氣流床煤氣化是現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的龍頭技術(shù)，按照進料方式的不同分為水煤漿進料和干粉進料，兩者均具有水冷壁襯里的氣化爐。本系列將從不同方面對水煤漿水冷壁氣化爐與干粉氣化爐進行對比。

   煤氣化和合成氣變換后的煤氣中含有CO₂、H₂S等酸性氣體雜質(zhì)，需要通過氣體凈化工藝得到合格的原料氣，再根據(jù)原料氣配比，經(jīng)過壓縮到一定壓力下合成氨或者甲醇等化學(xué)產(chǎn)品。

   國內(nèi)采用的粗煤氣凈化工藝以低溫甲醇洗工藝為主。低溫甲醇洗工藝以冷甲醇作為吸收溶劑，利用低溫高壓條件下甲醇對酸性氣體具有極高溶解度的特性，吸收原料氣中的酸性雜質(zhì)氣體，并依據(jù)不同酸性氣體溶解度的差異對吸收的酸性氣體分別解吸并加以回收，得到幾乎不含硫和二氧化碳含量極低的凈化合成氣。

   低溫甲醇吸收CO₂和H₂S等酸性氣體雜質(zhì)屬于物理吸收過程，遵循亨利定律。一定溫度和平衡狀態(tài)下，一種氣體在液體里的溶解度和該氣體的平衡分壓成正比。根據(jù)傳質(zhì)動力學(xué)理論，氣體分子的運動擴散速率隨著壓力的增大而變快，吸收效果隨著壓力的增大就越好。反之甲醇再生時，通過減壓閃蒸，降低操作壓力，使氣相中溶質(zhì)組分的分壓降低，從而有利于二氧化碳和硫化氫等被溶液吸收的溶質(zhì)組分解吸出來。因此操作壓力越高越有利于低溫甲醇洗的運行，干粉氣化爐最高操作壓力4.0MPa，水煤漿水冷壁氣化爐操作壓力可達6.5MPa，與干粉氣化爐相比，水煤漿水冷壁氣化爐配套的低溫甲醇洗工藝操作壓力相對高，吸收效率相對高，甲醇循環(huán)量少，整體能耗相對低，運行費用可降低約20%，如表1所示。

   氨合成壓力為14.0MPa，甲醇合成壓力為8.0MPa（中壓），在合成最終產(chǎn)品之前需要用合成氣壓縮機將凈化氣進一步壓縮。對于6.5MPa水煤漿水冷壁氣化爐，其凈化氣壓力較高，壓縮機功耗相對較低，以甲醇合成為例，其配套壓縮機軸功率不到4.0MPa干粉氣化爐的一半，如表2所示。

   綜上所述，與干粉氣化爐相比，水煤漿水冷壁氣化爐操作壓力更高，其配套的低溫甲醇洗凈化工段和壓縮工段的能耗較低，運行成本較低。

   作者簡介：管清亮，男，1988年10月出生，博士研究生學(xué)歷，高級工程師，2015年畢業(yè)于清華大學(xué)熱能工程系，主要從事煤氣化和煤炭清潔高效利用技術(shù)研究和開發(fā)工作。

撰稿 | 管清亮

編輯 | 李瑞丹

審核 | 岳軍