輻射廢鍋內熔渣傳熱過程動態分析

賀翔宇, 邱劍勇, 許建良, 劉海峰, 于廣鎖

(華東理工大學 上海市煤氣化工程技術研究中心, 上海 200237)

1 前 言

煤炭氣化過程是以氧氣(空氣、富氧或純氧)、水蒸氣作為氣化劑，通過化學反應將煤或煤焦中的可燃部分轉化為合成氣/可燃性氣體的工藝過程。煤氣化工藝可分為固定床常壓(加壓)煤氣化工藝、流化床煤氣化工藝和氣流床煤氣化工藝，其中氣流床氣化工藝因其良好的技術指標、高處理負荷和環境友好等特點，成為當今煤炭氣化的主流技術[1]。

氣流床氣化工藝特點是氣化反應溫度較高，即利用純氧/氧化劑與煤發生部分氧化反應，使得煤中的大部分可燃物在約1 300 ℃的高溫下轉化為合成氣/可燃氣[2]。為了提高氣化反應速率，同時確保氣化爐液態排渣，大部分工業化運行的氣流床氣化工藝的氣化溫度控制在灰熔點(FT)以上50～100 ℃。在如此高溫條件下，出氣化爐高溫合成氣/燃氣含有大量高品位顯熱。目前對高溫合成氣/燃氣含有大量高品位顯熱的利用方式主要有全激冷流程[3-4](如多噴嘴全激冷氣化裝置、通用電氣GE全激冷氣化裝置、西門子GSP氣化爐、科林氣化爐、中國航天爐HT-L等)、輻射廢鍋-激冷流程[5-6](如多噴嘴半廢鍋氣化爐、清華爐等)、激冷-對流廢鍋(如殼牌Shell氣化爐、西安熱工院TPRI兩段爐等)和全廢鍋流程[7-8](如GE全廢鍋氣化裝置)等工藝。對于只需要部分變換反應生產化學品的工藝，輻射廢鍋-激冷流程具有較大的優勢，而激冷流程熱利用率較低，激冷-對流廢鍋流程因需要大量的激冷氣使得系統能耗較高，且對流廢鍋存在清洗困難的難題。……