一、恩德粉煤氣化技術簡介
1、恩德粉煤氣化技術的開發和引進
朝鮮恩德郡迴圈流化床技術是朝鮮恩德郡「七·七」化工廠，在原溫克勒粉煤流化床氣化爐的基礎上，歷經近40年逐步改進和完善的一種較為先進實用的煤氣化工藝技術，一直從事技術完善和改進的設計研發單位，便是與我們合作的朝鮮七·七化工廠設計研發團隊。
原溫克勒煤氣化技術源於德國。在德國、日本、蘇聯、印度、西班牙、捷克、南斯拉夫、朝鮮及中國等世界各國均有廣泛應用，主要用於生產合成氨、甲醇原料氣及作業燃氣。目前該技術在朝鮮已經成功使用了近40年，在生產實踐中進行了多次重大技術改造，已經將執行過程中的缺陷逐一完善，並優化了原有的生產工藝，屬於成熟、實用且較為先進的新型煤氣化技術。
原料要求遼寧中能煤氣化工藝所用原料廉價且範圍較廣，適應的煤種主要有褐煤、長焰煤、煙煤等貧瘦且不粘、弱粘的年輕煤種，要求所用煤種具有較好的活性。
原料的指標要求為：
煤的粒度要求：0~10mm
活性要求：950℃時大於70%，1000℃時大於90% ；
乾燥後含水要求：不大於12%，小於8%為宜；
灰份要求：10%~40%，不超過25%為宜；
灰熔點要求：大於1200℃，大於1250℃為宜；
熱值要求：大於12.54mj/kg，越高越有利；
反應過程
粉煤在爐內以沸騰狀態流化，與氣化劑充分接觸，煤粉及氣體在爐內旋流向上執行。
粉煤在氣化爐內的反應相當複雜。
主要反應有：
2c+o2 → 2co+q
c+o2 → co2+q
c+h2o→h2 + co-q
2c+h2o+h2→ch4 + co-q
c+co2 → 2co+q
氣化劑入爐溫度：120℃左右。
2、恩德粉煤氣化技術與其他技術的比較
恩德粉煤氣化技術同國外的德士古水煤漿氣化、殼牌粉煤氣化、魯奇碎煤加壓氣化技術相比，煤種適應性較寬，氣化效率高，三廢處理簡單，環境影響小，技術成熟可靠，可用於較大規模生產。但恩德爐是常壓操作，操作溫度不是太高，炭的轉化率低於國外高溫、高壓操作的氣化爐。我國大部分地區的當地煤**較低，犧牲部分氣化效率，取得較好的綜合經濟效益也是合理的。
同國外的粉煤氣化技術相比，恩德粉煤氣化技術不是很先進，但它符合國情，是實用的新型技術。
同國內已有的粉煤氣化技術相比，突出的特點是，技術成熟可靠，可用於較大規模生產，有長期生產合成氨的執行經驗，生產的氣體有效成分比較高，其中co+h2達70％，甲烷含量在2％左右。
由於技術裝置已完全實現了國產化，恩德粉煤氣化技術的投資與德士古水煤漿氣化、殼牌煤氣化技術相比，投資低得多。以40000m3／h合成氣(90kt／a合成氨)的氣化爐為例，恩德粉煤氣化爐投資僅2344萬元，而德士古水煤漿氣化爐投資約7800萬元，魯奇煤氣化爐投資約4500萬元，殼牌煤氣化無此規模，以年產300kt合成氨的氣化裝置折算，90kt合成氨的氣化部分投資約7500萬元。恩德粉煤氣化爐投資僅為引進氣化爐的30％～50％。
同固定床間歇水煤氣爐工藝相比，恩德粉煤氣化裝置一般都布置在露天，可省掉廠房的建設投資；所產蒸汽自給有餘，可省掉建鍋爐房的投資；因為是連續操作，可省掉緩衝氣櫃的投資。但粉煤氣化需富氧鼓風，需增加製氧系統的投資；一般粉煤要乾燥處理，又增加了煤乾燥系統的投資。
二、恩德粉煤氣化技術的工藝引數
1、氣化工藝條件
1.1 氣化用煤
氣化用煤可使用褐煤、長焰煤、不粘煤和弱粘煤。要求煤具有較高的活性。煤的活性與煤的埋藏年代有關，年代越短的煤活性越大，而活性越大則氣化反應越能盡快地進行，對操作有利。
褐煤是流化床氣化爐最好的原料，它的機械強度低，熱穩定性差，受熱易碎裂，這就無形增大了受熱面，增快了反應速度，使碳利用率隨之公升高。
但是，褐煤水分含量高，一般在12％以上，這是不利的。當水分大於14％時，往往造成粉煤粘結於粉碎、運輸裝置中，並堵塞通道。此外，水分過高會使煤氣中co2含量增加，降低煤氣質量，所以作為流化床氣化原料煤的水分必須乾燥到8％～12％。
原料的灰熔點是流化床操作溫度受限制的主要因素，當操作溫度超過灰熔點時，會引起嚴重結渣，結渣狀況往往超過固定床。
煤的粒度應該均勻，一般控制在0~10 mm，其中0.6 mm以下的不能超過15％。粒度過小，將增加氣體帶出物，造成原料的損失。
具體對原料煤的要求是：
熱值 12.54～20.9mj/kg
灰分 ＜30％
水分要求 ＜8％
灰熔點 st＞1250℃
粒度 ＜10mm
煤的焦渣特性 1~2之間
粘結性 y值 0～3
活性 950℃，α＞85％；1000℃，α＞95％
1.2 氣化劑
採用不同氣化劑可以生產不同性質的煤氣，典型煤氣成分見表1。
表1 煤氣成分表
通常情況下，作為合成氣，根據要求的煤氣組成，氣化劑可採用過熱蒸汽與氧或富氧空氣。
蒸汽與吹風量（氧和富氧空氣）的配比，原則上是以氧與碳，蒸汽與碳反應的放熱和吸熱的平衡來確定，但實際的熱平衡與理論計算有一定差距，所以實際過熱蒸汽與富氧空氣的配比往往需在實際生產中摸索。過熱蒸汽與富氧空氣的配比見表2。
表2 過熱蒸汽與富氧空氣的配比
1.3 二次氣化劑
為提高燃料的氣化效率和煤氣質量，在氣化爐爐身中部引入二次氣化劑。二次氣化劑的用量和組成應與被帶出的未反應碳成比例。如二次氣化劑過少，則未反應碳得不到充分氣化而被帶出，造成氣化率下降，反之，二次氣化劑過多，則產品氣將被不必要的燒掉。
二次氣化劑的多少，要根據溫度進行調節。如果溫度控制在1020～1050℃，二次氣化劑的用量佔吹入氣（一次吹入氣加二次吹入氣）的25％～30％為宜。
1.4 操作溫度
實際操作溫度的選定，取決於原料的活性和灰熔點。反應溫度高，會使反應速度加快，氣體中有效成分co、h2多，碳的利用率和蒸汽的分解利用率高。但操作溫度又受煤灰熔點的限制，實際操作溫度要低於灰熔點80～120℃，一般為950℃左右。
1.5 操作壓力
在實際操作中，往往控制沸騰層阻力，即爐中壓力與爐底壓力差，其差的大**明爐中有多少煤在氣化。正常生產時由除灰機控制爐內阻力，一般控制在2.5～3 kpa，當大於3kpa時便自動除灰。
爐內壓力控制在14kpa左右。
2、工藝流程
2.1 上煤系統
備煤系統的乾燥粉煤通過提公升機進入粉煤漏斗，放料閥，中間貯煤槽，氣動放料閥，貯煤槽。
貯煤槽中的粉煤，通過3臺螺旋供煤機進入煤氣發生爐。供煤量由變頻器調節供煤機旋轉數而改變。
貯煤槽上下部分別施加0.04mpa安全氣，以防發生爐煤氣倒流現象發生。
2.2 煤氣發生爐系統
螺旋供煤機送入煤氣發生爐內的粉煤，通過氣化劑（氧氣、空氣、蒸汽）使之處於流化狀態。
氧氣或富氧空氣由鼓風機送到界區。
富氧空氣經加熱後與蒸汽在混合器（1）、（2）混合之後，通過設在發生爐下部的6個下噴嘴和設在上部的16個上噴嘴送入發生爐。
發生爐中部的爐溫為950～1050℃，下部的壓力為10000～17000pa；上部的爐溫約為950℃，壓力為8000～14000pa。在上述條件下，發生爐內的粉煤和氣化劑經過複雜的分解、氧化、還原等化學反應而生成煤氣。
生成的煤氣，未反應碳及灰分，由發生爐上部流入乾式旋風分離器，粉塵中未反應的煤塵，在此**而返回發生爐，參加二次氣化。
出自旋風分離器的煤氣，將進入到利用顯熱的鍋爐裝置。
積存於發生爐底部的一定量爐灰，通過2臺螺旋排灰機排出，在螺旋排灰機與排灰管之間設有連線短管，平時該管內充入安全氣，以防發生爐煤氣倒流。
發生爐排出的灰渣溫度很高，在600～700℃。為了保護裝置並降低灰渣溫度，往排灰機夾套和螺桿空心部位通入冷卻水。爐灰利用加濕機被冷卻至100℃之後，通過皮帶輸送機送入貯灰槽。
2.3 利用顯熱的蒸汽生產系統
由旋風分離器流入廢熱鍋爐裝置的煤氣溫度高達880～930℃，利用其顯熱生產蒸汽。從廢熱鍋爐裝置轉入下一流程的煤氣溫度為220℃。
在廢熱鍋爐裝置產生的蒸汽，溫度約為240℃，壓力為1.3mpa，多餘的飽和蒸汽，進入外部蒸汽網。
供給廢熱鍋爐裝置的軟化水（溫度＞90℃，壓力2mpa，脫氧），由外部送到設計分界線連線點。該軟化水在廢熱鍋爐裝置內的預熱器加熱到140～190℃之後，進入上部汽包，然後通過垂直式降水管往下流動，並與煤氣進行熱交換而產生蒸汽。
廢熱鍋爐裝置一邊生產蒸汽，一邊通過3支水封管去除煤氣中的粉塵，而該粉塵則隨迴圈水送入水平沉澱池。
2.4 煤氣淨化系統
廢熱鍋爐出口的煤氣溫度為150～240℃，含塵50g/m3。由界區出來的煤氣首先進入空噴塔，煤氣在此急冷和除塵，空噴塔出口煤氣溫度約為70℃。然後再進入文丘里水膜除塵器進一步除塵降溫，使煤氣出口溫度降至35～40℃，最後經濕式電除塵器進一步除塵，使煤氣出口含塵量降至50mg/m3以下。
工藝流程示意如圖1。
圖1 工藝流程圖
3、生產操作與自動控制
恩德粉煤氣化爐的生產操作，主要包括：點火烘爐、開工除錯、正常操作、開爐停爐、故障處理、裝置維修等，這些都在供方提供的《操作手冊》、《試車指南》中有詳細介紹，因為篇幅有限，本文不再贅述。
下面對選用恩德粉煤氣化技術有關的生產調節與自動控制作些介紹。
3.1 生產能力的調節
使用者在生產過程中用氣量常有波動，這個波動可以通過恩德爐自身的操作來調節。當產氣量需要增加時，首先增加粉煤量和蒸汽量，隨後增加富氧空氣量。如果需要減少產氣量時，首先減少富氧空氣量，隨後減少粉煤量和蒸汽量。
其操作均在操作室內進行。加煤量的調節是通過變頻器來改變螺旋供煤機的轉數，而空氣量、氧氣量和蒸汽量是分別通過各自的閥門來調節，非常方便。恩德爐生產能力的調節範圍為額定生產能力的60％～110％。
恩德粉煤氣化裝置執行總結
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