1.固定床氣化過程
先進的固定床氣化工藝以魯奇移動床加壓氣化為代表,其主要優點包括:可以使用劣質煤氣化;高壓氣化生產能力;耗氧量低,是目前三種氣化方式中最低的。魯奇爐是逆向氣化,煤在爐內停留時間長達1h。反應爐操作溫度和爐出口氣體溫度低,碳效率和氣化效率高。雖然Luco氣化工藝有很多優點,但由於固定床氣化只能使用不粘塊煤為原料,不僅原料昂貴,氣化強度低,而且氣固逆流換熱,粗煤氣中含有較多的酚類和焦油,使得凈化過程較長,增加了投資和成本。
2.氣流床氣化過程
德士古爐、K-T爐、殼脾爐,以煤粉為原料的氣流床輸送溫度極高(1300-1500℃),氣化強度極高。單爐能力達到2500煤/天,國內進口的德士古爐達到400~700煤/天。
氣流床氣化工藝的優點包括:煤種範圍廣,水煤漿氣化爐壹般不適合氣化褐煤(難以成漿),工藝靈活,合成氣質量高,產品氣可適用於化學合成、制氫和聯合循環發電等。氣化壓力高,生產能力大,不汙染環境,三廢處理方便。這種工藝的缺點是,為了使高溫氣化時的灰易於排出,要求所用的煤灰應具有低熔點(小於1300℃),低灰分(小於10%-15%),否則需要添加助熔劑(CaO或Fe2O3),增加運行成本。這對中國煤炭的使用尤其不利。另外,高溫氣化爐的耐火材料和噴嘴在高溫下工作,使用壽命短,價格高,投資大。氣化爐在高溫下工作,耗氧量高,也增加了煤氣的生產成本。
3.流化床氣化過程
鑒於以上原因,以碎煤為原料的流化床技術受到了國內外的關註。德國發揚已有的傳統,研制出高溫溫克勒氣化爐。美國正在努力開發流化床氣化和燃燒相結合的高效工藝(如混合工藝),有望實現最佳的系統效率。在流化床氣化中,空氣或氧氣或富氧氣體和蒸汽用作氣化劑。在合適的煤粒度和氣體速度下,床內煤粉沸騰,氣固兩相充分混合接觸,在部分燃燒產生的高溫下進行煤氣化。工藝流程包括煤、進料、供氣、氣化、除塵、余熱回收等系統。原煤破碎至8毫米以下,幹燥後送入煤系統,然後通過螺旋給料機送入氣化爐,與預熱後的氣化劑(氧氣/蒸汽或空氣/蒸汽)反應,帶有細顆粒的粗煤氣從氣化爐逸出,粗顆粒在旋風分離器中分離,返回氣化爐除塵。
至於世界上煤氣化設備的數量,我無法給出壹個確切的數據。據我所知,山東淄博有近900臺煤氣化設備,山東省有8000臺左右。