HT-L与Shell及Texaco粉煤气化技术的比较

HT-L与Shell及Texaco粉煤气化技术的比较

吴胜军

【摘要】介绍了HT-L粉煤气化技术的工艺特点,并从比氧耗、有效气成分、煤气化效率、能耗等方面与Shell 及Texaco粉煤气化技术进行了分析比较.结果表明:HT-L粉煤气化技术具有高效节能、煤种适用范围广、气化效率高、能耗低、建设和运行成本低、工艺成熟可靠并具有自主知识产权的优点,具有广阔的发展前景.%Process features are described of the HT-L pulverized coal gasification technology, and an analytical comparison is done with the Shell and Texaco pulverized coal gasification technology in terms of specific oxygen consumption, active gas constituent, coal gasification efficiency, and energy consumption. The results show that the HT-L technology has the advantages of highly efficient energy saving, wide scope of application to various coal types, high gasification efficiency, low energy consumption, low construction and operation cost, mature and reliable technology, and possession of independent intellectual property, and so it brings about broad prospects for development.

【期刊名称】《化肥工业》

【年(卷),期】2011(038)003

【总页数】3页(P10-12)

【关键词】粉煤气化;分析;比较

【作者】吴胜军

【作者单位】北京航天万源煤化工工程技术有限公司兰州分公司,730050

【正文语种】中文

煤粉、氧气及蒸汽在加压条件下并流进入气化炉,在极为短暂的时间内完成升温、

挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程[1]。由于气化炉内温度

很高,在有氧存在的条件下,碳、挥发分及部分反应产物 (H2,CO等)以发生燃烧反应为主,如 (1)和 (2)式所示;在氧气消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应,即过程进入到气化反应阶段,如 (3),(4),(5),(6)式所示,最终形成以 CO和 H2为主要成分的粗煤气

离开气化炉。

HT-L粉煤气化技术属于高温、高压气流床煤气化工艺,采用惰性气体输送原料粉煤。HT-L粉煤加压气化工艺流程如图 1所示。

研磨机将原料煤研磨至粒径 20～90μm,粉煤干燥后由二氧化碳气体加压输送至气

化炉烧嘴;粉煤在烧嘴内与来自空分装置并预热的氧气(体积分数 95%)混合,然后与

蒸汽一起进入气化炉;在反应温度 1 400～1 600℃条件下,粉煤在气化炉内与蒸汽

和氧气高温燃烧反应生成粗合成气、飞灰和渣,部分燃烧热由炉内盘管水冷壁回收

转化为中压蒸汽输出。

气化炉气化室排出的高温粗合成气和熔渣经急冷环被水急冷后,沿下降管导入急冷

室进行水浴,合成气被水饱和,熔渣迅速固化并通过渣锁斗系统定期排出;粗合成气经洗涤塔洗涤润湿并除去残余的飞灰后去净化工段,洗涤塔底部排出的灰水去渣水处

理系统进一步处理。

HT-L粉煤气化技术的煤种适应性较广,无烟煤、烟煤、褐煤、石油焦等均可气化,

对煤的灰熔融性适应范围宽,即使高灰分、高水分、高含硫量的煤种也同样适用。HT-L粉煤气化技术对入炉粉煤粒径要求为：≤90μm的粉煤＞90%(质量分数,下同),≤5μm的粉煤＜10%,水分＜2%,灰分在 10%以上。这是因为粒度过大会影响

碳的转化率,水分含量太高则会影响粉煤的输送,灰分小则水冷壁挂渣困难而难以形成稳定的保护渣层。安徽晋煤中能化工股份有限公司 HT-L粉煤气化装置所使用的粉煤粒径分布见表 1[2]。

Shell粉煤气化技术对煤种的要求也较低,原料煤几乎涵盖从褐煤到无烟煤的所有煤种。Texaco粉煤气化技术对煤种要求相对较高,要求煤的灰熔点低于1 250℃、灰分质量分数不得高于 20%、发热量在 25.12 MJ/kg以上、成浆性能好。

(1)比氧耗

HT-L和 Shell粉煤气化技术均采用干煤粉作气化原料,不必在气化炉内蒸发水分,与Texaco粉煤气化技术相比,比氧耗降低 15%～25%,即氧气用量减少,从而降低了生产成本。由于配套的空分装置规模减小,投资也可以相应降低。以300 kt/a合成氨装置为例,HT-L粉煤气化技术所配套的空分装置一次性投资比 Texaco粉煤气化技术少 20%。不同粉煤气化技术比氧耗比较如图 2所示。

(2)粗合成气组成

采用同等质量的原料煤,3种粉煤气化技术产生的粗合成气组成不同,典型组成见表2[3]。

由于 Texaco粉煤气化技术采用湿法进料,在气化炉中将占原料质量分数 35%左右的水汽化并加热至1 300℃,需消耗原料煤能量的 18.5%,反应处于燃烧阶段较长,生成的 CO2量大,碳的转化率低;而 Shell和 HT-L粉煤气化技术采用干粉煤进料,避免了湿法进料中水汽化和升温所造成的能量损失,加快了气化反应。因此,在同等条件下,HT-L和 Shell粉煤气化技术所产生的粗合成气中有效气体 (H2+CO)体积分数分别为91.6%和 91.0%,而 Texaco粉煤气化技术产生的粗合成气中有效气体体积分数仅 76.4%。

(3)冷煤气效率

冷煤气效率为煤气化生成煤气的化学能与气化用煤的化学能之比。HT-L,Shell和