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。
在氣化系統(tǒng)中，原料制備單元為氣化爐原料輸送單元提供合格的煤粉或者水煤漿原料。
干粉氣化爐的原料是煤粉，原煤的磨粉和干燥均在輥磨機中進行。原料煤被送入微負壓運行的磨煤機碾磨，用燃料氣燃燒產(chǎn)生的惰性熱煙氣對煤粉干燥將其含水量降低至約2%（僅含內(nèi)水，褐煤一般為5%），然后被輸送至旋轉(zhuǎn)分級篩，大顆粒經(jīng)篩分后重新返回磨機中繼續(xù)碾磨，細煤粉在袋式過濾器中分離后成為合格煤粉。干粉氣化爐一般要求煤粉粒徑在5μm至90μm之間，且小于5μm和大于90μm煤粉均小于10%。通過袋式過濾器的惰性氣體除一部分放空排出水分以外，大部分循環(huán)利用，如圖1所示。
干粉氣化爐原料制備既需要對原煤進行破碎和研磨，且煤粉較細，又需要對煤粉進行干燥，因此能耗較高。一般制備1噸干煤粉的電耗約為30kW·h，燃料氣消耗與煤的含水量有關(guān)。以原煤含水率25%，燃料氣能量利用效率70%計算，干燥1噸原煤約耗能867MJ，如燃料氣是天然氣，則消耗天然氣約26.27Nm3。
此外，在煤粉制備、存儲和輸送過程中，由于煤粉粒度細且水分含量低，如系統(tǒng)內(nèi)氧含量過高或者煤粉泄漏至系統(tǒng)外，極易發(fā)生煤粉自燃甚至爆炸的事故。煤粉制備排放的廢氣中含有大量來自原煤攜帶的水分，這些水分直接排空極大浪費了水資源。煤粉干燥采用的惰性熱煙氣由燃料氣高溫燃燒產(chǎn)生，高溫燃燒同時會產(chǎn)生SO2和NOx等副產(chǎn)物，這些副產(chǎn)物也會隨著廢氣的排出而排入大氣，造成環(huán)境污染。
圖1 粉煤制備干燥系統(tǒng)流程簡圖
水煤漿水冷壁氣化爐的原料是水煤漿。在棒磨機中，煤、水和添加劑一同磨制成具有一定濃度和粒度分布的水煤漿。水煤漿濃度一般為60%，煤粉粒度分布較寬，最大粒度可達425μm以上，平均粒徑也在100μm左右。制漿用的水包括水煤漿制備單元的沖洗水、排放、泄漏、灰/渣水處理單元的濾液、工廠難以處理的廢水，不足部分可補充新鮮水。從磨煤機初步制得的水煤漿通過棒磨機出口的滾筒篩濾去較大顆粒后，進入磨機出料槽，由低壓煤漿泵送進煤漿槽中，如圖2所示。
水煤漿制備一般需要使用添加劑，以提高水煤漿的濃度和穩(wěn)定性，添加劑的使用量一般為每噸水煤漿2kg。水煤漿制備沒有干燥過程，因此能耗較低，制備每噸水煤漿一般耗電10kW·h。
圖2 水煤漿制備系統(tǒng)流程簡圖
水煤漿水冷壁氣化爐與干粉氣化爐的煤漿制備單元對比如表1所示。
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。
