几种常用煤气化技术的优缺点

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1、几种煤气化技术介绍煤气化技术发展迅猛，种类很多，目前在国内应用的主要有：传统的固定床间歇式煤气化、德 士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天 炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等，下别分别加以介绍。一 Texaco 水煤浆加压气化技术 德士古水煤浆加压气化技术1983 年投入商业运行后，发展迅速，目前在山东鲁南、上海三联供、 安徽淮南、山西渭河等厂家共计13 台设备成功运行，在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。Texaco 水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序：将煤、石灰石(助熔剂)、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机

2、中，与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆；煤浆同高压给 料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉，在13001400C下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化 塔，冷却除尘后进入CO变换工序，一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水，经泵进入气化炉，另一部分灰 水作废水处理。其优点如下：(1) 适用于加压下(中、高压)气化，成功的工业化气化压力一般在4.0MPa和6.5Mpa。在较 高气化压力下，可以降低合成气压缩能耗。(2) 气化炉进料稳定，由于气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压 力容易得到保证。便于气化炉的负荷调节，使装置具有较大的操作弹性。(3) 工艺技术成熟可靠，设备国产化率高。同

3、等生产规模，装置投资少。 该技术的缺点是：(1) 由于气化炉采用的是热壁，为延长耐火衬里的使用寿命，煤的灰熔点尽可能的低，通常要 求不大于1300 C。对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样就 降低了煤浆的有效浓度，增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益。而且，煤种的选择面也受到 了限制，不能实现原料采购本地化。(2) 烧嘴的使用寿命短，停车更换烧嘴频繁(一般4560 天更换一次)，为稳定后工序生产必 须设置备用炉。无形中就增加了建设投资。( 3)一般一年至一年半更换一次炉内耐火砖。二 多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术 该技术由华东理工大学洁净煤技术研究所于遵宏教授

4、带领的科研团队，经过 20 多年的研究，和 兖矿集团有限公司合作，成功开发的具有完全自主知识产权、国际首创的多喷嘴对置式水煤浆气化 技术，并成功地实现了产业化，拥有近20 项发明专利和实用新型专利。目前在山东德州和鲁南均有 工业化装置成功运行。该技术的水煤浆气化压力为3.06.5MPa,温度为1300C。技术特点：多喷嘴对置的水煤浆 气流床气化炉及复合床煤气洗涤冷却设备；分级净化的煤气初步净化工艺；蒸发分离直接换热式含 渣水处理及热回收工艺。AUti含渣水处理 ai多喷嘴对畳式水煤浆气化技术工莒療程5-111 謹董監漏翠裂髓畝燼器舊灰水槽磨煤制浆（1）多喷嘴对置式气化及煤气初步净化煤浆经隔膜泵

5、加热,通过四个对称布置在气化炉气化室中上部同一水平面的工艺喷嘴,与氧气 一起对喷进入气化炉,对置气化炉的流场结构由射流区、撞击区、撞击流股、回流区、折返流区和 管流区组成。煤浆颗粒在气化炉内的气化过程经历了以下步骤：颗粒的湍流弥散、颗粒的振荡运动、颗粒的 对流加热、颗粒的辐射加热、煤浆蒸发与颗粒中挥发份的析出、挥发产物的气相反应、煤焦的多相 反应、灰渣的形成等。气化反应是串并联反应同时存在的极为复杂的反应体系,可分为一次反应与二次反应。出气化室的夹带熔融态灰渣的高温合成气,在复合床结构的洗涤冷却室内完成合成气的洗涤冷 却和熔渣的初步分离。采用混合器、旋风分离器和水洗塔相结合的节能高效煤气初步净

6、化系统,使煤气中灰、渣的含 量降到最低,并且减少压力损失。（2）含渣水处理气化炉及煤气初步净化系统来的含渣水分别减压后导入含渣水处理系统,含渣水首长进入蒸发 热水塔蒸发室,蒸发室内含渣水大量汽化,溶解在水中的酸性气体一起解吸,蒸发室产生的蒸汽进 入热水室与循环灰水直接接触,使灰水得到最大程度升温。蒸发室底部含固量得到增浓的液相产物 再进行真空闪蒸,进一步降低含渣水温度和浓缩含渣水的含固量,将酸性气体完全解吸该技术的主要优点如下：（1）适用于加压下（中、高压）气化，成功的工业化气化压力一般在4.0MPa和6.5MPa。在较 高的气化压力下，可以降低合成气压缩的能耗。（2）气化炉进料稳定，由于气化

7、炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压 力容易得到保证。便于气化炉的负荷调节，使装置具有较大的操作弹性。（3）工艺技术成熟可靠，设备国产化率高。同等生产规模下，装置投资低于Texaco技术。 该技术的缺点是：（1）为延长耐火衬里的使用寿命，煤的灰熔点尽可能的低，通常要求不大于1450C。对于灰 熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样就降低了煤浆的有效浓度， 增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益。（2）由于拱顶高度不够，拱顶砖的使用寿命只有6500 小时，还有待于进一步改进。三 多元料浆加压气化工艺多元料浆加压气化工艺（MCSG ）是一种新型煤气化技术，

8、由西北化工研究院开发成功的，拥有 我国自主知识产权，获得国家发明专利。该技术以其独有的先进性、适用性和成熟的工业应用业绩， 打破了国外公司在大型煤气化技术上的垄断。该技术的工业化推广，将为推动我国能源结构调整和 相关产业的发展发挥重要作用。多元料浆新型气化技术属湿法气流床加压气化技术，是指对固体或液体含碳物质（包括煤/石油 焦/沥青/油/煤液化残渣）与流动相（水、废液、废水）通过添加助剂（分散剂、稳定剂、PH值调 节剂、湿润剂、乳化剂）所制备的料浆，与氧气进行部分氧化反应，生产co+h2为主的合成气。水煤 浆加压气化属多元料浆气化的特定型式。粗合成气通过激冷、洗涤、净化后，用于合成氨、合成甲

9、醇、制氢、合成油品、联合循环发电等。1. 多元料气化反应原理C+O2= CO2+409.4C+CO2= 2CO 160.7C+H2O = CO+H2117.8CO+H2O = CO2+H292.5C+H2 = CH4+87.41/2S2+H2 = H2S+82.01/2S2+CO = COS+55.82. 工艺过程 多元料浆气化反应的工艺过程包括料浆制备、加压气化、粗煤气净化、灰渣排放、灰水处理。工艺流程简图如下：#添加剂3.技术指标料浆浓度/wt%料浆表观粘度(D=15.89 s 1) /mPas料浆稳定性（24 h 析水率）/%碳转化率/%有效气体（C0+H2）含量/%冷煤气效率/%氧耗/

10、m3/1000 m3(C0+H2)原料消耗/kg/1000 m3（CO+H2）4. 技术特点料浆制备气化渣的排放*粗煤气洗涤除尘和灰水处理60 68.550010001.896 9880.686.27075.83574204856201）原料适应性广，包括煤、石油焦、石油沥青、渣油、煤液化残渣、生物质等含碳物质以及纸浆废液、有机废水等液体废弃物。2）新型结构的气化炉及独特的激冷器，具有结构简单，操作安全易控的特点，而且有利于热量回收、耐火材料保护及固液分离。3）富有特色的固态排渣和液态排渣技术，不仅解决了高灰熔点原料的气化难题，而且从技术角度拓宽了原料适用范围。具体体现为：固态排渣工艺不存在堵

11、炉、拉丝等现象，有利于实现气化炉长周期稳定运行。固态排渣因灰渣未形成熔融状态，不会对气化炉耐火材料形成化学侵蚀，耐火材料寿命延长2 倍以上，大大降低操作和维护费用。根据不同原料，同一气化炉中，既可采用固态排渣，也可采用液态排渣，扩大了原料范围,提高了操作弹性，且无需增加投资。4）成熟完善的系统放大技术，解决了不同规模、不同压力等级气化装置的工程化问题。已工业化装置的压力等级为1.37.0 MPa，生产规模从年产3万吨合成氨到年产90万吨甲醇，单炉日投料量为 1502000 吨。（5）通过气化原料的优化组合，既解决了原料成浆性问题，又解决了灰熔点问题，特别是难成 浆原料的制浆问题，大大提高料浆的

12、有效组成，降低了气化消耗。同时，解决了高浓度、高粘度料 浆长距离输送的难题。（6）独具特色的灰水处理技术（IIII级换热闪蒸），减少了设备投资，简化了工艺流程。(7) 设备完全立足于国内，投资少，效益显著。(8) 三废排放少，环境友好，属于洁净气化技术。(9) 通过40 余年的开发和完善，多元料浆气化技术形成了完整、系统的专利体系。四 GSP 煤气化技术GSP 是一种先进成熟的煤气化技术：干粉进粒，水冷壁气化反应器，激冷流程，液态排渣。它 的优点是：原料适应性广，投资省、粗煤气成本较低、工艺运行可靠，兼有Shell与Texaco的优点。 下面就对 GSP 技术作一概要介绍。一、原料来源广，适应

13、性强从年青的泥、褐煤到年老的无烟煤系列中的所有煤种，灰分1的石油焦、油渣、工业污泥等 均可作为气化原料。它对入炉煤或其他原料必须满足粒径、水分、灰分的基本要求。粒径主要影响 碳转化率，水分主要影响煤粉输送，灰分要求 1以上，否则水冷壁无法挂渣形成膜式壁。各种不 同的入炉原料粒径、水分、灰分要求见表1。表 1 各种入炉原料的料径、水分及灰分要求名称粒径分布/%水分/%灰分/%泥煤VlOOp m 三551211烟煤1500p m 100焦1500p m2100无烟煤1石油焦200p m2100、 GSP 工艺过程(1) GSP工艺过程包括：合格粉煤制备及输送，有低压氮气浓相输送和高压C02浓相输送

14、系统， 通过煤锁斗、压力供料仓、烧嘴喷入气化炉。(2) 粉煤、纯氧、蒸汽(年青煤可以不加)在4MPa、1400C1500C下煤转化成煤气和熔融的 渣。由于原料煤年青，C02供料，水蒸气加入较少，煤气成分中有效气(C0+H2)高达94.5%, C02 4%, CH4 0.02， N2 0.7，其他0.78。(3) 高温煤气在激冷室被喷洒的水冷却到220 C，进入文丘里洗涤器，将煤气中尘体积浓度降 至 lmgm3 (干) ，煤气中饱和的水供变换用。(4) 熔渣在激冷室降温固化成粒状落入激冷室下部的水浴中，通过灰锁斗排人渣水槽，用捞渣 机将渣捞上皮带送入渣仓，然后用汽车运至处理场。(5) 出冷激室含尘(渣、碳)约 04的黑水送到固体物分离器，经初步分离残余碳尘后的 水再经过滤器、贮槽用泵送回冷激室。分离器下部出来的含尘黑水经减压闪蒸后，在絮凝剂作用下 混凝沉淀，再经浓缩、过滤脱水，清水用泵返气化冷激室过滤并送出界外处理。为保持冷激水中盐 类平衡，约占黑水总量15的废水排出界外处理。(6) 煤粉锁斗功能是将常压下煤粉料供入加压气化系统。灰锁斗的功能是将压力气化系统的渣 水送入常压排渣系统。它们时刻处在一个由常压到加压，又从加压到常压的周期性交变过程。煤锁 斗充压用C02，灰锁斗充压用水，此过程用可编程序控制器来实现。(7) 通过锁斗将粉煤供入加压料仓，在此通入的C02与煤