摘要：煤气化技术在煤化工产品的工业化发展过程中起着非常重要的作用，其作为内化工业的发展基础，受到化工行业业内的普遍重视，其技术也受到国内外的关注与研究开发。煤在我国能源体系中起至关重要的作用，且我国在流化床燃烧和循环流化床锅炉的发展中已有比较丰富的经验.只需对已有的流化技术进行深入研究,流化床技术在我国一定会迅速发展起来。这也同样为其他化工项目的拓展提供新领新的方法。
关键词：粉煤流化床；气化技术；煤制气；应用
1流化床煤气化原理
煤气化技术是指把经过适当处理的煤送入反应器如气化炉内,在一定的温度和压力下,通过氧化剂(空气或氧气和蒸气)以一定的流动方式(移动床、流化床或携带床)转化成气体，得到粗制水煤汽，通过后续脱硫脱碳等工艺可以得到精制一氧化碳气。煤气化反应的实质是煤在气化剂的作用下不完全燃烧生成气体的反化学应过程。煤进入气化炉内首先发生热解反应.其中包括煤炭颗粒的热裂解和缩聚两种反应过程，两种反应进行程度主要受反应温度所控制,热解反应在煤颗粒没全部转化成气体之前一直都发生;后续的高温主要发生煤的气化反应，主要包括气体-固体之间的非均相反应和气体-气体之间的均相反应。在流化床中这几种反应几乎是同时进行的.流化床气化床层温度等其他操作条件对合成气中CO、C02、CH4和H2体积百分含量有较大影响。
2对粉煤流化床气化技术研究与发展的几点认识
2.1适应国情特点，发展流化床气化
在我国现有的煤气化技术中，占主导地位的是工艺较为落后的常压固定床气化方法，它们的主要特点是:①原料要求严格，需要块煤，使生产受限制，成本高;②生产效率低，水煤气生产气化强度低，热效率低;③对环境污染，水煤气操作鼓风气直接排放产生大气污染，但同时也暴露了一些问题，如一些工厂引进装置的试生产期过长，在较长时间内生产达不到设计指标;气化炉对煤种的适应性在实际生产中表现出较大的局限性;更为突出的是，由于初期投资高，投资折旧高，加上生产维护消耗大，导致生产成本高，工厂盈利能力较差，我们是产煤和用煤大国，煤炭资源丰富，煤质品质差别大。
2.2流化床气化的效率与环境
在早期的流化床气化炉的操作过程中,由于流化床气化炉内料的强烈搅混，使得炉底排出灰的含碳几与炉内床料性质很相近，灰渣含碳量高达30%~50%;另一方面，流化床处于较高气速操作，床料中的细粉会被气流所夹带上升，直至出炉成为飞灰部分，飞灰出炉时含碳仍然很高，一般含碳为50%~60%左右，这就形成了流化床气化存在的所谓“上吐下泻"问题。较高排灰含碳及飞灰含碳都导致气化过程效率的降低，同时，如对这些固体料处理不当，就会造成环境污染。因此，早期的粉煤流化床气化炉的应用受到限制.
为提高流化床气化炉的效率和解决环境污染问题，必须克服流化床气化炉的“上吐下泻”问题，技术攻关主要集中在降低排灰含碳和减少飞灰量两方面.为解决排灰中含碳高的问题，利用气化炉内灰粘聚现象并发展的灰团聚技术是非常有效的办法。煤气带出大量飞灰是粉煤流化床气化技术的又一特征性问题，床内气流速度较高，细粉料在炉内的停留时间很短就会被气流带出，飞灰中含碳较高，气化碳转化率降低。为解决飞灰问题，通常采用飞灰再循环的办法，延长飞灰在气化炉内的停留时间，以提高飞灰中碳转化率，飞灰量得到降低，从而对整体气化碳转化率的改善起到了一定的作用:但是，受到反应温度、反应气氛和停留时间的限制，飞灰循环所起的作用仍很有限。为更好地解决飞灰的积累问题，组织一个炉外细粉燃烧器，将飞灰燃烬，将是比较有前途的方案。
2.3流化床气化技术的开发
2.3.1不同气化剂的操作
为适应不同用途需要，要求发展不同的流化床气化操作方式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆空气气化用于直接生产低热值工业燃料气;在IGCC工厂中，可采用空气气化，洁净煤气供燃气轮机燃烧发电;在合成氨生产中，流化床气化采用富氧气化方式，以满足合成气对(CO+H2)1N2=3的要求;在其它化工原料气的生产(如甲醇、F-T合成等)中要求无氮煤气,则需要采用纯氧气化方式，随着我国变压吸附技术(PSA)的推广应用，使得有条件在中小规模的流化床气化炉装置上进行纯氧或畜氧气化，且比较经济。
2.3.2加压气化
对粉煤流化床气化炉，提高操作压力，气相密度增加，增加了气固流态化操作的稳定性;气体反应物浓度提高，气体在炉内的停留时间延长，使反应速度加快，改善煤气质量并使气化炉气化强度显著提高;加压后气速有所下降，有利于降低、飞灰带出量;因此，流化床气化炉加压操作非常有利的，应积极发展加压流化床气化技术.根据煤气加工转化工艺的发展，加压气化是煤气化的发展方向。在合成氨生产中，氨合成在较高压力下进行(如一般采用的中压法，合成压力为31.4MPa),若气化炉在加压操作，将有利于提高气化效率和降低整体生产能耗。
2.3.3增强流化床气化技术的适应性
增强流化床气化技术的适应性体现在多方面，包括扩大煤种适应范围、增强对煤气深加工工艺特殊要求的适应性、提高气化炉的负荷调节能力以及气化炉本身操作的灵活性如热备操作等.扩大煤种的适应性主要指变质程度较高的反应活性较低的煤和具有一定粘结性煤.为气化活性较差煤种，要求尽可能提高操作温度.此时可通过改进灰团聚的设计与操作，提高灰焦的分离效率，增加床层反应料的含碳浓度，从而使气化炉可在适当提高的温度下运行。操作温度提高既可提高生产强度，同时也改善煤气质量.对有粘结性煤种的气化，需要对气化炉的原料入炉机理进行改进。为促进流化床气化技术的开发应用，要加强高压固体料阀、高温气固分离技术和废热回收设备等配套技术的开发。
2.4推进流化床气化的工业化应用进程
①在工业燃料煤气生产中，用常压或低压流化床气化替代块煤发生炉生产低热值燃料气，用于冶金、机械制造、建材等行业，由于不受媒种和块度的限制，生产环境较好,从.而使企业收益。我国的燃煤工业锅炉近50万台，它们的主要问题是效率低、污染大、在工业锅炉比较集中的地区发展T业燃料气,并以燃气锅炉代替燃煤锅炉,将在能源效率和环境改善方面起到积极作用，这类气化炉的单台产气能力可高达4万立方米/小时。
②流化床气化应用于矿区气化.矿区气化的特点是煤矿利用自产煤炭的优势，在矿工居住小区建立煤气站以改善职工的生活。在目前矿区应用的气化技术中，或是不能真正利用本矿自产煤，而需要从外面买煤，也有-些是由于煤种原因，生产工艺复杂，存在环境污染等问题，造成煤气生产成本过高，煤气站亏损而成为企业包袱。
③在合成氨工业中，我国的煤制气方法面临技术改造，对污染大气、效率低的间歇式固定床气化工艺将逐步淘汰，同时需要发展适当的替代技术特别是能够适应烟煤和褐煤的气化技术。
④在联合循环发电工厂中生产洁净燃气是流化床气化技术未来的发展方面，它主要取决于加压流化床气化技术的大型化开发和气化过程效率的提高，采用空气为气化剂加压气化有利于降低发电成本，在与30万千瓦机组相配套时，气化炉的单台煤处理能力要求达到折合标准煤90t/小时或以上.。
结语
气流床煤气化技术煤的适应性广、操作压力小、碳转化率高，生产的实力和规模较高，根据原料煤形态的不同可划分为水煤浆气化和粉煤气化2种类型，其中粉煤气化与水煤浆气化相比，碳转化率高，热效率高，适应性强，煤种适应性强等主要优势，近年来深受用户青睐。
参考文献
[1]张蕾.论煤的适应性对水煤浆加压气化工艺的影响[J].化工管理，2015，（25）：208-208.
[2]刘鑫，朱玉琴.刍议德士古水煤浆加压气化废热锅炉流程的探究[J].中小企业管理与科技，2017，（3）：179-180.
论文作者:普梦雪
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/12
标签：流化床论文; 技术论文; 气化炉论文; 操作论文; 粉煤论文; 适应性论文; 煤气论文; 《基层建设》2019年第29期论文;