江蘇宿遷鎳鐵業(yè)循環(huán)流化床煤制工業(yè)燃氣示范項目由濟南黃臺煤氣爐有限公司與中科院工程熱物理所提供25000Nm3/h循環(huán)流化床煤制工業(yè)燃氣技術(shù)，負責2x25000Nm3/h循環(huán)流化床氣化爐基本設計，并提供性能擔保及后期調試運行指導及負責施工設計，設備制造和工程建設等；項目業(yè)主為江蘇惠然實(shí)業(yè)有限公司。

1項目概況

江蘇惠然實(shí)業(yè)有限公司新建年產(chǎn)30萬(wàn)噸鎳鐵項目共3臺33000kVA礦熱爐，選用2x25000Nm3/h循環(huán)流化床煤氣化爐生產(chǎn)700℃熱煤氣，為3臺規格為Φ3400mmx100m回轉窯提供燃料。要求煤氣低位熱值不低于1100kcal/Nm3(含700℃顯熱，不含煤氣中飛灰的熱值)，含塵量低于30g/Nm3。

根據用戶(hù)回轉窯生產(chǎn)用氣量需求，經(jīng)過(guò)可行性論證和方案優(yōu)化，項目一期建設兩臺25000Nm3/h循環(huán)流化床煤氣化爐，采用并聯(lián)運行方式，供應3條生產(chǎn)線(xiàn)。2臺煤氣爐并聯(lián)使用空氣系統，冷卻水系統和出站煤氣管線(xiàn)，負荷變化范圍45000-54000Nm3/h。

本項目于2012年10月簽訂供貨合同，2013年2月開(kāi)始安裝，2013年8月啟動(dòng)調試，8月底正式投入運行。

2工藝流程

25000Nm3/h循環(huán)流化床煤氣化技術(shù)的工藝流程如圖。合乎要求的煤從氣化爐膛中部加入，與氣化爐膛中大量熱物料迅速混合，快速釋放出揮發(fā)分變成半焦，揮發(fā)分中包括CH4等氣體上升到爐膛上部成為煤氣一部分；較粗的顆粒下沉到爐膛底部，與送入的240℃左右預熱空氣發(fā)生燃燒反應，燃燒產(chǎn)生熱量和二氧化碳；較細的半焦顆粒參與爐膛內部循環(huán)，逐步上升到爐膛上部，吸收來(lái)自底部的熱量并與二氧化碳等發(fā)生氣化反應，生產(chǎn)煤氣；950℃的煤氣和細半焦混合物經(jīng)過(guò)旋風(fēng)分離器氣固分離后，細顆粒的高溫半焦通過(guò)返料器繼續返回到爐膛參與反應，煤氣經(jīng)過(guò)空氣預熱器降溫到700℃左右后，經(jīng)二級旋風(fēng)分離器除塵，然后供給用戶(hù)。

3循環(huán)流化床氣化爐系統設計

根據業(yè)主提供的煤制范圍，以及原煤低位發(fā)熱量與煤氣熱值關(guān)聯(lián)要求，選擇石溝驛煤為設計煤種，選用神木煤為校核煤種。校核計算過(guò)程中，可以對比工程實(shí)際運行數據，有利于設計的準確性。設計煤種和校核煤種的工業(yè)分析表格（內部資料）。

煤灰的軟化溫度是氣化爐運行溫度的重要參考數據。軟化溫度較高的煤種，可以盡可能提高運行溫度，從而煤對co2反應性活性較高有利提高煤氣熱值和冷煤氣效率，降低飛灰和底渣和含碳量。氣化爐運行結焦溫度一般低于軟化溫度200℃，氣化爐運行溫度初步選值范圍應在950-1000℃。

設計煤種粒徑分布范圍為0-10mm，其中d50約為1.8mm。根據循環(huán)流化床鍋爐的設計經(jīng)驗以及Wen&Yu公式可以估算出此粒徑原煤的臨界流化速度，從而確定氣化爐的操作氣速。

4調試運行

25000Nm3/h循環(huán)流化床煤制工業(yè)燃氣技術(shù)示范工程施工建設基本完成后，項目組根據前期經(jīng)驗積累，對該技術(shù)示范工程開(kāi)展了冷，熱態(tài)調試。調試用煤粒度分布范圍主要為0-10mm。調試用煤與設計煤種差別較大，水分，灰分含量較高。

調試期間用煤熱值為4465kcal/kg，低于設計煤種熱值（設計煤種熱值4800kcal/kg），不同工況下的冷煤氣熱值均達到1180kcal/Nm3以上，全系統運行狀態(tài)良好，可以滿(mǎn)足用戶(hù)下游生產(chǎn)工藝對沒(méi)氣量和煤氣品質(zhì)的要求；氣化爐運行負荷在40%-130%范圍內可調，并保持連續穩定運行，單臺循環(huán)流化床氣化爐連續最大產(chǎn)氣量可達32500Nm3/h；冷煤氣效率≥64.9%，煤氣產(chǎn)率2.95-3.15 Nm3/kg，談轉化率≥84.2%。

小結

通過(guò)兩個(gè)25000Nm3/h循環(huán)流化床煤制工業(yè)燃氣技術(shù)工程示范，完成了循環(huán)流化床煤制工業(yè)燃氣技術(shù)的工業(yè)化驗證，各項技術(shù)指標均能滿(mǎn)足中低熱值燃氣用戶(hù)的需求。江蘇宿遷鎳鐵業(yè)循環(huán)流化床煤制工業(yè)燃氣示范項目主要采用空氣氣化，不同水蒸氣的條件下，生產(chǎn)熱煤氣，在煤種多列產(chǎn)品放大和工藝升級的過(guò)程中，需對布風(fēng)，排渣，返料，氣固分離，余熱回收等核心單元技術(shù)和關(guān)鍵部件進(jìn)行進(jìn)一步研發(fā)。