煤气化原理
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煤气化原理范文第1篇
关键词：煤气化技术；产业发展；气流床；发展趋势
我国是一个地大物博的国家，相对来讲煤炭资源是比较丰富的，再加上近些年来我国社会经济和科学技术的飞速发展，在一定程度上促进了我国煤化工行业的进步，其中最关键的环节就是如何将煤炭转化为清洁高效的合成气，即CO+H2，也被人们称之为煤气化技术。先进的煤气化技术不仅可以极大地降低在燃烧排放过程中对大气环境的污染程度，而且也可以在一定程度上提高煤炭的利用效率，其在煤炭直接液化、煤炭间接液化、煤炭化工、燃料电池等方面起到了至关重要的作用，具有一定的显示意义。
1国内外煤气化技术的发展现状
从世界范围内各种能源的储备量来看，天然气、石油占比12%，而煤炭占比高达79%，由此不难看出，在能源战略中煤炭利用技术的开发和研究占据了何等重要的位置。世界煤化工的发展经历了漫长的时间，早在二十世纪初，逐渐兴起的煤炭炼焦工业标志着煤炭化工正式进入了发展初期阶段，到了二十世纪中期，有机化学工业一直以煤炭为主要的原材料，随着石油化学工业的逐步兴起，在化工原料的配比中，逐渐强化了天然气和石油的重要性，慢慢降低了煤炭的应用比例，缺乏在实践中的研究、发展和应用，必然会在一定程度上影响世界煤炭化工技术的深入发展和进步。但是到了二十世纪70年代，大幅度攀升的石油价格，对石油化学工业的健康发展产生了不利的影响，与此同时在煤液化、煤气化等方面煤化工都取得了一定的成绩，尤其是到了二十世纪末，石油价格在世界范围内都始终居高不下，并呈现不断上涨的态势，这就为煤化工技术的发展提供了有力的外部环境，人们也逐渐重视煤化工的重要性。就我国而言，传统的UGI炉块煤间歇气化已经无法满足时展的需求，其迫切的需要向先进的粉煤加压气化工艺进行转化，同时这种迫切的需要也为新型煤气化技术的创新和发展提供了可能。据不完全统计，正在建设的和已经投产的大型洁净煤气化技术的相关装置就有80余套，其中已投入运行中的煤气化装置占比约一半左右，其中对水煤浆气化技术中的四喷嘴、GE煤气化、多原料浆气化、分级气化等和干煤粉气化技术中的Shell煤气化、GSP两段式干煤粉加压气化、单喷嘴干粉气化技术等的应用比较广泛，并且已经取得了不错的成绩。
2现代煤气化技术
通常来讲，气化工艺可以分为固定床（也称之为移动床）、气流床和流化床这3种类型。其中最为清洁的而且具有较高的效率的煤气化类型就是气流床，这也是为什么气流床气化技术被广泛的应用于现代大型煤气化装置当中的主要原因，而气流床气化主要包括两种：（1）干煤粉进料；（2）水煤浆进料。
2.1水煤浆加压气化
2.1.1德士古水煤浆加压气化工艺（TGP）起初在渣油部分氧化技术的基础之上，由美国Texaco研发了水煤浆气化技术，其采用的是水煤浆进料，并确保水煤浆的质量分数控制在60%~65%，在气流床中进行加压气化工艺，在高温高压的作用下可以将O2和水煤浆转化成合成气，液态排渣。提高气化压力，可使装置的投入得到有效的降低，从而实现降低能耗的目的。就德士古气化炉单炉而言，其最大投煤量为每天2000t，并且实践证明这种气化过程可以在一定程度上有效控制其对环境的污染程度。根据气化后不同的加工顺序及产品的要求，可以将加压水煤浆气化分为废锅流程、废锅激冷联合流程和激冷流程这3种工艺流程。通常会采用激冷流程来生成合成氨，这样可以直接用水激冷气化炉出来的粗煤气，粗煤气被激冷之后其水蒸汽的含量会比较多，可以无需补加蒸汽就可以直接送入变换系统。若产品气用作燃气透平循环联合发电工程，宜使用废锅流程，蒸汽透平发电机组可以有效利用其副产高压蒸汽。若产品气用作羟基合成气并生成甲醛时，需要变换部分粗煤气，通常会采用半废锅流程，即激冷联合流程和废锅流程的有机结合，粗煤气从气化炉出来之后先经辐射废锅冷却，再用水激冷，直至其温度符合实际需要，而在后续的部分变换工序中可以对粗煤气显热产生的蒸汽进行充分有效的利用。2.1.2多喷嘴对置式水煤浆加压气化这项技术是在德士古水煤浆加压气化法的基础之上加以创新而得到的最先进的煤气化技术之一。在2000年，鲁南化肥厂、华东理工大学、中国天辰化学工程公司共同努力和研究，在多喷嘴对置水煤浆气化炉中取得了一定的成绩，并获得了国家主管部门的肯定和审批，在第二年的2月份就申请了专利授权。相比于德士古气化工艺的各项指标而言，新型气化炉的各项指标不仅均得到了优化，而且其灵活稳定的操作，逐渐引起了国家科技部门的高度支持和重视。多喷嘴对置式水煤浆气化炉装置不仅便于开车，而且操作灵活，可以根据实际情况和特点来增减投煤负荷，相较于德士古水煤浆气化而言，这种新型的水煤浆气化炉装置可以降低能耗约7%，目前，这项技术在我国得到了广泛的推广和应用。
2.2干粉煤加压气化工艺
2.2.1壳牌干粉煤加压气化工艺（SCGP）Shel气化炉的外形是立式圆筒形状的，并将由沸水冷却管组成的膜式水冷壁安装在炉膛周围，将耐热土层铺设在内壁上，当气化时，在水冷壁内壁涂层上熔融灰渣会形成液膜，沿着内部自行顺流而下，针对检修频繁和高温耐火材料损毁情况可以充分利用以渣改渣的防腐措施。可以将输出集气管、输入给水管安装在筒体外壳与水冷壁之间的环形孔隙内，为维修和检查水冷壁奠定良好的基础；环形孔隙内充斥着有压合成气，且其温度在250~300℃。2.2.2GSP干粉煤加压气化在1976年由原民主德国VEBGaskombiant的黑水泵公司研发的干粉煤加压气化技术，其进料分为液体进料和干粉煤进料这两种形式。GSP气化炉对盘管式水冷壁气化炉结构进行充分有效的利用，无需严格要求气化粉煤的粒度要求，且具有较高的一次性碳转化率，可高达98%，除此之外，还可以在一定程度上增加水冷壁和喷嘴的使用年限，可以灵活的调节负荷，具有较大的操作弹性。但是尚未在国内工业化装置方面验证GSP煤气化技术的经济性和投资性。
3煤气化技术的发展趋势
随着我国社会经济和科技的飞速发展，在一定程度上也促进了大型煤气化技术的进步，如何提高煤种适应性、煤气化效率、装置可靠性、气化炉单炉生产能力、降低污染物排放量、控制成本投入、新型煤化工技术集成等内容将成为煤气化技术未来的主要发展方向。
3.1煤气化过程的能量高效转化与合理回收
要想实现煤气化整体效率的切实提高，就需要合理回收煤气化合成气高温显热。在回收合成气显热方面主要有两种工艺，一种是废热锅炉、另一种是激冷工艺，前者具有较高的热量回收率，但是投资和设备均比较庞大；后者尽管设备操作便捷、投资费用较低，但是其能量回收效率也会大大降低。对气流床气化技术进行充分有效的利用，可以提高碳转化率，甚至可以高达99%，事实上，在气流床煤气化效率的提高方面仅仅是通过强化煤气化炉中的传递过程和混合过程已经难以实现。近些年来，人们在利用高温合成气显热方面充分利用了化学激冷的方式，如二次喷煤等，通过改进技术和优化工艺，并增加了对煤气化整体工艺匹配程度进行深入的研究，实现了节能降耗的目的。
3.2提高煤种的适应性问题
一方面应该根据实际情况和特点来合理选择配煤技术，并在规定时间内实现气化炉的稳定进料，并对气化机理进行深入研究，对气化炉结构进行适当的改进，在一定程度上使多元混配煤种或单一煤种的运用范围有所扩大，使其可以更加匹配后续的加工装置，为气化装置稳定安全的运行奠定良好的基础。另一方面开发诸多的先进技术，如劣质煤预处理提质等，可以提高为气流床气化技术所使用到的气化原料的匹配度。此外，为了提高煤炭资源的利用率，可以充分利用符合煤气化技术，例如，合成气制天然气的过程中，对粉煤的充分利用，并有效的结合气流床技术和固定床技术，可以兼顾煤炭资源利用效率的提高和煤气化效率、废水处理等问题的妥善处理。现如今，对煤炭资源的利用和开发在一定程度上促进了我国科技进步、经济发展以及各个领域的企业发展壮大，但是其主要的污染物排放严重威胁了人们的生存环境和自然环境，因此，洁净煤气化技术的发展势在必行，这也是坚持可持续发展战略的必然选择。总结其发展趋势，可以得到以下结论：（1）多煤种适应性有待提高，使得任意煤种的气化都将成为可能；（2）气化效率和气化能力有待提高；（3）充分利用加压气化工艺，尽可能的使压缩能耗有所降低，使气化强度有所提高，尽可能的有效控制带出物的损失程度；（4）有利于减少环境问题，降低污染程度，为保护生态环境奠定良好基础。
4结语
总之，我国国情的客观需要就决定了煤炭气化技术必将会迎来广阔的发展空间，并且在煤炭气化技术的自主知识产权方面我国应给予大力扶持，兼顾先进技术的引进和成本的有效控制这两者之间的关系，从而在一定程度上增强我国的综合竞争力。
参考文献
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煤气化原理范文第2篇
【关键词】常见腐蚀；对策；壳牌煤气化装置
1、前言
如今，煤炭资源使用较广的即为壳牌煤气化装置，该技术具备气化效率高、适应性广及污染少等优势，如果在全国合成甲醇与氮的合成上广泛使用。但是随着普及使用，壳牌煤气化装置中不足之处逐渐暴露出来，比如螺旋给料机出故障、气化炉被堵渣及激冷气气管线腐蚀等等，这些都会影响到该装置正常运行，致使设备发生故障或者失效。因此探析装置中常见腐蚀以及对策就具有现实意义。
2、煤气化装置工作工艺
实施上，该装置主要是由7个单元与公用工程7个单元，其装置整个工作流程如下图所示：
上图之中1为气化炉，2为合成气冷却器，3为废热锅炉，4为急冷管，5为输气管。首先将干磨粉经磨碎——干燥——加压之后通过工艺烧嘴送入到气化炉中，并在炉中和水蒸气混合之后产生了部分氧化，而气化的压力保持在3～4.1Mpa，而气化的温度要保持到1400～1600摄氏度，经过高温之后气体就通过气化炉的出口与激冷循环气混合，冷却到了900摄氏度左右，通过输气管一起送入到合成气的冷却器中。而通过废热锅炉将热量回收之后，将合成的气温降到了340摄氏度左右，送入除灰工序实施干法除尘，并通过湿洗法将气体洗涤之后送进后续工序做净化处理，这样就能够合成甲醇、氨等各种产品。同时大部分熔渣排入到气化炉的底部，并经过淬冷形成微小玻璃颗粒，再通过除渣系统除掉。
3、壳牌煤气化装置的常见腐蚀与对策
从上面的工艺流程可以看出来，气化装置在整个合成过程中十分重要。如果不能够稳定运行必然影响生产，因此就要分析其常见的腐蚀以及应对策略，确保该装置正常工作。
3.1激冷气压缩机的腐蚀以及对策
1）腐蚀原因探析
相关人士从激冷气压缩机的腐蚀产物中提取一部分进行分析，其主要的腐蚀化学物FeS 以及各种硫化物、氯化铵结晶物质以及铁碳酸盐。对这些物质进一步探析发现，导致发生腐蚀现象主要根源在于：
①其实在原料煤里都包含有氯、硫等各种元素，通过高温合成之后就极易产生出H2S、NH4Cl、HCl、H2CO3等各种腐蚀物质，再通过循环输送，就能够直接腐蚀该压缩机；②在入口之处采用了湿法及干洗除尘进行洗涤后就会产生出2股冷热气体混合，事实上如果混合气体上的温度低于了200摄氏度，比NH4Cl的露点温度，必然导致氯化铵发生露点腐蚀；③在停开车中以及停车期间，压缩机的温度突然降低，必然有一些水蒸气开始冷凝，致使局部出现液相环境，给发生腐蚀创造出了条件，自然就会出现各种腐蚀现象；④压缩机中使用了较多的碳钢或者不锈钢材质，比如在该机进口处上缓冲罐采用了316L的材质来除沫网，而这种不锈钢十分敏感氯离子，很容易出现氯化物的点腐蚀以及晶间腐蚀，进而在有水环境下合成了CO2产生碳酸物质。在这种环境下，严重腐蚀了压缩机系统，必然影响到该气化装置，让该循环系统被腐蚀泄露，或者产生出各种腐蚀物堵塞管道而结垢，致使该装置出现故障，气化炉发生联锁跳车，还易造成安全事故发生。
2）处理措施
针对这种腐蚀现象，很多相关人士都在致力于改进中，具体的改进以及保护措施如下：
①升级材料；为了有效抵御腐蚀采用了825材料，这种材料具备了较好抗氯化物腐蚀性能，但是在升级材料上还要考虑到成本、使用工艺介质、焊接性能及各种环境条件等多个方面因素。目前升级材料上使用了最优方案使用了碳钢+825的复合管；②除雾器的丝网上使用了825材料；③改进相关的设计及操作；要防止进口管线发生腐蚀，就要控制进口温度达到205摄氏度之上，防止循环系统靠近NH4Cl而发生腐蚀，还要增强进口管线伴热保温，避免管线中出现液相析出。同时还要加强停车之处吹扫次数，增长吹扫的时间，将系统中的内积水排尽，清除掉腐蚀环境，尽可能降低装置上腐蚀管线的速度，增长装置的使用寿命。
3.2合成气在洗涤之时出现腐蚀以及对策
1）腐蚀原因探析
对于气化装置上一个重要工序就是湿法洗涤，也是关心着关键设备正常运行，同时还涉及到合成产品质量优劣。从研究发现，如今许多壳牌煤气化装置中的洗涤塔出现了腐蚀，致使后续工程出现故障，最终只能够停产检修。从各种研究分析来看，发现洗涤塔都是被碱腐蚀以及氯化物的结晶所腐蚀。而且对这些污垢根本不能够使用物理方法进行清洗，许多单位都是采用了低压蒸汽清除碱垢。事实上出现碱垢大都是因为NaOH碱溶液添加过多，导致碳钢因为电化反映而被腐蚀，进而就在洗涤器中存下了大量结垢，减低了洗涤效果。如果碱量没有按照标准添加，一旦处于高温环境碳钢就会发生碱脆现象。并且装置在运行之时还发现，在洗涤塔底、管道的竖直段以及水平段弯头焊口处发生泄漏，这些点肉眼不可见，但是在小孔四周出现晶体状的物质，研究分析发现属于氯离子的晶间腐蚀。
2）处理措施
①使用抗碱腐蚀的计量器，对碱液的假如严格控制，进而确保碱液的使用量要准确，提防出现碱垢，在开停之时还要加热N2来吹扫洗涤塔，增加吹扫次数和力度，并定期对管道中腐蚀物进行清洗，扫除腐蚀的环境；②对于循环水要严格控制PH值，控制在6.5～8.0环境下，增加其补水量，同时还应该将氯离子控制在1×10-6mol/L的范围内，提防发生氯化物间的腐蚀；③如果工艺条件允许，还要使用合适防腐蚀的缓蚀剂，采用这些试剂减小腐蚀的反映速率，进而降低腐蚀的防护作用。同时还要对工艺指标严格控制，要依据实况升级设备与管道材料，尽量使用低碳钢来防止氯化物中晶间的腐蚀。
4、结束语
总而言之，壳牌煤气化装置中的腐蚀不仅仅只有上面几个现象，几乎买个组成部件都可能发现腐蚀现象，这就需要操作人士变操作边观察边思考，分析出现腐蚀现象的根源，进而采取有效的改进措施，确保壳牌煤气化装置正常运行。
参考文献
[1]项爱娟，刘品涛.Shell 粉煤气化工艺激冷循环气系统抗腐蚀改进[J].化肥工业，2011 2）.
[2]王高峰，马颖涛，孔岩.合成气洗涤塔的腐蚀分析与防范措施[J].化工设计通讯，2011 （1）.
煤气化原理范文第3篇
[关键词]德土古 水煤浆
中图分类号：F416.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）21-0380-01
引言
德士古加压水煤浆气化技术是由美国德士古公司在重油气化的基础上开发成功的第二代煤气化技术，是一种以水煤浆为进料、氧气为气化剂的加压气流床并流气化工艺，属于气流床湿法加料、液态排渣的加压气化技术。气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序。水煤浆制气的德士古工艺在中国的应用有10 多年了，是较成熟的煤气化技术。
1 德士古加压水煤浆气化技术特点
（1）气化炉内结构简单，炉内无机械传动装置，操作性能好，操作弹性大，可靠程度高；
（2）高温加压气化，气化采用1300℃～1500℃的高温，气化压力达2.7～6.5Mpa，已工业化水煤浆气化炉气化压力有3.0、4.0、6.5Mpa几种。气化炉能力与压力成正比，气化压力高，能增加反应的速度及增加反应物在气化炉内的停留时间，增加碳的转化率，增加单台气化炉的生产能力，同时可节省后工序气体压缩功，但压力过高工程设计和设备制造难度也就更大。
（3）碳转化气化效率高，碳转化率高，一般可达90%～93%，灰渣中粗渣含碳量约5%，少量细渣含碳量约25%。单位体积产气量大，粗煤气质量好，有效气成份高，产品气中（CO+H2）可达80%左右；气体中甲烷低、无焦油，可用来生产合成氨、甲醇、制氢、羟基合成原料气，用途广泛；
（4）灰渣含碳量低；
（5）水煤浆进料与干粉进料比较，简化了干粉煤给料及加压煤仓加料的问题，具有安全并容易控制的特点，取消了气化前的干燥，节约能量；
（6）采用半封闭供煤、湿法磨煤以及气流床气化，全过程污染轻微，无焦油等污染物，是一种先进、环保的气化工艺。
（7）适宜于水煤浆加压气化的是气化反应活性较高的年轻烟煤，而烟煤中最适宜的是长焰煤、气煤等。
2 水煤浆制气的德士古工艺（Texaco）
水煤浆制气的德士古工艺见图1：
3 德士古工艺（Texaco）和气流床粉煤加压气化工艺（Shell）的比较
气流床粉煤加压气化技术象壳牌（Shell）干煤粉气流床气化目前也仅用于循环发电，未用于化工生产，这种气化技术是用极细的粉煤为原料，被氧气和水蒸汽组成的气化剂高速气流携带，喷入气化炉，这种气化是用干煤粉气化，又是干法除尘，无灰水处理装置，干灰含碳低，污水处理量小，煤种适应范围广，热效率高，C 的利用率和水煤浆工艺相比更高。此种气化炉用膜式水冷壁代替了耐火砖，喷枪代替了烧嘴，使维修费用降低。
4 德士古水煤浆气化的应用
目前我国采用该技术的在运行装置有20 多台。鲁南化肥厂、上海焦化厂、陕西渭河化肥厂、安徽淮南化工厂和黑龙江浩良河化肥厂是国内使用德士古水煤浆气化炉较早的厂家.
5 水煤浆气化工艺前景展望
德士古加压水煤浆气化技术虽然是比较成熟的煤气化技术，但从已投产的水煤浆加压气化装置的运行情况看，由于工程设计和操作经验的不完善，还没有达到长周期、高负荷、稳定运行的最佳状态，存在的问题还较多。
（1）气化炉烧嘴运行周期较短，一般不超过3个月，这是造成德士古装置必须有备炉的主要原因；
（2）耐火砖使用寿命国产约1a，进口约2a，导致维修费用较大；
（3）单烧嘴制气，操作弹性较低；德士古加压水煤浆气化炉耐火砖的寿命问题仍然是一个难题，对于德士古水煤浆气化炉烧嘴的问题已有一些新的气化炉将单喷嘴改为对置式多喷嘴，可以增加热质传递，并且能提高碳的转化率。目前由兖矿集团有限公司、华东理工大学共同承担的国家高技术研究发展计划（863 计划）重大课题“新型水煤浆气化技术”就是将单喷嘴水煤浆气化炉改为对置式多喷嘴水煤浆气化炉，并配套生产甲醇和联产发电。多喷嘴对置式水煤浆气化技术含水煤浆制备工序、多喷嘴对置式水煤浆气化和煤气初步净化工序、含渣水处理工序；同时西北化工研究院多元料浆气化技术应用在久泰能源内蒙古公司、兴化、咸阳化工等多家公司，装置已经投产运行，应用该技术正在建设的陕西延长中煤榆林能源化工有限公司即将投产。
多喷嘴对置式水煤浆气化技术自动化程度高，全部采用集散控制系统（DCS）控制，特别是氧煤比完全可以投自动串级控制。工业运行证实，该装置具有开车方便、操作灵活、投煤负荷增减自如的特点，操作的方便程度优于引进水煤浆气化装置。多喷嘴对置式水煤浆气化技术已被工程实践证实完全可行，工艺指标也极为先进，对初步的运行结果统计表明：有效气CO+H2≥82%，碳转化率≥98%。通过工业化规模的气化炉的示范运行，我国在水煤浆气流床气化技术方面将达国际先进水平，具有自主知识产权的大型煤气化技术。
西北化工研究院多元料浆气化技术，是在西北化工研究院水煤浆气化技术研究的基础上开发出来的，该技术在一定程度上，解决了水煤浆加压气化技术在工业生产中出现的问题，更有利于实现装置长周期稳定运行，并且扩大了原料的使用范围。
随着机械化采煤的发展，粉煤产率也在增加，利用此项技术可以解决粉煤的利用问题，也可以解决煤炭在洗选过程中产生的大量煤泥，利用水煤浆气化技术联合循环发电也具有广阔前景。今后煤化工的更多机会是发展新型煤化工，即煤制甲醇、煤烯烃、二甲醚和煤制油，煤气化生产甲醇及其下游产品的开发和IGCC 联合发电也是新型煤化工的一个发展方向。新型煤化工将成为今后煤化工产业的发展主题。
参考文献
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煤气化原理范文第4篇
关键词：IGCC 煤气化 发电
煤气化联合循环(Integrated Gasification Combined Cycle，IGCC)发电技术是指煤经过气化产生中低热值煤气，经过净化除去煤气中的硫化物、氮化物、粉尘等污染物，变为清洁的气体燃料，燃烧后驱动燃气轮机发电，并且利用高温粗煤气余热和烟气余热在废热锅炉内产生高压过热蒸汽驱动蒸汽轮机发电。它既提高了发电效率，又有很好的环保性能，为燃煤发电带来了光明，其发展令人瞩目。从大型化和商业化的发展方向来看，IGCC把高效、清洁、废物利用、多联产和节水等特点有机地结合起来，被认为是21世纪最有发展前途的洁净煤发电技术[1]。
一、煤气化联合循环(IGCC)发电系统的主要组成
煤气化联合循环系统(IGCC)主要由两部分组成，煤的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环发电部分。第一部分的主要设备有气化炉、煤气净化设备、空分装置。第二部分的主要设备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统（图1）。
其基本原理是：煤和来自空气分离装置的富氧气化剂在煤气化炉将煤气化成中、低热值的合成粗煤气，然后经净化系统将其除尘、脱硫、除染而制成可供燃气轮机使用的精煤气，进入燃烧室产生高效燃气带动汽机做功，同时还利用燃气轮机排气经余热锅炉产生不同参数蒸汽，以驱动蒸汽轮机发电，以及供热等（图1）。
二、煤气化联合循环(IGCC)发电系统的主要优点
1.高效率、潜力大
目前国际上IGCC电站的净效率最高已达到45%以上，比常规亚临界燃煤电站效率高6~9个百分点，随着工程材料的不断发展和技术的改进，若能采用成熟可靠的高温煤气净化技术，则可以较小热量的损失，其发电净效率有望达到50%。
2.可以充分利用煤炭资源，实现多联产系统
IGCC 项目本身就是煤化工与发电的结合体，气化炉产生的煤气不仅可以用于联合循环发电，还可以用于供热、合成氨、尿素等化工产品。
3.可经济低廉地去除CO2
在IGCC发电系统中，通过对合成煤气中CO转换并进行CO2脱除，可实现CO2零排放，是目前现有发电技术减排温室气体最可行、最经济的方法。
4.优良的环保性能
IGCC系统中采用脱硫、脱硝和粉尘净化的设备造价较低、效率较高，其各种污染物排放量都远远低于国际上先进的环保标准，能满足严格的环保要求。IGCC机组的脱硫效率可达99%，SO2排放总量比常规煤粉炉低很多，SO2排放在25 mg/m3左右，并可回收单质硫； NOX排放浓度仅为常规电站的15%-20%，耗水为常规电站的33%-50%，IGCC 电厂所采取的这些净化工艺过程不需要价格昂贵的催化剂，而且不会造成二次污染。
5.煤灰的处理有很多的优点
煤粉火力发电以飘尘状或渣块状产生大量的粉煤灰，但IGCC的煤灰则以溶渣排出，体积减少50%左右。同时，渣块能作为代替水泥用的骨材及路基材料，使渣块得到利用。
三、煤气化联合循环(IGCC)发电系统的主要缺点
1. IGCC单位造价成本比正常燃煤加脱硫电站高
IGCC电站的造价较高,是常规燃煤加脱硫燃煤电站成本的2倍左右，另外IGCC的水耗虽然只有常规火电机组的33%~50%,但在气化之后的废弃产品处理方面成本非常高,这些都阻碍了IGCC的推广。
2.系统复杂
IGCC是化工与发电两大行业的综合体。技术难度大，安全和经济管理都十分复杂，并且是连续生产，互相牵连。任何一块出现问题，都会造成很大损失。
四、IGCC发电技术在我国的发展
从20世纪90年代初，国家科技部、国家电力公司(原电力工业部)等部门就组织全国的技术力量，对我国发展IGCC发电技术开展了可行性研究，结果认为在我国发展IGCC发电技术是非常必要和迫切的。
国内科研单位经过国家“八五”科技攻关，在IGCC系统优化和一些核心技术的开发方面取得了很大的进步，已形成了很强的技术支撑力量。“IGCC设计集成和动态特性”、“干煤粉加压气化技术”、“多喷嘴水煤浆加压气化技术”和“煤气高温净化技术”等被列入国家重点科技攻关计划给予大力支持。这为IGCC电站的建设以及我国IGCC发电技术的发展奠定了良好的基础。在此基础上，1999年国家批准了IGCC示范电站项目建议书，IGCC示范项目正式立项，示范电站功率为300MW 或400MW。
2005年，兖矿集团国泰化工有限责任公司在山东滕州建成年产24万吨甲醇和20万吨醋酸、8万千瓦发电的多联产示范工程。由中石化投资建设的福建炼油乙烯一体化项目也建设了一套以沥青为原料的气化发电装置，联产蒸汽和氢气。但严格意义上讲，这两个项目仅仅是带有IGCC的某些技术特点的联产工程，不是典型的IGCC发电站。
2009年，我国首座自主开发、制造并建设的IGCC示范工程项目（华能天津IGCC示范电站）在天津临港工业区正式开工，并且2011年5月底完成分系统调试，进行整套试行；预计明年年底投入运行。这标志着具有我国自主知识产权、代表世界洁净煤技术前沿水平的IGCC项目取得了实质性进展，开启了我国洁净煤发电技术的新纪元。
五、推广IGCC发电技术
我国富煤贫油少气的能源结构特点决定了我国以煤为主的能源结构在未来几十年内不会发生根本性的改变，由此造成的环境问题和能源利用效率低下等多方面问题，成为我国目前亟待解决的问题。而IGCC发电技术是当今国际新兴的一种先进的洁净煤发电技术，其具有高效、低污染、节水、综合利用好等优点，可以解决我国燃煤造成一系列的问题。应当大力推广。
1.促进设备国产化
IGCC示范项目中的核心设备主要包括气化炉、汽轮机、空分分离装置、废热锅炉等,而目前IGCC电站的关键设备大多数要从国外购买,成本高,建设周期长,见效慢。要降低成本,缩短建设周期，必须要掌握核心技术，加强核心设备的制造能力与制造水平[2]。
2.实施多联产技术
将IGCC和煤化工技术结合构成基于煤气化的多联产系统，形成包括电力和多种化工产品输出，使IGCC的发电过程与制H2、供热以及生产化工产品的过程按最优原则结合起来，比单纯的IGCC系统具有更好的经济效益、更高的能量利用率以及更加灵活的运行操作性[3]。
3.加大政府扶持力度
洁净煤技术也并非没有得到政府的重视。早在1997年,《中国洁净煤技术“九五”计划和2010年发展规划》就得到国务院批准。国务院2005年《关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》提出,由国家发改委制定规划,完善政策,组织建设示范工程,并给予一定资金支持,推动洁净煤技术和产业化发展。但是这些政策都不够系统和细化，至今,我国还没有系统的洁净煤技术指引方针以及配套的支持措施,而原有的有关鼓励发展煤炭加工技术的政策已随着时代的发展，不能满足现实需要[4]。
六、结语
IGCC 是一种先进的洁净煤发电技术，具有高效、低污染等特性，特别在CO2准零排放上具有独特优势，为进一步推进我国节能减排开辟了一条新的道路，是解决煤电可持续发展的最有效的技术途径之一，符合21世纪发电技术的发展方向，同时能带动一批新技术产业的发展。开发和采用I GCC发电技术对我国电力工业的发展具有重要意义。
参考文献：
[1]焦树建IGCC技术发展的回顾与展望[J].电力建设,2009,( 1):1-7.
[2]曲伟平.清洁煤发电的CCS和IGCC联产技术[J].电源技术应用,2010,(4):1-8.
[3]徐连兵.整体煤气化联合循环发电技术的发展现状和前景[J].电力勘察设计,2005(6):8-11.
煤气化原理范文第5篇
关键词：煤气化氨氮废水；磷酸铵镁（MAP）；反应影响参数
Abstract: The paper introduced the MAP crystallization process and analyzed its main physico-chemical properties and its reacting influence parameters. Then it dealt with an experiment on the treatment of the high concentration ammonia-nitrogen wastewater with the MAP crystallization process.
Key words: Coal gasification ammonia-nitrogen wastewater; Magnesium Ammonium Phosphate(MAP); reacting influence parameters
（保留英文摘要和关键词）
引言
工农业的迅速发展，氨氮污染的来源越来越广泛，排放量也越来越大，除了生活污水、动物排泄物外，还有大量的工业废水，如煤气化废水、合金废水、炼油废水，以及垃圾渗滤液等，如果不对其进行预处理，后续生化处理将难以进行。我们选择采用 MAP 结晶工艺对煤气化废水中氨氮进行去除并回收。
1 MAP结晶工艺原理
磷酸铵镁（俗称鸟粪石，Magnesium Ammonium Phosphate，英文缩写MAP）是一种白色晶体状物质，化学成分为MgNH4PO4・6H2O。它的P2O5含量约为 58.0%，是一种极高品位的磷矿石，自然界中的储量极少。MAP最早于1939年被Rawn在污水处理厂排放消化污泥上清液的管道中发现。MAP引起的问题直接导致了六十年代洛杉矶Hyperion污水的消化污泥的管道内径由0.9m堵塞到0.3m。而利用MAP法去除废水中的氨和磷的研究近几年才广泛开展。
1.1MAP 主要理化性质
由于MAP在水中、土壤湿环境中仅仅微溶于水，它的养分比其它可溶肥的释放速率慢，可以作缓释肥（SRFs），肥效利用率高，施肥次数少。如果将鸟粪石适当加工造粒，在土壤施肥率远远超过传统化肥的情况下，也不至于灼烧植物根部。赵庆良利用MAP和传统N&P肥对比发现，MAP完全可以达到传统肥料的效果。
从理论上来看MAP的生成是符合化学势变化规律的，即溶液达到平衡时的化学位势( μ∞)与溶液过饱和时的化学位势(μs )之差(μΔ∞ )，是生成鸟粪石沉淀的推动力。对鸟粪石沉淀而言：
式中k ----Boltzmann常数
T----为绝对温度(0C)
----离子活度
----过饱和程度
鸟粪石沉淀的形成取决于溶液的温度和过饱和程度。pH、离子强度等因素可影响离子的存在形态和活度，因而会影响鸟粪石的沉淀过程。
1.2反应影响参数
MAP 反应条件影响因素主要集中在 pH、反应物配比影响、反应温度和溶液中其它离子浓度影响等方面。
1.2.1 反应 pH
pH 决定了组成 MAP 各种离子在水中达到平衡时存在的形态和活度。Mijangos应用MINEQKL+软件对MAP的形成过程进行了模拟，绘制MgNH3-H3PO4系统 60℃时Mg和PO43-浓度随pH变化曲线。根据模拟得出：弱酸条件下，MgNH4PO4・6H2O和MgHPO4是沉淀的主要成分；强碱条件下，Mg3(PO4)2・4H2O和Mg(OH)2沉淀为主要成分。而pH在 8~10 时，则主要生成MgNH4PO4・6H2O。
1.2.2 离子配比
一定条件下，Mg2+、NH4+、PO43-3种离子的活度积大于溶度积常数后，才能产生MAP沉淀，因此增大某一种离子浓度可以减小另一种离子在液体中的存在浓度。从反应式来看Mg:N:P摩尔比理论值是在1:1:1，由于磷的毒性较大，容易造成二次污染，为了提高氨氮/磷的去除率，往往提高Mg2+的投加量。
1.2.3过饱和度
溶质从溶液中析出的过程，可分为晶核生成（成核）和晶体生长两个阶段，两个阶段的推动力都是溶液的过饱和度。对结晶操作的要求是制取纯净而又有一定粒度分布的晶体。晶体产品的粒度及其分布，主要取决于晶核生成速率（单位时间内单位体积溶液中产生的晶核数）、晶体生长速率（单位时间内晶体某线性尺寸的增加量）及晶体在结晶器中的平均停留时间。溶液的过饱和度，与晶核生成速率和晶体生长速率都有关系，因而对结晶产品的粒度及其分布有重要影响。在低过饱和度的溶液中，晶体生长速率与晶核生成速率之比值较大（如图 1），因而所得晶体较大，晶形也较完整，但结晶速率很慢。
图 1 晶核生长速率、晶体生长速率和过饱和度的关系
2MAP 法处理煤气化高浓度氨氮废水单因素实验
对煤气化废水分别进行反应 pH、沉淀时间(h)，P/N 摩尔比以及 Mg/N 摩尔比进行单因素影响实验。
2.1.反应 pH
通过投加 10mol/L NaOH调节MAP反应pH。看出随着反应pH的增加，出水NH4+-N浓度和PO43--P浓度均明显降低。pH在9~10 之间时最低 ， 出 水 NH4+-N 浓 度 为 123.1~142.3mg/L ， 出 水 PO43--P 浓 度 为 206.8~206.2mg/L。但是当pH大于 10 之后出水PO43--P浓度的变化不大，出水NH4+-N浓度却提高到 371.75mg/L。当pH>10 时，PO43-和Mg2+生成了大量的Mg3(PO4)2・4H2O，使得NH4+过量，导致NH4+-N出水浓度增高。综合考虑NH4+-N和PO43--P处理效果和碱液的用量，pH在9.0~9.5 时处理效果最佳。
2.2沉淀时间
从沉淀时间来看，1.5h后出水NH4+-N和PO43--P浓度基本就达到了稳定的状态。在实验中观察到沉淀时间小于 0.5h上清液明显混浊，0.5h后上清液中基本没有晶体的存在，都已经沉淀。为了确保处理效果，确定最佳沉淀时间为 1.5h。
2.3 P/N 摩尔比
由MAP反应式，进水PO43--P、NH4+-N的浓度将直接影响化学反应平衡。PO43--P浓度越高，反应势必向右进行，降低NH4+-N的出水浓度，实验结果如图2。
图 2 出水NH4+-N和PO43--P随NH4+-N和PO43--P摩尔比的变化
从图中可以看出当P/N摩尔比为 0.95 时出水氨氮浓度为 144.6mg/L，去除率达到 92.8%，同时出水PO43--P浓度为 32.5mg/L，去除率 99.23%，处理效果非常明显。
2.4 Mg/N 摩尔比
Mg2+不是富营养化物质，环境系统危害较小，对于后续生物处理影响也不大，同时Mg2+价格较之PO43-便宜很多。因此增加进水Mg2+浓度是获得较好处理效果的有效方法。在反应理论摩尔比Mg/N为 1.0 的条件下，NH4+-N出水浓度为 128.9mg/L，去除率为 93.76%，当摩尔比为 1.1 时，NH4+-N出水浓度为100.75mg/L，去除率达到 95.0%。但是继续增加Mg2+投加量，NH4+-N出水浓度不降反升，当摩尔比为 2.0 时， NH4+-N出水浓度增加到 186.1mg/L。
3 MAP 法处理煤气化高浓度氨氮废水正交实验
根据单因素实验的结果，优化各因素对氨氮和磷去除效果。由于沉淀时间对于氨氮和磷的去除影响很小，正交实验中不再考虑，确定为1.5h。从NH4+-N处理效果看，其中有一组实验条件下处理效果最好，出水浓度为39.33mg/L，去除率达到 98.01%。这主要是由于Mg2+和PO43-都超过了化学计量比，增加了NH4+-N的去除。影响NH4+-N的因素为 P/N摩尔比影响最大，Mg/N摩尔比次之、pH影响较小，反应时间影响最小。最佳反应条件为反应时间 9.1min，pH为 9.5，Mg/N摩尔比为 1.2，P/N摩尔比为 1.1。
综合分析氨氮和磷的最佳反应条件可以发现，反应时间、pH和Mg/N摩尔比基本一致。主要的不同就在于P/N的配比上。在保证NH4+-N去除效果的前提下，为了使出水PO43--P浓度最小，结合经济因素确定反应的最佳条件为pH值为8-11，反应时间 9.1min左右，Mg/N摩尔比为 1.2~1.3，P/N摩尔比为 1.0。
参考文献：
[1]赵庆良, 刘雨主编. 废水处理与资源化新工艺. 北京: 中国建筑工业出版社,2006
[1]沈耀良, 王宝贞. 废水生物处理新技术-理论与应用. 北京: 中国环境科学出版社, 2000,
煤气化原理范文第6篇
关键词：甲醇 气化 合成 空分
一、煤气化制甲醇的重要意义
作为一种传统的化工原料，甲醇在化工行业中一直扮演着极其重要的角色。随着油价的日益上涨和甲醇应用领域的不断拓展，甲醇及其衍生品的应用也越来越受到人们的重视。在市场需求的推动下，甲醇及其衍生物的生产迎来了发展的黄金时期。
在我国，80%以上的甲醇来源于煤炭转化，充足的煤炭供应是甲醇经济发展的基础。据国有资产管理委员会的数据，我国累计探明可供建井的煤炭储量多达2000多亿吨，占全国已探明储量的90%以上，按近些年平均20亿吨/年的开采量计算，仅目前探明的储量就可以开采一百年以上。
甲醇作为极其重要的一种化工原料，其下游衍生品也很丰富，这也是煤基甲醇化工可以代替部分石油化工的原因。传统工艺上甲醇可以用来生产甲醛、合成橡胶、甲基叔丁基醚、对苯二甲酸二甲脂、氯甲烷、甲基丙烯酸甲脂、醋酸、甲胺等一系列有机化工产品。
除了传统应用，甲醇化工应用技术近期还取得了不少新的突破。中科院福建物质结构研究所和上海金煤化工合作研发的煤基甲醇制乙二醇技术处于世界领先地位，并成功应用于内蒙古通辽经济开发区已开工的20万吨/年乙二醇项目。神华集团的百万吨级甲醇制烯烃项目运行平稳，兖矿集团国宏化工有限责任公司的甲醇制二甲醚的项目也将于近期开工。
除了化工应用外，甲醇作为替代燃料近年来发展也很迅猛，源于甲醇的替代燃料主要包括甲醇掺混汽油、甲醇制汽油和燃料电池等。 甲醇掺混汽油是指在汽油中掺入5%、15%、25%和85%等不同比例的甲醇。07年8月份，奇瑞甲醇燃料汽车的技术改造基本完成，由奇瑞研制的10辆M85高比例甲醇燃料样车已在山西进入试用阶段。而早在2005年10月至2006年6月，山西省已在阳泉、临汾、晋城进行M15低比例甲醇汽油的试点封闭运作。现在，兖矿集团国宏化工有限责任公司的甲醇汽油项目已经实现工业化，并且收益很高。
此外，甲醇制汽油（MTG）也是甲醇燃料应用的重要领域之一。除了埃克森美孚公司的二步法MTG技术，中科院山西煤化所与化学工业第二设计院共同开发的一步法甲醇转化制备汽油技术，已在其能源化工中试基地完成中试。与埃克森美孚公司的技术相比，国产技术具有汽油选择性高，工艺流程短，单程寿命长和催化剂稳定性等优势[1]。
二、煤制甲醇基本的工艺及设备介绍
1.煤炭的气化
煤气化技术是煤制甲醇工艺中的关键性。目前，国内外先进的煤气化技术主要包括：荷兰Shell公司的SCGP粉煤加压气化工艺、德国未来能源公司的GSP粉煤加压气化技术、美国Texaco公司德士古气化工艺、德国Lurgi公司的Lurgi块煤加压气化工艺等，本文以德士古气化工艺为例进行气化工艺的介绍。
1.1煤浆制备
由输送系统送来的原料煤干基（
1.2气化
在本工段，水煤浆与氧进行部分氧化反应制得粗合成气。
煤浆由煤浆槽经煤浆加压泵加压后连同空分送来的高压氧通过烧嘴进入气化炉，在气化炉中煤浆与氧气发生主要反应如下：
CmHnSr+m/2O2mCO+（n/2-r）H2+rH2S
CO+H2OH2+CO2
气化反应在气化炉反应段瞬间完成，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等气体。
离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴，被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉；气体经文丘里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段。
气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分离出来，排入锁斗，定时排入渣池，由扒渣机捞出后装车外运。
1.3 灰水处理
将气化来的黑水进行渣水分离，处理后的水循环使用。
1.4 CO变换
将气体中的CO部分变换成H2。发生的的化学反应为变换反应，以下列方程式表示：
CO+H2OH2+CO2
2.合成气的净化
本工段采用低温甲醇洗工艺脱除变换气中CO2、全部硫化物、其它杂质和H2O。低温甲醇洗工艺是使用物理吸收法的酸性气体净化技术，使用冷甲醇作为酸性气体的吸收液，利用甲醇在零下60℃左右的低温下对酸性气体溶解度特别大的性质，分段选择性地吸收原料气中的CO2、H2S及各种有机硫等杂质，低温甲醇洗工艺一般有林德和鲁奇两种，二者基本原理相同，并且技术都很成熟，只是在工程实施、工艺流程设计和设备设计上各有特点。
3.甲醇的合成
国内外使用的甲醇合成塔主要有冷管式、冷激式、固定管板列管式水管式和多床内换热式合成塔。冷激式合成塔碳转化率太低，能耗高，已基本淘汰：冷管式合成塔碳转化率较高但副产的蒸汽仅为0.4MPa，大型装置中很少采用；水管式合成塔传热系数较高，能更好地移走反应热，缩小传热面积，并能多装催化剂，同时可副产中压蒸汽，是大型化较理想的塔型，在60万t以上大型装置应用较为广泛；固定管板由于列管需用特种的不锈钢，因而造价最高；多床内换热式合成塔由大型氨合成塔发展而来，目前氨合成塔均采用三床（四床）内换热式合成塔。
4.甲醇的精馏
甲醇的精馏工艺，主要有ICI的两塔流程和Lurgi三塔流程两种。ICI两塔工艺虽然工艺流程简单、装置投资省，但是能耗相对较高；而Lurgi三塔精馏工艺流程虽然相对较长，但操作能耗较ICI两塔工艺流程低。从投资和能耗等方面来综合考虑，对大、中型甲醇精馏装置，三塔精馏工艺优点更加明显。主要原因在于三塔型工艺流程设置有一个加压操作（压力为0.6～0.7 MPa）的主精馏塔，加压塔塔顶甲醇蒸汽冷凝热可以用作常压精馏塔塔底再沸器热源，减少了水蒸汽和冷却水消耗，从而使得精馏过程总的能耗可比二塔流程低20%～30%。
从清洁环保角度来讲，也应该采取三塔精馏工艺。目前在原来三塔精馏的基础上又增加了回收塔，这进一步提高回收常压精馏塔塔底排出的含有少量甲醇的废水的能力，提高了产品收率并减少废水污染物产生量。
三、甲醇生产工艺的选择
甲醇的生产现已大规模连续化，生产过程中要求合成气中（H2+CO）含量高，要求煤气化工艺更成熟可靠，效率更高。结合产品的质量要求、环境友好以及不同工艺设备的技术特点，煤制甲醇工艺的选择应依据以下原则：
1.适用性，不同的煤气化技术适用于不同的煤种，硬根据所用煤的质量、性质、品种等选择合适的煤气化工艺及后续工艺。
2.可靠性，技术必须成熟可靠，在保证产品质量和生产能力的前提下，设备装置应能连续稳定运转。
3.先进性，先进性体现在产品质量性能、设备水平和工艺水平等方面，先进性决定项目的市场竞争力，应全面研究工艺技术的现状和发展趋势，深入探讨是否可以采用更为先进的工艺技术。
4.经济性，要求所才用技术设备运行和维护成本低、投资省、消耗低。
5.安全环保性，煤化工生产过程容易产生大量煤粉、“三废”等污染物，应选用安全环保的工艺进行安全、清洁生产[2]。
四、结语
甲醇用作燃料，排放气中的一氧化碳，氮氧化物等含量降低，是一种环境友好的燃料，尤为重要的是，对于我国来说，能够降低对石油的依赖程度，优化能源结构。但是在甲醇生产工艺选择上，一定要根据实际情况，遵循适用、安全可靠、经济环保、技术先进的原则。
参考文献
煤气化原理范文第7篇
个子不高，一张娃娃脸上始终挂着微笑的赵全，怎么看都像个稚气未脱的学生。其实，他已有五年的工作经历了。20*年7月，从辽宁工学院毕业的赵全来到合成氨厂。20*年开始，跟随设备员师傅见习。他十分清醒，作为刚刚步入工作岗位的大学生，掌握的仅仅是一些书本上的理论知识。为学到书本上找不到的设备检修技巧，生性活泼，为人谦和的赵全跟着师傅从工艺流程、设备结构原理和检修知识学起，一点点地积累着实践经验。那段时间，装置现场每一台设备前都留下了他忙碌的身影。师傅们看着整天端茶送水、特有“眼力见儿”的赵全，也都十分乐意把多年的经验传授给了他，一来二去，赵全的业务水平提高很快。
20*年6月，刚担任煤气化工序设备员没几天的赵全，被合成氨项目部第一批安排到松木岛基地，负责监督、协调煤气化装置的土建施工、接卸到货设备和设备调试安装工作。赵全在大学学的是化工机械与自动化专业，对土建施工，设备安装比较生疏，工作起来很吃力。俗话说，隔行如隔山。赵全没有被困难吓倒，他挤时间研究施工设计图纸，查相关资料，向施工单位的专业人员请教，主动联系土建工程专业的大学校友帮忙，询问施工中遇到的一些技术问题和解决方案，他还通过网上的化工论坛和专家探讨土建施工和设备安装过程中易出现问题的技术环节和细节。经过半年多的努力，他基本上掌握了土建和安装知识。虽然这半年里他只休息了3天，赵全不但没觉得累，反而感到轻松、快乐、充实，工作起来如鱼得水。
煤气化装置现场需要安装的设备近千台，接卸、验收到货设备对谁来说，都不是个轻松的活儿。赵全每天除了联系厂家、配货公司，协调施工方安排人力和车辆外，还要对照货单逐一核对验收。一天凌晨四点，外面下着小雪，赵全的手机铃声突然响起，原来是配货司机通知他，设备到料场了，要求他马上来接卸验收。按照双方之前的协议规定，送货方必须提前一天联系赵全，安排接卸相关事宜，否则，一律不予接货。赵全本想拒绝，但又一想，这批设备即将安装，如果不接，势必影响工程进度。于是，家住泡崖的他冒雪自费打车到基地接货。赵全说，接这样的半夜电话是常有的事，辛苦点不算什么，关键是验货工作责任重大，不敢有任何纰漏，因此，每次验货时，小赵都把货单与到场设备一一对照，进行认真细致地检查核实，并用马克笔做好标示，确认无误后，才谨慎地在货单上签字。还有一次，小赵验货时，发现一个压力容器壳体底部有一道细小的裂纹，他当即给厂家打电话要求退货。厂家推说这个问题不会影响运行，让他通融一下。小赵知道，压力容器对壳体要求特别高，在他的一番据理力争后，厂家只好给退了货。
赵全在项目监督上也是个有心人。土建施工期间，他每天都拿着卷尺，到现场测量桩基基础的标高、螺栓间距。一次，他发现施工中一个基座标高超出设计允许偏差半公分，他马上要求施工方停止施工，并在现场用数学公式给施工方详细算了一下承受力，得出的结论让施工方不得不佩服这个年轻人，他们立马重新返工。
煤气化原理范文第8篇
关键词: 二氧化硫;控制技术;工艺特性
1引言
当前在我国的电力能源的构成中,煤电大约占到80%。燃煤火电厂在将一次能源煤炭转换为二次能源电力的过程中,会产生废气、废水、灰渣及噪声等污染物,其废气中的 SO2 是大气的主要污染物之一。目前我国每年排放的 SO2 超过 2090 万吨,因酸雨造成的损失每年超过 1100 亿元,相当于每吨 SO2 造成的损失近 5000 元。因此,燃煤发电厂如何解决烟气污染物排放控制的问题(尤其是SO2的减排工作),如何选择合适的环境控制技术,是一个迫在眉睫的重要任务
2燃烧前脱硫技术
2.1煤炭的洗选
洗选煤是采用物理、化学或生物方式肘锅炉使用的原煤进行清洗,将煤中的部分硫除掉,使煤得以净化并生产出不同质量、规格的产品。主要方法有重力法、浮选法、重液体富集法、磁性分离法、静电分离法、凝聚法、细煤粒一重介质旋风分离法等,生产中应用最广泛的是前两种。
2.2煤炭转化
煤的气化,是指用水蒸气、氧气或空气作氧化剂,在高温下与煤发生化学反应,生成 H2、CO、CH4 等可燃混合气体(称作煤气)的过程。煤炭气化不仅能显著地提高煤炭利用效率,而且能极大地减少污染物的排放,使煤中的硫化物、氮化物等杂质基本上被脱除(脱琉率 90%―99%),与直接燃煤相比,民用煤气可节煤 20%―30%,工业燃料气可节煤 15%。我国煤气化技术的研究开发工作始于 1956 年,主要分为工业和民用两大类,目前已成功掌握了年产 8 万吨合成氨的德士古炉设计、制造及运行技术,引进的鲁奇气化炉技术也已成功完成了产气量为 160 万 m3/h 的依兰煤气工程和 54 万 m3/h的兰州煤气工程。目前正在消化吸收这类技术,尚未扩大应用。使用更多的气化技术是常压固定床和二段空气气化炉,与世界先进水平相比,还有很大差距。此外,我国进行了直接在地下煤矿使煤气化的研究,并取得了较大的进展。与煤气化相关的洁净煤技术还有整体煤气化联合循环(IGCC)、第二代增压流化床燃烧联合循环发电(PFBC―CC)和燃料电池(FC)等,它们皆以煤炭部分或全部气化为基本组成部分,通过燃烧或转化煤气来发电。
2.3水煤浆技术
水煤浆(Coal Water Mixture.简称 CWM)是将灰分小于 10%,硫分小于 0.5%、挥发分高的原料煤,研磨成 250～300 微米的细煤粉,按 65%―70%的煤、30%―35%的水和约 1%的添加剂的比例配制而成。水煤浆可以像燃料油一样运输、储存和燃烧。燃烧时,水煤浆从喷嘴高速喷出,雾化成 50―70 微米的雾滴,在预热到600-700℃的炉膛内迅速蒸发,并伴随微爆,煤中挥发分析出而着火,其着火温度比干煤粉还低。它是 20 世纪 70 年代石油危机中发展起来的一种新型低污染代油燃料。它既保持了煤炭原有的物理特性,又具有石油一样的流动性和稳定性,被称为液态煤炭产品。水煤浆技术包括水煤浆制备、储运、燃烧等关键技术,是一项涉及多门学科的系统技术。
3燃烧过程中主要脱硫技术
3.1燃烧过程中脱硫原理
燃烧过程中进行脱硫处理,即在煤中掺烧固硫剂固硫,固硫物质随炉渣排出。也就是在煤中掺入或向炉内喷射各种石灰石粉、白云石粉、生石灰、电石渣及富含金属氧化物的矿渣、炉渣等作为固硫剂,在燃烧中,由于固硫剂的作用,煤燃烧产生的 SO2 还没有逸出就与煤中含钙的固硫剂( 如石灰石) 发生化学反应,生成固相硫酸盐,随炉渣排出,从而减少 SO2 随烟气排入大气而污染环境。石灰石固硫的化学反应方程式为:
CaCO3CaO+CO2-183kJ/mol
CaO+SO2+1/2O2CaSO4+486kJ/mol
3.2 型煤
固硫型煤是用沥青、石灰、电石渣、无硫纸浆黑液等做熟结剂,将粉煤经机械加工成一定形状和体积的煤制品。将粉煤加工成型煤,比燃烧散煤节约能源 24%―27%,减少烟尘排放量 74%―90%,加入适量的固硫剂,燃烧时 SO2 的排放比燃烧散煤时减少一半以上。型煤燃烧技术对于占工业锅炉总量 70%以上层燃式锅炉及工业窑炉的有害物质排放能起到一定的治理作用,是实现工业炉窑高效、清洁燃烧的一个大有希望的方向。
4燃烧后主要脱硫技术
4.1湿式石灰石(石灰)-石膏法脱硫技术
1、系统组成
各种大型湿法烟气脱硫技术工艺和系统基本相同,按照采用的吸收剂不同,其湿法烟气脱硫主要工艺系统略有一些不同。现在主要对目前实际应用最多的采用石灰石作为吸收剂并生产二水石膏 CaSO4•2H2O 的石灰石-石膏湿法(FGD)脱硫工艺系统进行分析。一套完整的湿法脱硫工艺系统通常包括:吸收塔系统(即 SO2 吸收与氧化系统)、烟气系统(引接烟道、脱硫风机、气气换热器[如通过烟囱防腐处理,可不装设]、挡板门及其密封系统)、吸收剂制备与输送系统、石膏脱水系统、工艺水系统、FGD 辅助设备系统(废水处理与排放[事故]系统、副产品石膏贮存或回收利用系统)、控制系统等。具体工程的脱硫系统因外部条件不同其组成可能略有差异。
2、工艺流程
采用价廉易得的石灰石或石灰做脱硫吸收剂,石灰石经破碎磨成粉状与水合
搅拌成吸收浆液。当采用石灰为吸收剂时,石灰经消化处理加水搅拌成吸收浆液。
锅炉的烟气从电除尘器或布袋除尘后(除尘效率大于 97%),经烟气换热器降温
后从吸收塔下部进入吸收塔(经过气-气换热器后的烟气温度下降到 100℃左右)。在吸收塔中,存在吸收塔底部的含有吸收剂-石灰石的混合浆液(pH 值为 5.5-6.5左右),由循环泵从塔底打入设置在吸收塔上层喷淋层,从喷淋层喷嘴喷出,与烟气逆向接触混合,吸收烟气中的二氧化硫,生成亚硫酸钙。反应后含有亚硫酸钙的浆液沉到吸收塔的下部,由于烟气中含有氧气,同时采取氧化风机从吸收塔底部鼓入的空气强制氧化措施,使亚硫酸钙氧化成硫酸钙,使之生成二水硫酸钙(CaSO4•2H2O)即石膏(此时循环石灰石浆液 pH 值控制在 5-5.5 左右)。将氧化后浆液从底部抽出,由于二水硫酸钙结晶成较大的颗粒,经脱硫装置脱水后得含水量小于 10%的二水硫酸钙(石膏)产品。脱硫净化后的烟气依次经过除雾器除去雾滴然后再经气-气换热器升温后,从烟囱排放到大气空中。脱硫石膏处置方式的选择主要取决于市场对脱硫石膏的需求、脱硫石膏的质量以及是否有足够的堆放场地等因素。脱硫石膏主要用于做水泥缓凝剂和建筑材料,也可以用作盐碱地和酸性土壤的改造等。
4.2海水脱硫法
海水具有一定的天然碱度和水化学特性,自然碱度为 1.2～2.5mmol/L,对酸具有天然的中和能力,可用于燃煤含硫量不高并以海水作为循环冷却水的海边电厂的脱硫。
海水 FGD 工艺主要由烟气系统、SO2 吸收系统、海水供排系统及海水恢复系统等组成。烟气经除尘后由增压风机送入气气换热器热侧降温,然后进入吸收塔。在脱硫吸收塔内,与来自循环冷却系统的大量海水接触,烟气中的二氧化硫被吸收反应脱除。脱除二氧化硫后的烟气经除雾器除去液滴后进入气气换热器冷侧升温后进入烟囱排放。吸收塔内洗涤烟气后的海水呈酸性,因含有较多的 SO32-,不能直接排入海中,而是依靠重力排入海水恢复系统―曝气池,与大量未脱硫的海水混合,并鼓入大量空气使其中的 SO32-被氧化成为稳定的 SO42-,同时 H+与海水中的 CO32-发生反应,生成的 CO2 被驱除,恢复脱硫海水的 pH 值和含氧量,同时降低 COD,使海水的 pH 值与 COD 调整达到排放标准后排入大海。
参考文献:
[1] 郝吉明.燃煤二氧化硫污染控制技术手册.北京:化学工业出版社,2001