两段式干煤粉加压气化技术及工程应用
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2010年第29卷增刊·290·
化工进展
两段式干煤粉加压气化技术及工程应用
许世森，王保民
（西安热工研究院有限公司，陕西西安710032）
摘 要：大规模煤气化技术是煤气化联合循环发电及多联产系统的核心技术。西安热工研究院经过十余年的努力，开发出了具有自主知识产权的两段式干煤粉加压气流床气化技术，并进行了试验研究，结果表明两段式干煤粉加压气化工艺具有冷煤气效率高、比氧耗小、自耗功大幅度降低、煤气冷却器及净化系统的设备尺寸减小、造价降低等优点。在完成中试试验的基础上，目前该技术已经进入工程应用阶段，主要应用于清洁煤发电和煤化工领域。与目前国内外已经工程化的几种煤气化技术相比较，两段式干煤粉加压气化技术在工程造价、系统经济性等方面都有比较明显的优势。
关键词：气化炉；干煤粉气化；工程应用
中国是一个能源大国，但又是一个人均能源资源占有量的贫国。一次能源结构中75%以上是煤。预计到21世纪中叶，甚至到21世纪末，中国以煤为主的能源结构将不会改变。煤的高效、清洁利用，是中国经济和社会可持续发展的战略选择，是保证中国能源稳定可靠供应以及可持续发展的重要科技基础。这也充分表明了中国发展洁净煤技术的重要性和紧迫性。为了满足未来经济、社会和环境协调发展对能源的需求，煤炭的洁净利用必须以科学的发展观，依靠科技进步，走出一条兼顾高效、环保和经济的煤炭利用的新型工业化道路，发展基于煤气化的煤基能源及化工系统是在可预见范围内最有效的技术途径，已成为能源领域科技界和企业界的共识。
煤气化技术是发展煤基化学品、煤基液体燃料、联合循环发电、多联产系统、制氢、燃料电池等过程工业的基础，是这些行业的共性技术、关键技术和龙头技术，对中国经济和保障国家安全具有重要的战略意义。长期的生产实践表明，在将煤炭转变成更便利的能源和产品形式的各种技术中，煤气化是最应优先考虑的一种加工方法。城市煤气、化工合成用原料气、先进的联合循环发电用燃气和综合利用系统是煤气化发展和应用的主要方向。
西安热工研究院自1994年就已开始了干煤粉气流床气化技术的研究，开发出了一种新型的两段式加压气流床气化炉。1997年建成一台0.7 t/d的试验装置，并完成了14种中国典型动力煤种的加压气化试验研究。2004年建成了处理煤量为36～40 t/d （10 MWth）的中试装置，完成了多种煤粉的气化试验。目前该技术已经进入工程应用阶段，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2011年中期底投运，该项目已得到国家发改委的核准。在化工行业中，内蒙世林化工有限公司30万吨甲醇/年项目采用该技术，预计2011年投运。华能满洲里煤化工有限责任公司60万吨甲醇/年项目和美国宾西法尼亚IGCC发电项目已确定采用西安热工研究院有限公司两段式干煤粉气化技术。
1 两段式干煤粉加压气化技术的原理和工艺特点
1.1 两段式气化炉结构
现有干法进料气流床气化技术中，荷兰Shell 和德国Prenflo气化炉均为以干煤粉形式进料的气化装置，但它们只有一级气化反应，为了让高温煤气中的熔融态灰渣凝固以免使煤气冷却器堵塞，需要采用后续工艺中大量的冷煤气对高温煤气进行急冷，方可使高温煤气由1400 ℃冷却到900 ℃，其热量损失很大，气化炉的碳转化率，冷煤气效率和总热效率等指标均比较低，并且由于煤气流量较大，造成煤气冷却器、除尘和水洗涤装置的尺寸过大。为了解决这一问题，西安热工研究院开发出了一种新型的两段式干煤粉加压气流床气化炉。如图1所示。
该气化炉的外壳为一直立圆筒，炉膛采用水冷壁结构，炉膛分为上炉膛和下炉膛两段，下炉膛是第一反应区，用于输入煤粉、水蒸气和氧气的喷嘴设在下炉膛的侧壁上。渣口设在下炉膛底部高温段，
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图1 两段式气化炉结构示意
采用液态排渣。上炉膛为第二反应区，其内径较下炉膛的内径小，高度较长，在上炉膛的侧壁上开有两个对称的二次粉煤和水蒸气进口。运行时，由气化炉下段喷入干煤粉，氧气（纯氧或富氧）以及蒸汽，所喷入的煤粉量占总煤量的80%～85%，在上炉膛进口处喷入过热蒸汽和粉煤，所喷入量占总煤量的15%～20%。该装置中上段炉的作用主要有二：其一是代替部分循环激冷合成气使温度高达1400℃的煤气急冷至约1100 ℃左右，其二则是利用下段炉煤气显热进行热裂解和部分气化，提高总的冷煤气效率和热效率。该气化炉已经获得国家发明专利。
2.2 两段式煤气化技术的两个工艺流程
为了满足发电行业和化工行业对于煤气化工艺的不同要求，两段式干煤粉加压气流床气化炉根据下游工艺的不同要求，可以采用有废锅和无废锅两种形式，即适合于发电工艺的废锅流程和适合于煤化工工艺的煤气激冷流程。在废锅流程中，粗煤气中15%～20%热能被回收为中压或高压蒸汽，气化工艺总体的热效率可以达到98%。此工艺过程比较适合于IGCC项目。目前为华能绿色煤电工程设计的工艺流程即采用此流程。如果使用激冷流程，则用激冷水将煤气直接冷却至300 ℃以下，这种工艺方式的系统比较简单，投资较少。此工艺流程适合应用于化工领域及多联产。目前为内蒙世林有限公司设计的工艺流程即采用此流程。图2是带废锅的工艺流程简图，图3是无废锅的激冷工艺流程简图。
1.3 两段式干煤粉气化技术的特点
（1）气化反应温度1400～1600 ℃，气化压力可达3.0～4.0 MPa，碳转化率高达99%以上，煤气中有效气体体积分数（CO+H2）高达90%以上。
（2）高温气化不产生焦油、酚等凝聚物，不污染环境，煤气质量好。
图2 废锅工艺流程简图
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图3 激冷气化工艺流程简图
（3）在气化炉二段送入少量煤、N 2和蒸汽，主要进行煤的干馏热解、挥发分的二次裂解及水蒸气的分解等反应。能够显著降低气化炉二段出口的合成气温度，从而可以减小冷煤气循环激冷系统，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，造价降低。
（4）气化炉采用水冷壁结构，以渣抗渣，无耐火砖衬里，维护量少，运转周期长，无需备炉。
（5）与国外同类技术相比冷煤气效率提高2～3个百分点，比氧耗减小，因而与之配套的空分装置投资较少。
（6）两段式气化炉后续工艺可配套激冷流程或废锅流程，满足不同工艺条件的要求。
2 两段式干煤粉加压气化技术的研发历程
2.1 模拟
在两段式气化炉的概念提出后，西安热工研究院建立了基于ASPEN PLUS （化工过程设计平台）的气化过程的模拟方法，并对其性能进行了模拟研究。数学模拟研究结果显示：采用两段式干煤粉气流床气化工艺，可显著降低炉膛出口煤气的温度，因而能够减小冷煤气循环激冷系统，减小进入煤气冷却器的煤气流量。另外，根据不同的一、二段给煤比，两段式干煤粉气流床气化工艺可降低气化过程中的氧气耗量并能较大幅度地提高气化炉的冷煤气效率，与Shell 气化工艺相比可提高2～3个百分点。
2.2 气化小型试验
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置并进行了试验研究。该装置的气化能力为0.7～1.0 t/d 煤粉，压力为3.0 MPa 。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。试验设备见图4。 2.3 干煤粉加压气化技术的中试试验
西安热工研究院在进行干煤粉加压气化小试的基础上，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
图4 0.7～1.0 t/d 的干煤粉浓相输送和气化试验装置
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工研究院为牵头单位，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36～40t 煤的两段式干煤粉加压气化中试装置，
其流程图如图5所示。2005年完成试验研究。中试装置如图6所示。2006年5月16日通过中国科技部的验收。
图5 干煤粉加压气化试验装置的工艺流程
图6 36～40 t/d 两段式干煤粉加压气化中试装置
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1100～1600 ℃，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1。
中试装置气化试验达到的气化指标如下：碳转
化率98.9%，比氧耗298.6m 3/1000 m 3（CO+H 2）（标况下，下同），比煤耗518 kg/1000 m 3（CO+H 2）
，冷煤气效率83.2%，有效气成分（CO+H 2）91.7%。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
表1 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/% 62.3862.7961.9 62.36 69.93 64.96H 2/% 29.3628.4627.84 28.98 21.78 26.61CH 4/% 0.260.170.05 0.14
0.01
CO 2/% 2.76 3.41 3.59 4.29 4.52 7.64H 2S+COS/%
0.37
0.250.11 0.24 0.14 0.19N 2/% 4.87
4.92
6.51 3.99 3.61 0.59
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。表2给出了与主要进口煤气化炉合成气成分指标的
表2 与主要进口煤气化炉合成气成分指标的对比
煤气成分
TEXACO SHELL 两段式气化炉
CO/% 39.3546.3063.30 63.5 62.3862.79H 2/% 30.7833.20
26.70 26.50 29.36
28.46
H 2O/% 16.43
0 2.00 1.90 1.50 2.0
CH 4/% 0.04 0.05 0 0.02 0.26 0.17 CO 2/% 11.43
19.52
1.50 1.60 1.26 1.41
H 2S+COS/%
0.88 0.35 1.3 1.48 0.37 0.25 N 2+Ar/% 0.49 0.58 5.2 5.00 4.87 4.92
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对比。36 t/d（10 MWth）的中试装置气化试验表明，两段式干煤粉气化工艺具有良好的煤种适应性，气化指标先进，中试装置经过了168 h的连续运行考核试验，已累计运行了2500 h。
3 两段式干煤粉加压气化技术的工程化应用
3.1 在发电领域
针对电力行业的用户，西安热工研究开发出2000 t/d级两段式干煤粉加压气化废锅流程工艺。国家科技部在继“十五”之后继续在“十一五”863计划中对西安热工研究院开发成功的“两段式干煤粉加压气化技术”继续给予重点支持，在华能的“绿色煤电”第一阶段示范工程中实现2000t/d级具有自主知识产权的干煤粉加压气化技术的工程化。
华能“绿色煤电”250MW IGCC 项目采用西安热工研究院两段式气化炉和煤气全热回收工艺。其关键设备——气化炉和煤气冷却器由上海锅炉厂进行制造。目前，气化炉和煤气冷却器已经完成详细设计，外壳已经开始加工制造。内件的设计已进行制造工艺审核并开始投料制造。气化炉和煤气冷却器的全部制造和组装将在2010年9月左右完成并分段运抵施工现场。燃气轮机、蒸汽轮机、空分设备、余热锅炉等重大设备已经于2007年签订供货合同。在全厂设计方面，目前，包括气化岛在内的IGCC 全厂设计的初步设计已经收口，施工设计已经全面展开。在土建建设方面，2009年7月6日进行了现场开工典礼，目前已进入全面建设阶段。预计2011年中期投产。
西安热工研究院有限公司积极开发两段式气化技术的国外市场。目前，美国宾西法尼亚IGCC 项目已确定采用西安热工研究院有限公司两段式气化炉，激冷流程工艺。2009年3月在中国上海签订了两段式干煤粉气化工艺技术使用许可协议。
3.2 在化工领域
针对化工行业的用户，西安热工研究开发出1000t/d级两段式干煤粉加压气化激冷流程工艺，内蒙世林公司的30万吨煤制甲醇项目（气化炉处理煤量约为1000t/d）采用了该工艺技术。
内蒙古世林30万吨/年甲醇项目采用西安热工研究院两段式气化炉和煤气激冷工艺。其关键设备——气化炉由杭州锅炉厂进行制造，煤气激冷罐由西安核设备制造厂制造。目前，气化炉和煤气激冷罐设备已运至内蒙世林化工年产30万吨甲醇项目现场，目前设备正在安装阶段，该项目预计2011年投产。
华能满洲里煤化工有限责任公司年产60万吨煤制甲醇项目已确定采用西安热工研究院两段式气化炉，该项目采用内蒙北部的褐煤。目前已完成了煤气化装置工艺包的编制。
4 结语
在多年来对气流床煤气化技术研究的基础上，西安热工研究院开发成功了具有自主知识产权的两段式干煤粉加压气流床气化炉，并完成了多煤种的试验研究。试验结果表明：采用两段式气化炉可降低煤气的出口温度，且冷煤气效率可提高2～3个百分点；约比一段炉降低10%左右的氧耗；可降低废锅的体积和价格；缩小循环冷煤气压缩机，并节省压缩功耗，同时对于废锅流程工艺，可降低干法除尘器的体积和造价。
在充分借鉴国内外干煤粉加压气化成功的工程实践经验的基础上，理论研究和实践依据都证明：将具有自主知识产权的两段式干煤粉加压气化炉放大到1000～2000t/d级是可行的，条件是充分的。目前，西安热工研究院已经为华能集团“绿色煤电”项目和内蒙古鄂尔多斯市世林化工有限公司30万吨甲醇项目开发出2000 t/d级和1000t/d级的两段式干煤粉加压气化系统，而且华能满洲里煤化工有限责任公司60万吨甲醇/年项目确定采用两段式干煤粉加压气化技术工艺，美国宾西法尼亚IGCC项目已确定采用西安热工研究院有限公司两段式气化技术工艺，标志着该气化技术已经进入工程化实践阶段。并且两段式干煤粉加压气化工艺在冷煤气效率、空分规模、煤气冷却器、除尘和洗涤装置的几何尺寸、以及气化岛的总造价和系统综合经济性等方面都比其他的气化技术有比较明显的优势，更加适合于在我国煤气化和煤电领域的大规模工业化应用。
参考文献
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四种煤气化技术及其应用
四种煤气化技术及其应用 李琼玖,钟贻烈,廖宗富,漆长席,周述志,赵月兴 (成都益盛环境工程科技公司,四川成都610012) 摘要:介绍了4种煤气化工艺技术,包括壳牌工艺、德士古水煤浆气化工艺、恩德工艺、灰熔聚流化床气化工艺,对其技术特点、工艺流程、主要设备及应用实例进行了详细阐述,并对4种工艺进行了对比。 关键词:煤气化;壳牌工艺;德士古;恩德工艺;灰熔聚工艺;煤气炉 中图分类号:TQ546文献标识码:A文章编号:1003-3467(2008)03-0004-04 Four Coal Gasification Technologi es and Their Applicati on L I Q iong-ji u,ZHONG Y i-lie,LIAO Zong-fu, QI Chang-xi,ZHOU Shu-zhi,ZHAO Yue-xing (Chengdu Y i s heng Envir on m ent Eng i n eering Techo logy C o.Ltd,Chengdu610012,China) Abst ract:Four coal gasificati o n technologies,inc l u d i n g Shell techno logy,Texaco coa l-w ater sl u rry gasif-i cati o n,Enticknap pr ocess,ash agg l o m erati o n fl u i d ized bed gasification technology are intr oduced,and the technical features,technolog ical process,m ai n equipm ent and app lication exa m p le o f the four techno l o g i e s are descri b ed in detai.l K ey w ords:coal gasification;She ll techno logy;Texaco;Enticknap process;ash agglo m erati o n tech-nology;gas stove 1壳牌粉煤气化制取甲醇合成气 1.1壳牌工艺技术的特点 壳牌煤气化过程(SCGP工艺)是在高温加压下进行的,是目前世界上最为先进的第FG代煤气化工艺之一。按进料方式,壳牌煤气化属气流床气化,煤粉、氧气及蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内,在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。一般认为,由于气化炉内温度很高,在有氧存在的条件下,碳、挥发分及部分反应产物(H2、CO等)以发生燃烧反应为主;在氧气消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应,过程进入到气化反应阶段,最终形成以CO、H2为主要成分的煤气离开气化炉。 壳牌粉煤气化的技术特点:1干煤粉进料,加压氮气输送,连续性好,气化操作稳定。气化温度高,煤种适应性广,从无烟煤、烟煤、褐煤到石油焦均可气化,对煤的活性几乎没有要求,对煤的灰熔点范围比其它气化工艺更宽。对于高灰分、高水分、含硫量高的煤种同样适应。o气化温度约1400~1700e,碳转化率高达99%以上,产品气体相对洁净,不含重烃,甲烷含量极低,煤气中有效气体(CO+H2)高达90%以上。?氧耗低,与水煤浆气化相比,氧气消耗低,因而与之配套的空分装置投资可减少。?单炉生产能力大,目前已投入运转的单炉气化压力为3MPa,日处理煤量已达2000t。?气化炉采用水冷壁结构,无耐火砖衬里,维护量少,气化炉内无转动部件,运转周期长,无需备炉。?热效率高,煤中约83%的热能转化在合成气中,约15%的热能被回收为高压或中压蒸汽,总的热效率为98%左右。?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。气化污水中含氰化合物少,容易处理,必要时可做到零排放,对环境保护十分有利。à壳牌公司专利气化烧嘴可根据需要选择,气化压力2.5~4.0M Pa,设计保证寿命为8000h,荷兰De m ko lec电厂使用的烧嘴在近4年 收稿日期:2007-10-13 作者简介:李琼玖(1930-),男,教授级高级工程师、研究员,长期从事化工设计、建设、生产工程技术工作,主编5合成氨与碳一化学6、5醇醚燃料与化工产品链工程技术6专著,发表论文百余篇,电话:(028)86782889。
煤气化工艺的优缺点及比较
13种煤气化工艺的优缺点及比较 我国是一个缺油、少气、煤炭资源相对而言比较丰富的国家，如何利用我国煤炭资源相对比较丰富的优势发展煤化工已成为大家关心的问题。近年来，我国掀起了煤制甲醇热、煤制油热、煤制烯烃热、煤制二甲醚热、煤制天然气热。有煤炭资源的地方都在规划以煤炭为原料的建设项目，这些项目都碰到亟待解决原料选择问题和煤气化制合成气工艺技术方案的选择问题。现就适合于大型煤化工的比较成熟的几种煤加压气化技术作评述，供大家参考。 1、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术 这是目前我国生产氮肥的主力军之一，其特点是采用常压固定层空气、蒸汽间歇制气，要求原料为25-75mm的块状无烟煤或焦炭，进厂原料利用率低，单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风气放空对大气污染严重。从发展看，属于将逐步淘汰的工艺。 2、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术 这是从间歇式气化技术发展过来的，其特点是采用富氧为气化剂，原料可采用8-10mm 粒度的无烟煤或焦炭，提高了进厂原料利用率，对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低，适合于有无烟煤的地方，对已有常压固定层间歇式气化技术的改进。 3、鲁奇固定层煤加压气化技术 主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤，要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性，适用于生产城市煤气和燃料气，不推荐用以生产合成气。 4、灰熔聚流化床粉煤气化技术 中科院山西煤炭化学研究所的技术，2001年单炉配套20kt/a合成氨工业性示范装置成功运行，实现了工业化，其特点是煤种适应性宽，可以用6-8mm以下的碎煤，属流化床气化炉，床层温度达1100℃左右，中心局部高温区达到1200-1300℃，煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状排出。床层温度比恩德气化炉高100-200℃，所以可以气化褐煤、低化学活性的烟煤和无烟煤，以及石油焦，投资比较少，生产成本低。缺点是气化压力为常
煤气化技术及其工业应用
煤气化技术及其工业应用 摘要：我国是一个以煤炭为主要能源的国家，煤炭气化技术的发展对我国的经济建设和可持续发展都有具有重要意义。本文介绍了我国的煤化工行业的发展现状以及煤气化技术的工业应用。 关键词:煤化工,煤气化技术,工业应用 我国是一个以煤炭为主要能源的国家。近几十年来，煤炭在我国的一次能源消费中始终占据主要地位，以煤为主的能源格局在相当长的时间内难以改变。中国传统的煤炭燃烧技术存在综合利用效率低，能耗高、煤炭生产效率低、成本高、环境污染严重等问题，煤炭气化技术的发展对我国的经济建设和可持续发展都有具有重要意义。 以煤气化为基础的能源及化工系统，不仅能较好的提高煤转化效率和降低污染排放，而且能生产液体燃料和氢气等能源产品，有效缓解交通能源紧张。煤气化技术正在成为世界范围内高效、清洁、经济地开发和利用煤炭的热点技术和重要发展方向。煤炭的气化和液化技术、煤气化联合循环发电技术等都已得到工业应用。 煤气化技术包括:备煤技术、气化炉技术、气化后工艺技术三部分，其核心是气化炉。按照煤在气化炉内的运动方式，气化方法可划分为三类，即固定床气化法、流化床气化法和气流床气化法，必须根据煤的性质和对气体产物的要求选用合适的煤气化方法。 1煤气化工艺概述 煤炭气化是煤洁净利用的关键技术之一，它可以有效的提高碳转化率、冷煤气效率，降低气化过程的氧耗及煤耗。煤气化工艺是以煤或煤焦为原料，氧气(空气、富氧、纯氧)、水蒸气或氢气等作气化剂(或称气化介质)，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为煤气的热化学加工过程。 目前世界正在应用和开发的煤气化技术有数十种之多，气化炉也是多种多样，最有发展前途的有10余种。所有煤气化技术都有一个共同的特征，即气化炉内煤炭在高温下与气化剂反应，使固体煤炭转化为气体燃料，剩下的含灰残渣排出炉外。气化剂为水蒸气、纯氧、空气、CO2和H2。煤气化的全过程热平衡说明总的气化反应是吸热的，因此必须给气化炉供给足够的热量，才能保持煤气化过程的连续进行。 煤气化根据供热原理大致可分为3种： （1）热分解(约500-1000℃)：加热使煤放出挥发分，再由挥发分得到焦油和燃气(CO、CO2、H2、CH4)，必须由外部供热，残留的固态炭(粉焦和焦炭等)作它用； （2）部分燃烧气化(约900-1600℃)：煤在氧气中部分燃烧产生高温，并加入气化剂(H2O、CO2等)，产生可燃气(CO、CO2、H2)和灰分；
航天炉煤气化技术运行情况
航天炉煤气化技术运行情况 航天, 煤气化, 技术, 运行 HT-L煤气化技术的生产应用 HT-L煤气化工艺是航天十一所借鉴荷兰SHELL、德国GSP、美国TEXACO煤气化工艺中先进技术，配置自己研发的盘管式水冷壁气化炉而形成的一套结构简单、有效实用的煤气化工艺。现将该工艺在煤化工项目中的应用介绍如下： 一、工艺介绍 1、磨煤与干燥系统 磨煤与干燥系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与SHELL工艺相同，两套系统一开一备，单套能力35吨/小时，目的是制造出粒度小于90微米的大于80%、水含量小于2%的煤粉。没有单独的石灰石加入系统，只是利用皮带秤通过比值调节将粒状石灰石加到输煤皮带上，一块进入磨煤机研磨。 2、加压输送系统 加压输送系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与SHELL工艺相同，目的是将制出的合格煤粉利用压差输送至气化炉进行燃烧气化。不同是V1205下面是三条腿，三条线输送，到烧嘴处汇合从烧嘴环隙呈螺旋状喷入炉膛。 3、气化及净化 烧嘴设计同GSP，采用单烧嘴顶烧式气化，气化炉采用TEXACO激冷工艺，气化炉升压到1MPa时，煤粉及氧、蒸汽混合以一定的氧煤比进入气化炉，稳压1小时挂渣，炉膛内设置有8个温度检测点，可以作为气化温度的参考点，也可以判断挂渣的状态。设计气化温度1400-1600℃，气化压力4.0MPa。热的粗煤气和熔渣一起在气化炉下部被激冷，也由此分离，激冷过程中，激冷水蒸发，煤气被水蒸汽饱和，出气化炉为199℃ ，经文丘里洗涤器、洗涤塔洗涤后，194℃、固体含量小于0.2mg/m3的合成气送去变换。 4、渣及灰水处理系统 渣及灰水处理系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与TEXACO工艺相同。渣经破渣机，高压变低压锁斗，排到捞渣机，进行渣水分离，水回收处理利用；灰水经高压闪蒸、真空闪蒸后到沉降池，清水作为激冷水回收利用，浆水经真空抽滤后制成滤饼。 二、技术特点 1、原料的适应性 据设计方介绍，该工艺煤种适应性广，从烟煤、无烟煤到褐煤均可气化，对于高灰份、高水分、高硫的煤种同样适用。龙宇生产用过两种煤，神木炭厂和永煤新桥，工况稳定，有效气含量基本能够达到设计要求，但由于神木炭厂的煤灰分含量低（＜10%），挂渣情况不是太好，炉膛上部还可以，下部基本挂不上渣。永煤新桥煤运行时间较短，还不能完全反应其结渣性。附神木炭厂和永煤新桥
粉煤加压气化技术的开发现状和应用前景
第1期(总第90期)煤 化 工No.1(Tota l No.90) 2000年2月 Coa l Che m ica l I ndustry Feb.2000 干法粉煤加压气化技术的开发现状和应用前景 门长贵 西北化工研究院 710600 摘 要 干法粉煤加压气化是一种高效低污染的先进煤气化方法。本文简要介绍了干法粉煤加压气化的工艺原理、技术特点及开发现状,并指出了这种煤气化工艺技术在联合循环发电和煤化工等领域内的应用前景。 关键词 干法粉煤气化 技术特点 开发现状 应用前景 引 言 目前我国一次能源消费中煤炭约占75%,在今后相当长的一段时间内煤炭仍是我国的主要能源,国家已把煤的高效、洁净利用技术列入21世纪的发展计划,因此发展先进的煤气化技术是当前的重要课题。 近年来,为了减少环境污染,提高煤炭的利用率,增加装置的生产能力,降低氧耗和煤耗,拓宽原料煤种的使用范围,充分利用煤炭资源,先后成功地开发出了新一代先进的煤气化工艺技术,有代表性的主要为鲁奇公司的碎煤移动床熔渣气化(B GL)工艺,水煤浆进料的T exaco气化工艺,干法粉煤进料的SCGP(Shell)气化工艺和P renflo、GSP工艺。上述几种煤气化工艺中,干法粉煤进料的加压气化工艺因其技术经济性具有明显的优势和较强的竞争力,预计它是今后煤气化工艺技术的发展方向。 1 干法气化的原理及技术特点 原料煤经破碎后在热风干燥的磨机内磨制成< 100Λm(90%)的煤粉,由常压料斗进入加压料斗,再由高压惰性载气送至气化炉喷嘴,来自空分的高压氧气预热后与过热蒸汽混合送入喷嘴。煤粉、氧气和蒸汽在气化炉高温高压的条件下发生碳的部分氧化反应,生成CO与H2总含量大于90%的高温煤气,经废热回收、除尘洗涤后的粗合成气送后序工段。 干法气化工艺具有如下技术特点: (1)对原料煤的适应性广,可气化褐煤、烟煤、无烟煤及石油焦。对煤的反应活性几乎没有要求,对高灰熔点、高灰分、高水分、高含硫量的煤种同样也适应。 (2)氧耗和煤耗低,与湿法进料的水煤浆气化工艺相比较,氧气消耗降低15%～25%,原料煤消耗降低10%～15%。 (3)单位重量的原料煤可以多产生10%的合成气,合成气中的有效气体成分(CO+H2)高达94%左右。 (4)原料煤能量的83%转换在合成气中(水煤浆气化工艺只有70%～76%),约15%的能量被回收为蒸汽。由此可见干法气化的热效率高。 (5)干法气化工艺的气化炉一般采用水冷壁结构,以渣抗渣,无昂贵的耐火砖衬里,水煤浆气化工艺气化炉耐火砖的费用约为10美元 tN H3,因多喷嘴操作,干法工艺气化炉运行安全可靠。 (6)单台气化炉生产能力大,目前已投入运行的气化炉操作压力3.0M Pa,日处理煤量2000t。如Shell干法进料气化工艺可采用多喷嘴加料(4只～8只),喷嘴的设计寿命可保证达到8000h,气化装置可以长周期运行。 (7)碳转化率高,可达99%,气化炉排出的熔渣为玻璃状的颗粒,对环境没有污染。气化污水中不含酚、氰、焦油等有害物质,容易处理,可做到零排放。 (8)工艺操作采用先进的控制系统,自动化程度高,利用专有的计算机控制技术可使工艺操作处于最佳状态下运行。 2 干法气化技术的现状 第一代干法粉煤气化技术是K2T炉,目前在南非和印度等国仍有部分装置在运行,该炉型为常压气化,已基本停止发展。我国80年代由西北化工研究院在临潼完成了K2T炉的中间试验,后在山东黄
几种常用煤气化技术的优缺点
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1300～1400℃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，因为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。同等生产规模，装置投资少。 该技术的缺点是： <1）因为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℃。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45～60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。
鲁奇加压气化炉工艺操作
鲁奇加压气化炉工艺操作 新疆广汇新能源造气车间－－程新院 一、相关知识 1、影响化学平衡的因素有三点：①反应温度（T）、②反应压力（P）、 ③反应浓度（C）。勒夏特列原理：如果改变影响化学平衡条件之一（T、P、C），平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。 2、气化炉内氧化层主反应方程式 ① 2C+O?＝CO?（－Q）ΔH＜０ ②2C+O?＝2CO（－Q）ΔH?＜０ ΔH＜ΔH? 3、气化炉内还原层主反应方程式 ③C＋CO?＝2CO（＋Q）ΔH?＞０ ④C＋H?O＝CO+H?（＋Q）ΔH?＞０ ⑤C＋2H?＝CH?（＋Q）ΔH5＞０ ΔH?＞ΔH?＞ΔH5 ｜ΔH｜＞ΔH?＞｜ΔH?｜＞ΔH?＞ΔH? 4、煤灰熔点对气化炉的影响 鲁奇气化炉的操作温度介于煤的DT（变形温度）和ST（软化温度）之间。若入炉煤的灰熔点高，则操作时适当降低汽氧比，相应提高炉温，蒸汽分解率增加，煤气水产量低，气化反应完全，有利于产气。但是受气化炉设计材料的制约，汽氧比不能无限制降低，否则可能会烧坏炉篦及内件。因此受设备材质的局限，煤灰熔点不能太高，
一般控制在1150℃≦DT≦1250℃。反之，若煤灰熔点低，则操作时要适当提高汽氧比，相应降低炉温（防止炉内结渣，造成排灰困难），蒸汽分解率降低，煤气水产量增加，气化反应速度减缓，不利于产气。因此入炉煤的灰熔点要尽可能在一定的范围内，不能变化太大。二、汽氧比的判断 鲁奇加压气化炉汽氧比是调整控制气化过程温度，改变煤气组份，影响副产品产量及质量的重要因素。汽氧比过低，会造成气化炉结渣，排灰困难，不利于产气；汽氧比过高，会造成灰细或排灰困难，煤气水产量增加等。因此，在不引起灰份熔融的情况下，尽可能采用低的汽氧比。汽氧比的高低应该结合煤气组份中有效气体的含量、灰样和指标参数做出准确的判断！ 1、从煤气组份1判断汽氧比的高低 我们在实际操作中一般都根据CO2、CO、H2、CH?来判断汽氧比的高低，下面分情况进行说明。 1：我公司白石湖煤产气组份 ａ、煤气组份中CO2和CH?同时降低，CO和H2同时升高，这种情况最容易判断，根据还原层反应方程式 ③C＋H?O＝CO+H?ΔH?＞０ ④C＋CO?＝2COΔH?＞０
煤气化技术及其进展概述
煤气化技术及其进展概述 华陆工程科技股份公司副总工程师 王洪金 煤气化技术是煤化工产业的龙头，是煤基合成油、合成化学品等的关键性技术。煤气化技术的选用，不能仅仅考虑其某一方面的优势，必须注意工程化的系统分析，也就是从技术的先进性、可靠性以及适用性等方面统一协调起来综合考虑。 一、技术的先进性和可靠性问题 1．Shell干粉加压气化工艺 Shell气化技术于2000年前后进入我国市场，以其优异的气化性能指标、煤种适应性宽等优点，引起了中国工程界的极大兴趣，短短的四、五年时间里引进了十几套生产装置，用于生产合成氨和甲醇制氢等。以60万t/a甲醇为例，对其应用于煤化工领域的先进性、可靠性和适用性等进行工程化的系统分析(系统的界区，从煤的磨制干燥、气化，到合成气经变换、净化后送至甲醇界区)发现，在先进性方面，与湿法Texaco相比，Shell气化技术存在以下问题：①煤气化部分(可比的部分)投资增加30％～40％；②经常运转费用中(主要包括煤粉制备、干燥，激冷气循环，输煤和飞灰过滤的C02压缩，SynGas的压缩送出界区等)，电力消耗大约增加12200kW；③气化部分回收的中压蒸汽(4MPa)供耐硫变换仍嫌不足，需变换副产蒸汽进行补充；④有效气(CO+H2)中H2/CO比不符合生产化学品的要求，SynGas合成化学品时H2/CO至少要>1.5，且耐硫变换工艺条件苛刻，会影响催化剂的寿命；⑤气化性能中，比煤耗和比氧耗分别较湿法Texaco降低8%和15％，但所节约的能耗又被电耗增加所抵消，所以盈利很少，煤价按200元/t、02按0.35元/Nm3、电价按0.344元／kW·h计，年盈利560多万元。 通过以上案例，按全系统进行工程分析可知，Shell煤气化技术具有先进性，但该性能在合成气生产化学品中不具优势。如果该技术用于IGCC发电，则不存在打折、抵偿的因素，其优势将会被充分发挥。荷兰的IGCC装置也从侧面印证了这一结果。 技术的可靠性主要以装置的年可用率(Availability)来衡量。据2004年10月华盛顿煤气化技术年会上的报道，荷兰Demkolec IGCC装置已投产七、八年的气化岛年可用率为81.8％，电力板块为89.8%(主要煤气轮机设有燃油系统作补充措施)，年会上专家一致认为，无论采用哪种气流床炉型，IGCC的气化岛应该增加备用系列。 2．湿法气化工艺 我国已引进多套湿法气化装置，其气化性能指标比Shell差。在可靠性方面，通过多年的摸索并在设有备用系列的条件下，年可用率可达90％；其适用性、激冷型(CO+H2)成分和H2/C0较适宜于合成化学品，耐硫变换的工艺条件比较温和；废锅流程宜用于IGCC。在美国和西欧有多套IGCC的例子，但总热效率均低于Shell的IGCC，其主要的问题是煤种适应性狭窄，要求低灰融点低内水含量的煤；烧咀使用寿命短，因此要设置备用系列。 以上分析说明，选用煤气化技术首先应当结合资源(煤种)条件，再考虑下游产品的要求(如生产化学品、1GCC或煤电多联产等)。作为工程公司，在发展煤化工产业中的重要任务
HT-L粉煤加压气化炉
航天炉又名HT-L粉煤加压气化炉 长期以来，国内煤化工之所以不能大规模地发展，就是因为国内缺乏自主的粉煤加压气化技术。而进口的技术也不能完全满足国内煤化工的需求——如果选用德士古煤气化技术，无法实现原料煤的本地化；选用壳牌煤气化技术的投资又太大。所以，开发具有自主知识产权的高效、洁净、煤种适应性广的国内煤气化技术，一直是业界的梦想。 气化炉的核心部件是气化炉燃烧喷嘴，该喷嘴必须具有超强的耐高温特性，这个特性要实现起来难度较大。而与此类似，火箭上天时喷嘴所经受的温度也很高，而且比气化炉燃烧喷嘴要经受的温度高得多。如果把航天技术“嫁接”到煤化工产业，那就有点像杀鸡用上宰牛刀，技术难度上是没有问题的。 航天炉的主要特点是具有较高的热效率（可达95%）和碳转化率（可达99%）；气化炉为水冷壁结构，能承受1500℃至1700℃的高温；对煤种要求低，可实现原料的本地化；拥有完全自主知识产权，专利费用低；关键设备已经全部国产化，投资少，生产成本低。据专家测算，应用航天炉建设年处理原煤25万吨的气化工业装置，一次性投资可比壳牌气化炉少3亿元，比德士古气化炉少5440万元；每年的运行和维修费用比壳牌气化炉少2500 万元，比德士古气化炉少500万元。 它与壳牌、德士古等国际同类装置相比，有三大优势：一是投资少，比同等规模投资节省三分之一；二是工期短，比壳牌炉建设时间缩短三分之一；三是操作程序简便，适应中国煤化工产业的实际，易于大面积推广。 HT-L粉煤气化煤质要求 HT-L粉煤气化工艺对煤种的适应性广泛，从较差的褐煤、次烟煤、烟煤到石油焦均可作为气化的原料。即使是高灰分、高水份、高硫的煤种也能使用。但从经济运行角度考虑，并非所有煤种都能够获得好的经济效益。因此，使用者应该认真细致地选择合适的煤种，在满足设计要求的前提下，保证装置的稳定运行。 HT-L粉煤气化装置对煤种的一般要求 煤种分析项目数据范围 总水（AR；%） 4.5~30.7
煤炭加压气化技术的研究及开发_步学朋
收稿日期:2001Ο02Ο15 作者简介:步学朋(1962-),男,山东济南人,硕士,高级工程师,从事煤炭气化的研究工作。 特约专稿 煤炭加压气化技术的研究及开发 步学朋,彭万旺 (煤炭科学研究总院北京煤化学研究所,北京 100013) 摘 要:简要介绍了北京煤化学研究所在加压固定床气化———包括D 650mm 中试和D 100mm 小试气化技术,D 300mm 和D 100mm 加压流化床气化技术,加压气流床气化数学模拟等方面的研究和开发情况,给出了典型煤种在不同气化炉、不同操作条件下的试验数据,讨论了我国煤炭气化技术的发展前景。关键词:固定床气化;流化床气化;加压气化;气流床气化 中图分类号:TQ546 文献标识码:A 文章编号:1005Ο2798(2001)03Ο0014Ο05 煤炭气化是将固体煤炭转变为煤气,它广泛应 用于生产化工合成气(如合成氨、甲醇等)、工业燃料气、城市煤气等领域,是洁净煤技术的重要组成部分。随着煤炭液化技术的发展和商业化以及先进的整体煤气化联合循环发电技术(IGCC )、第二代PF 2BC 及燃料电池(IGFC )的开发应用,煤炭气化技术将起到越来越重要的作用。 煤炭科学研究总院北京煤化学研究所从50年代开始,先后开展了煤炭地下气化、常压移动床发生炉气化试验研究、D 200mm 文氏管排灰流化床气化炉试验、单双筒熔渣池气化炉研究,开发了D 116m 水煤气两段炉和D 0185m 、D 2m 一段、两段发生炉及上下鼓风反火炉并用于矿区气化、制备工业燃料气等。80年代以来,又开展了煤炭加压气化技术研究,下面将简要介绍这方面的研究及开发情况。 1 加压固定床气化技术研究开发 111 D 650mm 中试气化技术 70年代末,北京煤化所承担国家科委建立中试 气化试验装置的任务,1983年进行设备安装,中试装置的气化炉内径为650mm ,燃料层高度为2m ,运行压力为2～215MPa (最高3MPa ),气化强度(煤气)为850～1500Nm 3/h ?m 2,耗煤量为200～500kg/h ,炉出口温度上限为560℃。 1984年5月开始煤种试验,先后成功地进行了 沈北、蔚县、黄县、依兰、窑街等五个典型中国煤种的 半工业性试验,累计运行1000多小时。D 650mm 气化炉试验操作稳定,结果重现性好,取得的数据完整可靠。其中龙口褐煤、蔚县长焰煤和依兰煤的气化试验结果分别为相应的三个城市煤气化工程项目的可行性研究报告所采用,窑街长焰煤的试验结果则直接被国外设计单位所采用,作为兰州城市煤气工程设计的依据。表1为典型试验结果及依兰煤与东德的D 316m 气化炉上进行的工业性试验结果对比。 可见D 650mm 加压中试装置操作比较稳定,结果波动较少。对照依兰煤中试和工业装置两个试验结果,可见在近似的操作条件下,其一致性很好,粗煤气中主要组分差异小于3%。在中试装置上进行不同工艺条件对比试验所得出的最佳汽氧比(510kg/Nm 3)及不需要搅拌装置等结论完全被P KM316m 炉试验结果所证实,主要消耗指标十分 接近。由此可以认为,D 650mm 中试结果用于工业 设计是可靠的。 112 D 100mm 加压小试气化及煤炭加压气化基础特性研究 由于中试费用较高,为进行大量煤种试验,有必要开发小型试验装置。为此北京煤化所牵头承担“七五”“中国煤种资源数据库”的攻关工作,作为其中一部分,北京煤化所开展了“煤炭加压气化基础特性研究”,开发了D 100mm 固定床气化小型试验装置。气化炉设计压力为510MPa ,运行压力为310MPa ,气化炉高度为315m ,气化炉配置操作参
煤气化技术的现状及发展趋势分析
煤气化技术是现代煤化工的基础，是通过煤直接液化制取油品或在高温下气化制得合成气，再以合成气为原料制取甲醇、合成油、天然气等一级产品及以甲醇为原料制得乙烯、丙烯等二级化工产品的核心技术。作为煤化工产业链中的“龙头”装置，煤气化装置具有投入大、可靠性要求高、对整个产业链经济效益影响大等特点。目前国内外气化技术众多，各种技术都有其特点和特定的适用场合，它们的工业化应用程度及可靠性不同，选择与煤种及下游产品相适宜的煤气化工艺技术是煤化工产业发展中的重要决策。 工业上以煤为原料生产合成气的历史已有百余年。根据发展进程分析，煤气化技术可分为三代。第一代气化技术为固定床、移动床气化技术，多以块煤和小颗粒煤为原料制取合成气，装置规模、原料、能耗及环保的局限性较大；第二代气化技术是现阶段最具有代表性的改进型流化床和气流床技术，其特征是连续进料及高温液态排渣；第三代气化技术尚处于小试或中试阶段，如煤的催化气化、煤的加氢气化、煤的地下气化、煤的等离子体气化、煤的太阳能气化和煤的核能余热气化等。 本文综述了近年来国内外煤气化技术开发及应用的进展情况，论述了固定床、流化床、气流床及煤催化气化等煤气化技术的现状及发展趋势。 1．国内外煤气化技术的发展现状 在世界能源储量中，煤炭约占79%，石油与天然气约占12%。煤炭利用技术的研究和开发是能源战略的重要内容之一。世界煤化工的发展经历了起步阶段、发展阶段、停滞阶段和复兴阶段。20世纪初，煤炭炼焦工业的兴起标志着世界煤化工发展的起步。此后世界煤化工迅速发展，直到20世纪中叶，煤一直是世界有机化学工业的主要原料。随着石油化学工业的兴起与发展，煤在化工原料中所占的比例不断下降并逐渐被石油和天然气替代，世界煤化工技术及产业的发展一度停滞。直到20世纪70年代末，由于石油价格大幅攀升，影响了世界石油化学工业的发展，同时煤化工在煤气化、煤液化等方面取得了显著的进展。特别是20世纪90年代后，世界石油价格长期在高位运行，且呈现不断上升趋势，这就更加促进了煤化工技术的发展，煤化工重新受到了人们的重视。 中国的煤气化工艺由老式的UGI炉块煤间歇气化迅速向世界最先进的粉煤加压气化工艺过渡，同时国内自主创新的新型煤气化技术也得到快速发展。据初步统计，采用国内外先进大型洁净煤气化技术已投产和正在建设的装置有80多套，50%以上的煤气化装置已投产运行，其中采用水煤浆气化技术的装置包括GE煤气化27套（已投产16套），四喷嘴33套（已投产13套），分级气化、多元料浆气化等多套；采用干煤粉气化技术的装置包括Shell煤气化18套（已投产11套）、GSP2套，还有正在工业化示范的LurgiBGL技术、航天粉煤加压气化（HT-L）技术、单喷嘴干粉气化技术和两段式干煤粉加压气化（TPRI）技术等。
科林粉煤气化技术
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O-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 - CCG。 3. 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%<200μ，90%<65μ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。
粉煤加压气化技术
粉煤加压气化技术简介 一、背景 “九五”期间华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂（水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心）、中国天辰化学工程公司共同承担了国家“十五”科技攻关计划课题“粉煤加压气化制合成气新技术研究与开发”，建设具有自主知识产权的粉煤加压气化中试装置。装置处理能力为15～45吨煤/天，操作压力2.0～2.5Mpa，操作温度1300～1400℃。 该课题于2001年年底启动，2002年10月完成研究开发阶段中期评估，中试装置进入设计施工阶段。2004年7月装置正式投运，首次在国内展示了粉煤加压气化技术的运行结果，填补了国内空白，技术指标达到国际先进水平。中试装置于2004年12月6日至9日顺利通过科技部组织的现场72 小时运行专家考核，2004年12月21日于北京通过科技部主持的课题专家验收。同年，该成果入选2004年度煤炭工业十大科学技术成果。 二、装置流程与技术优势 1、整个工艺流程如图1，具体流程为：原煤除杂后送入磨煤机破碎，同时由经过加热的低压氮气将其干燥，制备出合格煤粉存于料仓中。加热用低压氮气大部分可循环使用。料仓中的煤粉先后在低压氮气和高压氮气的输送下，通过气化喷嘴进入气化炉。气化剂氧气、蒸汽也通过气化喷嘴进入气化炉，并在高温高压下与煤粉进行气化反应。出气化炉的高温合成气经激冷、洗涤后并入造气车间合成气管线。熔融灰渣在气化炉激冷室中被激冷固化，经锁斗收集，定期排放。洗涤塔出来的黑水经过二级闪蒸，水蒸汽及一部分溶解在黑水中的酸性气CO 2、H2S 等被迅速闪蒸出来，闪蒸气经冷凝、分离后与气化分厂生产系统的酸性气一并处理，闪蒸黑水经换热器冷却后排入地沟，送气化分厂生产装置的污水处理系统。
煤炭气化技术的发展及应用中的问题分析
煤炭气化技术的发展及应用中的问题分析 发表时间：2020-01-14T13:39:57.403Z 来源：《基层建设》2019年第28期作者：巩奎奎 [导读] 摘要：随着科学技术的发展，我国煤炭开采技术也取得一定的进步和发展，本文通过分析煤炭开采工程中应用的煤炭气化技术，分析煤炭气化技术的分类及应用，提出煤炭气化技术对煤种的适应性，希望以此能够为相关企业或工作者提供参考性的意见，从而推动我国煤炭行业的可持续发展。 神华新疆化工有限公司新疆乌鲁木齐 831400 摘要：随着科学技术的发展，我国煤炭开采技术也取得一定的进步和发展，本文通过分析煤炭开采工程中应用的煤炭气化技术，分析煤炭气化技术的分类及应用，提出煤炭气化技术对煤种的适应性，希望以此能够为相关企业或工作者提供参考性的意见，从而推动我国煤炭行业的可持续发展。 关键词：煤炭气化技术；发展；应用；问题 前言：近年来，煤炭行业中的气化技术逐渐成为煤炭气化过程中需要重点重视的问题，如何运用合理的煤矿气化技术对煤炭行业发展也有很大的影响，为切实解决煤炭气化过程中的应用问题，需要研究当前煤炭在气化过程中运用的各项技术，在此基础上来提升生产作业过程中安全管理和环保施工水平，促进煤炭事业的顺利发展。 1.煤炭气化技术的分类及应用 当前我国科学技术大力发展下，用于煤炭行业中的气化技术也得到一定的发展和进步，在实际应用过程中，应将技术特征、使用设备特点、煤种充分等考虑在内。以下分别从三个角度分析煤炭气化技术的分类及应用： 1.1固定床/移动床气化技术 这部分煤炭气化技术主要分为两种，其一，常压固定床气化，其中所使用的主要设备为常压固定长气化炉，这项设备的优势在于可降低燃煤及其相关污染物的排出，主要应用于我国一些中型或小型的化肥生产工厂中，能够生成合成氮产量的60%以上，但与此同时也会对工程的安全生产带来不利影响，容易造成钢材腐蚀情况，设备的机械性能也会因此降低，因此要想促进未来更好发展，这就需要进一步提升其在使用过程中的生产成效以及降低其对环境造成的污染；其二，加压固定床气化技术，这项技术主要应用于我国化工合成以及城市煤气中，从整体上来看，这项技术在使用过程中与常压固定床气化相比较，具有高气化效率、氧气消耗比较少，能够使用于灰分高、灰熔点高的煤等优势，但与此同时，但其在应用时还具有蒸汽消耗多、焦油、酚水处理困难等缺陷，在这个技术中生产性能具有一定优势的是液态排渣的BGL 气化技术，切实做到当前国家提倡的节能减排，因此也就获得大范围的应用。 1.2流化床气化技术 这项技术主要分为两种，其一，常压流化床气化技术，这项技术在进行燃料生产以及氨合成等方面，具有良好的煤炭适应性，例如，褐煤、次烟煤等一些具有混合性质的煤型，都可应用于常压流化床气化技术中作为原料，主要用于一些规模比较小的煤化工厂，除此之外，将常压流化床气化技术应用与垃圾处理以及气化生物领域中，有很好的应用意义，从长远的发展眼光来看，还需要进一步提升该项技术气化工作成效以及进行煤炭转化的工作效率；其二，加压流化床技术，这项技术是当前我国使用比较成功的技术，随着科学技术大力发展，这项技术在未来的发展中，会大范围应用于规模比较大的煤化工厂中[1]。 1.3气流床气化技术 这项技术主要分为两种，其一，水煤浆进料气化，这项技术在我国使用比较成熟，结合当前发展实际来看，这项技术的突破部分应该是进一步提升进入炉内的水煤浆浓度、喷嘴和耐火砖利用几率、降低氧气使用和成本这三方面。曾经有煤炭企业尝试降低气化温度的方式，加强耐火砖在其中的应用效率，但因其气化过程中存在高排放物，因此这种方式没有得到大范围使用；其二，干粉进料气化，这项技术的应用在煤炭领域中有很大的争执，例如，冷却煤气的方式，是利用废弃的锅子还是利用激冷流程。 2.煤炭气化技术对煤种的适应性 在应用煤炭气化技术时，对煤种有相应的要求，不是随便一个类型的煤通过气化就会获得相应的生产效益以及经济效益。因此为进一步提升煤炭技术对煤种的适应性，可通过采取配煤气化和分级气化两种方式进行气化，其中配煤气化主要是指在原本煤种中添加其他类型煤种，以此来改变原本的煤本身化学性质；而分级气化主要是指在进行煤炭气化是，对其中的能源进行二次利用，例如，在使用气流床气化技术过程中，其中所排放出来的灰渣、煤渣等可以应用与其他方面进行二次使用，具有节约资源的使用意义。 2.1褐煤 与其他类型的煤炭种类进行比较，褐煤具有含水量高的特征，主要含有30% -50%的水分，这种特征也在一定程度上为褐煤的利用带来相应的难点和制约，甚至有些褐煤含水量高达50%以上。因此在将褐煤作为煤炭气化中使用的煤炭原料过程中，需要相关工作人员对其做干燥处理工序，进行干燥处理的工序标准为褐煤含水量低于8%，但就干燥处理这一工序的性质而言，工作量比较大，成本高，除此之外，还要考虑从褐煤中排出的水分能否进行回收再利用的问题。基于以上，要想切实解决对褐煤进行烘干排水这一问题，主要有两种解决方式，其一，为将褐煤与其他类型煤种进行调配之后在进行气化；其二，为将褐煤原本的质量进行相应的改变。但从整体上来讲不论以什么方式进行气化，首先都应该保证其进行干燥处理是否合理，之后在进行相应的干燥处理程序，另外由于褐煤本身具有高挥发性，因此相关工作人员在进行褐煤干燥、破碎等工序时要防止其发生爆炸事件。结合以上根据相关实践表明，利用低温干馏的方式对褐煤进行干燥排水处理，能够将之后排出的水分制成高浓度的水煤浆再次利用[2]。 2.2高灰高硫煤 现下，我国在应用气流床气化技术过程中，对煤炭原料的灰分含量要求低于20%，相比较于国外要高于5%，灰分含量过高的同时也在一定程度上增加了能源消耗问题，这与我国推行的节能环保理念不相符，也就使得工程中所需要的成本也因此增加；在应用固定床/移动床气化技术以及流化床气化技术时，虽然这项技术能够适用于灰分含量高的煤型，但在实际应用过程中还需要重视其中的经济性、节能性问题，基于此这就需要在实际气化之前对高灰高硫煤进行相应的除灰处理工作。关于解决灰分含量的方式，可利用物理或化学的方式进行，也可用与其他煤型进行调配的方式，以此来减少其中所含有的灰量。另外，将煤和石油焦混合物作为气化原料时，确保其中含硫量低于3%，这主要是因为其进行气化时会产生H2S这一化学物质，能够将设备、管道腐蚀。但就当前我国大多数地区进行高硫煤气化时，其含硫量高达10%，过高的含硫量会使得硫化氢含量因此提升，这也就增加工程对硫进行回收的资金成本，同时污水处理更加困难。
现代煤气化技术发展趋势及应用综述_汪寿建
2016年第35卷第3期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·653· 化工进展 现代煤气化技术发展趋势及应用综述 汪寿建 （中国化学工程集团公司，北京 100007） 摘要：现代煤气化技术是现代煤化工装置中的重要一环，涉及整个煤化工装置的正常运行。本文分别介绍了中国市场各种现代煤气化工艺应用现状，叙述汇总了其工艺特点、应用参数、市场数据等。包括第一类气流床加压气化工艺，又可分为干法煤粉加压气化工艺和湿法水煤浆加压气化工艺。干法气化代表性工艺包括Shell炉干煤粉气化、GSP炉干煤粉气化、HT-LZ航天炉干煤粉气化、五环炉（宁煤炉）干煤粉气化、二段加压气流床粉煤气化、科林炉（CCG）干煤粉气化、东方炉干煤粉气化。湿法气化代表性工艺包括 GE水煤浆加压气化、四喷嘴水煤浆加压气化、多元料浆加压气化、熔渣-非熔渣分级加压气化（改进型为清华炉）、E-gas(Destec)水煤浆气化。第二类流化床粉煤加压气化工艺，主要有代表性工艺包括U-gas灰熔聚流化床粉煤气化、SES褐煤流化床气化、灰熔聚常压气化（CAGG）。第三类固定床碎煤加压气化，主要有代表性工艺包括鲁奇褐煤加压气化、碎煤移动床加压气化和BGL碎煤加压气化等。文章指出应认识到煤气化技术的重要性，把引进国外先进煤气化技术理念与具有自主知识产权的现代煤化工气化技术有机结合起来。 关键词：煤气化；市场应用；气化特点；参数数据分析 中图分类号：TQ 536.1 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2016）03–0653–12 DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.03.001 Development and applicatin of modern coal gasification technology WANG Shoujian （China National Chemical Engineering Group Corporation，Beijing100007，China）Abstract：Modern coal gasification technology is an important part of modern coal chemical industrial plants，involving stable operation of the entire coal plant. This paper introduces application of modern coal gasification technologies in China，summarizes characteristics of gasification processes，application parameters，market data，etc. The first class gasification technology is entrained-bed gasification process，which can be divided into dry pulverized coal pressurized gasification and wet coal-water slurry pressurized gasification. The typical dry pulverized coal pressurized gasification technologies include Shell Gasifier，GSP Gasifier，HT-LZ Gasifier，WHG (Ning Mei) Gasifier，Two-stage Gasifier，CHOREN CCG Gasifier，SE Gasifier. The typical wet coal-water slurry pressurized gasification technologies include GE (Texaco) Gasifier，coal-water slurry gasifier with opposed multi-burners，Multi-component Slurry Gasifier，Non-slag/slag Gasifier (modified as Tsinghua Gasifier)，E-gas (Destec) Gasifier. The second class gasification technology is fluidized-bed coal gasification process. The typical fluidized-bed coal gasification technologies include U-gas Gasifier，SES Lignite Gasifier，CAGG Gasifier. The third class gasification technology is fixed-bed coal gasification process. The typical fixed-bed coal gasification technologies include Lurgi Lignite 收稿日期：2015-09-14；修改稿日期：2015-12-17。 作者：汪寿建（1956—），男，教授级高级工程师，中国化学工程集团公司总工程师，长期从事化工、煤化工工程设计、开发及技术管理工作。E-mail wangsj@https://www.360docs.net/doc/ce11255692.html,。