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在气化炉内进行的反应相当复杂,一般分为三步进行:

①是煤的裂解和挥发分的燃烧,

煤粉变成煤焦

,放出大量的反应热;

②是燃烧及气化反应,生成的煤焦一方面和剩余的氧气发

生燃烧反应

,生成 CO、CO2 等气体,另一方面,煤焦又和水蒸汽、CO2 等发生化学反应,生成

CO、H2;

③是气化反应,主要进行的煤焦、甲烷等与水蒸汽、CO2 发生的气化反应生成 CO

H2。产生的煤气经下降管进入激冷室,在除去灰、尘、渣后,含有饱和水蒸汽的 Texaco 煤

气经气、水分离,换热器的热量回收后,进入林德脱硫脱碳工序。净化后的合成气被送入后
续工序。

Texaco 气化工艺有激冷流程和废热锅炉流程,典型的激冷流程工艺流程如图 1 所示。

该流程设备简单,投资少。工艺流

a

为原料煤与水、添加剂、石灰石、氨水

,经磨机研磨成具有

适当粒度分布的水煤浆由煤浆泵送入煤浆槽中。水煤浆经加压后与高压氧气经德士古烧嘴混
合后呈雾状喷入气化炉燃烧室

,在里面进行了复杂的气化反应,生成的煤气又称为合成气和

熔渣经激冷环及下降管进入气化炉激冷室底部冷却、固化,定期排出。在碳洗塔中,合成气
进一步冷却、除尘并控制水气比

,然后进入后工序。落入激冷室底部的固态熔渣,进入锁斗系

统,用于定期收集炉渣。而黑水沉降槽主要用于水的回收处理。

1 激冷式 Texaco (德士古)气化工艺流程

2.2 粉煤制气工作原理及工艺流程

由载气携带的煤粉与氧气和蒸汽混合后进入气化炉,在高温高压的条件下碳、挥发分及

部分反应产物

(H2、CO 等)以发生燃烧反应为主;在 O2 消耗殆尽之后发生碳的各种转化反

应,气化炉顶部约

1 500

℃的高温煤气由除尘冷却后的冷煤气激冷到 900℃左右进入废热锅

炉。经废热锅回收热量后的煤气进入干式除尘及湿法洗涤系统,处理后的煤气尘含量小于
1mg/m3 送后续工序。由于煤粉夹带在气流中,固相颗粒的体积浓度较气体低,各个颗粒可
以认为是被气体隔开而独立进行的燃烧和气化反应。在气化炉中进行燃烧和氧化时,受空间
的限制,反应必须在数秒内完成。入炉煤小于

0·1mm,粒度需达 100%,以保证有足够的反应

面积。气固相对速度低,反应朝反应物浓度降低的方向进行。因此必须提高反应温度

,以增加

反应推动力。在

SCGP 工艺中

b

,因炉内气化温度高、反应速度快,尽管煤粉在气化炉中停留时

间很短

,但碳的转化率大于 99%,由于为焰中心温度 2 000

℃以上属高温气化,故液态排渣

是其必然结果。其工艺流程如图

2 所示。

来自备煤工段的煤粉经常压粉煤、粉煤锁斗及粉煤给料仓

,由高压气将粉煤送到气化炉

喷嘴。来自空分的氧气经预热后导入喷嘴。粉煤、氧气及蒸汽在气化炉内高温加压条件下发生
部分氧气反应,出气化炉顶部约

1 500

℃的高温煤气由除尘冷却后的冷煤气激冷到 900℃左

,经输气管进入合成气冷却器。回收热量后的合成气进入干法除尘、湿法洗涤系统,洗涤后尘

a

 黎军.德士古水煤浆气化工艺概况[J],安徽化工. 2001 109 (1)::46~49

b

 李志远,张大晶,宋甜甜.壳牌煤粉加压气化技术[J],化工进展.2003. 22 (9):998~999.