科林高压干粉煤气化工艺技术分析_赵小倩
科林粉煤气化工艺
1、前言中国目前是世界上最大的煤炭生产和消费国，煤炭的年产量在12亿吨以上，随着我国石油和化学工业产业发展与能源、资源短缺矛盾的上升及西、北部煤炭资源的开发，新型煤化工产业蓬勃发展，但西、北部煤种大部分为褐煤，这就为煤气化工艺的选择增加了许多局限性。
由于褐煤制浆性不好，对煤质改性的研究尚未达到工业化生产的需要，具有工业化生产基础的水煤浆气化工艺列在了选择范围之外，适用范围广、能耗低的粉煤气化技术成为被选择的对象。
但由于废锅流程的粉煤气化工艺在中国的推广不成功，对粉煤气化工艺的选择成了煤化工产业发展的一个难题。
煤气化工艺是煤化工、IGCC、加氢工艺、煤液化等的龙头和基础，气化工艺在很大程度上影响到煤化工产品（电力）的成本和效益，因此选择高效、低耗、无污染的煤气化技术是发展煤化工的前提。
现将国内近期引进的激冷流程的科林粉煤加压气化技术进行总结，以供参考。
2、科林粉煤气化工艺的技术来源及发展历程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燃料研究所，于上世纪70年代末开始开发，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。
燃料研究所和黑水泵厂的技术骨干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气化技术。
3、科林CCG技术与西门子GSP技术的联系和区别科林和西门子所提供的煤气化技术均是在燃料研究所早年的过期专利和黑水泵厂130MW气化炉的基础上进行放大和改进后的技术，然后形成了自己的新的专利体系。
干煤粉气化技术在500kt_a合成氨项目的应用总结_宋玉国
櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅2.4针对工艺空气不足采取的措施在工艺空气压缩机一级滤芯前加防尘网，加强对滤芯压差的监护。
对使用中的滤芯在入夏前清洗反吹1次，有效地延长了一级滤芯的使用寿命。
做好备品备件工作，根据滤芯压差上升情况及时进行更换，保证工艺空气压缩机的安全、稳定运行，从而保证系统对工艺空气的基本需要。
后系统改造引入高压氮气。
2010年大修期间，在甲烷化炉前引入高压氮气管线，在夏季高负荷生产中，根据后系统合成回路的氢氮比要求，及时引入高压氮气并调节加入后系统的高压氮气量，有效地解决了合成回路对氮气的需求。
3结语通过采取以上措施和优化操作，不仅为系统的高负荷运行提供了保证，提高了氨产量，还降低了系统消耗，增加了经济效益。
但这些措施在实施过程中也会遇到不少困难，需要广大专业技术人员和操作人员付出辛勤的劳动，认真巡检、精心操作，及时处理随机出现的各种突发性问题。
［参考文献］［1］刘品涛，李开胜．一段转化炉顶烧嘴偏烧原因及改进措施［J ］．大氮肥，2005，28（6）：392－394［收稿日期］2014-01-09［作者简介］宋玉国（1971—），男，山东滕州人，助理工程师。
干煤粉气化技术在500kt /a 合成氨项目的应用总结宋玉国，张庆忠（兖矿新疆煤化工有限公司，新疆乌鲁木齐830011）［摘要］贵州开阳化工有限公司500kt /a 合成氨项目的煤气化装置采用干煤粉气化技术，气化室引进原德国科林公司的粉煤气化技术燃烧室并进行创新，激冷室及粗合成气初步净化和渣水处理采用已在多喷嘴对置式水煤浆气化装置上应用成熟的相关配套技术。
介绍了该煤气化装置的工艺流程及运行情况，目前气化装置的生产已稳定、达产。
［关键词］干煤粉气化；气化炉；合成气；试车；试生产［中图分类号］TQ 546.2［文献标志码］B［文章编号］1004－9932（2014）05－0004－04Application Summary of Dry Pulverized Coal Gasification Technologyin 500kt /a Ammonia ProjectSONG Yuguo ，ZHANG Qingzhong（Yankuang Xinjiang Coal Chemical Co．，Ltd ，Urumchi 830011，China ）Abstract ：Dry pulverized coal gasification technology is adopted by coal gasification plant of 500kt /a ammo-nia project of Guizhou Kaiyang Chemical Company Ltd．Combustion chamber of pulverized coal gasification technology owned by CHOＲEN Industrietechnik GmbH is innovated and adopted by the gasification chamber．Mature related technology ，which has been employed by opposed multi-burner coal water slurry gasificationplant ，is introduced to quenching chamber ，crude synthesis gas primary purification and slag water treatment．This paper introduces the process flow and running situation of the coal gasification plant．At present ，the pro-duction of the coal gasification plant is stable and has reached the design capacity．Key Words ：dry pulverized coal gasification ；gasifier ；synthesis gas ；commissioning ；pilot production1概述贵州开阳化工有限公司500kt /a 合成氨项目第5期2014年9月中氮肥M-Sized Nitrogenous Fertilizer Progress No.5Sep．2014是大型煤化工项目，该项目由兖矿集团与贵州开磷集团共同投资建设，是国家批准的贵阳煤磷化工（国家）生态工业示范基地重点项目，项目由中国天辰化学工程公司负责总体设计。
科林三喷嘴干煤粉气化装置优化改进与应用实践
３４㊀化㊀肥㊀工㊀业第４５卷㊀第３期作者简介:唐高荣(１９８３ )ꎬ男ꎬ助理工程师ꎬ兖矿贵州开阳化工有限公司气化车间首席工程师㊁车间主任ꎬ主要从事化工生产技术管理工作ꎻｔａｎｇｇａｏｒｏｎｇ＠１６３.ｃｏｍ科林三喷嘴干煤粉气化装置优化改进与应用实践唐高荣(兖矿集团贵州开阳化工有限公司㊀贵州开阳㊀５５０３００)摘㊀要㊀针对科林三喷嘴干煤粉气化装置在运行中出现的问题ꎬ提出改进方案及具体的改造措施ꎮ改造措施实施后ꎬ气化装置运行状况得到明显改善ꎬ运行周期得以延长ꎬ取得了显著的经济效益和社会效益ꎮ关键词㊀三喷嘴干煤粉气化炉ꎻ优化改进ꎻ应用实践㊀㊀中图分类号:ＴＱ５４５㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ｂ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１００６￣７７７９(２０１８)０３￣００３４￣０３ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆＣｈｏｒｅｎＴｈｒｅｅ￣ＮｏｚｚｌｅＤｒｙＰｕｌｖｅｒｉｚｅｄＣｏａｌＧａｓｉｆｉｅｒａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰｒａｃｔｉｃｅＴＡＮＧＧａｏｒｏｎｇ(ＹａｎｋｕａｎｇＧｒｏｕｐＧｕｉｚｈｏｕＫａｉｙａｎｇＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＫａｉｙａｎｇ５５０３００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀ＩｎｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＣｈｏｒｅｎｔｈｒｅｅ￣ｎｏｚｚｌｅｄｒｙｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄｃｏａｌｇａｓｉｆｉｅｒꎬｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｐｒｏｐｏｓａｌｓａｎｄｓｐｅｃｉｆｉｃｒｅｎｏｖａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｓａｒｅｓｕｇｇｅｓｔｅｄ.Ａｆｔｅｒｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｒｅｎｏｖａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｓꎬｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｇａｓｉｆｉｅｒｈａｖｅｂｅｅｎｉｍｐｒｏｖｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙꎬｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｙｃｌｅｈａｓｂｅｅｎｐｒｏｌｏｎｇｅｄꎬａｎｄｒｅｍａｒｋａｂｌｅｅｃｏｎｏｍｉｃａｎｄｓｏｃｉａｌｂｅｎｅｆｉｔｓｈａｖｅｂｅｅｎａｃｈｉｅｖｅｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ｔｈｒｅｅ￣ｎｏｚｚｌｅｄｒｙｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄｃｏａｌｇａｓｉｆｉｅｒꎻｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔꎻａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒａｃｔｉｃｅ㊀㊀兖矿集团贵州开阳化工有限公司(以下简称兖矿开阳化工公司)针对贵州当地三高煤(高灰㊁高灰熔点㊁高硫)的特点ꎬ依靠兖矿集团技术支持ꎬ与德国科林公司㊁华东理工大学合作ꎬ开发出了国内首套以西南地区三高煤为主要原料的干煤粉气化技术ꎮ该气化技术主要包括三喷嘴顶置下喷式干煤粉加压气流床气化㊁盘管式水冷壁换热㊁水浴激冷ꎬ为三高煤的清洁高效利用探索了新的技术路线ꎮ兖矿开阳化工公司５００ｋｔ/ａ合成氨装置中设置２台气化炉ꎬ采用２开不备的运行方式ꎮ正常运行时ꎬ２台气化炉采用７５％的设计负荷运行ꎬ单炉投煤量为１１００ｔ/ｄꎬ气化炉操作压力为４.０ＭＰａꎬ有效气(Ｃ０＋Ｈ２)产量为７００００ｍ３/ｈꎻ气化炉出口粗合成气压力３.８ＭＰａꎬ温度２０５~２０７ħꎬ含尘质量浓度０.５~０.８ｍｇ/ｍ３ꎬ水气比为１ꎻ１０００ｍ３(标态)有效气(ＣＯ＋Ｈ２)氧耗和煤耗分别为３４０ｍ３和６５０ｋｇꎬ冷煤气效率为８０％ꎬ碳转化率为９８％ꎮ作为国内首套三高煤干煤粉气化工业化装置ꎬ气化炉自投运以来ꎬ不可避免地出现了一些问题ꎬ制约了气化装置的长周期稳定运行ꎮ围绕气化装置在试车及后期运行中出现的问题ꎬ兖矿开阳化工公司通过技术攻关ꎬ取得了明显成效ꎮ尤其是针对点火烧嘴火检信号不稳定㊁气化炉烧嘴座环隙超温㊁气化炉水冷壁抓钉烧蚀导致热通量波动㊁煤粉输送管线及气化黑水管线磨损冲刷严重㊁沉降槽漂珠进入系统而加剧泵的磨损等突出问题ꎬ兖矿开阳化工公司成立了气化技术攻关团队ꎬ针对相关问题进行优化研究ꎬ逐步完善了改进方案ꎬ并在此基础上先后对２套气化炉系统进行了优化改造ꎬ解决了上述影响气化装置长周期稳定运行的问题ꎮ２０１８年６月唐高荣:科林三喷嘴干煤粉气化装置优化改进与应用实践３５㊀１㊀点火烧嘴火检信号的优化改进１.１㊀存在的问题在前期运行过程中ꎬ点火烧嘴的火焰检测信号经常出现丢失而无法检测的情况ꎬ从而引起点火烧嘴跳车ꎮ经分析ꎬ出现此种情况的主要原因为长明灯火检通道直径较小且长度较长ꎬ在安装过程中易出现弯曲ꎬ在一定程度上阻挡了烧嘴火焰光线ꎬ致使长明灯火焰检测器较难捕捉到稳定的光信号ꎬ从而造成火焰检测器信号经常丢失ꎮ１.２㊀优化改进针对存在的问题ꎬ与有关专业研究机构合作ꎬ投用了三合一视频火检ꎬ在光谱检测的基础上增加了视频火检ꎬ从而形成复合火检ꎬ对炉膛内的烧嘴燃烧情况可通过视频直接监控ꎮ经上述改进后ꎬ在通过视频监控到点火烧嘴正常燃烧的情况下ꎬ可直接将长明灯火焰检测信号切除ꎬ从而彻底避免了因为火检信号丢失引起的跳车ꎬ而且火焰可视㊁信号稳定ꎮ２㊀气化炉烧嘴座环隙密封形式的优化改进２.１㊀存在的问题三喷嘴干煤粉气化炉水冷壁由烧嘴座盘管㊁筒体水冷壁盘管㊁渣口水冷壁盘管组成ꎮ燃烧室筒体分为２个部分ꎬ外部为气化炉壳体ꎬ内部为水冷壁盘管ꎬ外径Φ３０００ｍｍꎬ内径Φ２５００ｍｍꎮ烧嘴座内径Φ１６００ｍｍꎬ通过法兰与气化炉炉体连接ꎬ连接后采用Ω环焊接密封ꎮ气化炉自投运以来ꎬ多次出现夹层顶部超温现象ꎬ判断主要是由烧嘴座环隙窜气引起ꎮ筒体水冷壁上口与烧嘴座间的环向密封间隙原先为２６ｍｍꎬ采用耐火纤维毡填充及高压氮气进行密封ꎮ２０１５年８月入炉检查ꎬ发现环隙局部因超温已严重变形ꎬ筒体水冷壁局部烧穿ꎮ结构变形导致该处密封效果难以保证ꎬ窜气造成烧嘴座与水冷壁之间的气化反应流场不稳定ꎬ极易形成 小流场 ꎬ进一步导致环隙超温ꎮ２.２㊀优化改进结合上述分析ꎬ通过流场模拟分析ꎬ对气化炉烧嘴座环隙密封形式制定改进方案ꎬ利用系统大修机会实施ꎬ具体改进方案如下ꎮ(１)增设新型环隙隔板去除烧嘴座与气化炉外壁之间的龟甲网和浇注料ꎬ增设烧嘴座环板与隔板ꎬ并用新型耐火纤维毡和科学的装填方法填充水冷壁与炉壁间的间隙形成密封函ꎬ有效避免了合成气的回窜ꎮ(２)改进密封气系统经模拟分析ꎬ对气化炉烧嘴座的保护氮气流量计重新进行选型ꎬ将氮气流量计孔板直径改为Φ１３.９４ｍｍꎬ限流孔板孔径改为Φ４.００ｍｍꎬ流量计量程调整为０~１００ｍ３/ｈꎬ并调整进入气化炉夹层保护氮气的流量ꎮ３㊀气化炉水冷壁盘管抓钉的优化气化炉水冷壁抓钉是炉壁附着ＳｉＣ耐火材料和挂渣的主体元件ꎬ材质为３１０Ｓꎮ抓钉焊接在水冷壁盘管上ꎬ盘管内通冷却水ꎬ通过挂渣及ＳｉＣ耐火料覆盖在水冷壁盘管上对其进行保护ꎬ使水冷壁免遭炉内高温及气流等冲刷而烧蚀盘管ꎮ３.１㊀存在的问题２０１５年３月入炉检查ꎬ发现气化炉烧嘴座水冷壁㊁筒体水冷壁中上部等部位的抓钉磨损严重ꎬ抓钉长度由１５ｍｍ被磨损至２~３ｍｍꎬ局部部位甚至不足１ｍｍꎮ经分析ꎬ其原因为煤质不稳定ꎬ水冷壁抓钉烧蚀较为严重ꎻ水冷壁制造时抓钉焊接质量较差ꎬ容易脱落ꎮ该部位由于挂渣效果不好ꎬ较大面积的挂渣及ＳｉＣ耐火材料脱落ꎬ钉头露出ꎬ也反映出气化炉在运行过程中所属水冷壁热通量较高且频繁波动(热通量在５.０~５.９ＭＷꎬ正常热通量在４.０~４.５ＭＷ)ꎮ３.２㊀优化改进针对以上情况ꎬ在加强煤炭管理的基础上ꎬ需要从源头上对抓钉的抗冲刷腐蚀能力进行重新分析并研究改进的渠道ꎮ结合环隙优化改进的成效ꎬ对抓钉尺寸及焊接工艺进行重新研究后ꎬ确认原设计抓钉尺寸已不符合炉内反应的实际情况ꎮ为此ꎬ利用系统大修机会ꎬ采用新型抓钉及新的焊接工艺重新进行环向布置ꎬ对抓钉和水冷壁保护层进行改进优化ꎬ以解决水冷壁盘管抓钉烧蚀冲刷及挂渣困难㊁水冷壁热通量高等技术难题ꎮ３６㊀化㊀肥㊀工㊀业第４５卷㊀第３期４㊀黑灰水管线、煤粉输送管道的优化措施４.１㊀存在的问题煤粉制备磨机出口弯头㊁煤粉锁斗放空管线同心异径管㊁黑灰水管线采用普通碳钢材料ꎬ耐磨蚀性能较差ꎬ在气化装置运行一段时间后ꎬ由于管道内介质的冲刷磨损ꎬ管道㊁管件频繁磨损泄漏ꎬ被迫带压堵漏ꎬ不仅费用高昂ꎬ而且可能导致气化炉停车ꎬ管道泄漏也使清洁管理难度增大ꎮ４.２㊀优化措施针对上述情况ꎬ经交流考察及实测论证ꎬ与专业厂家合作开发出新型稀土合金耐磨材料ꎬ通过在易磨损(穿)部位采用稀土合金耐磨材料并在耐磨材料管件内部内衬陶瓷片等优化措施ꎬ增强了管道的耐磨蚀性能ꎬ相关管线使用寿命大幅提高ꎬ降低了运行维护费用ꎮ５㊀漂珠对气化灰水的影响及分离改造漂珠是粉煤灰珠状颗粒的一种ꎬ是薄壁的空心玻璃珠ꎬ因能漂浮在水上而得名ꎮ漂珠的形成主要是煤粒进入燃烧室时ꎬ在急速短暂的高温作用下ꎬ发生脱水㊁排气㊁氧化㊁燃烧㊁相变等多种物理化学反应ꎬ在加热和冷却的复杂过程中ꎬ使部分熔渣中空膨胀而形成ꎬ其形成主要受煤种㊁煤质㊁燃烧温度㊁燃烧方式等多种因素影响ꎮ质轻㊁粒径小㊁硬度高是漂珠的特点ꎬ其主要成分为ＳｉＯ２(质量分数５３.７５％)㊁Ａｌ２Ｏ３(质量分数３１.６０％)ꎮ５.１㊀漂珠对气化灰水的影响(１)对灰水输送设施的磨损较大ꎬ特别是对高温热水泵口环㊁叶轮㊁平衡盘和平衡鼓的磨损较为严重ꎮ(２)影响磁翻板液位计㊁远传液位计的准确测量ꎮ(３)影响灰水水质(悬浮物)ꎮ５.２㊀优化改进措施(１)排查煤种ꎬ停用产生漂珠较多的煤种ꎮ(２)利用漂珠不溶于水㊁密度小的特点ꎬ对沉降槽进行了改造:①在沉降槽溢流口增设一圈挡板ꎬ使大部分漂珠与灰水分离并通过引流管引出沉降槽ꎬ引出的漂珠经过滤收集后存放ꎬ滤液循环返回系统ꎻ②在沉降槽顶部灰水出口两侧各设１套漂珠挡板ꎬ富含漂珠的灰水通过阀门控制引出系统ꎬ漂珠经过滤收集后存放ꎬ滤液循环返回系统ꎮ改造后ꎬ超过９０％的漂珠被分离出系统ꎬ大大降低了渣水系统各转动设备的维修率ꎮ６㊀结语２０１６年１月和２０１７年２月ꎬ利用系统大修机会对２台气化炉实施了烧嘴座环隙密封型式㊁水冷壁盘管抓钉优化布置的改进ꎬ并在优化改进后利用短停机会进炉检查ꎬ未出现抓钉烧蚀损坏情况ꎬ水冷壁挂渣效果良好ꎬ运行中亦未出现挂渣困难㊁水冷壁热通量高等问题(表１)ꎮ通过对黑灰水管线㊁制粉及输送管线有关管件改用新型稀土合金耐磨材料ꎬ解决了管线极易磨损泄漏的问题ꎬ延长了其使用寿命ꎻ通过对沉降槽增设漂珠分离装置ꎬ大大降低了渣水系统各转动设备的维修率ꎮ优化改造措施实施后ꎬ杜绝了非计划停车ꎬ提高了气化装置的长周期稳定运行水平ꎬ实现了气化炉的经济运行ꎮ表１㊀气化炉优化改进前后工艺运行参数对比项目水冷壁热通量/ＭＷ灰渣可燃物质量分数/％粗渣细渣φ(ＣＯ＋Ｈ２)/％水冷壁挂渣情况Ａ＃改进前４.５~６.０３~５４５~４８８４.０~８７.０挂渣厚薄不均ꎬ局部抓钉裸露被冲刷炉改进后４.２~５.０<３３８~４２８６.７~８８.８挂渣均匀ꎬ挂渣效果良好Ｂ＃改进前４.５~５.８３~５４５~４８８５.０~８７.０挂渣厚薄不均ꎬ局部抓钉裸露冲刷严重炉改进前３.８~４.５<３３８~４０８７.５~８８.７挂渣均匀ꎬ挂渣效果良好㊀㊀兖矿开阳化工公司科林三喷嘴干煤粉气化炉为目前国内首套工业化运行装置ꎬ通过采取 改进１台㊁验证１台 的方案ꎬ利用系统大修机会先后完成了２台气化炉的优化改进并在生产实践中取得了良好的效果ꎬ为合成氨装置的稳定运行提供了技术保障ꎮ三喷嘴干煤粉气化技术的成功运用以及对关键设备的后续优化改进升级ꎬ将为贵州㊁山西㊁内蒙古等地的劣质煤就地转化提供了强有力的技术支持ꎮ(收到修改稿日期㊀２０１８￣０１￣１９)。
德国科林CHOREN干粉压力气化技术
德国科林（CHOREN）干粉压力气化技术一、科林介绍科林工业技术有限公司是世界著名的洁净煤利用技术研发者，拥有者及工业解决方案供应商，主要拥有CCG○R粉煤加压气化技术。
科林的前身是欧洲洁净煤利用技术领域的先驱和领导者，前德国燃料研究所。
科林的创始人是德国燃料研究所研发部长W olf博士,其核心技术团队来自于前德国燃料研究所及黑水泵气化厂，科林总部位于德国萨克森州的德累斯顿市，前德国燃料研究所及黑水泵气化厂原址附近，并且在欧洲及亚洲均设有办公室。
科林（CHOREN）名称由来：C-碳H-氢O—氧RENewable-可再生利用。
二、科林CCG○R粉煤加压气化技术开发历程科林在干粉煤气流床气化领域拥有40多年的研发、设计、制造、建设及运行的经验。
科林的核心技术人员来自于前德国研究所干煤粉气流床气化技术研发团队，该团队全面参与了3MW （1979年）及黑水泵气化厂200MW工业化装置（1984年）的研发、设计、制造、建设及运行工作。
上世纪90年代，Wolf博士与其同事共同创立了科林，并在黑水泵气化厂200MW工业化装置的基础上完成了CCG○R粉煤加压气化技术的研发工作。
三、科林CCG○R粉煤加压气化技术原理科林CCG○R粉煤加压气化技术是采用气流化床气化原理，使用粒度小于100微米（0.1mm）的原料粉煤，在2.5MPa～4.0 MPa 的压力和1400℃～1700℃温度条件下，与气化剂（氧气和少量蒸汽）进行气化反应，气化产生的高温气体与液态渣一起离开气化炉,向下流动进入激冷室，在煤气冷却的同时，也洗除煤气中的粉尘，从激冷室出来达到饱和的粗合成气送往下游合成气净化系统，而液态渣在激冷室底部水浴中成为颗粒，定期从排渣料斗排入渣池，再通过捞渣机装车运至渣场堆放。
四、科林CCG○R粉煤加压气化技术工艺流程科林CCG○R粉煤加压气化技术是干法粉煤加压进料，以氧气作为气化剂，并通过液态排渣的煤气化技术，该工艺过程包括粉煤制备系统、粉煤输送系统、气化与激冷、合成气净化系统、渣水处理等五个单元。
《化肥工业》2011年第38卷第1～6期(总第223～228期)总目次
王
聪
脲 甲醛缓释复合肥料生产技术 …… ……… … 曹广峰 （ —６ ４ ） 灰融聚流化床粉煤气化技术应用及节能减排措施
… … … … … … … … … … … … … … … … … …
微细磷矿粉的有效性研 究
… … … … … … … … …
……・ ………………………………－ － 齐美娟 李菊梅 谷思玉等（ ２ ） １— ６
……………………………
赵小倩 胡 长 胜 （ —６ ３ ）
杨伍军
谢定 中
王
刚（ ５—２ ０）
从 世 界 化 肥 结 构 动 态 看 我 国化 肥 行 业 发 展 现 状
… … … … … … … … … …
… … …… … …
Ｈ — 与 Ｓ ｅ 及 Ｔ ｘｃ 粉煤气化技术的 比较 ＴＩ ｈｌ ｌ ｅａｏ
… … … … … …… … … 亢 万 忠 （ — ８ ５ ）
李晓黎
氮肥 、 甲醇 工 业 “ 二 五 ” 术 发展 规 划 研 究 课 题 介 绍 … … … … 十 技
… … … … … … … … … … … … … … … … … …
溴化锂制冷技术在 ２ ７ＭＰ ． ａ碳酸丙烯 酯脱碳 中的应用 ………
胀 系数 的 明显差 异 所 引 起 的应 力 破坏 ， 除 了温 消
１台换热 面 积 为 １０ｍ ０ 的 不 锈 钢 洗 气 塔 换 热器 价格在 ２ 元左 右 ， ０万 正常使 用约 ６个月 即需 更 换 。而新 型 列管式 石 墨换热 器 的价 格仅 相 当于 同等 换热 面积 不锈 钢 换 热 器 的 三分 之 一 左 右 ， 且 已正 常 使用 ２年 ， 间未 出现 任何 问题 。 明水化 期 工公 司 三 聚 氰 胺 生 产 装 置 现 有 ８台 换 热 面 积
粉煤气化磨煤干燥单元过程模拟分析优化
（３）
ＣＯＡＬ－ＩＮ：进料煤粉的质量流量；
ＣＯＡＬ－ＯＵＴ：出料煤粉的质量流量；
Ｈ２Ｏ－ＩＮ：进料煤粉的水含量； Ｈ２Ｏ－ＯＵＴ：出料煤粉的水含量； ＣＯＮＶ：干燥过程煤粉转化成水的转化分率。
（注意：Ｆｏｒｔｒａｎ公式输入从第 ７列开始输入。）
虽然煤 粉 干 燥 不 是 真 实 的 化 学 反 应 过 程，但 是 ＡＳＰＥＮ
流股采用 ＮＣＰＳＤ有粒径分布的非常规固体替代。
２．２ 操作流程模块的选择及流程建立
干燥流 程 模 拟 采 用 的 模 型 主 要 如 下：煤 干 燥 模 块 选 用
Ｒｓｔｏｉｃ反应器，循环风加热器选用 Ｒｇｉｂｂｓ反应器，粉煤袋式除尘
器选用分离模块，混合器选用 Ｍｉｘｅｒ模块，循环风机、助燃空气
风机选用 Ｃｏｍｐｒ压缩机模块，循环风放空选用 ＦＳｓｐｌｉｔ分离模 块［２］。
图 １ 磨煤及干燥工艺流程框图 磨煤机的干燥热源是项目内配套装置外排的驰放气在循 环风加热器内与助燃空气一起燃烧产生的热烟气。在循环风 加热器内，循环热 惰 性 气 体、热 烟 气 与 超 低 压 氮 气 和 由 稀 释 氮 气混合配比，控制出口温度、系统内氧含量、ＣＯ含量和压力，以
保证干燥过程的稳定安全运行。
分析仪数值控制循环气量 ２０％的放空气量。
２ 煤干燥过程模型的建立
２．１ 煤物流的物性定义
针对本模拟过 程 中 煤 是 固 体 的 特 殊 性 质，ＡＳＰＥＮ ＰＬＵＳ软
件对 其 进 行 简 化 处 理，பைடு நூலகம் 要 用 的 模 型 有 ＨＣＯＡＬＧＥＮ模 型 和
ＤＥＯＡＬＩＧＴ模型，分别来计算煤的焓值和真实的干基密度，相关
１ 磨煤及干燥工艺流程 １．１ 工艺流程简述
煤气化技术巡展之：CCG?科林干粉气流床煤气化技术
煤气化技术巡展之：CCG®科林干粉气流床煤气化技术科林未来能源技术(北京)有限公司韩国灿副总经理在2018中国国际煤化工发展论坛上介绍CCG科林干煤气化技术发展历程实验室研究1970年，科林前身-德意志燃料研究所DeutschesBrennstoff Institut (DBI)开始研究干粉煤气化技术。
中试装置1979年，建成3MW中试装置，试烧世界多地约100个煤样，形成数据库资源和丰富的配煤理论。
工业化示范装置1984 年，在弗莱贝格黑水泵气化厂Schwarze Pumpe 建成200MW(日投煤量750吨)工业化示范装置，供应东德工业重镇---德累斯顿的化工园区，以及东德3/4城市燃气。
1990 年，DBI研发部部长 Wolf 博士带领研究所和黑水泵厂技术骨干创立科林公司，股东包括戴姆勒-奔驰公司、荷兰皇家壳牌公司、大众汽车公司，总投资1亿欧元。
1997 年，在黑水泵气化厂工业化装置基础上完成工艺技术优化，形成科林CCG粉煤气化技术。
2012 年，得到国家发改委和北京市商委的批复，中方资本100%控股德国科林公司，拥有全部的数据库、商标和知识产权。
在保留原有技术团队基础上，吸引专家团队加入。
2013年，在中国成立运营公司---科林未来能源技术（北京）有限公司，总部设在北京，技术及研发中心位于德国萨克森州德累斯顿市，致力于煤炭的清洁高效利用。
技术特点1、全球唯一独特的3+1顶置下喷布置水冷壁结构气化技术。
点火烧嘴和煤粉烧嘴结构简单；维修更换容易；单支或两支煤粉烧嘴失效后气化炉仍可继续运行；带压投料，投料快捷简单；煤线在线校正，简洁快速；正常运行后，点火烧嘴作为长明灯一直运行；跳车后，确保不泄压，并根据需要，快速投料。
4小时内实现冷态开车，半小时内实现热态开车；多烧嘴气化炉火焰燃烧区域更宽；从而确保高转化率和高成渣性（渣/灰比>7:3)。
2、气化指标优异操作参数：1200-1700℃，25-40 bar；效率参数：有效气CO+H2 >92%，碳转换率C%: >99%；冷煤气效率: ~83%；消耗参数：煤耗(kg/kNm3(CO+H2))<550；氧耗(Km3/kNm3(CO+H2)) <300。
我国自主创新粉煤加压气化技术介绍
我国自主创新粉煤加压气化技术介绍
张大晶
【期刊名称】《云南化工》
【年(卷),期】2007(34)6
【摘要】我国具有自主知识产权的气流床粉煤加压气化技术中试装置在充矿鲁南化肥厂成功运行,各项技术指标优越,有效气成分89%～93%,碳转化率98%-99%,每生产1000 m3CO+H2耗氧300～320m3,每生产1000 m3CO+H2耗煤530～540 kg,冷煤气效率≥84%,达到国际先进水平.具有广阔的应用前景.
【总页数】3页(P69-71)
【作者】张大晶
【作者单位】水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心,山东,滕州,277527
【正文语种】中文
【中图分类】TQ54
【相关文献】
1.SHELL粉煤加压气化与新型水煤浆加压气化的技术评价 [J], 任照彬;宋甜甜;路文学
2.自主创新的气流床粉煤加压气化技术 [J], 龚欣;张鸿林;贺克农;赵柱;孙铭绪;黄信良;谭可荣;郭晓镭;代正华;于遵宏;吕传磊;赵瑞同;路文学;韩飞;郭宝贵
3.SHELL粉煤加压气化与新型水煤浆加压气化技术改造我国大中型氨厂的技术评价 [J], 任照彬;宋甜甜;路文学
4.SHELL粉煤加压气化与新型水煤浆加压气化的技术评价 [J], 任照彬;宋甜甜;路文
学
5.Shell粉煤加压气化与新型水煤浆气化技术改造我国大、中型氨厂的技术评价[J], 任照彬;宋甜甜;路文学
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
科林高压干粉煤气化工艺技术分析赵小倩,胡长胜(大唐能源化工有限责任公司 北京 100000)摘要 介绍了科林高压干粉煤气化的工艺流程、工艺特点。
对该气化技术的可操作性进行了分析,并与国内应用的2种煤气化工艺(干粉煤废锅气化工艺和水煤浆加压气化工艺)数据进行了简单对比。
科林高压干粉煤气化工艺具有设备结构简单、煤种适用性更宽、消耗低和设备国产化程度高的特点。
关键词 粉煤气化 工艺特点 技术分析本文作者的联系方式:changs h engzydh @163.co mTechnol ogical Anal ysis on Choren H igh -Pressure PulverizedCoal G asification ProcessZhao X iaoqian ,H u Changsheng(Datang Energy and Che m ica l I ndustry Co .,Ltd . Beiji n g 100000)Abst ract The process and features of Choren h i g h -pressure pulveried coal gasifi c ation are presented .Operab ility o f the gasification techno logy is ana l y sed .And t h e operati o n data as co m paredw it h the other t w o coal gasification pr ocesses ,.i e .pulverized coal gasification processw it h w aste heat bo iler and coa-l w ater slurry pressure gasification process ,usi n g i n Ch i n a are described briefly .Cho ren h igh -pressure pu l v erized coal gasification process is featured w ith si m ple i n equip m ent str ucture ,w ider app licab ility of coal variety ,lo w er consum ption and high loca liza ti o n of equip m en.tK eyw ords pulver ized coal gasification process feature techno l o g ica l analysis 煤气化工艺在很大程度上影响到煤化工产品(电力)的成本和效益,选择高效、低耗、无污染的煤气化技术是发展煤化工的前提。
现就国内近期引进的激冷流程的科林高压干粉煤气化技术进行总结,以供参考。
1 技术来源及发展历程科林高压干粉煤气化炉简称为CCG 炉(Cho ren Coal Gasifier)。
该技术起源于前东德燃料研究所,于20世纪70年代末开始开发,目的是利用当地褐煤生产城市燃气。
1979年在弗莱贝格市建立了1套3MW 中试装置,完成了一系列基础研究和工艺验证工作,试验煤种分别来自德国、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(SC HWARZ PUM PE)建立了1套130MW (日投煤量为720t)水冷壁煤气化炉工业化装置,气化当地褐煤制取城市燃气,有8年的工业化生产经验。
燃料研究所和黑水泵厂的技术骨干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,并把运行中出现的问题进行了设计更改和完善,推出了一套完整优化的气化技术。
2 科林CCG 技术与西门子GSP 技术的联系和区别科林公司和西门子公司所提供的煤气化技术均是在前东德燃料研究所早年的过期专利和黑水泵厂130MW 气化炉的基础上进行放大和改进,然后形成了各自新的专利体系。
两种技术均以干粉煤进料,磨煤和干燥的要求相似;均采用环状盘管水冷壁结构;化工项目均采用全激冷流程,西门子为I GCC 发电项目也开6发了部分激冷流程;均为烧嘴顶置下喷,不同的是西门子采用了组合烧嘴设计,将点火烧嘴与粉煤烧嘴集成在一起,而科林公司沿用了经黑水泵气化炉验证的多喷嘴设计。
由于在烧嘴上的不同布置,使得两种技术具有了一定的独立性,均有各自的专利保护,避免了知识产权冲突。
组合烧嘴和多烧嘴虽各有优劣,但由于都是顶置下喷设计,其实并不构成本质差异。
西门子公司在传统上是一家设备制造公司,所以除了收取专利费和设计费外,要求烧嘴、气化炉甚至给料斗都必须从西门子公司购买。
而科林公司是一家专利商,只要求用户从科林公司购买其生产的烧嘴,可以做到95%的设备国产化,如兖矿贵州开阳500kt/a合成氨项目采用的科林气化炉就是由大连金州重型机械厂整体制造。
这就构成了气化岛投资的巨大差异:西门子公司的宁煤项目采用了5台日投煤量为2000t的气化炉,气化岛造价为25~28亿元;科林公司的兖矿贵州开阳项目采用2台日投煤量1500t的气化炉,气化岛造价约为5亿元。
3工艺流程与其它粉煤气化工艺一样,CC G气化工艺过程也主要是由给料系统、气化炉和粗煤气洗涤系统组成,即备煤、气化和气体处理三部分组成。
原料煤被碾磨为100%的粒度<100L m和80%的粒度<65L m后进行干燥,然后通过浓相气流输入系统送至烧嘴,在反应室内与工业氧气和水蒸气在高温、高压条件下反应,产生合成气。
根据煤炭的组分和灰熔特性,通过氧煤比调节气化温度(控制炉内化学反应的剧烈程度),一般控制在1400~1700e。
反应室内壁为水冷壁,在水冷壁传热面形成固定渣层,进行炉壁冷却并防止流动渣对炉壁的冲刷。
生成的合成气及液态灰渣离开反应室向下流动,在激冷室中被水冷却,液态灰渣被水浴固化成颗粒状。
灰渣经锁斗系统排出,然后从排放水中分离并通过捞渣机运出。
合成气被蒸汽饱和,离开气化炉的温度约为210e。
气化炉外壳的表面温度低于100e。
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所提供。
气化温度的选择是由原料煤的物理和化学性质(如灰熔点等)决定。
4技术特点(1)CCG气化炉为多喷嘴顶置的形式,分为1个引燃烧嘴和3个煤粉烧嘴。
在开车和停车时,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的,所以并不会造成额外的能量损耗。
(2)煤粉、氧气和水蒸气通过烧嘴进入反应室,发生部分氧化反应。
反应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,粉煤与氧气、水蒸气的气化反应在此空腔内进行。
第1次开车后,水冷壁被挂上1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1400~1700e,经过渣层后温度降至500e左右,再经过16.5mm厚的屏壁和Si C填充物,温度降至270e左右,水冷壁内的加压冷却水的温度为250e左右。
水冷壁气化炉的优点是炉体实际承受的温度较低,水冷壁承温<500e,外层壳体内壁温度<250e,气化炉外壳的表面温度<100e,不易损坏,故可以气化灰熔点较高的煤种。
(3)粉煤在烧嘴内移动的速率约为10m/s,主要靠高速的氧气带动粉煤形成旋流参与反应,因此磨蚀不严重,喷嘴寿命可达5年以上,仅需每年检修头部向火面。
检修更换烧嘴仅需8h。
(4)由于气化温度高,碳转化率可达99%。
(5)合成气中有效成分(CO+H2)体积分数高达90%~93%。
(6)冷煤气效率高达80%~83%。
(7)适应的煤种广泛,褐煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、石油焦都能适用。
(8)生产1000m3有效气(CO+H2)煤耗为550~600kg,氧耗为290~360m3(标态)。
(9)氧耗比水煤浆法低15%~20%,因此可节省配套空分装置的投资。
(10)因采用顶置多喷嘴操作,生产负荷可调节幅度为50%~110%,也易于放大装置能力。
75可操作性分析事实证明,各种气化技术在低负荷(60%~ 80%)、频繁停车的情况下,碳转化率、冷煤气效率、有效气含量、比煤耗及比氧耗都难以达到设计要求,甚至偏差很多。
因此,提高装置的可操作性,达到装置长周期、高负荷运行是增效降耗的唯一途径。
(1)备煤系统能否正常运行是影响气化负荷的一个重要因素。
科林粉煤制备系统改变了其它粉煤低压输送采用落差和螺旋输送机的方式,全部采用低压气力输送,避免了由于动设备故障导致粉煤供应不足而造成气化装置降负荷运行,甚至停车。
(2)采用多喷嘴同向顶置下喷设置,避免了烧嘴间的磨蚀,大大延长了烧嘴寿命,不会出现烧嘴罩泄漏的现象。
(3)采用激冷流程,避免了由于废热锅炉换热管积灰导致换热器出口温度高而影响高负荷生产的问题,同时也避免了由于高温高压过滤器滤棒断裂导致的停车事故。
高温高压陶瓷过滤器的过滤元件国内目前尚不能制造,每年需更换1次,费用为500万元。
(4)废锅流程的气化炉、合成气冷却器(对流式废热锅炉)、输气导管的内件、烧嘴、粉煤阀、渣阀、灰阀、陶瓷过滤器内件等国内尚不能制造,需耗费大量外汇;气化炉、合成气冷却器、输气导管、陶瓷过滤器、高压氮气缓冲罐等属大型超重设备,其运输和吊装比较困难。
由于CC G气化工艺采用激冷流程,设备结构简单,外形尺寸小,装置投资少;对于投煤量相同的气化炉,激冷流程气化框架高度只有废锅流程的一半,质量只有其20%左右;气化岛投资只有其50%~60%。
CCG气化技术的煤种适应性更宽,煤、水、电耗量少,连续运行时间长。
总体而言,CCG气化技术效率和消耗与干粉煤废锅技术基本相当,而投资大大低于干粉煤废锅技术。
(5)喷嘴顶置下喷的方案可以使高温粗煤气及灰渣流向相同,以确保燃烧室排渣顺畅。
6气化工艺对比几种主要的气化工艺对比见表1。
表1几种主要气化工艺对比项目干粉煤废锅气化技术水煤浆加压气化技术科林CCG气化技术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1000m3(标态)有效气煤耗/t~0.69~0.72~0.691000m3(标态)有效气氧耗/m3~330~389~330气化温度/e1400~17001300~15001400~1700气化压力/M Pa[4.00[8.54[ 4.00最大单炉处理煤能力/(t#d-1)300015001500气化炉配置单炉需有备用炉单炉或多炉单炉烧嘴配置多组对置单个顶置或多个对置多个顶置气化炉结构水冷壁耐火衬里水冷壁气化炉直径/mm5450052794(53175)52900热回收废锅、水冷壁废锅或激冷激冷煤气除尘冷煤气激冷,过滤,洗涤洗涤洗涤主要易损件高温过滤器,烧嘴耐火衬里,烧嘴烧嘴输煤方式气体压送水煤浆泵送气体压送单炉连续运行周期/月~123~4~12磨煤方法干磨同时干燥湿磨干磨同时干燥气体与炉渣流向逆流顺流顺流国产化水平关键设备引进国产化率高国产化率高工业应用业绩国外用于联合循环发电,国内用于合成氨和甲醇生产国内外成功用于联合循环发电、合成氨和甲醇等国外成功用于联合循环发电和甲醇等投资比较/%150~17090~110100 87结语通过干粉煤废锅气化技术、水煤浆加压气化技术及科林CCG气化技术比较可看出,这3种气流床气化工艺都是先进的煤气化技术。