HTW气化炉.doc

HTW流化床气化炉
HTW气化技术是一种广泛适用于褐煤等劣质煤种的流化床粉煤气化技术，自上世纪20年代由温克勒公司开发成功以来，近年来有了较快的改进和发展，已成功应用于德国Berrenrath褐煤制甲醇生产装置。HTW 工艺是在低温温克勒的基础上，提高气化温度和气化压力而开发的一项新工艺。 该工艺除了保持常压温克勒气化炉的简单可靠、运行灵活、氧耗量低和不产生液态烃等优点外，进一步具备了以下特点。
①提高了操作温度。由原来的900～950℃提高到950～1100℃，因而提高了碳转化率，增加了煤气产出率，降低了煤气中CH4含量，氧耗量减少。
②提高了操作压力。由常压提高到1.0 M Pa，因而提高了反应速度和气化炉单位炉膛面积的生产能力。由于煤气压力提高使后工序合成气压缩机能耗有较大降低。
③气化炉粗煤气带出的固体煤粉尘，经分离后返回气化炉循环利用，使排出的灰渣中含碳量降低，碳转化率显著提高，可以气化含灰量高（＞20 ％）的次烟煤。
④由于气化压力和气化温度的提高，使气化炉大型化成为可能。
1气化炉结构简图

图5 HTW流化床气化炉结构简图
2. HTW气化工艺
图4-4-11为HTW气化工艺示范装置流程图。从气化炉出来的粗煤气经旋风除尘，一级旋风捕集的细粉循环入炉内，二级旋风捕集的细粉经灰锁斗系统排出。粗除尘后的煤气进入卧式火管锅炉，被冷却到350℃，同时产生中压蒸汽，然后煤气顺序进入激冷器、文丘里洗涤器和水洗塔，使煤气降温并除尘。气化压力1.0M Pa ，气化温度根据煤的活性试验数据和灰熔点ST而定，褐煤气化温 度为950 ～1000 ℃，长 焰煤、烟 煤气 化 温度 为1000 ～1100 ℃，生物 质 （木 材、甘 蔗 渣）气 化 温度 为600 ～650 ℃。

图4-4-11 HTW气化工艺示范装置流程图
3. H T W煤气化中试装置及工业示范装置
1）中试装置
1978年德国莱因褐煤公司在科隆建成了一套气化炉内径为0．.6m的中试装置，处理煤量为312t/d。经过6年的试验，获得了为建立工业示范装置所需要的设计基础资料。 截止1984年10月累计试验运行34500h ，累计气化煤量达18000t。
中试装置运行数据如下：
气化炉进煤量 1300kg/h（干基） 气化压力 1.0MPa
气化剂 氧/蒸汽 气化炉内温度 1100 ℃
煤气产量 最大2200m3（标）/h
2）工业示范装置
a) 德国莱因褐煤公司于1986年在贝伦拉特建立了HTW工业示范装置，单台气化炉加煤量为720t/d，操作压力为1.0 MPa， 粗煤气产量54000 m 3（标）/h，煤气作为生产甲醇的原料气。到1997年底示范装置累计运行67万小时，累计气化干褐煤160万吨。
b) 2）1989年用于联合循环发电的 H T W气化炉投入运行，气化炉能力为处理干褐煤量为160 t/d，气化压力为2.5M Pa ，用空气或氧－蒸汽作气化剂，3年时间内试运行累计9500h ，共气化干褐煤3万吨，试验证明 HT W气化炉性能可以满足联合循环发电的要求。
c) 德国伍德公司提出的 H T W设计数据见下表
表 伍德公司提出的HTW大型气化炉设计数据
项目
指标
项目
指标
单台炉进煤量t/d
2060
产煤气量（干基）
128000 m 3（标）/h
灰分/%（质量分数）
20
合成气量
99000 m 3（标）/h
水分/%（质量分数）
12
氧耗
480kgt/干煤
低热值/KJ/kg
19950
蒸汽耗
280 kgt/干煤
气化压力/MPa
20-30
副产蒸汽
880 kgt/干煤
气化温度/℃
900-1000

d）1992年设计的IG CC示范装置包括褐煤干燥、煤气化、煤气净化和发电4 个部分。气化炉直径 为 3.7m ，气 化 压 力2.7M Pa ， 气 化 炉 处 理 煤 能 力 为2840 t/d，用空气作气化剂。所产煤气经净 化后燃 气轮机发 电312 M W，余 热回收的 蒸汽供蒸 汽轮机发电55．0 M W，合计发电367 M W，电厂自用电55 M W，其余电力外供，发电总效率预计为45 ％，于1996年投入运行。
2.2.2技术优缺点
主要技术优点：较常温温克勒气化强度、碳转化率、产气率（CO+H2）明显提高压力的升高，使流化床气化工艺有可能用于 IGCC 发电系统。
主要技术缺点: 操作温度相对较低，尚只适用于年青烟煤或褐煤。
2.2.3主要技术经济指标
（1）适合煤种：褐煤、次烟煤；
（2）给料形式：干法（碎煤）；
（3）入料要求(mm)：粒度0～10mm；
（4）排渣形式：固态灰渣；
（5）灰渣残炭(%质量) ：20.30；
（6）气化炉直径(mm)：3700（德国）；
（7）气化剂类型:O2＋水蒸汽或空气；
（8）气化压力 (MPa)：1.0～3.0；
（9）气化温度 (℃)：950～1100 ；
（10）单炉处理能力 (t/d)：～2840；
（11）单炉产气量 (Nm3 /h)：128000；
（12）负荷操作范围：50～120；
（13）煤在炉中停留时间：数分钟到十几分钟 ；
（14）气化炉出口温度 (℃)：900；
（15）气化炉出口煤气成分(%)：CO：48.2；H2：30.6；CO2：8.6；
CH4：2.8；N2：0.6；H2S：0.4；其他：9.2（水蒸气）；
（16）(CO+H2 )含量(%)：69.6
（17）煤气热值 (MJ/Nm3 ):12.8；
（18）产气率 (Nm3/kg)：1.58；
（19）碳转化率 (%):90～96；
（20）冷煤气效率 (%)：68～75；
（21）总热效率：95；
（22）有效气煤耗(kg/1000Nm3)：632；
（23）有效气蒸汽消耗量[kg/1000Nm3(CO+H2 )]：208 ；
（24）有效气氧消耗 [Nm3O2 /1000Nm3(CO+H2 )]：253；
4主要工业业绩
德国的柯伯瑞 (Kobra) 300MWIGCC 示范电站。
5安全环保特点
产品煤气中无焦油、酚等物质 , 净化简单，污染小。