直接还原讲课材料---煤制气!!

1、一、当前一、当前煤制气技术发展现状煤制气技术发展现状 由于由于我国煤炭资源丰富，且开采量巨大，但是油品资源却我国煤炭资源丰富，且开采量巨大，但是油品资源却尤为尤为短缺。短缺。 而国内传统的煤制气技术十分落后，已经不能满足于而国内传统的煤制气技术十分落后，已经不能满足于现状现状。我国的煤。我国的煤 炭其化工艺仍然停留在过渡期，对各类粉煤气化炭其化工艺仍然停留在过渡期，对各类粉煤气化技术技术需求极强，目前，需求极强，目前， 世界上已普遍使用现代化的煤制气方法有世界上已普遍使用现代化的煤制气方法有德士古德士古煤气化技术，其次是煤气化技术，其次是 壳牌煤气化技术，还有喷嘴对置式壳牌煤气化技术，还有喷嘴

2、对置式气化技术气化技术、鲁奇气化技术以及灰熔、鲁奇气化技术以及灰熔 聚煤气化技术。这些技术的成熟聚煤气化技术。这些技术的成熟运用运用则是对资源利用率等方面综合提则是对资源利用率等方面综合提 高的有效保障。高的有效保障。 德士古煤气化技术 这种这种技术在生产过程中的气化炉结果主要是由水煤浆技术在生产过程中的气化炉结果主要是由水煤浆构成的构成的单喷单喷 嘴下喷式，工艺流程大都为水激冷工艺，某些也采用废嘴下喷式，工艺流程大都为水激冷工艺，某些也采用废锅流程锅流程。其单。其单 炉容量可达到两千吨，压力通常为炉容量可达到两千吨，压力通常为4-6.5MPa4-6.5MPa，只有极只有极少数项目能够达到少数

3、项目能够达到 8.4MPa8.4MPa，山东鲁南化肥厂是我国最早，山东鲁南化肥厂是我国最早引进该引进该项技术的工厂，发展到目项技术的工厂，发展到目 前已有十几家工厂使用该工艺。而前已有十几家工厂使用该工艺。而德士德士技术历经三十年，已经趋于成技术历经三十年，已经趋于成 熟，在我国也有十多年的应用熟，在我国也有十多年的应用历史历史，在技术上有着非常熟练的技巧，在技术上有着非常熟练的技巧， 在设备材料商也有着很大在设备材料商也有着很大的优势的优势，而其主要优势是源自于水煤浆，这，而其主要优势是源自于水煤浆，这 样较为容易的将压力样较为容易的将压力提升提升上去。由于水煤浆中含水量达到上去。由于水煤浆

4、中含水量达到40%40%，这样大，这样大 大降低了其大降低了其热值热值，从而严格限制了煤的质量。，从而严格限制了煤的质量。 这种这种技术的特点主要体现在其生产能力大、可操作温度高技术的特点主要体现在其生产能力大、可操作温度高、 煤气煤气质量能够得到保证、含甲烷量较低、无焦油等污染物、处理质量能够得到保证、含甲烷量较低、无焦油等污染物、处理起来起来 较为简单，简便可持续发展。较为简单，简便可持续发展。当然当然这种技术对于煤的品种这种技术对于煤的品种要求也要求也尤为尤为 严格严格：其要求煤内在含水量其要求煤内在含水量极低，如若含水量过高则会极低，如若含水量过高则会造成造成成浆性差成浆性差 的后果；

5、含氧量不得超过百分之十五，因为含氧量的后果；含氧量不得超过百分之十五，因为含氧量高也高也回造成成浆性回造成成浆性 差；该技术对于灰渣的要求也即为苛刻，要求差；该技术对于灰渣的要求也即为苛刻，要求灰渣灰渣的粘度低且流动性的粘度低且流动性 好。而对于德士古煤气化技术来说也有好。而对于德士古煤气化技术来说也有缺缺点点：由于受到气化温度的影：由于受到气化温度的影 响，其炉内的耐火砖使用寿命得到响，其炉内的耐火砖使用寿命得到限制限制；耐火砖长期遭受冲刷侵蚀，；耐火砖长期遭受冲刷侵蚀， 使得生产运行成本大大增加；使得生产运行成本大大增加；喷嘴使用喷嘴使用周期过短，进而影响了生产的周期过短，进而影响了生产的

6、 持续性运行，进而增加了持续性运行，进而增加了建设性建设性投资；其次在生产过程中对于管道设投资；其次在生产过程中对于管道设 备也有严格的要求备也有严格的要求，因此，因此增加了一次性投资成本增加了一次性投资成本。 TexacoTexaco水煤浆气化过程包括磨煤、煤浆水煤浆气化过程包括磨煤、煤浆制备、制备、气化、灰水处理等气化、灰水处理等 工序。经初步粉碎的碎煤与一定量的水混合进入磨煤机，磨成一定粒度工序。经初步粉碎的碎煤与一定量的水混合进入磨煤机，磨成一定粒度 分布、浓度约为分布、浓度约为6565一一70%70%的水煤浆，然后进入煤浆槽。煤浆槽中煤浆由的水煤浆，然后进入煤浆槽。煤浆槽中煤浆由 高

7、压煤浆给料泵送往气化炉工艺喷嘴，与空分装置来的氧气一起进入气高压煤浆给料泵送往气化炉工艺喷嘴，与空分装置来的氧气一起进入气 化炉在化炉在1350-1400C1350-1400C温度下进行部分氧化生成粗煤气。通过辐射冷却温度下进行部分氧化生成粗煤气。通过辐射冷却 器和对流冷却器，粗煤气的温度从器和对流冷却器，粗煤气的温度从13701370降低到降低到400400左右，此过程中释左右，此过程中释 放的热量用来产生蒸汽供底循环蒸汽轮机使用。放的热量用来产生蒸汽供底循环蒸汽轮机使用。 ShellShell煤气化工艺煤气化工艺(SCGP)(SCGP)以干煤粉为气化原料，纯氧作为气化剂，以干煤粉为气化原料

8、，纯氧作为气化剂， 液态排渣，属加压喷流床气化。进料中基本上无液态水，而通过向气化液态排渣，属加压喷流床气化。进料中基本上无液态水，而通过向气化 炉注入高压饱和蒸汽满足气化反应的要求。干煤粉由少量氮气吹入气化炉注入高压饱和蒸汽满足气化反应的要求。干煤粉由少量氮气吹入气化 炉对煤粉粒度的要求比较灵活，一般不需要过分细磨，但对含水量较炉对煤粉粒度的要求比较灵活，一般不需要过分细磨，但对含水量较 高的煤种需要热风干燥。气化中心温度随煤种不同介于高的煤种需要热风干燥。气化中心温度随煤种不同介于14001400一一17001700之之 间，出炉煤气温度为间，出炉煤气温度为13001300一一150015

9、00。被高温气流带出的细粒灰渣尚有粘。被高温气流带出的细粒灰渣尚有粘 结性所以出炉煤气需与一部分冷却后的循环气混合，将其激冷至结性所以出炉煤气需与一部分冷却后的循环气混合，将其激冷至900900 左右再导入煤气冷却器左右再导入煤气冷却器( (废热锅炉废热锅炉) )，产生高压过热蒸汽送往底循环作功。，产生高压过热蒸汽送往底循环作功。 BGL气化技术简介气化技术简介 BGLBGL熔渣气化技术是熔渣气化技术是2020世纪世纪70-9070-90年代由英国天然气公司和德年代由英国天然气公司和德 国鲁奇公司为生产国鲁奇公司为生产SNGSNG耗资耗资3.53.5亿英镑，开发出来的新一代先进的亿英镑，开发出

10、来的新一代先进的 煤气化技术。煤气化技术。BGLBGL块煤块煤/ /碎煤熔渣气化技术结合了熔渣气化和移动碎煤熔渣气化技术结合了熔渣气化和移动 床加压气化技术的优点并克服了二者的不足，具有显著优势。床加压气化技术的优点并克服了二者的不足，具有显著优势。 BGLBGL熔渣气化技术利用各种煤炭及固体垃圾为原料，可用于工业燃熔渣气化技术利用各种煤炭及固体垃圾为原料，可用于工业燃 气、发电、替代天然气（气、发电、替代天然气（SNGSNG）生产、化学品（合成氨、甲醇等）生产、化学品（合成氨、甲醇等） 生产等领域。生产等领域。 BGLBGL熔渣气化技术是一种高效先进的煤气化技术，可气化石油焦、熔渣气化技术是

11、一种高效先进的煤气化技术，可气化石油焦、 无烟煤、烟煤、次烟煤、褐煤，以及这些煤种的混合投料，冷煤气无烟煤、烟煤、次烟煤、褐煤，以及这些煤种的混合投料，冷煤气 效率高（效率高（8989）、碳转化率高（）、碳转化率高（99.5%99.5%）、热效率高、氧耗低、）、热效率高、氧耗低、 系统运行可靠性高、维护费用低。系统运行可靠性高、维护费用低。BGLBGL熔渣气化技术可用于工业燃熔渣气化技术可用于工业燃 气、发电、替代天然气（气、发电、替代天然气（SNGSNG）生产、化学品生产等领域。）生产、化学品生产等领域。99.599.5 以上的碳转化为气体后，煤中剩余的矿物质在高温下熔化，经循环以上的碳转化

12、为气体后，煤中剩余的矿物质在高温下熔化，经循环 水激冷形成无渗滤性的玻璃质固体碎渣粒由炉底部排出，排出的熔水激冷形成无渗滤性的玻璃质固体碎渣粒由炉底部排出，排出的熔 渣无污染，可作为副产品在建筑和筑路中使用，或安全地回填或深渣无污染，可作为副产品在建筑和筑路中使用，或安全地回填或深 埋。气化废水主要来自投料煤经炉内干燥后排出的冷凝蒸汽，水量埋。气化废水主要来自投料煤经炉内干燥后排出的冷凝蒸汽，水量 小，有机含量的浓度高，有利于在较低生产成本下分离处理，回收小，有机含量的浓度高，有利于在较低生产成本下分离处理，回收 的苯酚作为副产品具有较高商业价值。的苯酚作为副产品具有较高商业价值。 一、一、B

13、GLBGL熔渣气化技术优点熔渣气化技术优点 1 1. . 综合优势强综合优势强 结合了熔渣气化技术高气化率、高气化强度的优点和移动床加压气结合了熔渣气化技术高气化率、高气化强度的优点和移动床加压气 化技术氧耗低和炉体结构廉价的优点。克服了熔渣气化技术能耗高、化技术氧耗低和炉体结构廉价的优点。克服了熔渣气化技术能耗高、 建设成本高的缺点和移动床加压气化技术气化强度低、蒸汽消耗大利建设成本高的缺点和移动床加压气化技术气化强度低、蒸汽消耗大利 用率低以及大量的气化污水造成净化成本高的缺点。具有建设投资少、用率低以及大量的气化污水造成净化成本高的缺点。具有建设投资少、 周期短、生产率高、运行成本低、维

14、护成本低的综合优势，图周期短、生产率高、运行成本低、维护成本低的综合优势，图1 1为传统为传统 鲁奇炉和鲁奇炉和BGLBGL气化炉的对比气化炉的对比。 鲁奇和鲁奇和BGLBGL气化炉的比较气化炉的比较 2 2. . 有效气（有效气（H2+COH2+CO）产气率高）产气率高 无烟煤无烟煤和优质烟煤气化有效气和优质烟煤气化有效气88-90%88-90%；褐煤气化有效气；褐煤气化有效气84%84%。 3. 3.气化强度气化强度高高 BGLBGL块块( (碎碎) )煤熔渣气化炉内壁加入耐火砖衬，形成水夹套保护层，在煤熔渣气化炉内壁加入耐火砖衬，形成水夹套保护层，在 炉下部沿周向装置了一组喷嘴，将混合氧

15、气炉下部沿周向装置了一组喷嘴，将混合氧气/ /水蒸气高压喷入炉内，形成水蒸气高压喷入炉内，形成 炉内局部高温（炉内局部高温（2000 2000 左右）燃烧区，气化区温度在左右）燃烧区，气化区温度在1400 16001400 1600范围，范围， 较大幅度提高了气化率和气化强度。喷入炉内的水蒸气绝大部分参与气较大幅度提高了气化率和气化强度。喷入炉内的水蒸气绝大部分参与气 化，蒸汽分解率超过化，蒸汽分解率超过90%90%，蒸汽使用量大幅度减少，与传统鲁奇炉相比，蒸汽使用量大幅度减少，与传统鲁奇炉相比 有明显优势，其结构区别见图有明显优势，其结构区别见图1 1。 4 4 . .氧氧耗低耗低 由于由于

16、兼具现代高温熔渣气化和移动床的逆流气化的整体流程原理，提兼具现代高温熔渣气化和移动床的逆流气化的整体流程原理，提 高了气化热效率，使气化过程的氧耗较其他熔渣气化技术的氧耗大幅度高了气化热效率，使气化过程的氧耗较其他熔渣气化技术的氧耗大幅度 降低，显著节省了对空分等设备的投资。降低，显著节省了对空分等设备的投资。 5. 5. 废热回收成本低废热回收成本低 粗粗气的出口温度仅为气的出口温度仅为300300550550，提高了气化过程的热效率，节，提高了气化过程的热效率，节 省了氧气消耗，大幅度降低了废热回收的需求和设备成本省了氧气消耗，大幅度降低了废热回收的需求和设备成本。 6.6.设备设备制造、

17、运输、安装成本低制造、运输、安装成本低 由于由于BGLBGL气化技术的设计特点，炉内靠近炉壁处温度和粗气出口处温气化技术的设计特点，炉内靠近炉壁处温度和粗气出口处温 度较低，气化炉炉体和附属设备可采用常规压力容器钢材，在中国就度较低，气化炉炉体和附属设备可采用常规压力容器钢材，在中国就 近加工制造，大幅度降低了制造，运输和安装的成本，大大缩短了建近加工制造，大幅度降低了制造，运输和安装的成本，大大缩短了建 设周期。设周期。 7. 7. 煤种的选择范围宽煤种的选择范围宽 可气化石油焦、无烟煤、烟煤、次烟煤、褐煤，以及这些煤种的混合投可气化石油焦、无烟煤、烟煤、次烟煤、褐煤，以及这些煤种的混合投

18、料；对高灰熔点煤种，仅需添加石灰石助熔剂。料；对高灰熔点煤种，仅需添加石灰石助熔剂。 8 .8 .煤种的适用性强煤种的适用性强 对操作过程中煤质的变化不敏感，可以在线切换不同气化原料。对操作过程中煤质的变化不敏感，可以在线切换不同气化原料。 9. 9. 操作弹性大、开停车迅速操作弹性大、开停车迅速 负荷范围从负荷范围从50%50%到到110%110%，运行稳定，可以以每分钟，运行稳定，可以以每分钟5%5%速度增加负荷，以每速度增加负荷，以每 分钟分钟20%20%速度降低负荷，见图速度降低负荷，见图2 2，对改变煤质反应良好。可迅速开车和停，对改变煤质反应良好。可迅速开车和停 车，气化炉在冷备用

19、状态下车，气化炉在冷备用状态下8 8小时后开始制气，气化炉在热备用状态下小时后开始制气，气化炉在热备用状态下1010 分钟后开始制气。分钟后开始制气。 10. 10. 资源利用率高，不带来污染资源利用率高，不带来污染 99.599.5以上的碳转化为气体后，煤中剩余的矿物质在高温下熔化，经循以上的碳转化为气体后，煤中剩余的矿物质在高温下熔化，经循 环水激冷形成无渗滤性的玻璃质固体碎渣粒由炉底部排出。排出的熔渣环水激冷形成无渗滤性的玻璃质固体碎渣粒由炉底部排出。排出的熔渣 无污染，可作为副产品在建筑和筑路中使用，或安全地回填或深埋。无污染，可作为副产品在建筑和筑路中使用，或安全地回填或深埋。 气化

20、废水主要来自投料煤经炉内干燥后排出的冷凝蒸汽，水量小，有机气化废水主要来自投料煤经炉内干燥后排出的冷凝蒸汽，水量小，有机 含量的浓度高，有利于在较低生产成本下分离处理，回收的苯酚作为副含量的浓度高，有利于在较低生产成本下分离处理，回收的苯酚作为副 产品具有较高商业价值。在采用恰当的深度水处理技术后，可使净化后产品具有较高商业价值。在采用恰当的深度水处理技术后，可使净化后 的水质达到中国河流的一级排放标准要求，或全部回收做为工艺或冷却的水质达到中国河流的一级排放标准要求，或全部回收做为工艺或冷却 用水循环使用。用水循环使用。 11 .11 .与其与其他国外气化技术技术相比优势大他国外气化技术技术

21、相比优势大 BGLBGL熔渣气化技术的冷煤气效率高（熔渣气化技术的冷煤气效率高（8989）、碳转化率高（）、碳转化率高（99.5%99.5%）、）、 热效率高、氧耗低、系统运行可靠性高、维护费用低。热效率高、氧耗低、系统运行可靠性高、维护费用低。 二、二、 BGLBGL熔渣气化原料要求熔渣气化原料要求 1. 1.原料要求原料要求 BGLBGL气化工艺要求投入气化炉内的碎块煤在干燥和干馏阶段保气化工艺要求投入气化炉内的碎块煤在干燥和干馏阶段保 持一定的颗粒度和热稳定性，从而持一定的颗粒度和热稳定性，从而控制气化控制气化区料层的正常工作状态、区料层的正常工作状态、 炉内气流运动的均匀和流畅、降低粉

22、尘的带出量。此外，要求投料煤炉内气流运动的均匀和流畅、降低粉尘的带出量。此外，要求投料煤 的水份不超过的水份不超过20%20%。 BGLBGL熔渣气化技术在气化投料煤的选择上有以下要求，气化用煤以熔渣气化技术在气化投料煤的选择上有以下要求，气化用煤以 尺寸在尺寸在6mm-60mm6mm-60mm的块的块/ /碎煤（粉煤量碎煤（粉煤量10%10%左右）为主直接投入气化炉。左右）为主直接投入气化炉。 2 2 . .粉煤粉煤和褐煤解决方案和褐煤解决方案 大量粉煤的解决方案：粉煤可制成型煤（无粘结剂冲压型煤或采用大量粉煤的解决方案：粉煤可制成型煤（无粘结剂冲压型煤或采用 沥青挤压制成的型煤）。特别是对

23、高含水、易破碎的劣质褐煤，可通过沥青挤压制成的型煤）。特别是对高含水、易破碎的劣质褐煤，可通过 制型煤，成为高效气化的原料。位于德国的黑水泵厂利用发电厂废热蒸制型煤，成为高效气化的原料。位于德国的黑水泵厂利用发电厂废热蒸 汽将含水量在汽将含水量在55%55%60%60%左右的褐煤粉碎、干燥和冲压（无粘结剂）后制左右的褐煤粉碎、干燥和冲压（无粘结剂）后制 成含水量介于成含水量介于12%12%18%18%的块状型煤，实现高效气化。的块状型煤，实现高效气化。BGLBGL气化工艺推荐气化工艺推荐 使用无粘接剂成型的型煤，使用无粘接剂成型的型煤，图为图为云南某项目的褐煤型煤样品。云南某项目的褐煤型煤样品

24、。 收到基褐煤的含水量通常较高，煤质疏松易碎，热稳定型差，需要部收到基褐煤的含水量通常较高，煤质疏松易碎，热稳定型差，需要部 分干燥和制成满足要求的型煤块煤。德国黑水泵气化厂（分干燥和制成满足要求的型煤块煤。德国黑水泵气化厂（SchwarzeSchwarze PumpePumpe）的）的BGLBGL气化炉使用了当地褐煤制成的型煤，成功稳定运行了气化炉使用了当地褐煤制成的型煤，成功稳定运行了7 7 年年。 BGLBGL气化工艺对褐煤型煤的要求概要如下：气化工艺对褐煤型煤的要求概要如下： 尺寸要求：应在尺寸要求：应在6-50 mm6-50 mm之间，无棱角（保证较好的堆流动性）之间，无棱角（保证较

25、好的堆流动性） 含水含水 量要求：量要求：20% 20% 热稳定性要求：根据热稳定性要求：根据MT/T924-2004MT/T924-2004检测标准，检测标准，6 mm6 mm 的残焦比例应超过的残焦比例应超过85% 85% 抗破碎性要求：根据抗破碎性要求：根据BS1016-1089.1:1996BS1016-1089.1:1996标准，标准， 将型煤块从将型煤块从2 2米高自由跌落到钢板上，重复试验米高自由跌落到钢板上，重复试验4 4次后，粉煤（即破碎次后，粉煤（即破碎 后尺寸后尺寸6mm6mm的碎煤）不超过的碎煤）不超过5%5%。 3.BGL3.BGL熔渣气化的主要技术指标熔渣气化的主要

26、技术指标 不同压力下BGL气化炉的处理量 BGL气化炉典型气体成分 BGL气化炉典型气体成分 shellshell煤气化技术特点及国内应用概况煤气化技术特点及国内应用概况 一、一、shellshell煤气化技术的发展历史煤气化技术的发展历史 She She 煤气化属于第二代煤气化技术，前后经历了煤气化属于第二代煤气化技术，前后经历了3030多年的技术开多年的技术开 发历程。发历程。19721972年开始在年开始在ShellShell阿姆斯特丹研究院进行研究开发，阿姆斯特丹研究院进行研究开发，19761976年年 煤气化技术达到一定水平并建成了一座处理煤量为煤气化技术达到一定水平并建成了一座处理

27、煤量为6t 6td d的试验厂。的试验厂。 19781978年在德国汉堡建成日处理煤年在德国汉堡建成日处理煤150 t150 t的气化装置进行操作程序的的气化装置进行操作程序的 优化工作。优化工作。19871987年在美国休斯顿年在美国休斯顿DeerParkDeerPark石化中心建成石化中心建成SCGPSCGP一一1 1示范示范 厂。日处理高硫烟煤厂。日处理高硫烟煤250t250t或日处理高灰分褐煤或日处理高灰分褐煤400 t400 t。对。对1818种原料煤进种原料煤进 行试验工作。行试验工作。19881988年在荷兰年在荷兰BuggenunBuggenun进行装置建设装置设计能力为进行装

28、置建设装置设计能力为 单炉日处理煤单炉日处理煤2000 t2000 t。于。于19981998年完成年完成3 3年示范期，到年示范期，到20012001年，气化装置年，气化装置 运转率达到运转率达到9595以上，自此以上，自此ShellShell公司开始向市场推出壳牌气化工艺。公司开始向市场推出壳牌气化工艺。 20012001年年6 6月湖北双环与月湖北双环与ShellShell最先签约开始了最先签约开始了sheshe煤气化技术在我国煤气化技术在我国 的发展之路。的发展之路。 二、二、shellshell煤气煤气化工艺简介化工艺简介 目前目前，ShellShell煤气化大型工业化装置均采用废热

29、锅炉流程，简略流程见图煤气化大型工业化装置均采用废热锅炉流程，简略流程见图1 1。原。原 煤从煤场送至磨煤系统。在微负压环境下的磨煤机进行碾磨，并被热风炉送过来煤从煤场送至磨煤系统。在微负压环境下的磨煤机进行碾磨，并被热风炉送过来 的热风所干燥。粉煤和热气一起被送至粉煤袋式过滤器，在此煤粉被收集下来，的热风所干燥。粉煤和热气一起被送至粉煤袋式过滤器，在此煤粉被收集下来， 经螺旋被送至低压粉煤贮仓。经螺旋被送至低压粉煤贮仓。 煤粉煤粉通过煤锁斗的承上启下被送至煤进料罐，在煤进料罐出来的煤粉被煤加通过煤锁斗的承上启下被送至煤进料罐，在煤进料罐出来的煤粉被煤加 速器加速，通过煤烧嘴被送至气化炉，氧蒸

30、混合气通过烧嘴环隙进入气化炉。气速器加速，通过煤烧嘴被送至气化炉，氧蒸混合气通过烧嘴环隙进入气化炉。气 化温度为化温度为140017000C140017000C，气化压力为，气化压力为3.53.54.0MPa4.0MPa三种物料在极为短暂的时间内三种物料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。气化反应完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。气化反应 产生的渣以液态的形式经气化炉壁向下流入渣池，通过除产生的渣以液态的形式经气化炉壁向下流入渣池，通过除 渣系统送至渣场。产生的合成气从顶部出气化炉，在激冷渣系统送至渣场。产生的合成气从顶

31、部出气化炉，在激冷ElEl被激冷至被激冷至9000C9000C以下。以下。 然后分别经过水汽系统的激冷段、输气管、气体返回室、蒸汽过热器、合成气冷然后分别经过水汽系统的激冷段、输气管、气体返回室、蒸汽过热器、合成气冷 却器进行冷却。却器进行冷却。 被被冷却的合成气被送至除灰系统，通过高温高压陶瓷过滤器除去里面冷却的合成气被送至除灰系统，通过高温高压陶瓷过滤器除去里面 的飞灰洁净的合成气从过滤器顶部出来。分两路送出，一路送往湿洗系的飞灰洁净的合成气从过滤器顶部出来。分两路送出，一路送往湿洗系 统，另外少量的合成气被送至激冷压缩机。飞灰经过气提和冷却被送至灰统，另外少量的合成气被送至激冷压缩机。飞

32、灰经过气提和冷却被送至灰 库。经过湿洗系统的合成气被迸一步的湿洗和冷却后，分两路送出，一路库。经过湿洗系统的合成气被迸一步的湿洗和冷却后，分两路送出，一路 被送往变换，一路被送往激冷压缩机。第三路被送至合成气缓冲罐作为燃被送往变换，一路被送往激冷压缩机。第三路被送至合成气缓冲罐作为燃 料气使用。料气使用。 气流床气化气流床气化过程是煤炭在高温下的多相热力学反应，它所涉及的的化过程是煤炭在高温下的多相热力学反应，它所涉及的的化 学反应和传递过程很多，反应过程十分复杂。学反应和传递过程很多，反应过程十分复杂。 三、三、ShellShell煤气化技术特点煤气化技术特点 1 1、干粉进科、干粉进科 S

33、hell Shell煤气化技术采用干煤粉进料，利用加压煤气化技术采用干煤粉进料，利用加压N2N2输送，连续性好，便输送，连续性好，便 于操作。于操作。 2 2、煤种的适应性广、煤种的适应性广 由于由于ShellShell气化炉采用于煤粉进料和气流床气化因而煤种的适应范气化炉采用于煤粉进料和气流床气化因而煤种的适应范 围较宽，在添加合适的助熔剂或严格的配煤比的条件下，对于较高水围较宽，在添加合适的助熔剂或严格的配煤比的条件下，对于较高水 分、灰熔点、灰分和含硫量的煤种适应性较强。分、灰熔点、灰分和含硫量的煤种适应性较强。 3 3、热效率高、热效率高 Shell Shell煤气化工艺的热效率很高，

34、其中原煤中煤气化工艺的热效率很高，其中原煤中77778383的热能被转的热能被转 化为合成气，约化为合成气，约1515的热能被废热锅炉回收产出高压或中压蒸汽，的热能被废热锅炉回收产出高压或中压蒸汽， 总的热效率能够达到总的热效率能够达到9898左右。左右。 4 4、气化度气化度高高 Shell Shell煤气化温度为煤气化温度为1 400-1 6001 400-1 600，在这样的高温下碳转化率高达，在这样的高温下碳转化率高达9999以上，以上， 所产气体相对洁净，不污染环境，并且所产粗合成气中的有效气体所产气体相对洁净，不污染环境，并且所产粗合成气中的有效气体(CO+H2)(CO+H2) 可

35、以达到可以达到8585以上。以上。 5 5、单炉生产能力大、单炉生产能力大 目前目前已投入运行的气化炉日处理煤量高达已投入运行的气化炉日处理煤量高达1 0001 0004000t4000t运行时气化炉的运行时气化炉的 压力控制在压力控制在3 30-40-40 0 MPaMPa。 6 6、氧耗低、氧耗低 Shell Shell煤气化技术与水煤浆气化相比，煤气化技术与水煤浆气化相比，0202消耗低消耗低15152525，因而与之配，因而与之配 套的空分装置可以降低投资套的空分装置可以降低投资。 7 7、采用水冷壁结构、采用水冷壁结构 Shell Shell气化炉采用水冷壁结构利用以渣抗渣原理通过开

36、车前的挂气化炉采用水冷壁结构利用以渣抗渣原理通过开车前的挂 渣对炉壁进行保护，无需昂贵的耐火砖衬里，运转周期长，维护量少，渣对炉壁进行保护，无需昂贵的耐火砖衬里，运转周期长，维护量少， 使用寿命一般都在使用寿命一般都在lOlO年以上，无需备炉年以上，无需备炉。 8 8、先进的控嗣系统、先进的控嗣系统 气化气化操作采用了先进的工艺计算机控制技术，输入输出点多达操作采用了先进的工艺计算机控制技术，输入输出点多达3 0003 000多多 个，采用分程、串级、前馈、比值调节以及顺序控制和逻辑控制，通过个，采用分程、串级、前馈、比值调节以及顺序控制和逻辑控制，通过 DCSDCS、ESDESD、PLCPL

37、C实现生产中的监控和管理，自动化程度高，保障系统实现生产中的监控和管理，自动化程度高，保障系统 能够在最佳状态下运行。能够在最佳状态下运行。 9 9、烧畴运转周期长、烧畴运转周期长 Shell Shell煤气化烧嘴的设计使用寿命为煤气化烧嘴的设计使用寿命为8 000 h8 000 h，保证了气化装置长周期运，保证了气化装置长周期运 行。并且维护量小行。并且维护量小。 1010、粗合成气激冷冷却、粗合成气激冷冷却 Shell Shell煤气化技术通过粗合成气循环冷却系统将气化炉出口温度激煤气化技术通过粗合成气循环冷却系统将气化炉出口温度激 冷至冷至900 900 oCoC左右，气体中夹带的灰渣液

38、漓被固化并冷却。从而形成一左右，气体中夹带的灰渣液漓被固化并冷却。从而形成一 种非粘性的飞灰颗粒，避免了飞灰在膜式壁上的凝固堆积。同时也避种非粘性的飞灰颗粒，避免了飞灰在膜式壁上的凝固堆积。同时也避 免了废热锅炉的高温材料限制。免了废热锅炉的高温材料限制。 1111、开车灵活、开车灵活 Shell Shell气化炉为水冷壁结构，开车时先建立锅炉给水循环系统通气化炉为水冷壁结构，开车时先建立锅炉给水循环系统通 过开工蒸汽对气化炉进行预热升温，然后经开工烧嘴点火达到煤气化过开工蒸汽对气化炉进行预热升温，然后经开工烧嘴点火达到煤气化 的温度要求。投入煤烧嘴，一般仅需要的温度要求。投入煤烧嘴，一般仅需

39、要3-43-4小时就可以投入正常运行，小时就可以投入正常运行， 灵活便捷。灵活便捷。 1212、环境效益好、环境效益好 Shell Shell煤气煤气化在整个生产过程中对污染物都实行了全过程控制，高化在整个生产过程中对污染物都实行了全过程控制，高 温气化不产生焦油、酚等凝聚物，排出的熔渣经水幕激冷后成玻璃状温气化不产生焦油、酚等凝聚物，排出的熔渣经水幕激冷后成玻璃状 颗粒，性质稳定，可用作道路建设等材料。产生的飞灰被飞灰过滤器颗粒，性质稳定，可用作道路建设等材料。产生的飞灰被飞灰过滤器 除尘回收，可用作水泥渗合剂等。气化产生的污水中含氰化物少，易除尘回收，可用作水泥渗合剂等。气化产生的污水中含

40、氰化物少，易 于处理，必要时可以做到于处理，必要时可以做到零排放。零排放。 1 1热力学机理热力学机理 气化反应温度很高，煤粉受热速度极快，粉煤中的残余水分气化反应温度很高，煤粉受热速度极快，粉煤中的残余水分 能瞬间快速蒸发。同时快速脱除其中的挥发分。生成半焦和气体能瞬间快速蒸发。同时快速脱除其中的挥发分。生成半焦和气体 产物，在富氧的环境下，气体产物中的可燃成分产物，在富氧的环境下，气体产物中的可燃成分与与0 02 2迅速迅速发生燃发生燃 烧反应，并放出大量的热维持反应烧反应，并放出大量的热维持反应22的进行。反应过程大致可分的进行。反应过程大致可分 为三步，第一步；裂解及挥发分燃烧。当粉煤

41、和为三步，第一步；裂解及挥发分燃烧。当粉煤和0202喷喷人气化炉内人气化炉内 后，被迅速加热到较高的温度，粉煤在此时发生干馏和裂解，释后，被迅速加热到较高的温度，粉煤在此时发生干馏和裂解，释 放出焦油、甲醇、甲烷、酚、树脂等挥发分，水分变成水蒸气，放出焦油、甲醇、甲烷、酚、树脂等挥发分，水分变成水蒸气， 粉煤变成煤焦。第二步；燃烧及气化。煤焦一方面与剩余的粉煤变成煤焦。第二步；燃烧及气化。煤焦一方面与剩余的O2O2发发 生燃烧反应，生成生燃烧反应，生成COCO和和CO2CO2等气体，放出热量。另一方面与水蒸气等气体，放出热量。另一方面与水蒸气 和和CO2CO2发生气化反应，生成发生气化反应，生

42、成H2H2和和COCO。第三步；气化。煤焦和。第三步；气化。煤焦和CH4CH4等等 与水蒸气发生气化反应生成与水蒸气发生气化反应生成H2H2和和COCO。 四四、ShellShell煤气化煤气化技术的反应机理技术的反应机理 2 2动力学机理动力学机理 气化反应是气化剂与焦渣接触而发生的它的反应气化反应是气化剂与焦渣接触而发生的它的反应 历程为气化剂分子自气流向焦渣外壳扩散历程为气化剂分子自气流向焦渣外壳扩散 渗透过焦油的渗透过焦油的 外壳灰层而达到未反应的焦油表面一渗透到焦渣的毛细孔外壳灰层而达到未反应的焦油表面一渗透到焦渣的毛细孔 而到达焦渣的内表面一与焦渣发生气化反应一生成的产物而到达焦渣

43、的内表面一与焦渣发生气化反应一生成的产物 循上述相反进行而扩散到气流中去。循上述相反进行而扩散到气流中去。 五五、应用、应用情况情况 自自湖北双环公司。于湖北双环公司。于20012001年年6 6月签订第一份技术转让协议至月签订第一份技术转让协议至20122012年年6 6月，月， 国内已有国内已有1515家企业与家企业与shellshell公司签订了公司签订了1919份合同，引进了份合同，引进了2323台气化炉。其中台气化炉。其中9 9套装套装 置置1010台气化炉用于生产合成氨，台气化炉用于生产合成氨，9 9套装置套装置1111台气化炉用于生产甲醇，台气化炉用于生产甲醇，l l套装置套装置

44、2 2台台 气化炉用于生产氢气，基本情况见表气化炉用于生产氢气，基本情况见表1 1 鲁奇煤气化技术鲁奇煤气化技术 一、鲁奇一、鲁奇气化技术的发展历史气化技术的发展历史 固定床固定床加压气化炉最早为加压气化炉最早为德国鲁奇公司德国鲁奇公司开发，鲁奇气化技术由开发，鲁奇气化技术由 此得名。鲁奇气化技术此得名。鲁奇气化技术的发展的发展是以鲁奇气化炉的改进为核心，鲁奇炉是以鲁奇气化炉的改进为核心，鲁奇炉 的的发展主要发展主要经历了经历了3 3个阶段个阶段。第。第1 1阶段阶段(19301954(19301954年年) )，第一代气化炉，第一代气化炉直直 径径2 2. .6m6m，主要用于生产城市煤气，

45、气化炉的结构，主要用于生产城市煤气，气化炉的结构特点是特点是有内衬和边置有内衬和边置 灰斗，不设膨胀冷凝器，气化剂灰斗，不设膨胀冷凝器，气化剂通过通过炉篦的主动轴送入，该炉型只能炉篦的主动轴送入，该炉型只能 气化非气化非粘结性煤粘结性煤，且气化强度较低，产气量，且气化强度较低，产气量500050008000Nm38000Nm3h h台台。 第第2 2阶段阶段(19541969(19541969年年) )，第二代鲁奇炉，第二代鲁奇炉扩大扩大了用煤范围，可气化弱粘了用煤范围，可气化弱粘 结性烟煤，取消了内衬，结性烟煤，取消了内衬，改进改进了布气方式和增加了破粘装置，边置灰了布气方式和增加了破粘装置

46、，边置灰 斗调为斗调为中置中置灰斗，气化炉直径扩大到灰斗，气化炉直径扩大到2 2. .8m8m、3 3. .7m 7m 2 2种，种，单炉生产能力单炉生产能力得得 到提高，产气量分别达到提高，产气量分别达1400017000m31400017000m3hh台、台、3200045000m33200045000m3 hh台台。 第第3 3阶段阶段( (19691969年至今年至今) )，为了进一步扩大用煤范围，使之，为了进一步扩大用煤范围，使之达到达到 气化一般粘结性煤的目的，推出了气化一般粘结性煤的目的，推出了MarkIVMarkIV型型气化炉气化炉，改进了，改进了 布煤器和破粘装置，可气化除焦

47、煤外的布煤器和破粘装置，可气化除焦煤外的所有所有煤种，气化强度进煤种，气化强度进 一步得到提高，气化炉一步得到提高，气化炉直径直径3.8m3.8m，产气量，产气量350003500065000m365000m3 hh台。此后，南非台。此后，南非萨索尔萨索尔(Sas01)(Sas01)在在19801980年开发了年开发了MarkVMarkV型气型气 化炉，化炉，气化气化炉内径炉内径4 4. .7m7m，产气量达，产气量达1010万万m3m3hh台。台。 二、奇二、奇气化工艺流程及气化工艺流程及特点特点 550mm 550mm块煤经煤溜槽、煤锁进入气化炉。块煤经煤溜槽、煤锁进入气化炉。水蒸气水蒸气

48、和氧气混合和氧气混合 后从气化炉底部经炉篦进入后从气化炉底部经炉篦进入气化炉气化炉，在，在3 3. .0MPa0MPa、10001000 的的条件下，条件下， 与煤发生气化与煤发生气化反应反应。从气化炉出来的粗煤气，温度高达。从气化炉出来的粗煤气，温度高达220600220600， 经喷冷器后温度降至经喷冷器后温度降至200200210210左右，左右，进入废热锅炉进入废热锅炉回收余热，温回收余热，温 度降至度降至180180。C C左右，粗煤气左右，粗煤气经气经气液分离后进人下游工序。废热锅炉液分离后进人下游工序。废热锅炉 可可产生产生0.5MPa0.5MPa0 0. .6MPa6MPa的低

49、压蒸汽。从喷冷器洗涤的低压蒸汽。从喷冷器洗涤下来的下来的含焦油和含焦油和 伞的煤气水随煤气一起进入伞的煤气水随煤气一起进入废热锅炉的废热锅炉的底部的分离器，初步分离油底部的分离器，初步分离油 水。一部分含尘水。一部分含尘煤气煤气水由循环泵返回到洗涤冷却器，其余送煤气水水由循环泵返回到洗涤冷却器，其余送煤气水 分离单元分离单元。气化炉气化产生的灰渣周期性通过灰锁。气化炉气化产生的灰渣周期性通过灰锁斗斗排出。排出。 三、鲁奇三、鲁奇气化工艺主要有以下特点：气化工艺主要有以下特点： (1)(1)一般采用一般采用5 550ram50ram的块煤进料，且下限的块煤进料，且下限率不能率不能过高。一般要求煤

50、的过高。一般要求煤的 反应性好、无粘结性和反应性好、无粘结性和弱粘结弱粘结性、机械强度较高、灰熔融性温度较高。性、机械强度较高、灰熔融性温度较高。 因此适宜因此适宜的煤种为褐煤、次烟煤、贫煤和无烟煤，对的煤种为褐煤、次烟煤、贫煤和无烟煤，对一些水分一些水分较高较高(20(20 3030) )和灰分较高和灰分较高( (如如3030) )的的劣质劣质煤也适用。与气流床工艺相比，煤也适用。与气流床工艺相比， 鲁奇炉采用碎鲁奇炉采用碎煤为煤为原料，人炉煤的处理费用低。原料，人炉煤的处理费用低。 (2)(2)气化为干法排灰，使用纯氧气化，为防止结气化为干法排灰，使用纯氧气化，为防止结 渣，采用较高汽氧比

51、，因此氧耗较低，约为气流床渣，采用较高汽氧比，因此氧耗较低，约为气流床氧耗氧耗的的7070，可在，可在 空分制氧设备上节省大量投资空分制氧设备上节省大量投资。 (3)(3)气化产生的煤气中气化产生的煤气中CHCH。含量较高，达。含量较高，达1010左右左右，适合于生产，适合于生产 城市煤气和代用天然气城市煤气和代用天然气(SNG)(SNG)，将，将CHCH。转化为。转化为COCO和和H H：后也可：后也可 以用于生产化工以用于生产化工产品产品，比如甲醇和氨。，比如甲醇和氨。 (4)(4)粗煤气粗煤气中中H2H2COCO为为2 2. .0 0，不经变换或，不经变换或少量变换少量变换即可用于即可用于FTFT 合成、甲醇合成、天然气合成合成、甲醇合成、天然气合成等产品等产品生产，对比气流床气化减生产，对比气流床气化减 少了少了COCO变换工序。变换工序。 (5)(5)该工艺最晕要的工艺操作参数为汽氧比，该工艺最晕要的工艺操作参数为汽氧比， 与气流床强调的氧煤比有一