煤气化几种方式

《煤气化几种方式》由会员分享，可在线阅读，更多相关《煤气化几种方式（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、Shell煤气化Shell煤气化技术从20世纪70年代开始研究，在进行了多次小试、中试、示范 化装置建设基础上于1989年在荷兰德姆克勒联合循环发电厂建造了2. 5 xl05 kW 工业化装臵，该装臵于1993年投入运行。该技术属于气流床技术，工艺流程主要包括原料煤的预处理、煤的加压和投 料、煤的气化、除灰、煤气净化、脱硫以及配套的水处理、空分、氮气系统等。 装置的造气压力为2. 04. 0 MPa,操作温度14001 6000采用液态排渣技术， 渣中含碳量1%，干煤粉进料，碳转化率达99% ，煤气中有效气含量约90% ， 有 效气比氧耗约340 m3 /1 000 m3(CO+H2 ) ，比

2、煤耗约590 kg/1000 m3 (CO +H2 )。对于Shel l的煤气化技术，目前除国外的1套工业化装置以外，国内从2001年 起已有广西柳州化肥厂、中石化湖南洞庭氮肥厂、中国神华煤制油有限公司、中 石化湖北枝江化肥厂、中石化安徽安庆化工总厂、大连大化公司合成氨厂、云南 云天化集团、云南云沾化集团等多家单位引进了12套13台Shell炉工艺，生产能 力从2050万t/a不等，基本都应用于合成氨和甲醇装置。涉及到专利技术转让、 设备国产化率低、关键设备需进口等因素，使该技术成为目前国内投资最高的煤 气化装置，20万t/ a合成氨装置配套的煤气化系统，投资约3. 5亿4亿元，其中 空分系统

3、投资约1 亿元。Shell煤气化技术的技术优势与不足体现在以下几个方面：(1)煤种适应性较 广，对原料煤几乎没有要求，从无烟煤、烟煤、褐煤到石油焦均可气化，对煤的 灰熔融性适应范围宽，即使是高灰分、高水分、高含硫量的煤种也可适应。这是 其他煤气化技术难以比拟的。然而该技术对于灰熔点较高的煤种需加入助熔剂 (石灰)以降低煤的熔点，因此从经济运行角度考虑，煤种还是要有所选择。(2) 采 用加压气化，氧耗低，单炉生产能力大，适合大型化生产， 目前单台设备投煤 量可达到2 000 t/d，相应合成氨生产能力可达到1 5001 600 t/d。(3)由于采用 了水冷壁结构，无需耐火砖衬里，同时气化炉内无

4、运转部件，配套气化炉烧嘴使 用寿命长，一般可达1年以上，使该设备连续运转周期长，无需备炉，这也是与 其他煤气化技术的一个较大不同点。由于国内同类型装置的开车时间较短，这一 优势还需要通过实际运行情况来验证。(4) Shell气化炉使用多个喷嘴，数量一般 为46个，采用成双对称布置，从而使装置的操作弹性较大。 (5) 高温制气使气 化反应进行得很彻底，因此所得煤气中副产物很少，不含重烃，对环境污染较小。 (6) 该气化技术的关键设备需要在国外制造，同时喷嘴、煤粉阀等完全依赖进口， 装臵国产化率低，使该气化装臵的投资在目前国内煤气化技术中投资最高，产品 成本中折旧所占比例较大。Shell煤气化装置

5、建设周期较长，一般需要3年甚至更 长。这是该技术的一个最大不足。(7) 由于采用干法进料，具有碳转化率高、热 效率高、热损失小、能耗低、有效气含量高等优点。虽然有效气含量高，但由于 气化炉热利用采用废锅流程，使所产煤气中氢碳比太低，约为0. 5，而甲醇生产 所需的氢碳比超过2,合成氨生产要求全部CO和C02进行变换，因此该装置所产 煤气需在后续的变换工序消耗大量蒸汽来完成CO的变换。如果仅从气体成分角 度考虑,该技术更适合于发电装置,而不适合生产甲醇和合成氨等化工产品。(8) 该技术目前国外仅有1套工业化装置用于联合循环发电,没有用于合成氨和甲醇 的实际生产装置,因此对于国内引进该技术用于生产

6、合成氨和甲醇,相应缺乏有 针对性的设计和生产经验,从而使装置投资加大,工艺复杂,使该装置的优势难 以充分发挥。Shell煤气化技术主要具有下列显著特点：气化温度较高(14001600C), 转化率高、残碳含量低、煤的适用范围较宽。另外,该工艺成熟,自动化程度高, 气化炉易维护。Shell煤气化技术是目前世界上较为先进的煤气化工艺之一。Shell煤气化工艺采用干煤粉进料系统o Shell煤气化干粉进料的煤粉磨制中， 块煤经预破碎后进入煤的干燥系统,使煤中的水分小于 2%,然后,进入磨煤机 中被制成煤粉。对烟煤,煤粉细度 R90 一般为 20%30%,磨煤机在常压下运行, 制成粉后用N2气送入煤粉

7、仓中；然后，进入2级加压锁斗系统；再用高压N2 气,以较高的固气比将煤粉送至 4个气化炉喷嘴,煤粉在喷嘴里与氧气(95%纯 度)混合并与蒸汽一起进入气化炉反应。Shell煤气化技术对粉煤输送线的稳定 性要求高,在相同时间内要求煤种质量稳定。原煤的干燥和磨煤系统与常规电站 基本相同，但送料系统是高压N2浓相输送。与水煤浆不同，Shell煤气化整个系 统必须采取防爆措施。两段式干煤粉加压气化自1994年开始，西安热工研究院就开始进行干煤粉气流床气化技术的研究。 在国家电力公司和科技部的资助下，西安热工研究院于 1997 年建成了中国国内 第一套干煤粉加压气化特性试验装臵并进行了试验研究。该装臵的气

8、化能力为 0.7l.Ot/d煤粉，压力为3.0MPa。利用该装置完成了 14种中国典型动力煤种的 干煤粉加压气化试验研究。研究的目标是积累中国主要动力煤在干粉气化状态下 的气化数据库，形成一套干煤粉加压气化评价方法，对不同煤种在干煤粉加压气 化条件下的气化反应特性进行了评价，研究了煤粉气化的着火和熔渣特性、煤种 与煤气成分的关系以及操作条件与气化特性的规律等等。小型气化试验研究的成 果为更大型的气化装置的设计和运行提供了依据，小型试验装置见图3-3。在进行干煤粉加压气化小试的基础上，西安热工研究院提出了两段式干煤粉 加压气化工艺，并在中国科技部“十五”863 计划的支持下，以西安热工研究院为

9、牵头单位，联合国内其他六家研究院所和生产单位，于2004 年在陕西渭河化肥 厂建成日处理3640t煤的两段式干煤粉加压气化中试装置。2005年完成试验 研究，中试装置如图3-4所示。 2006 年5 月16日通过中国科技部的验收。西安热工研究院在该装置上完成了若干种煤的气化试验研究，取得了充分的 煤气化过程数据。试验煤种的灰分试验范围为 5 30，挥发分试验范围为 8%40%,灰熔点试验范围为1100C1600C,覆盖了从褐煤、烟煤、贫煤到无 烟煤的各种煤种。不同煤种的气化煤气成分见表3-3。表3-3 不同煤种的气化煤气成分煤种神木煤华亭煤神华褐煤黄陵煤晋城无烟煤伊南煤CO ( %)62.38

10、62.7961.962.3669.9364.96H2（ %）29.3628.4627.8428.9821.7826.61ch4 ( %)0.260.170.050.1400.01CO2 ( % )2.763.413.594.294.527.64h2o+cos ( % )0.370.250.110.240.140.19n2 ( %)4.874.926.513.993.610.59试装臵气化试验达到的气化指标如下：碳转化率98.9，冷煤气效率为83.2 比氧耗298.6Nm3/1000Nm3(CO+H2),比煤耗518kg/1000 Nm3(CO+H2),有效气成 分(CO+H2 )为91.7%。

11、与主要进口煤气化工业装置的合成气成分指标的对比显 示：两段式气化炉的煤气成分明显好于水煤浆进料的TEXACO气化炉，与干法 进料的SHELL气化炉相当，在部分成分上甚至高于SHELL气化炉。具体比较指 标及结果见表3-4 ：表3-4 与主要进口煤汽化炉合成气成分指标对比煤气成分TEXACOSHELL两段式气化炉CO%39.3546.3063.3063.562.3862.79H %230.7833.2026.7026.5029.3628.46CO %211.4319.521.501.601.261.41HO%216.4302.001.901.502.0CH%40.040.0500.020.260

12、.17N +Ar%20.490.585.25.004.874.92H S+COS%20.880.351.31.480.370.25目前该技术已经进入工程放大阶段，计划首先建设日气化原煤 2000吨级的 “绿色煤电”煤气化发电示范装置，预计2009年投运。另外，在化工行业中，已与 内蒙世林化工有限公司签订技术转让合同，目前已进入施工设计阶段。另外， 1000 吨/天级两段式干煤粉加压气化炉(激冷流程)已经应用于山西华鹿煤炭化工有 限公司年产30万吨甲醇项目。两段式干煤粉加压气化技术是一种先进可行的具有广阔应用前景的气化技 术，是具有自主知识产权的加压气流床气化技术。归结起来，两段式干煤粉加压气化

13、技术具有以下特点：( 1)加压操作，两 段式气化，气化温度高；( 2)干煤粉进料，煤种适应范围广；( 3)碳转化率高， 冷煤气效率高，耗氧低，总热效率高达98%左右。气体产品相对洁净，不含重烃， 煤气中有效气体(CO+H2)体积分数高达90%以上。高灰熔点（粉）煤加压气化高灰熔点（粉）煤加压气化是兖矿集团承担的十一五 “863”项目，针对我国 煤炭中高灰（平均23%）、高灰熔点（流动温度大于1500C）的煤占总储量的50% 左右的情况，研究和开发适应高灰、高灰熔点煤的新型工业气化技术，以满足未 来大规模气化需求，具有重要的战略意义。高灰熔点（粉）煤加压气化技术开发项目的研究目标是建成一套日处理

14、 1000 吨煤，具有自主知识产权的加压气流床气化工业示范装臵，对高灰熔点煤排渣关 键技术和设备进行试验研究，完成中国典型高灰熔点煤的工业示范装臵气化试验 通过长周期运行稳定性考核，主要技术指标达到国外同类技术水平。该项目的研究内容是通过千吨级工业示范装臵的建立和运行，重点研究工业 规模高灰熔点粉煤输送与供料过程，排渣工艺、加压气流床气化工艺及关键设备 和工程放大技术，过程控制系统及系统模拟，示范装臵设计、调试与优化运行， 研究解决影响示范装臵长周期、稳定、高效运行的技术问题。主要的技术指标如下：（1）单台气化炉日处理煤量1000吨；（2）采用灰 熔点（FT）1500 C的煤种为气化原料煤；（

15、3）碳转化率98%（干煤粉），95% （水煤浆）；（4）冷煤气效率 79%（干煤粉），73%（水煤浆）；（5）合成气有 效气成分（CO+H2）含量89% （干煤粉），80% （水煤浆）；（6）比氧耗350 Nm3O2/1000 Nm3（CO+H2）（干煤粉），380 Nm3O2/1000 Nm3（CO+H2）（水煤浆）；（ 7）满负荷考核连续稳定运行 72 小时。兖矿贵州能化公司计划2010年前在贵州建成处理量 1200吨/天的工业示范 装臵，目前兖矿在山东滕州的水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心建立了一套 中试装臵。灰熔聚流化床粉煤气化流化床粉煤气化工艺是众多煤气化方法之一。我国在20世纪50年代就从国外 引进了 Winkler煤气化技术，并经长期不断改进，运行水平不断提高，但始终没 有成为一种国内主流的煤气化技术。目前全国绝大部分中、小化肥和化工企业仍采用固定床气化炉，其原料煤主 要为山西、宁夏等地的无烟块煤，运输费用以及涨价因素导致原料煤成本大幅度 上升，企业经济效益受到较大影响。采用灰熔聚循环流化床粉煤气化技术，企业 可使用当地价格相对较低的粉煤，实现原料煤本地化，节约运输