常压循环流化床_CFB_气化技术概况

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 (CF

B )

gasification technology

T 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 5

H5 03 10 5

O35 23 60 5

N0 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 %

CO

2

13 615 59 6

CO14 638 275 8

H214 434 711 8

CH44 02 50 2

C n H m1 80 1

N

2

35 30 50 1

2中氮肥第2期