劉鍵(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)烯烴一分公司，寧夏 銀川 751411)

西門子(GSP)與德士古氣化技術(shù)的比較

劉鍵(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)烯烴一分公司，寧夏 銀川 751411)

煤炭是我國(guó)的重要能源，通過煤氣化方式的應(yīng)用，即能夠?qū)崿F(xiàn)煤炭對(duì)清潔、高效新能源的轉(zhuǎn)變。本文對(duì)西門子(GSP)與德士古氣化技術(shù)進(jìn)行一定的比較分析。

西門子(GSP)；德士古；氣化技術(shù)

煤炭作為我國(guó)的重要能源類型，在社會(huì)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。我國(guó)是一個(gè)煤炭資源豐富，但燃?xì)赓Y源相對(duì)缺少的國(guó)家，因此將煤炭實(shí)現(xiàn)對(duì)清潔、高效新能源的轉(zhuǎn)化成為了一項(xiàng)重要工作。煤氣化即是對(duì)該目標(biāo)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的有效方式，GSP以及德士古是對(duì)該目標(biāo)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的兩種具有代表性的技術(shù)，本研究將對(duì)兩類技術(shù)進(jìn)行一定的對(duì)比分析。

1 原料需求

從經(jīng)濟(jì)方面考慮，在氣流床液態(tài)排渣氣化當(dāng)中，需要對(duì)灰分低、揮發(fā)分高、活性好以及水分低的煤種進(jìn)行優(yōu)先考慮，將其作為原料煤進(jìn)行使用。而在實(shí)際選擇當(dāng)中，也將受到來自較多方面的限制，如建廠條件以及煤種等。對(duì)于GSP以及德士古這兩類技術(shù)來說，兩者具有著不同的要求，在進(jìn)料狀態(tài)、方式以及原料煤的制備方面存在著一定的差異，這部分差異情況的存在，也直接體現(xiàn)在對(duì)原料煤的要求方面。其中德士古為水煤漿加壓技術(shù)，要求低粘度、好流動(dòng)性以及高濃度煤漿材料，且對(duì)煤的灰熔點(diǎn)以及灰分等都具有一定的要求。因此高活性煙煤就成為煤漿氣化工藝中首選的煤種類型。為了能夠滿足其在粘度以及濃度方面的需求，即需要向其中進(jìn)行適當(dāng)添加劑的加入，部分煤種還需要添加助溶劑。

GSP方面，其使用干粉煤入爐，要求煤粉溫度在70℃以上。為了對(duì)合格的干煤粉進(jìn)行制備，則需要對(duì)煤粉進(jìn)行干燥處理，即煙煤要求在2%以下，褐煤則在8%～10%之間。因GSP氣化爐為水冷壁結(jié)構(gòu)，能夠?qū)^高的溫度進(jìn)行承受，對(duì)此，其在原料煤灰熔點(diǎn)方面同德士古相比更為嚴(yán)格。因?yàn)楦擅悍廴霠t，在氣化當(dāng)中在水蒸氣量需求方面較小，也將具有較少的煤粉代入水分。其氣化溫度在煤耗、煤氣質(zhì)量以及氧耗方面同德士古技術(shù)相比不是特別明顯。即同德士古技術(shù)相比，GSP技術(shù)在原料煤方面有著更廣的適應(yīng)范圍，對(duì)于無(wú)法制出合格水煤漿的煤則可能實(shí)現(xiàn)對(duì)GSP合格氣化原料的轉(zhuǎn)化。

2 反應(yīng)原理

德士古氣化技術(shù)的操作壓力在2．6MPa與8．5MPa之間。生產(chǎn)合成氣將應(yīng)用在甲醇、發(fā)電、合成氨以及醋酸當(dāng)中。其特點(diǎn)，即氣液兩相并流型氣化爐，在實(shí)際生產(chǎn)中，煤漿與氧氣則將經(jīng)過特制工藝燒嘴混合處理之后進(jìn)入到氣化爐當(dāng)中，在耐火磚吸熱之后形成部分氧化還原反應(yīng)，形成以氫氣與一氧化碳為主的粗合成氣，兩者在該合成氣當(dāng)中的比重在80%左右。同時(shí)，在反應(yīng)當(dāng)中也將生成大量的熱量，能夠保持爐溫能夠始終處在煤灰熔點(diǎn)以上，以此對(duì)液態(tài)排渣相關(guān)需求進(jìn)行滿足。在氣化爐當(dāng)中，其反應(yīng)較為復(fù)雜，主要為煤裂解、燃燒、氣化反應(yīng)這幾個(gè)階段。

GSP氣化反應(yīng)方面，則在高溫加壓環(huán)境下完成，為氣流床反應(yīng)。在實(shí)際生產(chǎn)中，幾根煤粉管線將以均勻的方式進(jìn)入到外環(huán)隙當(dāng)中，在通道當(dāng)中內(nèi)盤旋向下，以此噴出煤粉，并在其外部形成均勻煤粉層。之后，蒸汽同氧氣則將在氣化室當(dāng)中氣化處理，并形成以氫氣以及一氧化碳為主的粗煤氣。從該方面可以了解到，GSP同德士古具有著基本相同的反應(yīng)原理，為不完全氧化還原反應(yīng)，兩者所存在的區(qū)別，即在德士古技術(shù)當(dāng)中使用的為水煤漿材料，而在GSP技術(shù)當(dāng)中則使用的為干煤粉氣化。

3 工藝流程

在德士古技術(shù)當(dāng)中，其通過氧氣與水煤漿在氣化爐當(dāng)中形成部分氧化反應(yīng)，在此過程中生產(chǎn)以氫氣與一氧化碳為主的合成氣，同時(shí)有熔渣生成。熔渣與合成氣兩者混合之后，將進(jìn)入到激冷室水浴當(dāng)中，經(jīng)過降溫洗滌處理后，將經(jīng)過上升管進(jìn)入到洗滌塔當(dāng)中進(jìn)一步降溫洗滌。之后再將滿足要求的合成氣實(shí)現(xiàn)對(duì)變化工段的輸送。熔渣方面，其在激冷室底部位置堆積之后，將以定期的方式向外運(yùn)輸，而洗滌塔、激冷室當(dāng)中形成的黑水在運(yùn)輸?shù)介W蒸系統(tǒng)后，在經(jīng)過固體雜質(zhì)以及酸性氣體循環(huán)利用后即能夠?qū)崿F(xiàn)水資源的有效解決。固體雜質(zhì)方面，則在經(jīng)過沉清槽過濾處理運(yùn)輸?shù)綇S外。

GSP同其余煤氣化工藝相同，由備煤、氣化以及除渣幾部分組成。在備煤系統(tǒng)當(dāng)中，其由干燥、磨煤、儲(chǔ)存、加壓輸送以及常壓輸送這幾部分組成。在實(shí)際處理當(dāng)中，先對(duì)其進(jìn)行破碎處理，將其破碎到0-50mm粒度，使用惰性氣體將其傳輸?shù)椒勖簝?chǔ)倉(cāng)當(dāng)中。之后，粉煤則會(huì)在重力作用下進(jìn)入給料鎖斗當(dāng)中，在經(jīng)過料鎖斗加壓處理后送入到加料器中，在經(jīng)過輸送管道的使用將粉煤實(shí)現(xiàn)對(duì)組合噴嘴的輸送，同氣化劑一起進(jìn)入到氣化爐當(dāng)中。之后，其在氣化室的高溫影響下則將發(fā)生部分氧化反應(yīng)，形成熔渣以及粗煤氣，進(jìn)入到下部激冷室當(dāng)中，并在被冷卻處理后接近飽和狀態(tài)。當(dāng)液態(tài)熔渣在激冷室經(jīng)過水浴冷卻形成顆粒狀之后，再經(jīng)過渣鎖斗排入到渣池當(dāng)中。而被激冷處理的煤氣則會(huì)從激冷室的上部位置排出，在經(jīng)過兩級(jí)洗滌器分離處理，在保證煤氣含塵濃度在1mg/m3以內(nèi)送出界區(qū)，將渣水送到黑水處理系統(tǒng)當(dāng)中。

在黑水處理系統(tǒng)當(dāng)中，黑水在經(jīng)過兩級(jí)閃蒸處理后將進(jìn)入到沉降槽當(dāng)中，在向其中加入絮凝劑后，將濾餅送出界區(qū)當(dāng)中，清相返回氣化系統(tǒng)作為沖洗以及激冷水。在閃蒸處理后，少量氣體則將進(jìn)入到火炬系統(tǒng)中，并在燃燒之后排放。通過這部分研究可以了解到，GSP與德士古兩種技術(shù)在處理流程方面大同小異，除了煤粉制備以及煤漿技術(shù)具有著一定的區(qū)別以外，排渣、氣化以及黑水閃蒸原理基本相同。而同德士古技術(shù)相比，GSP技術(shù)合成器有效成分更高，具有著較低的消耗指標(biāo)，在經(jīng)濟(jì)方面比德士古更具優(yōu)勢(shì)。

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