<3^CH0REN科林粉煤气化技术(CCG)简介德国科林工业集团二零一零年七月1. 公司简介德国科林工业集团是全球著名的煤气化、煤干燥和生物质气化技术提供商该集团是前 东德燃料研究所（DBI）和黑水泵工业联合体（Gaskombinat Schwarze Pumpe,简称GSP） 气化厂最大的后裔公司科林（CHOREN）名称的由来是："C-Carbon-碳 H-Hydrogen-氢 0-Oxygen-氧 REN- RENewable-可再生"科林集团总部位于德国弗莱贝格市,原东德燃料研究所旧址,著名的黑水泵气化厂就在 附近戴姆勒奔驰汽车公司、德国大众汽车公司为科林的战略投资者目前集团拥有近 300 名研发及工程技术人员,其中主要技术骨干为前徳燃所和黑水泵厂 的员工科林公司的发起人 Wolf 博士即为前东徳燃料研究所研发部部长,煤气化运行总监贡 瓦先生是前黑水泵气化厂厂运行主任科林集团拥有 40 多年气流床气化技术研发、设计、设备制造、建设以及运行的经验, 可以为客户提供粉煤气化技术（CCG）和生物质气化技术（Carbo-V®）从工艺包设计到关 键设备制造和开车运行等一系列综合性服务此外,科林集团也是蒸汽流化床煤干燥技术的创始人和专利持有人,在全世界煤干燥领 域,特别是褐煤干燥领域具有多年成功运行经验。
科林能化技术（北京）有限公司是科林集团的全资子公司,负责集团在亚太地区的业 务2. 技术来源及技术开发背景科林高压干粉煤气化炉简称为CCG炉（Choren Coal Gasifier）,该技术起源于前东德黑水 泵工业联合体（Gaskombinat Schwarze Pumpe，简称GSP）下属的燃料研究所，于上世 纪 70 年代石油危机时期开始开发,目的是利用当地褐煤提供城市燃气 1979 年在弗莱贝格 市建立了一套 3MW 中试装置，完成了一系列的基础研究和工艺验证工作试验煤种来至于 德国、中国、前苏联、南非、西班牙、保加利亚、澳大利亚、捷克等国家 1984 年在黑水泵 市（SCHWARZ PUMPE）建立了一套130MW （日投煤量为720吨）的水冷壁煤气化炉工 业化装置， 气化当地褐煤用作城市燃气，有运行8 年的工业化生产经验之后改用工业废液 废油作为进料，继续运行至今 燃料研究所和黑水泵工厂的技术骨干后来发起成立了科林的 前身公司，继续致力于煤气化技术的研发,并把运行中出的问题进行了设计更改和完善，推出 了一套完整优化的新气化技术 - CCG3. CCG 技术介绍（A） 气化工艺CCG 气化工 艺过程主要是由给料、气化与激冷系统组成。
原料煤被碾磨为100%v200p, 90%<65p的粒度后，经过干燥，通过浓相气流输入系统送至烧嘴，在 反应室内与工业氧气（年老煤种还需添加少量水蒸气）在高温高压的条件下反应， 产生以一氧化碳和氢气为主的合成气根据灰组份和灰熔融特性，气化温度操作控制在1400°C--1700°C之间（高于灰熔 点200度左右）反应温度可通过氧气流量进行调节（控制炉内化学反应剧烈程 度）反应室内壁为水冷壁，由于形成了固态渣层保护，所以反应产生的液态灰渣 不会直接接触水冷壁生成的合成气及液态灰渣离开燃烧室向下流 动，在激冷室中直接被水冷却，液态灰渣被水 浴固化成颗粒状，冷却后的灰渣经过锁斗排出 系统，从排放的水中分离并通过捞渣机运出合成气被蒸汽饱和，以大约210 C温度离开气 化炉气化炉外壳由水夹套保护，表面温度小 于 100C原料气化和达到气体平衡所需的热量由原料碳 氧化成CO2和CO所释放气化温度的选择主 要由煤的灰熔点确定，气化压力的确定主要取决 于产品煤气的利用工艺，通常为4.0MPaB） CCG气化炉结构气化炉由烧嘴、燃烧室、激冷室、水冷壁、外 壳等部分组成日投煤量为1500吨的气化炉的 尺寸大约是16米高，直径3.2米，重量约200 吨。
右图是气化炉的示意图i 烧嘴CCG气化炉为多喷嘴顶置的形式，分为引 燃烧嘴和煤粉烧嘴在开车和停车时候， 利用液化气混合氮气作为引燃烧嘴的 燃 气在气化炉运行过程中，出于安全的考 虑，引燃烧嘴在较小的功率下运行（长明 灯）可以利用循环回送的合成气作为引燃 烧嘴的燃料由于长明灯反应放热也是气化反应所需要的，所以并不会造成额外的能量损耗由于烧嘴是一个承载高温的部件，故每个烧嘴自身都有冷却循环系统经由 泵、泵接收器和热交换器组成一个循环，形成强制冷却，使热量间接传导到冷 却水系统烧嘴顶部寿命一般为4年，每年半年检修一次烧嘴的顶部如有损 坏仅需更换烧嘴顶部下图为400MW （日投煤量1500吨）烧嘴分布图、引燃 烧嘴示意图和粉煤烧嘴示意图火焰监视及电子点火器 咬扫冗水冷出口毫气和水蒸气水冷入口水怜出口可燃气t 水挣入口zfeifetfJQ 匚IIIii 气化室水冷壁结构煤粉、氧气和水蒸气通过烧嘴进入燃烧室，发生部分氧化反应燃烧室是由齿 形蛇管卷水冷壁围成的圆柱形空间, 上部为烧嘴, 下部为排渣口, 原料与氧气、 水蒸气的气化反应就在此空腔内进行第一次开车后水冷壁被挂上一层渣， 在 后续运行中利用以渣抗渣的原理保护水冷壁。
正常运行时炉体内温度为1 400 1700 °C,经过渣层以后，温度降低到500°C左右，再经过16.5 mm厚的屏壁和SiC填充物，温度降低到270 C左右，水冷壁内的加压冷却水的温度为250 C左右水冷壁气化炉 体的优点是炉体实际承受的温度较低， 水冷壁承温 ＜500 C,外层壳体内壁的温度＜ 250 C ,气化炉外壳的表面温度小于1009,不容易损坏，故可以气化灰熔点较高的煤种 该水冷壁在黑水泵厂使用8年后, 没有破坏性的损坏科林 CCG 炉还对原有水冷壁结构做了改善,分别设立了 4 处吹扫口,使炉壁间的吹扫更充分,大大延长了水冷壁的寿命iii 激冷室激冷室是一个上部为圆形筒体的空腔高温粗煤气和熔渣、从气化室下部一个 喇叭形的排渣口进入激冷室, 高温合成气和熔渣在激冷室内用水进行冷却,冷 却后的合成气进入洗涤系统进行洗涤,冷却后的灰渣经过锁斗排出系统C) 气化炉规格目前，CCG工艺的气化炉规格有3种规格分别为200MW,400MW,600MW规格 为200MW、日投煤量720吨的小型气化炉已经在黑水泵气化厂工业化另一种气 化炉规格为400MW、日投煤量约为1500吨，每小时有效合成气产气量约为 100000标准立方。
科林公司还可以提供600MW,日投煤量为2250吨的气化炉2007年签约的兖矿贵州开阳化工50万吨合成氨项目采用了两台400MW、日投煤 量为1500吨CCG气化炉，总产气量为每小时20万标准立方，下游工序需求是每 小时14万立方有效合成气 正常运行时两台炉均以70%的负荷运行, 如果一台炉 停车， 则另一台炉可以满负荷运行以保证下游连续生产所需的最低气量D) CCG气化技术的优势CCG 气化技术的主要特点是干粉进料， 以水冷壁保护气化炉，采用水激冷流程 以冷却合成气、烧嘴顶置下喷i 干粉进料(与水煤浆进料比较)有如下优势1) .克服了部分煤种难以制浆的问题， 与水煤浆技术相比，煤种适应性有所增强2) .避免将大量的水带入气化炉与水煤浆技术相比，氧耗降低约 15-20% 粗合成气中有效气(CO+H2)浓度可高达90 - 93 %，冷煤气效率可达80-83% , 碳转化率＞9%这些效率指标均大大高于水煤浆技术3)■ ■ii■ ■■iiiiv.煤粉在干粉煤烧嘴内移动的速度仅约5米每秒， 主要是靠高速的氧气带动煤粉 形成旋流参加反应， 无严重磨蚀，烧嘴头部寿命可达4 年以上，仅需每半年检 修头部向火面。
而水煤浆烧嘴内煤浆以固液混合物形式存在，流速高，磨蚀严 重，1-3个月就需更换，以保证雾化效率和碳率水冷壁结构(与耐火材料热壁炉比较)有如下优势1) . 寿命长，检修少，率高水冷壁的寿命可达 25 年， 每半年检修一 次如果是采用耐火砖结构则需每年更换，拱顶砖的寿命更短2) .采用水冷壁结构，在开停车时不存在热壁炉的烘炉问题，从冷态开车到满 负荷仅需要一个小时，可以快速响应下游对合成气需求3) .采用水冷壁进行以渣抗渣，气化反应的温度可以较高，不会对炉体有所损 害，而对于热壁炉则需要考虑气化温度对耐火材料的影响故水冷壁气化 炉可以气化灰熔点较高的煤种，进一步提高了煤种的适应性而且气化炉 操作温度高于灰熔点 200 摄氏度，完全可以应付煤质一定范围内的变化 CCG 气化工艺可以气化高达35% 灰分的煤种4) .因为气化反应温度高，基本不会形成任何碳氢化合物(如甲烷等)，因而简 化了对气体净化的要求5) .水冷壁采用间接副产低压蒸汽，通过监控水冷壁的进出水温差，判断炉壁 的挂渣状况，有利用于气化炉稳定操作及设备的寿命延长激冷流程 (与废锅流程比较)1) .采用激冷工艺流程，设备结构简单，外形尺寸小，装置投资少。
投煤量相 同的气化炉，激冷流程气化框架只有废锅流程气化框架的约一半高度，重 量只有其 20%左右气化岛投资只有其50-60%2) .由于采用全激冷方式，整个化工流程较废锅流程大大缩短(没有废热锅 炉，陶瓷过滤器，循环气压缩机等)，故整个装置的可靠率增加 而且由 于装置投资成本较低，能够负担双炉运行，大大提供了气化岛率3) .经过激冷和水洗，粗合成气含尘量低V 1mg/Nm3,粗合成气夹带的水蒸汽 可以满足变换工艺所需 90-100%的蒸汽而废锅流程虽然以高投资产生高 品位蒸汽，但如用于化工用途则其下游变换工艺还需要同样加入蒸汽，在 经济上并不合算多烧嘴同向顶置下喷1) .烧嘴顶置下喷在德国黑水泵厂的气化炉有过实际运转经验2) . 将引燃烧嘴和煤粉烧嘴分开使得烧嘴结构较简单，降低故障率3) . 烧嘴顶置下喷的方案可以使高温粗气及灰渣方向流向相同以确保燃烧室排 渣顺畅， 可以克服气渣上下分流工艺的固有排渣困难4) . 烧嘴同向布置可以克服对置烧嘴间相互磨蚀的问题，5) . 多喷嘴布置保证了粉煤在反应空间分布均匀，流场形成比单喷嘴方案要 好6) . 多喷嘴方案可在开车过程实现各个烧嘴先后点火，开车过程中就能够完全 配合后续设备合成气需求逐步升量的方案。
7) .多喷嘴方案的负荷调节余地比单喷嘴方案要大而且放大更为容易2000吨以上投煤量的气化炉基本上很难使用用单喷嘴方案8) .如某一烧嘴故障，系统还可短时间继续运行，以排除故障带压连投E) CCG技术与其他技术的比较以下是某化工设计院所做的水煤浆气化技术、干粉煤废锅气化技术及科林 CCG 气化工 艺比较：序号项目干粉煤废锅气化水煤浆加压气化科林CCG技术1原料的适应性适应各种煤适应成浆性好，灰 熔点低的各种煤适应各种煤、油、 气2每1000 Nm3有效气耗煤〜0.69 t〜0.72t〜0.69 t3每1000 Nm3有效气耗氧〜330 Nm3〜389 Nm3〜330 Nm34气化温度1400〜1700°C1300 〜1500C1400〜1700°C5气化压力<4.0 MPa<8.54 MPa<4.0 MPa6气化炉配置单炉需有备用炉。