恩德炉煤气化技术

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摘要：恩德炉煤气化技术是韩国根据本土条件，对德国温克勒流化床气化技术进行改良后得出的技术类型。该技术对煤源无严格要求，气化温度高，气化过程污染少，对废热可充分利用，气化效果好，蒸汽品质高，具有极高的推广和应用价值。
关键词：煤气化技术 恩德炉
1 概述
近年来全国雾霾天气频发，研究显示，不清洁用煤是雾霾天气频发的主要原因。如何清洁、集中地使用好煤炭资源，则成为我国有效治理雾霾的必然选择。用于煤炭清洁转化的煤气化技术，是煤化工的龙头产业，同时也是合成煤基化学品、液体燃料、多联产系统、制氢、燃料电池、直接还原炼铁等工业的基础。
2 煤气化分类
煤气化技术在国内的成功问世，进一步优化调整了本土煤化工产业能源结构，同时标志着煤化工领域国外技术垄断时代的终结。现阶段，国内的煤气化工艺技术主要涉及固定床、流化床、气流床三大类，并且有恩德炉、Texaco、固定床间歇气化炉、灰熔聚等多种炉型，其造气方式各异，厂家会根据各自的使用需要选择合适的炉型。
2.1 固定床气化技术 碎煤固定层加压气化主要使用粒径为6～50mm的煤原料，所用气化剂是水蒸汽和纯氧。该技术耗氧量少，对原料类型没有太多的限制条件，像泥煤、褐煤等变质程度低的煤种也能充分气化，并且能获得多种优质副产品，比如粗酚、轻质油、焦油等。在我国，在该技术领域中做得比较出色的技术类型是鲁奇加压气化技术和BGL碎煤熔渣气化技术。
2.2 流化床气化技术 粉煤流化床加压气化技术在国内的研究已达到了一个比较成熟的阶段。该技术还有一个别称，叫作“沸腾床气化技术”。目前，国外对这项技术的研究也已炉火纯青。它可直接采用0～6mm碎煤作原料，只需通过简单的操作备煤，气化剂作流化介质，炉内气化温度必须是均匀的。现如今，在国际享有盛名的流床气化技术主要是山西煤化所的ICC灰融聚气化技术、德国温克勒气化技术以及由此衍生出的恩德粉煤气化技术。
2.3 气流床气化技术 ①以壳牌、GSP、科林、航天炉、伍德、熔渣-非熔渣为代表的气流床技术。壳牌煤气化需要高温高压的外部条件。加压后，煤粉、氧气和少量蒸汽进入气化炉，快速升温发生一系列物理化学反应。一般来讲，壳牌气化炉的气化温度要求在1400℃以上。该煤气化技术的煤炭转化率较高，能产出高质量气体，并且对煤种无严格限制。②以德士古、多喷嘴为代表的水煤浆气流床技术。以气化炉为主设备的Texaco（德士古）水煤浆加压气化工艺，是从重油气化技术延伸而来的技术类型。它只涉及煤浆制备、灰渣清理、水煤浆气化等几个简单的工艺流程，压力较高，成本低，目前国内对该项技术的研究已相当成熟。
3 恩德炉煤气化技术及特点
德国温克勒技术移植到韩国后，韩国根据本国国情，在其运行实践中进行了数次技术改良，得到了一种新型煤气生产技术——恩德粉煤气化技术。它主要用于生产氮、甲醇合成气和4180～10000kJ/Nm3燃料气，运行多年。引入时，中国又基于本国国情，应用DCS控制等先进技术完善了恩德粉煤气化技术整体架构，大大提升了恩德炉煤气化技术水平。恩德炉煤气化三大技术核心：流化床粉煤气化装置及使用该装置生产煤气的方法；沸腾床粉煤气化发生炉；废热锅炉。上述技术构成恩德技术核心，使该粉煤气化装置形成了其固有的特点：①气化强度大。流化床的气固相接触好，热传导及热交换速率快，传热效率高，气化效果符合预期要求。最大单炉产气量基本超过40000Nm3/h。②煤源丰富价廉。恩德炉适用于多种煤源。即便是高灰份的劣质粉煤也能正常燃烧，因此可大大提高煤资源的利用率。另外，褐煤储量丰富，价格便宜，挨近褐煤产地建厂，一是可节省运费，二是与其他煤源相比，燃烧成本低，经济效益良好。③气化温度较高，煤气中有害物质少。恩德炉在运行阶段极少产生焦油，煤气净化系统简单。流化床中的温度都保持在900℃以上，各处温度基本维持在900℃～950℃之间。原料中所含挥发份在如此高的温度条件下迅速分解，焦油、重质碳氢化合物等充分裂解，使得煤气中所含焦油、油渣等成分迅速减少，最终在低污染的条件下使系统得到净化。④废热利用率高，蒸汽品质高。恩德炉废热能利用回收，自产蒸汽量大。每万立方米煤气可产5.5吨蒸汽（P=0.6MPa），其中的五分之一外送，其余的自用，总之造气蒸汽自给，有时还有富余。⑤适用性和可靠性。恩德炉的运行负荷与流化速度和残留物完全燃烧的速度有关。残留物完全燃烧的速度决定炉体所要承担的最大负荷，流化时的最小速度决定恩德炉运行的最小负荷。气化炉运行负荷都可以在60%～110%的范围内自主调节。
气化炉开炉和停炉的操作过程非常简单。比如停炉，只需停止供氧，或停止煤或蒸汽供给，即可快速停炉。停炉后流化床不会快速冷却，几天后如需开炉，只需重新供氧、煤或蒸汽即可开炉。在停炉期间，需要每天向炉内喷少量空气以维持炉温。汽化炉开停炉便捷的这个特点对工业燃气的生产组织与调度十分有利。
4 结语
先进清洁煤气化技术对煤化工的发展至关重要。未来，部分气化分级转化技术、热解气化分级转化技术、催化气化技术、加氢气化技术富有发展潜力。相较于传统煤制天然气方法合成气催化甲烷化的过程，煤加氢气化制代用天然气的方式，效率更高，造价更低，而且简单快捷。因此可以预见，未来社会中，煤气化技术必将发展成为最主要的清洁能源，为社会经济的可持续发展做出巨大贡献。
参考文献：
[1]我国煤气化装置的发展趋势.化肥论文.
[2]董广财.浅谈恩德炉粉煤气化技术[J].煤炭加工与综合利用，2004（2）.
[3]刘思明.关于我国煤气化技术进展和升级发展方向的思考[J]. 化学工业，2013（08）.