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自主开发干粉煤加压气化制备合成气
赵旨厚，彭启蒙，李彩艳(水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心 滕州 277527) -09-15
气流床煤气化是当今国际上最优异煤气化技术。和水煤浆气化技术相比，粉煤气流床加压气化技术含有煤种适应性广、原料消耗低、碳转化率高、冷煤气效率高、煤处理量大、洁净、高效等技术优势，代表了煤气化技术发展主流，有更强市场竞争力。国家“十五”科技攻关课题——粉煤加压气化制合成气新技术研究和开发，成功建设并运行了含有自主知识产权粉煤加压气化中试装置。该技术填补了中国空白，标志着中国已经攻克了粉煤加压密相输送、中试装置设计、建设和操作等关键技术，并取得了国际领先水平工艺技术指标。随即又率先在国际上实现了以CO2为输送介质粉煤气化中试运行，取得了关键工艺运行数据。
1  粉煤加压气化中试工艺
    粉煤加压气化工艺可分为粉煤制备、粉煤密相输送、气化、气体初步净化4个单元，中试步骤见图1。
    原煤除杂后送入磨煤机破碎，同时由经过加热低压氮气将其干燥，制备出合格煤粉存放在料仓内，加热用低压氮气大部分可循环使用。料仓中煤粉由氮气携带，前后经过低压料仓和高压料仓，最终被煤粉加压料罐输送至4个对置式排列气化喷嘴并进入气化炉，气化剂氧气、蒸汽也经过喷嘴进入气化炉，并在高温、高压下和煤粉进行气化反应。高温合成气经激冷、洗涤后并入气柜，熔融灰渣在气化炉激冷室中被激冷固化，经锁斗搜集，定时排放。出洗涤塔黑水经过两级闪蒸，水蒸气及部分溶解在黑水中酸性气(CO2和H2S等)被快速闪蒸出来，闪蒸气经冷凝、分离后进行处理，闪蒸黑水经换热器冷却后送入污水处理系统。
    中试装置中粉煤制备单元关键作用是为气化反应和粉煤密相输送制备出符合一定粒度和湿含量要求粉煤，确保在短停留时间气流床气化炉内能够充足反应，在经过输送管道及气化喷嘴等关键部件时不发生堵塞现象。粉煤含水质量分数通常控制在2％以下，粉煤粒度100％＜ mm。为安全起见，制粉系统含氧体积分数控制在＜5％。
    粉煤密相输送是粉煤加压气化关键技术。从一个粉煤加压料罐底部并联引出4根煤粉管线，同时向四喷嘴气化炉输出煤粉，采取煤粉调整器、输送压差二者协同作用，实现高压下煤粉均匀、稳定、可控密相输送。现在已经基础掌握了煤粉加压输送关键技术，能够满足系统放大规模化要求。其管道和阀门、仪表均为首次尝试，在其材质、结构和性能等方面全部经历了探索和挑战，为下一步国产化积累了经验。
    粉煤气化炉为“九五”期间开发建成含有自主知识产权四喷嘴对置式气化炉，4个喷嘴呈水平对置，两个喷嘴之间夹角呈90°。物料进入气化炉后形成撞击流，这种撞击流气流床在强化热质传输方面含有显著优势。
    和水煤浆气化相比，本装置能够任意停止一对烧嘴以满足不一样工况要求，而且经简单处理后就能够在系统运行压力下实现连续投料，含有很大灵活性和方便性。
2  粉煤加压气化中试运行
  工艺运行条件
    气化炉操作压力：～ MPa。
    气化炉操作温度：1 300～1 400℃。
    粉煤流量：1 200～1 800kg／h。
    氧气：650～1 100m3／h(标态)，20～110℃，～ MPa。
    蒸汽：180～550kg／h，～390 ℃，