《现代煤气化工艺技术.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代煤气化工艺技术.（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、现代煤气化工艺简介概述王润斌：高级技工、2010年评为助理工程师关键词：现代化粉煤气化和水煤浆气化的生产工艺及生产成本对比 煤气化大体可分为干粉煤加压气化路线和水煤浆气化路线。一般情况下，凡是煤质符合水煤浆技术要求的应尽可能采用成熟的水煤浆技术，保证后续工艺的运行；在煤质不能满足水煤浆技术要求时可以考虑粉煤气化技术。一、目前国内外先进的干粉煤加压气流床煤气化工艺技术主要是Shell公司的SCGP粉煤加压气化工艺、德国未来能源公司的GSP粉煤加压气化工艺、航天粉煤加压气化工艺和西安热工所两段式煤气化技术。1.1壳牌公司的SCGP粉煤加压气化技术原料为干煤粉，采用气流床加压气化、液态排渣，利用废热
2、锅炉产高压饱和或高压过热蒸汽；其主要技术特点如下：T0 _+ u6 / % ?, y7 P8 x) ; O用加压氮气输送干煤粉，煤种适应性广，对煤的灰熔点适应范围比Texaco水煤浆气化技术更宽、气化温度约14001600，碳转化率高达99%以上，产品气体洁净，不含重烃，甲烷含量极低，煤气中有效气体（CO+H2）达到90%左右、氧耗低，与水煤浆气化相比，氧耗低1525%，因而配套之空分装置投资可减少。8 l* B6 , h8 S5 j5 单炉生产能力大，日处理煤量可达2000吨以上。4 Y, 3 f+ / ? F! # H冷煤气效率可达到7883%。3 kA- o! N; O; % C/ i,
3、 o; I气化炉采用水冷壁结构，无耐火砖衬里，维护量较少，气化炉内无传动部件，运转周期长，无需备用炉。气化炉烧嘴及控制系统安全可靠。Shell公司气化烧嘴设计寿命为8000小时，Demkolec电厂使用烧嘴4年中未出现问题炉渣可用作水泥渗合剂或道路建造材料。气化炉高温排出的熔渣经激冷后成玻璃状颗粒，性质稳定，对环境几乎没有影响。气化污水中含氰化物少，容易处理。虽然Shell干煤粉气化技术具有许多优点，但是但shell系统庞大，流程长，设备投资大，锅炉系统存在积灰、堵渣现象。关键设备基本依赖进口，尤其是特殊阀门、气化炉内件和燃烧器，由于必须依赖进口，每年的备品备件费用较高，开车运行的成本费用也相
4、对较高。目前此项技术在商业运营中仅仅用于发电，在化工领域的运用还存在不少问题。国内已运行和在建的装置有19套，总体上柳化、湖北双环、安庆石化运行的相对较好， 壳牌公司的Shell粉煤加压气化技术应用部分企业序号企业气化压力(MPa)用途及规模原料煤产地投产时间备注1湖北双环4.020万吨/年合成氨本地已投产2柳州化肥厂4.030万吨/年合成氨本地已投产3洞庭氮肥厂4.052万吨/年合成氨（规模）本地已投产4安庆化肥厂4.052万吨/年合成氨（规模）本地已投产5湖北化肥厂4.052万吨/年合成氨（规模）本地已投产6云南天安公司4.050万吨/年合成氨本地在建7云南沾益化肥厂4.050万吨/年合成
5、氨本地在建8河南永煤集团4.050万吨/年甲醇本地在建9河南义马化肥厂4.020万吨/年甲醇本地在建10中原大化肥4.050万吨/年甲醇本地在建11大连大化肥4.030万吨/年甲醇本地在建1.2德国未来能源公司的GSP是单喷嘴下喷式干煤粉加压气流床气化技术，据煤气用途不同可用直接水激冷，也可用废锅回收热量。由我国神华宁煤集团与德国西门子合资组建的北京杰斯菲克公司负责在我国推广这项技术。国内在建的有三套，分别是神华宁煤集团830kt/a煤基二甲醚项目，单炉投煤量约2000t/h；安徽淮化300kt/a合成氨项目及江苏灵谷化工有限公司300kt/a合成氨项目。其中神华集团的5台气化炉由于技术上的重
6、大缺陷，开车一年多，尚无法正常运行。$ D) i- L; h$ Z3 j% YGSP工艺具有以下特点： 0 R3 p1 W3 - * F干煤粉进料，加压二氧化碳输送，连续性好，煤种适应性广，可以处理各种含灰燃料135%，短期45%也没影响。气化温度约14001600，气化压力3.0MPa，负荷调节范围为75110，碳转化率高达99%以上，产品气体洁净，不含重烃，甲烷含量极低，煤气中有效气体(CO+H2)90%。氧耗低，与水煤浆气化相比，氧耗低1015%，因而配套的空分装置投资可相应减少。; f2 I7 H4 8 , Y9 u目前已投入商业运行的单台炉生产能力可达日处理煤量720吨，约产有效气5
7、0000Nm3/h。热效率高，冷煤气效率7582%，其余10%热能被回收为低压蒸汽，总的热效率约为90%。# U- G/ PG5 e3 Q0 y1 N气化炉采用水冷壁结构，无耐火砖衬里，维护量较少，气化炉利用率高，运转周期长，无需备用炉，气化炉及内衬使用寿命在10年以上。- O3 w2 m4 i3 g气化炉由一个主烧嘴、气化室、冷激室及承压外壳组成。膜壁和外壳间有约50mm间隙，间隙充CO2、N2或粗合成气，水冷壁水冷管内的水采用强制密闭循环，在循环系统内副产0.5MPa的低压蒸汽。! V o7 v$ C0 u( P5 m1 b; j$ S. T1 j采用激冷和湿法洗涤工艺，投资较低。1.3北
8、京航天万源煤化工工程技术有限公司开发的HT-L粉煤加压气化技术充分吸收了当今世界最先进的Shell、GSP和Texaco煤气化技术的优点，自主研发HT-L气化炉、气化燃烧器等煤气化关键设备，采用成熟的化工工艺，形成了具有自主知识产权的航天煤气化成套技术。目前，国内10家19台气化炉选用该技术。该技术特点为：采用粉煤作原料，适应我国煤炭资源分布广、种类多的特点。采用气流床加压气化和水冷壁结构，气化压力4MPa，气化温度1700以上，满足高效利用煤炭的技术要求。采用激冷流程及灰渣水循环利用等技术，能够实现合成气灰分、硫等有害元素的有效处理和灰渣的综合利用，达到洁净环保要求。全部设备国产，成套工艺技
9、术拥有自主知识产权建设投资少，运行维护费用低，便于在发电、化工等领域推广。主要技术、经济指标：l日处理煤： 2000吨l小时产气量： 170000Nm3/h(co+H2)l比氧耗： 310Nm3O2/1000Nm3(co+H2)l比煤耗： 490kg/1000Nm3(co+H2)l有效气成分co+H： 92%;l碳转化率： 99%；l冷煤气效率： 84%l气化炉操作温度： 1400-1900l气化炉操作压力； 4MPa；l原料煤适应性： 涵盖几乎所有煤种，实现原料煤本地化；l项目一次性投资及运行维护费用：低1.4西安热研究院有限公司开发的两段式干煤粉加压气化技术气化炉采用水冷壁炉膛、液态排渣。
10、运行时，向下炉膛内喷入粉煤、水蒸气和氧气，向上炉膛喷入少量粉煤和水蒸气。利用下炉膛的煤气显热进行上炉膛煤的热解和气化反应，以提高总的冷煤气效率；同时显著降低热煤气温度，使得炉膛出口的煤气降温至灰熔点以下，从而省去冷煤气激冷流程。同其他气化技术相比，其技术优势如下： 气化温度范围13001700，气化反应压力0.54.0 MPa，碳转化率达99%以上，有效气体成份（CO+H2）达90%以上。不产生焦油、酚等凝聚物，不污染环境，合成气质量好。煤种适应性好，可气化褐煤、烟煤、贫煤、无烟煤以及高灰分、高灰熔点煤，运行稳定可靠。气化炉采用水冷壁结构，以渣抗渣，无耐火砖衬里，维护量少，无需备炉。水冷壁寿命
11、长达20年，烧嘴寿命长达10年；与国外先进干法气化技术相比，冷煤气效率提高23个百分点，比氧耗低1015；与水煤浆气化技术相比，冷煤气效率提高710，比氧耗降低2030；可省略冷煤气循环激冷流程，使得系统自耗功大幅度降低，同时煤气冷却器及净化系统的设备尺寸减小1/2；两段式干煤粉气化炉可配套适合于化工领域的激冷流程和适合于电力领域的废锅流程；气化系统全部国产化，比国外先进干法气化炉造价低40%左右。 总之，航天炉与西安热工院的两段炉均属于干法气流床气化的国内技术，起步比较晚，要想达到SHELL的技术水平还要走较长的路，SHELL目前的运行水平尚且不高，况论航天炉。而shell、GSP属国外技术
12、，专利费昂贵，关键设备全部依赖进口，一次性投资较大。 二、目前国内外先进的水煤浆气化工艺技术主要是GE公司的Texaco水煤浆加压气化技术、华东理工大学和兖矿集团有限责任公司开发的对喷嘴对置式水煤浆加压气化技术、清华大学与山西丰喜肥业集团有限公司共同开发的清华炉（非熔渣熔渣分级气化技术）。2.1 美国GE公司的Texaco水煤浆加压气化技术为第二代先进煤气化技术。该工艺采用水煤浆进料、液态排渣、在气流床中加压气化，水煤浆与纯氧在高温高压下反应生成煤气。Texaco水煤浆气化工艺已在我国鲁南、上海焦化、渭化、淮化、浩良河、金陵石化、南化等9个厂投入生产，情况良好。Texaco水煤浆气化工艺具有如
13、下特点：对煤种有一定适应性。除了含水高的褐煤以外，各种烟煤、石油焦、煤加氢液化残渣均可作为气化原料，以年轻烟煤为主，对煤的粒度、粘结性、硫含量没有严格要求。但是，国内企业运行证实水煤浆气化对使用煤质仍有一定的选择性：气化用煤的灰熔点温度低于1350时有利于气化；煤中灰分含量不超过15%为宜，越低越好，煤的热值高于26000kJ/kg，并有较好的成浆性能，使用能制成6065%浓度的水煤浆之煤种，才能使运行稳定，又较为经济，并能充分发挥技术优势。& P% q1 h% S& n M/ f气化压力高。工业装置使用压力在2.86.5MPa之间，可根据使用煤气的用途加以选择。( n) G& w3 z+ n
14、4 X1 q气化技术成熟。制备的水煤浆可用隔膜泵来输送，操作安全又便于计量控制。气化炉为专门设计的热壁炉，为维持13501400温度下反应，燃烧室内由多层特种耐火砖砌筑。热回收有激冷和废锅两种类型，可以煤气用途加以选择。合成气质量较好。其有效组分（CO+H2）含量占80%，甲烷量0.1%。碳转化率9598%。冷煤气效率7076%，气化指标较为先进。由于水煤浆中含有3540%水分，因而氧气用量较大。对环境影响较小。气化过程不产生焦油、萘、酚等污染物，故废水治理简单，易达到排放指标。高温排出的融渣，冷却固化后可用于建筑材料，填埋时对环境也无影响。Texaco水煤浆气化工艺经过各国的逐步完善，其技术
15、趋于成熟，但实际运行中仍存在煤的含水率不能高于8%、灰分不宜大于15%、灰熔点不宜高过1350，国内只有兖矿、神府、义马、华亭、鹤岗等少数地区的煤炭可以用作其原料。还存在气化效率相对较低、氧耗高、后系统带水带灰、耐火砖寿命短、喷嘴寿命短、运行维护成本高、连续运行周期短，必须有备炉等诸多问题。但不可忽视的是国内已经完全掌握了Texaco气化工艺，积累了大量的经验，因此设备制造、安装和工程实施周期短，开车运行经验丰富，达标达产时间短。Texco水煤浆加压气化技术应用的部分企业序号企业气化压力(MPa)用途及规模原料煤产地投产时间备注1鲁南化肥厂2.710万吨/年合成氨神府、义马19932上海焦化厂4.0
