流程,由于工艺条件的差异,不同工艺过程对流态化行为又有其特殊的要求,循环流态化就是其中的一类。
循环流态化是指以介于鼓泡床和输送床典型流速之间的流体速度使流、固两相并流向上的流动过程,过程中固体颗粒内的流动速度明显低于流体速度,致使流、固相间具有的滑动速度最大。
这种伴有固体颗粒循环高速流动的流、固相接触体系具有最大的接触效率,并能获得较高的传热和传质速度。
这对某些工艺过程能顺利、有效地进行极为重要。
循环流化床反应器应用于煤的燃烧或气化工艺,由于煤粒在系统内不断循环,提高了气、固相接触效率,使煤燃烧或气化反应快捷而又完全,同时也满足了反应温度均匀的要求,解决了煤的粘结问题。
常压循环流化床气化技术正是这种高效、无气泡的气、固相接触技术的体现,它既有流化床内部形成的内循环,又有被气第2期2003年3月中 氮 肥M Sized N itrogenous Fertilizer Progress No 2M ar 2003流夹带出床层的物料又返回床层的外循环,系统内物料具有多重循环,从而使气化反应进行得更为完全,碳转化率更高;整个反应系统温度均匀,大大降低了产品气中焦油含量,有利于环保。
又由于该技术具有对原料适应范围广,操作灵活,装置设备简单等优点,近些年来受到有关方面的关注,是一项适合我国中小型合成氨厂技术改造和小城镇煤气化事业发展的较为理想的技术。
本文对鲁奇公司的CFB气化技术作一剖析,以便全面了解这一技术。
1 CFB气化技术发展概况鲁奇公司在煤气化领域从事研究开发工作已有半个多世纪的历史,开发成功的气化方法也很多:固定床、沸腾床及气流床三大工业化的气化方法它都拥有,气化技术经验极其丰富。
近20多年来,该公司经过反复的研究与开发,从冷模试验到工业示范先后建立了8套不同规模的装置,经过大量试验研究,终于开发成功了常压循环流化床气化技术。
CFB气化技术主要开发过程及装置如下。
(1) 200m m的热模小试装置主要是进行各种原料的评价试验,它可为工程开发提供基础数据。
(2)CFB中试装置规模为50kg h煤的中试装置,主要进行各种原料的试验,装备有各种控制系统,是较完整的工程开发装置,但鲁奇公司认为它仍不能提供工业化需要的工程数据。
(3) 700m m中试装置每小时处理煤100~200kg的CFB中试装置,此装置产出热量1 5M W,如若煤的热值差时,要达到此热量,则需要处理500kg h。
该装置设施齐全,类似工业装置,鲁奇公司在其上做了大量的试烧试验。
至今已试烧过的原料有高硫煤、高灰煤、褐煤(含盐的褐煤、含木质素的褐煤)、烟煤、洗煤滤渣、石油焦、页岩油、树木废料、树皮、泥炭、牛粪、工业淤泥等50多种。
该装置有完整的控制与操作系统,CFB技术的工程开发工作主要是由此装置完成的。
(4)Pols纸浆厂的CFB装置奥地利最大纸浆厂 Pols纸浆厂采用鲁奇公司CFB技术于1986年建成了第一套工业规模的气化装置,以废树皮为原料,规模为27MW,产品气用作石灰窑燃料。
尽管该装置因产品气夹带粉尘较多,影响后续产品质量,近年来已停止运行,但这套装置为CFB技术的推广做了大量的工业化试验,如空气和煤的入口高度试验,旋风除尘器试验等。
(5)德国柏林Rudersdorf公司的CFB装置此装置中CFB炉内径3 5m、高25m,每天处理原料煤600t,正常产生热能为100MW。
使用的原料有四种,包括煤、城市垃圾、废橡胶和城市污泥,因此该炉子有四种原料贮罐,四个进料口。
该装置现已投产,每小时约产出燃料气50000m3,供水泥窑用,每天可生产水泥5000t。
鲁奇公司在上述研究和开发的基础上,已在一些工厂建立了CFB气化装置,所生产的燃料气用于发电项目的有德国德斯堡电厂、柏林电厂,美国德克萨斯州TNP电厂和法国的电厂等。
此外,该公司还试图建立采用不同固体燃料制取化工合成气的示范装置。
前些年我国宣化化肥厂曾酝酿采用该技术取代现有的UGI固定层气化炉,随后山东德州化肥厂也曾考虑过CFB气化炉替代UGI炉,但因种种原因这项工作均未继续下去。
鲁奇公司提供的CFB技术典型工艺数据如表1所示。
表1 CFB技术的典型工艺数据燃料种类树皮煤焦炭燃料组成 %C39 859 669 5H5 03 10 5O35 23 60 5N0 61 20 8水分13 66 016 0灰分5 826 512 7工艺参数气化剂空气蒸汽 O2CO2 O2燃料气化剂用量 m3 kg0 761 20 0 400 46 0 62燃料产气量 m3 kg1 701 901 65气体组成 %CO213 615 59 6CO14 638 275 8H214 434 711 8CH44 02 50 2C n H m1 80 1N235 30 50 12中氮肥第2期综上所述,鲁奇公司的CFB 技术经历了多层次的开发与应用,经过不断的改进与提高,已日臻完善。
它具有新技术和产业化的特性,是比较成熟而又可靠的燃料气生产技术,同时也具备以煤为原料制取合成气的基础。
2 CFB 气化工艺过程及关键环节(1)CFB 气化工艺流程CFB 气化工艺过程可分为干法和湿法两种流程,分别见图1和图2。
图1 干法CFB 工艺过程方框图图2 湿法CFB 工艺过程方框图干法CFB 工艺适用于生产工业燃料气,湿法则适用于城市煤气和合成气的生产。
本文将对湿法工艺作一概略的描述。
来自煤场的原料煤经破碎至<4~5mm ,送至计量槽,再由螺旋进料器送入气化炉下部,与从底部进入的蒸汽、氧(纯度!98 8%)等气化剂混合,进行气化反应。
气化压力0 2M Pa,温度1050∀,气体停留时间4~6s,气体流速1~4m s 。
出口粗煤气温度900~950∀,粗煤气夹带出来的固体大部分在循环旋风分离器内脱除,并由带有气封的下灰管循环返回气化炉底部。
由于新鲜原料、气化剂和大多数为炉灰的循环物之间能迅速混合,气化反应在气化炉底部附近立即开始。
循环物和新加入的原料之比可高达40,因此碳转化率较高,底部灰经水冷螺旋出料器,由旋转阀排入灰仓送出界区外。
气体离开旋风分离器时含尘量为25~50g m 3,进入废热锅炉冷却至220~240∀,同时产生低压饱和蒸汽。
锅炉给水是在汽包和蒸汽发生器之间自然循环。
产生的低压饱和蒸汽在蒸汽过热器中过热到200∀左右,其中约1 3作为气化炉用气化剂,余下部分送入工厂蒸汽管网。
离开废热锅炉的粗煤气在多级旋风分离器和袋式过滤器中进一步除尘。
多级旋风除尘器脱除的灰经喷射器送回气化炉。
袋式过滤器排出的飞灰送去作燃料或加工成型煤。
煤气再通过洗涤饱和塔洗涤脱除NH 3、CN -、Cl -和其他水溶性化合物、灰尘,同时冷却至40∀,满足压缩机入口温度要求和气体含尘量少于5mg m 3的要求。
从洗涤塔排出的水在浓缩器内靠重力分离成有机相和水相。
有机相(油相)连同浓缩器下部排出的灰渣一起返回气化工段,喷入气化炉;大部分水循环使用,部分废水送往水处理站。
(2)CFB 系统的关键组成部分CFB 气化单元的基本结构如图3所示。
CFB 气化系统主要组成部分包括如下:#有耐火材料衬里的立式圆柱形气化炉,带有气化剂分布器和排灰的喷嘴筛板;∃耐火材料衬砌的旋风除尘器,并带有下灰管和气封罐;%气体冷却用废热锅炉、多级旋风分离器和袋式过滤器;&饱和塔、洗涤塔、文丘里管以及分离器等除尘辅助装置以满足下游工艺要求;∋燃料喂入系统及排灰系统(水冷式螺旋加料及出料器);(废水处理系统。