GE煤气化技术属于气流床气化技术, 是美国德士古 (Texaco) 公司根据油气化技术的思路开发出来的。它是在原煤中加入添加剂、助熔剂和水, 磨制出合格水煤浆, 经加压后喷入气化炉, 与氧气或富氧在加压及高温状态下发生不完全燃烧反应制得高温合成气, 高温合成气经辐射锅炉与对流锅炉间接换热回收热量 (废锅流程) , 或直接在水中冷却 (激冷流程) 后经洗涤、除尘进入下一工序。气化温度1300~1400℃, 气化炉无转动部件, 对于生产合成气的气化炉, 现大多采用激冷流程。
GE水煤浆加压气化炉过程属于气流床疏相并流反应。水煤浆与纯氧通过气化炉的工艺喷嘴混合, 高速进入气化炉反应室, 水煤浆被高速氧气破碎、雾化, 二者受到耐火衬里的高温辐射作用, 迅速经历预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的裂解燃烧以及碳的气化等一系列复杂的物理、化学反应过程, 最后生成以一氧化碳、氢气、二氧化碳和水蒸气为主要成分的湿煤气;熔渣和未反应的碳一起并流向下, 离开反应区, 进入炉子底部激冷室水浴。熔渣经淬冷、固化后被截留在水中, 落入集渣容器, 经锁斗排渣系统定时排放。煤气和饱和蒸汽进入煤气冷却、净化系统。
气化炉是一直立圆筒形钢制受压容器, 炉膛内壁衬以高质量的耐火材料, 以防止热渣和热粗煤气的侵蚀。气化炉近于绝热容器, 其热损失非常低。目前气化压力范围为2.5~8.5 MPa, 气化压力的高低根据煤气用途而定。在反应室中, 碳、水蒸汽和氧气在1400℃温度及一定压力下进行不完全燃烧反应, 其主要反应为:
上述反应在气化炉内进行迅速, 煤浆在反应区停留时间为3~5s, 最终得到的粗煤气中主要气体成份有H2、CO和CO2, 另有少量H2S、CH4和N2, 其中有效气成份 (CO+H2) >80% (体积分数) 。
GE水煤浆加压气化技术应用广泛, 主要可用于制取氨、甲醇、醋酸、烯烃等的合成气、联合循环发电等。
用激冷流程制得的合成气, 饱和了大量水蒸汽, 不需配蒸汽即可进行直接变换, 具有很大的经济优势, 它是替代以渣油、天然气为原料的氨合成原料路线、改造传统煤头气化工艺最现实可行的方法。国内大型化肥厂均采用此法制取氨合成气。2.2制取甲醇、醋酸、烯烃的合成气GE水煤浆加压气化技术生产原料气合成甲醇, 是以煤为原料最经济、最实用的甲醇生产途径
甲醇是一种重要的基本有机化工原料, 利用其还可以生产醋酸、烯烃等下游产品。我国目前利用GE煤气化制甲醇的企业达十几家, 仅榆林的煤制甲醇就有三家 (兖矿榆林、神木化工、延长石油) , 从这企业的运行情况看, 经济效益和社会效益都比较明显。该技术由于是水煤浆进料, 大量水份要进行气化, 因而以单位体积的 (CO+H2) 计的煤耗和氧耗比较高, 但其粗水煤气中惰性气体含量很少, 因而在甲醇合成时不仅循环气量小、省压缩功, 而且弛放气量小, 可以不设弛放气氢回收装置。在不设弛放气氢回收装置时每吨甲醇消耗原煤为1.356 t, 如同样设氢回收装置时每吨甲醇消耗原煤可降至1.25t。
联合循环发电 (IGCC) 是目前最洁净、最有效的洁净煤技术之一, 它是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统。氮氧化物排放只有常规电15%~20%, 耗水只有常规电站的1/2~1/3, 利于环境保护。目前采用GE水煤浆加压气化技术进行联合循环发电的企业有德国鲁尔化学公司及美国冷水工程联合循环发电厂, 我国也有多家大型IGCC发电示范项目均采用此法制备燃气。
GE水煤浆气化技术由于其工艺简单、安全、清洁、废水循环处理、低成本等特点, GE煤气化技术在中国得到了迅猛的发展, 处于世界领先地位。目前国内大甲醇、大化肥项目多采用GE气化技术, 且在世界范围内IGCC电站多采用此种气化技术。另外, 煤制天然气项目也已得到论证正快步向前推进, 相信对于GE水煤浆气化技术在中国的煤化工企业中将具有更大的吸引力。而且其发展触角可延伸至下游产品醋酸、二甲醚、MTO (甲醇制烯烃) 等新型煤化工产业, 今后多年, 这种煤气化技术仍将作为气化技术的领军者得到进一步优化和发展。
摘要：煤气化作为洁净煤技术的重要组成部分, 具有主导性地位, 而GE水煤浆气化 (德士古水煤浆气化技术) 又是煤炭气化技术的典型代表。它是一种以水煤浆为进料的加压气流床气化工艺。本文介绍了GE水煤浆加压气化技术, 论述了其应用现状及前景。
关键词：GE,水煤浆,煤气化,应用
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