作者：孫輝
**：《科技創新導報》2023年第19期
摘要:幹煤粉加壓氣化技術具有氧、煤消耗低、冷煤氣效率高、碳轉化率高、汙水較容易處理、能氣化高灰熔點煤、煤種適應行廣、很短時間內即可轉化為無副產品的氣體等優點。針對國外有代表性的三種幹煤粉加壓氣化爐和德士古加壓氣化爐進行對分析,闡述了各爐型在結構的特點和差異,闡明了幹煤粉加壓氣化技術爐型發展的趨勢。
關鍵詞:幹煤粉加壓氣化謝爾氣化爐普蘭福氣化爐德士古氣化爐
中圖分類號:th4 文獻標識碼:a 文章編號:1674-098x(2012)07(a)-0088-01
幹煤粉加壓氣化技術是當今煤氣化領域較先進的技術,其工藝特點是將幹煤粉、氧和蒸汽一同送入氣化爐,幹煤粉在很短時間內即可轉化為無副產品的氣體。具有單爐氣化能力大,能耗低,碳轉化能力高,汙水較容易處理,三廢排放少,煤種適應行廣等優點。目前國外在幹煤粉加壓氣化領域已開發出多種爐型,各氣化爐在結構上雖各有差異,但均採用水冷壁氣化爐結構。
產品氣成分基本相同。本文介紹幾種有代表性的氣化爐結構特點。
1 幹煤粉加壓氣化爐
1.1 謝爾氣化爐
謝爾煤氣化工藝是由荷蘭謝爾國際石油公司在常壓k-t爐基礎上開發的一種加壓氣流床粉煤氣化技術,採用單台氣化爐和單台廢熱鍋爐相連線的形式,氣化規模為2000t/d煤,產品氣用於聯合迴圈發電。
謝爾氣化爐在結構上採用下置多噴嘴立式冷壁氣化爐結構方式。模式水冷向火側敷有一層比較薄的耐火材料,一方面為了減少熱損失;另一方面主要是為了抗渣,充分利用渣層的隔熱功能,以渣抗渣,以渣護爐壁,可以使氣化爐熱損失減少,同時保護激冷盤管,以提高氣化爐的可操作性和氣化效率。環型空間位於壓力容器外殼和膜式水冷壁之間,目的是為了容納水∕蒸汽日輸出∕輸入管和集汽管,另外環型管還有利於檢查和維修。
氣化爐內筒上部為氣化區,下部為熔渣激冷室。粉煤及氧氣,蒸汽在氣化爐內燃燒和反應,溫度最高約1700℃,氣化爐操作壓力2～4 mpa。通過控制加料量,調節氧量和蒸汽量,使氣化爐在1400～1700℃執行。
高溫煤氣經激冷煤氣冷卻至900℃,通過廢熱鍋爐副產部分蒸汽,正常操作時壁內形成渣保護層,用以渣抗渣的方式保護氣化爐襯裡不受侵蝕,避免了因高溫、熔渣腐蝕、開停車產生應力對耐火材料的破壞而導致氣化爐無法長週期執行。該爐形由於不需要耐火磚隔熱層,運轉週期較長,單爐執行相對可靠,一般不需備用爐。
1.2 普蘭福氣化爐
普蘭福加壓氣化爐結構與謝爾氣化爐結構基本相似,只是氣化水冷卻結構有所不同。目前最大的一台是2023年建的示範廠,氣化能力為2600t/d。
普蘭福氣化爐的結構也採用多噴嘴下置加料式氣化爐。操作壓力3mpa,溫度1350～1600℃,氣化裝置可分為氣化室、熱**鍋爐和排渣系統。液態排渣與其他氣化爐型原理、結構基本相同。
與謝爾氣化爐相比所不同的是它的氣化爐下部安裝的四噴嘴。熔融的渣團聚凝結成較大顆粒,掉入水浴灰鬥。氣化爐採用下置四噴嘴冷壁爐。
氣化爐耐火材料較少易解決,的氣化操作過程可大大延長了氣化爐耐火材料的使用壽命,降低了耐火材料投資成本。出氣化爐的粗煤氣由輻射鍋爐**大量的熱量,粗煤氣得到冷卻。粗煤氣的熱量被輻射鍋爐**後,隨著粗煤氣的上公升,溫度成遞減狀。
經摺流板的廢鍋內使粗煤氣與列管增加換熱時間,起到充分換熱的目的。由於折流板的作用高溫粗煤氣的廢鍋內停留時間較長,部分氣體還不同程度的進行反應。有利於產品氣成分質量的提高。
由於普蘭福氣化爐採用多噴嘴下置式氣化爐,隨煤氣帶出的飛灰量相對較多。
1.3 gsp幹煤粉氣化爐
gsp幹煤粉氣化爐結構也採用水冷壁式結構,但在加料方式上採用單噴嘴上置下噴加的形式。氣化爐為一圓柱形反應室,加料噴嘴安裝在氣化爐上部的中心線上。氣化爐四周為環型水冷卻盤管,冷卻盤管用銷固定在爐壁內側,用炭化矽基耐火材料覆蓋成圓桶形,表面厚度約20mm。
氣化操作時,耐火材料在冷卻盤管的作用下,表面溫度低於熔渣的凝固溫度,熔渣碰擊在耐火材料壁時,可形成乙個凝渣層,即部分灰渣掛在氣化爐壁上,最後成為向下流動的熔—— 固渣膜,熔、固渣在氣化爐壁上建立平衡。該平衡取決於氣化爐操作溫度,耐火材料和冷卻盤管的冷卻強度。夾帶飛灰和熔渣的粗煤氣出氣化爐後,再經廢熱鍋爐熱量**進入後系統。
渣和部分飛灰進入渣排出。
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