基于殼牌煤氣化工藝中的流態化技術

肖震南

摘 要：隨著我國能源結構化調整工作的陸續開展，殼牌煤氣化工藝技術在煤氣化生產中的應用規模也在不斷擴大，傳統的煤氣化生產技術已經無法適應現代化生產需求，流態化技術逐漸取代了傳統生產模式。本文首先介紹了流態化技術的定義與應用現狀，其次探討了流態化技術應用于煤氣化工藝中的特征以及相應的應用策略，希望可以有效提升流態化技術的應用管理水平，促進我國能源生產領域的進步與發展。

關鍵詞：殼牌煤氣化;流態化技術;概述

0 引言

現階段我國的煤氣化生產項目中多采用流化床生產模式替代傳統生產模式，由于流態化技術的應用能夠很好的滿足環境保護、能源節約的客觀要求，同時投資成本低、回報效率高，所以得到了大規模的應用。為了進一步探討流態化技術應用于煤氣化生產的途徑，現就流態化技術的相關定義與技術特征分析如下。

1 流態化技術概述

1.1 基本定義

流態化又被稱之為假液態化，該技術能夠充分利用流體作用來實現固體顆粒的懸浮控制，從而使得一些固體的顆粒在階段內獲得流體的某些特征，此時就可以更好的滿足生產過程中的接觸表面積，確保生產的效率。流態化技術的應用能夠很好的解決固態處理問題，整個過程中固體物質就像是沸騰的液體，在床層上下翻轉，內部接觸效率更高且能夠快速傳遞熱能，所以無論是反應工程還是現代能源生產中都具有廣泛的應用。特別針對一些特殊領域，由于流態化技術可以顯著減輕催化劑的使用負擔，所以對于環境保護以及提升生產效率都具有一定的幫助。

1.2 應用現狀

流態化技術在我國的應用起步相對較晚，目前國內的煤氣化領域大多采用流化床模式，其本質上就是通過氣化介質的處理方式來達到氣體、固體更高熱傳遞效率的功能，從而使得整個混合物混合更為充分，得到穩定均勻的物質。目前，美國、日本都具有較高標準的流態化技術，我國目前這個領域以借鑒學習為主，并且嘗試進行流態化技術的創新與應用，已經取得了階段性的成果，相信未來國內流態化技術設備會得到廣泛推廣應用。

2 流化床煤氣化的特征

流化床煤氣化是現階段煤氣化生產主要技術類型，其具有如下幾個方面的特征：

2.1 對原煤質量要求低

流化床煤氣化技術的應用很好的解決了組織不均勻的問題，由于均勻的組織處理起來難度更低，所以能夠去除掉大量的雜質，這也就降低了對于原煤的要求。一些冶金后剩余的焦煤以及無煙煤等，在過去基本無法實施煤氣化處理，而通過流化床煤氣化后則可以滿足實際的生產需求，煤種更不需要經過破碎以及碾磨就可以直接進行處理，有效提升了經濟效益。

2.2 工藝流程簡單

工藝流程相對簡單主要體現在設備的選擇與結構工藝類型上。目前來看，流化床煤氣化技術實施過程中氣化爐配套設備的數量不多，造價較為低廉，爐內也沒有復雜多余的設備與金屬構件，整體的維修工作量相對較小。

2.3 氣化強度高

通過均勻穩定的加熱，流化床煤氣化環境氛圍內的溫度控制更為精準，能夠準確維持在1100℃左右，從而有效提升了氣化強度。

2.4 碳的綜合利用效率高

整個設備構成科學、合理，飛出來的渣會通過除塵設備處理后再一次進行氣化，從而有效提升了碳的綜合利用效率。除此之外，產物當中不具有焦油、酚類有害物質，所以處理的污染小，穩定性強，更能夠滿足工業生產的環境要求。

2.5 爐內物料混合更為均勻

爐內物料混合均勻度主要與氣化爐的煤氣化生產工藝有關。對于整個生產流程而言，選擇流化床煤氣化可以更好的保持爐內的還原氣氛，同時也具有一定的含碳量。傳統的流化床氣化設備會出現大量飛灰導致碳浪費，而選擇該技術后均勻混合的組織出現飛灰的概率有效降低，提升了生產的效率與效益。

3 基于殼牌煤氣化工藝中流態化技術的應用

3.1 溫克勒氣化床

流態化生產中最具有代表性的技術是溫克勒氣化床技術，該技術特征在于能夠在常溫下操作，但是也存在不小的問題，包括生產能力不高，氣化穩定較差等等，同時由于溫度控制不穩定，容易出現碳損失較大，飛灰較多，所以應用的規模在持續縮小。該技術使用技術改造能夠一定程度克服其問題，包括將氣化溫度調整到更大的范圍區間內以及做好粗煤氣的分離提純后再進行一次煤氣化處理，這樣就可以滿足基本的碳轉化效率，同時也可以有效提升氣化爐的整體生產能力。目前國內已經有隊溫克勒氣化床實施技術升級的案例，通過氣化爐底部增設噴嘴并提升氣化溫度等方式，不但能夠有效降低爐壁結渣問題，同時也可以解決煤氣平整度不足、熱灰回收不到位的問題，進一步提升了物料的循環轉化效率，提升了經濟效益。改造過程中如果能夠添加旋風除塵裝置，則可以有效降低爐管的整體磨損水平，進一步延長設備的使用壽命。通過技術改進的方式能夠提升煤種的整體適應性，確保氣化率水平，整體轉化率也會提升。

3.2 灰融聚流化床

灰融聚流化床是一種主要針對碎煤進行的煤氣化處理技術，該技術能夠借助于空氣、富氧環境來達到氧化處理的目的，其中需要添加水蒸氣以及二氧化碳作為氣化材料，在選擇穩定的氣速后就能夠達到粉煤沸騰的效果，從而滿足物料管理的要求，提升兩相混合的功能。整體來看，灰融聚流化床技術的應用能夠確保高溫穩定，煤會在流化床內進行一系列的反應，包括有氣化、脫揮發分、裂解、分離等等，這些過程完成后，產品質量就可以得到保障。一般來說，灰融聚流化床的優勢主要包括有結構穩定、高效，操作便利，同時具有較強的煤種適應性，無論是氣化原材料本地化還是實現碳轉化率的提升都可以采取該技術模式。另外，目前在國內該技術的整體投資成本相對較低，實現常壓工業的優勢更大。針對太原、西山等地的煤種進行測試后發現，幾乎所有的煤種采用灰融聚流化床都可以獲得穩定的產品，同時氣化強度與煤種的類型具有一定的關系，但是并不會超過國家技術標準。

3.3 循環流化床技術

循環流化床是一種主要解決爐膛內物料飛出以及物流硫化燃燒不足問題的流化床。相比于其他類型的流化床，循環流化床技術能夠很好的滿足流化床燃燒控制的要求，同時其硫化速度更高，對于內部的信息物控制也會更到位。采用循環流化床技術能夠滿足質量與熱量交換的要求，同時可以取得不錯的固體流速質量，從而顯著改善設備的整體投資回報率。由于該技術能夠滿足能源利用效率以及原材料節約的要求，所以也成為未來行業內重點發展的技術類型之一。

4 總結

綜上所述，相比于傳統煤氣化技術，流態化技術具有明顯的技術優勢，特別針對一些劣質的原煤而言，通過穩定高效的均勻化處理，能夠很好的脫除雜質，提升產品質量。在實際應用過程中，受到各種環境與投資規模的限制，需要進行流態化技術類型的選擇，從而更好的匹配生產實踐需求，促進企業的可持續健康發展。

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