特点可以看出,鲁齐(Lurgi)工艺的煤气温度较低,煤气中CH4及焦油含量较高,粗煤气净化和焦油处理单元不可避免,由此引起的环保问题比较突出。从煤气成份来看,鲁齐(Lurgi)工艺是适合于直接还原的制气技术,但煤气必须进行脱焦油、脱CO2处理后才能供还原竖炉使用。
综合以上三种煤气化工艺技术特点分析,从煤气品质角度而言,鲁齐(Lurgi)加压固定床气化炉是最适合直接还原气源选择的技术方案,但从资源限制、生产能力、消耗指标及环保等方面来看,鲁齐(Lurgi)工艺是三种煤气化中技术先进性最差的一种工艺。Texaco和Shell工艺相比,前者的优势是生产操作技术成熟,设备国产化率高,因此在投资和运行成本上具有明显优势。但由于Shell先天具有的技术先进性,最近几年Shell工艺在全球,尤其是在中国的发展大有后来居上之势,近三年国内在建的加上投运的Shell气化炉超过15套,所以Shell炉的操作生产技术很快也会取得长足的进展,其欠缺的是设备投资成本过高。
4)恩德法(流化床法)
恩德粉煤气化技术是在德国温克勒技术的基础上,对温克勒炉进行了三项大的改造,并结合中国国情加以开发、完善的一种煤制气技术。该技术与原来恩德粉煤气化炉的差异是:第一,炉底炉箅改为喷嘴布风,取消了温克勒气化炉炉底的炉箅,将炉体下部改成锥体,用喷嘴向炉内送风,气化剂和流化剂通过喷嘴,使煤粉得以充分流化,解决了炉底结渣问题,使气化炉的运转变得稳定可靠,炉子的运转率一般都在90%以上。第二,炉体中上部增设二次喷嘴,使小颗粒煤粉进一步气化,对粗煤气中分离出的固体颗粒通过回流管返回气化炉内再次流化气化,使飞尘中含碳量降低,从而提高碳的利用率(~92%)。第三恩德炉将废热锅炉设置在旋风除尘器的后面,出炉煤气经除尘器后再进入废热锅炉。由于煤气中含灰量降低,对锅炉炉管的磨损大为减少,这样大大延长了废热锅炉的寿命检修期。
在直接还原竖炉还原气制备中恩德粉煤气化技术与其它气化技术相比具有以下特点:1)技术成熟可靠,可用于较大规模生产。目前该技术已经系列化,单炉生产能力有:5000 m3/h、10000 m3/h、20000 m3/h、40000 m3/h等规格。2)煤种适应性较宽。恩德粉煤气化炉适用于褐煤、长焰煤、不粘或弱粘结煤,仅要求煤950 ℃的活性>65%,煤的灰熔点T2>1250℃,煤的灰分<40%、煤的粒度≤10mm。3)对环境影响小。在流化床中,由于温度高而且各处温度分布均匀(均在900~950℃以上),原料中的挥发份受热迅速分解,焦油、重质碳氢化合物等裂解较为完全,从而煤气中不含焦油及油渣,净化系统简单、污染少。4)操作弹性大。恩德炉最小负荷受到流化所需要的最小速度的限制,最大负荷则受到残留物完全燃烧所需最短时间的限制。气化炉生产负荷可在设计负荷60%~105%范围内调节。5)开停炉方便。气化炉开停炉操作方便,如需停炉,可停供氧气(或富氧空气)、煤和蒸汽,在几分钟内即可实现停炉。因流化床冷却速度慢,即使在几天之后仍可鼓入氧(富氧、空气)和蒸汽重新启动。停炉期每天喷入一次或两次少量空气就可维持炉温。这一特点为后续的竖炉提高作业率,及生产的组织和调度创造了条件。6)运转稳定可靠、检修维护少。由于取消了炉箅,避免炉底结渣问题,气化炉实际就是一个空桶。气化炉仅由内衬耐火材料的炉体和可拆卸的喷嘴组成,没有传动部分和易损件,维修量小,连续运转率高。7)气化效率较高、气化强度大、气体质量符合要求。经检测恩德粉煤气化炉的气化效率可达72%~76%。8)投资少。由于设备已完全实现了国产化,恩德粉煤气化炉投资仅为引进气化炉的30%~50%。9)生产成本低。煤的气化一般原料煤的成本占煤气生产成本的40%~50%。恩德炉可以使用各种粉煤,使煤源得到很大拓展,可选择价格比较低的粉煤资源,使煤气制造成本显著下降。10)自产蒸汽量大。每万立方米煤气可产5.5吨蒸汽(压力0.6MPa),80%自用,20%外送做到造气蒸汽自给并有富余。11)恩德炉可根据煤气的要求采用空气、富氧空气、纯氧作气化剂,生产不同组成和热值的煤气。12)国内有大型化生产的经验可以借鉴。
以上几种主要煤制气方法的比较见表1。
表1 几种煤气化工艺对比
项目 |
Shell工艺 |
Texaco工艺 |
鲁奇加压气化工艺 |
恩德粉煤气化工艺 |
气化工艺 |
气流床 |
气流床 |
固定床 |
流化床 |
排渣方式 |
液态排渣 |
液态排渣 |
固态排渣 |
固态排渣 |
适用煤种 |
从褐煤到无烟煤各种煤 |
各种可制浆烟煤 |
从褐煤到无烟煤各种弱粘结性煤块 |
从褐煤到无烟煤各种弱粘结性粉煤 |
气化压力/MPa |
2.0~4.0 |
4.0~6.5 |
2.0~3.0 |
0.1~0.15 |
气化温度/℃ |
1400~1600 |
1300~1400 |
900~1000 |
900~950 |
气化剂 |
工业纯氧 |
工业纯氧 |
氧+水蒸汽 |
氧+水蒸汽 |
进料方式 |
75%<150μm 干煤粉 |
60%水煤浆 |
5~50mm煤块 |
≦10mm粉煤 |
单炉最大产能 |
2000t/d |
2000 t/d |
50000Nm3/h |
40000 Nm3/h |
耗氧气量,m3/km3(CO+H2) |
330~360 |
380~430 |
160~270 |
~270 |
煤耗,kg/km3 |
600 |
640 |
720 |
700 |
碳转化率,% |
≥99 |
95~98 |
~90 |
87~95 |
冷煤气效率,% |
80~85 |
70~76 |
~80 |
72~76 |
煤气中CO+H2, % |
~90 |
~80 |
65~70 |
70~75 |
是否需要备用炉 |
不需要 |
需要 |
不需要 |
不需要 |
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