煤氣化技術是指把經(jīng)過適當處理的煤送入反應器如氣化爐內(nèi),在一定的溫度和壓力下,通過氧化劑(空氣或氧氣和蒸氣)以一定的流動方式(移動床、硫化床或攜帶床)轉化成氣體,得到粗制水煤汽,通過后續(xù)脫硫脫碳等工藝可以得到精制一氧化碳氣。
煤氣化技術應用非常廣泛,主要包含如下幾個方面: 一、作為工業(yè)燃氣 一般熱值為1100-1350大卡熱的煤氣,采用常壓固定床氣化爐、流化床氣化爐均可制得。主要用于鋼鐵、機械、衛(wèi)生、建材、輕紡、食品等部門,用以加熱各種爐、窯,或直接加熱產(chǎn)品或半成品。
二、作為民用煤氣 一般熱值在3000-3500大卡,要求CO小于10%,除焦爐煤氣外,用直接氣化也可得到,采用魯奇爐較為適用。與直接燃煤相比,民用煤氣不僅可以明顯提高用煤效率和減輕環(huán)境污染,而且能夠極大地方便人民生活,具有良好的社會效益與環(huán)境效益。出于安全、環(huán)保及經(jīng)濟等因素的考慮,要求民用煤氣中的H2、CH4、及其它烴類可燃氣體含量應盡量高,以提高煤氣的熱值;而CO有毒其含量應盡量低。
三、作為化工合成和燃料油合成原料氣 早在第二次世界大戰(zhàn)時,德國等就采用費托工藝(Fischer-Tropsch)合成航空燃料油。隨著合成氣化工和碳-化學技術的發(fā)展,以煤氣化制取合成氣,進而直接合成各種化學品的路線已經(jīng)成為現(xiàn)代煤化工的基礎,主要包括合成氨、合成甲烷、合成甲醇、醋酐、二甲醚以及合成液體燃料等。化工合成氣對熱值要求不高,主要對煤氣中的CO、H2等成分有要求,一般德士古氣化爐、Shell氣化爐較為合適。目前我國合成氨的甲醇產(chǎn)量的50%以上來自煤炭氣化合成工藝。
四、作為冶金還原氣 煤氣中的CO和H2具有很強的還原作用。在冶金工業(yè)中,利用還原氣可直接將鐵礦石還原成海棉鐵;在有色金屬工業(yè)中,鎳、銅、鎢、鎂等金屬氧化物也可用還原氣來冶煉。因此,冶金還原氣對煤氣中的CO含量有要求。
五、作為聯(lián)合循環(huán)發(fā)電燃氣 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(簡稱IGCC)是指煤在加壓下氣化,產(chǎn)生的煤氣經(jīng)凈化后燃燒,高溫煙氣驅動燃氣輪機發(fā)電,再利用煙氣余熱產(chǎn)生高壓過熱蒸汽驅動蒸汽輪機發(fā)電。用于IGCC的煤氣,對熱值要求不高,但對煤氣凈化度-如粉塵及硫化物含量的要求很高。與IGCC配套的煤氣化一般采用固定床加壓氣化(魯奇爐)、氣流床氣化(德士古)、加壓氣流(Shell氣化爐)廣東省加壓流化床氣化工藝,煤氣熱值2200-2500大卡左右。
六、作煤炭氣化燃料電池 燃料電池是由H2、天然氣或煤氣等燃料(化學能)通過電化學反應直接轉化為電的化學發(fā)電技術。目前主要由磷酸鹽型(PAFC)、熔融碳酸鹽型(MCFC)、固體氧化物型(SOFC)等。它們與煤氣化結合的發(fā)電技術就是IG-MCFC和IG-SOFC,其發(fā)電效率可達53%。
七、煤炭氣化制氫 氫氣廣泛的用于電子、冶金、玻璃生產(chǎn)、化工合成、航空航天、煤炭直接液化及氫能電池等領域,目前世界上96%的氫氣來源于化石燃料轉化。而煤炭氣化制氫起著很重要的作用,一般是將煤炭轉化成CO和H2,然后通過變換反應將CO轉換成H2和H2O,將富氫氣體經(jīng)過低溫分離或變壓吸附及膜分離技術,即可獲得氫氣。
八、煤炭液化的氣源 不論煤炭直接液化和間接氧化,都離不開煤炭氣化。煤炭液化需要煤炭氣化制氫,而可選的煤炭氣化工藝同樣包括固定床加壓Lurgi氣化、加壓流化床氣化和加壓氣流床氣化工藝。
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