国内干粉气流床煤气化技术的工程化应用现状与展望_

析了国内各种粉煤气化技术的工业化应用现状 ； 提出了干粉气流床气化技术发展过程中需要解决的若干问题 ； 展 望了粉煤气化技术的工程化应用的前景 。 关键词： 干煤粉； 气流床煤气化； 工程化； 现状； 展望 doi： 10． 3969 / j． issn． 1004 － 8901． 2013． 03． 001 中图分类号： TQ546． 4 文献标识码： A 文章编号： 1004 － 8901 （ 2013 ） 03 － 0001 － 05
1 000 2 × 2 200
21． 33 7． 0 17． 03 25． 5 18． 62 21． 33 25． 26 25． 26
1 420 2009 － 11 1 270 2008 － 05 1 287 2010 － 11 1 440 2010 － 08 ＜ 1 500 2010 － 11 1 420 2012 － 06 1 500 1 500 在建 在建
床气化技术的发展和应用具有里程碑意义。 通过 其工程化应用， 加深了人们对这种新型煤气化技术 的理解和认识， 促进了 GSP 等其他先进干煤粉气化 技术的引进和应用。 GSP 工艺技术于上世纪 70 年代末由前民主德 国的德意志燃料研究所开发， 采用单烧嘴顶置和盘 以及类似 GE 水煤浆气 管式水冷壁的气化炉结构， 化技术所采用的下行激冷流程。1984 年， 在德国黑 水市建立了 1 套 130 MW 冷壁炉的商业化装置， 原 料处理能力为 720 t / d， 该装置运行了 10 多年。GSP 工艺技术的所有权经过多次转让， 现归西门子公司 所有。2005 年 5 月， 德国西门子燃料气化技术公司 和中国神华宁夏煤业集团有限责任公司共同组建 了北京杰斯菲克气化技术有限公司， 该公司是 GSP 煤气化专利技术及其商标在中国及其周边地区唯 一的合法提供商。 目前 GSP 工艺技术在国内已经 运行的业绩为神华宁夏煤业集团有限责任公司煤 基烯烃项目， 采用 5 套 GSP 气化炉， 单炉处理量为 2 000 t / d， 2010 年 10 月投产运行。
第 51 卷 第 3 期 2013 年 6 月
化肥设计 Chemical Fertilizer Design
June 2013
· 1·
专题综论
国内干粉气流床煤气化技术的 工程化应用现状与展望
赵 涛
（ 中国五环工程有限公司， 湖北 武汉 430223 ） 摘 WHG 等煤气化技术的历程； 分 要： 回顾了我国引进壳牌和 GSP 干粉气流床煤气化技术以及自主开发 HT － L、
13 大唐国际发电股份有限公司 3 × 3 000 14 天津渤海化工有限责任公 司天津碱厂 15 贵州天福化工有限责任公司 16 云南云天化股份有限公司 17 鹤壁煤电股份有限公司 18 大同煤矿集团有限责任公司 2 000 1 300 2 800 2 800 2 × 2 000
2
国内干粉气流床煤气化技术的自主开发和 工程化应用
Abstract ： Author has reviewed the progresses for coal gasification technologies of Shell and GSP dry powder gas flow bed， imported by China， as well as selfdeveloped HTL， WHG etc． ； has analyzed the presently industrialized application situation of the various kinds of pulverized coal gasification technologies in China； has supposed some problems to be solved in the developing process of the gasification technologies of dry powder gas flow bed； has prospected the engineering application foreground for the pulverized coal gasification technology． Key words： dry and pulverized coal； coal gasification by gas flow bed； being engineered； present situation； prospect doi： 10． 3969 / j． issn． 1004 － 8901． 2013． 03． 001
1 2 3 4 5 6 7 8 9
湖北双环科技股份有限公司 广西柳州化肥股份公司 中石化壳牌岳阳公司 中石化安庆分公司 中石化湖北化肥分公司 云南天安化工有限公司 云南沾化有限责任公司
永城煤电（ 集团） 有限责任公司 2 200 河南开祥化工有限公司 责任公司 1 000 2 200
10 河南省中原大化集团有限 11 大化集团有限责任公司 12 中国神华煤制油有限公司
Present Engineering Application Situation and Prospect for Coal Gasification Technology of Dry Powder Gas Flow Bed in China
Zhao Tao （ China Wuhui 430223 China）
－1
工业化 装置台数 21 （ 7 ） 17 （ 2 ） 1
开车年份 2008 2012 2013
航天长 征 化 学 工 程 股 份 有 限公司 华东理工大学 、 中石化宁波 工程公司 中国五环工程有限公司 西安热工研究院有限公司 华东理工大学兖矿集团
第3 期
赵
涛
国内干粉气流床煤气化技术的工程化应用现状与展望
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从表 2 可以看出， 自主开发的煤气化技术已经 尤其是 HT － L 煤气化技术目前 获得了很大的进展， 已在中小化肥企业获得了较多的应用， 目前正在进 行大型化的相关研发工作。 Shell 公 由于国内干粉煤气化技术的迅猛发展 ， 司也开始开发更具有经济性的激冷流程的混合粉 煤气化技术， 目前正在建设中。
国内各种干粉气流床煤气化技术的开发和应用情况
开发单位 技术特点 单喷嘴顶置， 水 冷壁结 构， 下 行水 激冷流程 单喷嘴顶置， 水 冷壁结 构， 下 行水 激冷流程 四喷嘴对置， 水 冷壁结 构， 上 行水 激冷流程 四喷嘴对置， 水 冷壁结 构， 上 行水 激冷流程或上行废锅流程 四喷嘴对置， 水 冷壁结 构， 下 行水 激冷流程 1 200 1 000 2 000 1 000 3 1（ 1） 1（ 1） 1 2013 2012 2012 2012 单炉处理 煤量 / t·d 720 1 500 1 000
Shell 干煤粉气化技术的引进和工程化应用还促
Mad = 15% 。 注： 大唐国际发电股份有限公司的原料煤种为褐煤，
从表 1 可以看出， 这些项目所采用的原料煤的 灰分和灰熔点普遍较高， 均不能满足水煤浆气化经 济性运行对原料煤的要求； 另一方面， 这些项目中 大多没有配套的固定煤炭资源， 必然要求气化技术 的煤种适应性更广。 在这种情况下， 出于对项目原 料保障、 项目规模和产品方案以及当时的技术发展 水平等多方面的综合考虑， 这些项目最终选用了 Shell 干煤粉气化技术。
2004 年毕业于中国科 作者简介： 赵涛（ 1979 年 － ） ， 男， 湖北随州人， 学院研究生院化学工程专业， 硕士， 高级工程师， 从事化工项目工艺 专业的设计和技术管理等工作。
1 Shell、 GSP 煤气化技术的引进和工程化应用
Shell 干煤粉气化技术早在 1972 年就开始基础 研究， 经过 20 多年的开发和试验， 于 1993 年在荷兰
GSP、 HT － L 等单喷嘴水冷壁干煤粉气化技术 采用的激冷流程在一 气化炉结构及工艺流程简单， 定程度上避免了 Shell 煤气化技术中易出现的激冷 气压缩机、 飞灰过滤器等关键设备的故障问题， 并 能够在保证项目经济 降低了粉煤气化装置的投资， 性的基础上配置多台粉煤气化炉， 保证了煤气化装 置的运行时间。 GSP 气化炉运行 2 年多以来， 在现场实际运行 过程中， 对工艺设计进行了一些优化， 包括气化炉 内壁采用新的耐火材料， 修改了输煤控制系统以及 气化炉烧嘴角度进行矫正等； 通 输送系统的差压， 解决了煤气化装置生 过对激冷及冷却系统的改造， 产合成气中含尘量较高的问题， 目前部分气化炉已 经实现了满负荷生产并通过了性能考核 。 2008 年 10 月 HT － L 煤气化技术先后在河南濮 阳龙宇和安徽临泉化工成功投入商业运营， 由于装 更 容 易 实 现 运 行 时 间 的 突 破。 置规模 相 对 较 小， 2010 年， 2 台率先投用的航天炉长周期运行取得显 其中安徽临泉化工气化装置年度计划运行 著进展， 317 天， 实际累计运行 338 天， 开工率大于 90% ， 烧 嘴使用寿命达到 143 天。 TPRI 两段炉的废锅流程应用于华能绿色煤电 IGCC 工业示范工程中， 2012 年 4 月点火运行； 激冷 流程应用于内蒙古世林化工 30 万 t / a 甲醇项目中， 2012 年 10 月点火运行， 目前这 2 套煤气化装置还 处于调试过程中。 华东理工大学等单位开发的单喷嘴粉煤气化 技术和多喷嘴对置式粉煤气化技术目前处于工业 WHG 粉煤气化工业化装 化示范装置的建设阶段， 置也在建设中。
表2
序号 1 2 3 4 5 技术名称 HT － L 煤气化技术 单喷嘴粉煤气化技术 WHG TPRI 两段炉 多喷嘴对置式粉煤气 化技术 注： 括号内的数字为已经开车或正处在试车阶段的气化炉台数 。
进了国内干煤粉气化技术相关设备、 仪表、 材料等领 域的技术进步， 培养和锻炼了一大批相关技术领域的 工程设计、 施工和操作人才， 为国产化的干粉煤气化 技术的开发奠定了技术和人才基础。 目前， 国内各 单位和机构已开发出 HT － L 煤气化技术、 单喷嘴粉 WHG、 TPRI 两段炉、 煤气化技术、 多喷嘴对置式粉 部分技 煤气化技术等多种干粉气流床煤气化技术， 术已经成功实现了工业化生产。 国内各种干粉气 流床煤气化技术的开发和应用情况见表 2 。