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燃气型粉煤组合式循环流化床热解气化技术

  中国是“富煤、贫油、少气”的国家,这种资源禀赋特点决定了煤炭将长期作为我国的最主要能源之一。目前中国煤炭的主要利用形式是直接燃烧,广泛应用于中小型工业锅炉、煤粉电站锅炉以及流化床燃烧。由于热效率低及受脱硫、脱硝、除尘成本和技术的限制,在煤燃烧过程中排放出大量的SO2、NOx、CO2和烟尘,成为我国大气污染的主要贡献者。随着我国环保的日益严格,这些行业将面临严峻的挑战,积极开发煤的清洁燃烧及超低排放技术迫在眉睫。

  与煤的直接燃烧相比,将煤经过气化和净化后,可除去煤气中99%以上的硫化氢、NOx和几乎100% 的粉尘, 用于燃气一蒸汽联合循环发电(IGCC)被公认为是世界上最清洁的燃煤发电技术,从根本上解决我国现有燃煤电站效率低下和污染严重的主要问题;用于工业锅炉或窑炉燃烧可以提高锅炉效率,实现烟气清洁排放。

  根据用户不同,煤气化技术分为高含甲烷的燃气型气化和尽量不含甲烷的合成型气化。用于IGCC发电锅炉、工业锅炉和窑炉的燃料时,高含甲烷的煤气热值高,可以满足火焰温度的要求。因此,燃气型气化技术是IGCC发电锅炉、电站锅炉、工业锅炉和窑炉的最佳选择。但在现有煤气化技术中仅有固定床(移动床)气化炉为燃气型气化,存在着只能用块煤为原料、副产焦油而产生大量难以处理的酚水、生产能力小等缺陷,正逐渐被淘汰。现有流化床、气流床等合成型气化炉生产的煤气作为燃料为了满足热值的要求,迫不得已气化剂只能使用空分技术制取的氧气,而不能采用廉价的空气,从而造成了煤气化投资和操作能耗大幅度提高。因此,亟需开发以空气为气化剂、富含甲烷无焦油、低位热值不低于1400KCal/Nm3的现代大型燃气型煤气化技术。

  根据燃气型气化的具体要求,在吸取循环流化床气化、灰熔聚流化床气化法和气流床气化技术的优点基础上,中国石油大学(华东)低碳能源化工研究中心(RCCE)开发了燃气型粉煤组合式循环流化床分级热解气化工艺及装备技术。

其特点为:

  ①首次提出并开发了具有原创性的粉煤提升管循环流化床气化和气流床气化耦合的分级热解气化工艺,粉煤进料,固体排渣,无流化床气化的上吐下泻和气流床气化高能耗的粉碎与干燥以及输送难题,实现了合成气富含甲烷,但不含焦油和不产生酚水污染,为煤制天然气和工业燃气、IGCC以及高温燃料电池发电提供了适宜的煤气化技术。

  ②开发了同时具有煤临氢热解、焦油裂解和半焦气化的梯级转化Y型复合气化炉技术,一个设备同时具有气流床和循环流化床两部分功能,实现了煤的分级气化。

  ③通过开发组合式分级分离器,使夹带半焦按粒度的不同进入不同的床层;其次气流床为切线进料,液体排渣。避开了气流床和循环流化床二者的缺点,使进料粒度像流化床要求一样宽,减少了破碎能耗;而气化效果像气流床一样生产能力高、气化效率高、可适应不同煤种、煤灰中残碳含量低、碳利用率高。

技术参数为:

  煤的碳转化率高于99%,煤气热值高于1500Kcal/Nm3,氧耗下降不低于20%,不含焦油和不产生酚水污染,气化能耗下降15%。

  已完成2.5kt/a的中试试验,在内蒙赤峰建成了10万吨/年的工业示范装置。






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