西安加压粉煤气化技术

1、【项目名称】 单喷嘴粉煤加压气化技术的研究开发 【项目单位】西北化工研究院 【项目概况】一、项目摘要加压粉煤气化，以碳转化率高、能效高和煤种适应性广，代表了先进煤气化技术的发展方向。本技术已申报专利3项，获得授权1项。本技术开发成功后，将形成我国自主知识产权的粉煤加压气化技术，使我国煤气化技术与世界一流技术竞争。二、单位情况简介西北化工研究院（NWRICI）是原化学工业部直属的综合性科研院所，陕西省高新技术企业，通过ISO 9001:2000质量体系认证。下设煤气化研究所、催化研究所、精细化工研究所、环境保护研究所、农化研究所、设计所、分析测试中心、信息服务中心、中试车间等研究开发机构和催化剂

2、公司、西安高达化工发展总公司、昆山市精细化工研究所有限公司等8个子公司。主要从事煤化工、催化剂(净化剂)、精细化工、新材料、环境保护和农业化学品新工艺、新技术的研究、开发和推广应用以及催化剂（净化剂）、精细化学品和农业化学品的生产。三、项目背景1、国内外发展现状、趋势：我国是一个煤炭资源较为丰富而油气资源相对缺乏的国家。随着油价的持续走高，国内多数以油气为原料的化工企业尤其是合成氨、制氢或羰基合成装置已经或正在转向以煤炭、渣油为原料的技术路线。煤炭在我国一次能源消费中约占70以上，能源现状来看，在未来相当长时间内，我国能源消费结构仍将以煤为主。从世界范围来看，煤炭高效、清洁利用的主要途径为：煤

3、的直接液化： 煤气化制H2煤加氢液化油；煤的间接液化： 煤气化制合成气费托合成油；联合循环发电：煤气化燃料气燃气发电;蒸汽蒸汽发电；煤化工：煤气化合成气NH3，甲醇，二甲醚，其他C1化工产品。由此可见，无论采用何种煤炭资源利用方式，都离不开煤气化技术。可以说煤气化是煤炭资源得以清洁和高效利用的关键过程。煤气化技术分为固定床、流化床和气流床三种，其中气化技术中的干煤粉加压气化技术，代表着世界先进煤气化技术的发展方向。2、研究成功后对促进行业、产业发展的作用：陕西有着丰富的煤炭资源，煤的清洁利用和煤化工在我省陕北能源化工基地的发展中有着举足轻重的作地位。综合利用陕北丰富的煤炭资

4、源，发展我省的煤化工项目，对促进我省经济跨越式发展具有重大意义。四、项目的现有基础条件及进展情况煤气化技术一直是西北化工研究院的主要研究方向，在煤气化研究涉及固定床、流化床和气流床煤气化法三大领域，以气流床煤气化技术开发研究为主要特长。先后成功开发了常压粉煤气化制合成气技术、长焰煤固定床气化制燃料气及合成气技术、CO2还原制CO原料气技术、水煤浆制备技术、水煤浆加压气化技术、富氧连续气化技术、多元料浆气化技术等20余项成套技术。西北化工研究院开发成功的多元料浆新型气化技术，成功地在浙江丰登化工有限公司、浙江巨化集团、山东华鲁恒升集团、内蒙古三维公司等合成氨、甲醇装置得到应用，实现了工业装置长期

5、、安全、稳定运行。五、项目的主要研究开发内容，总体目标通过对关键技术及单元设备的开发研究，建立煤处理量为12 t/d、气化压力为2.03.0 MPa的煤粉加压气化中间试验装置。对关键技术及关键设备进行试验考核，并完成35个煤种的气化试验，为煤粉加压气化的产业化和工程放大提供设计基础数据、设计依据和操作经验。在课题完成后23年内，在国内建成煤处理量1000 t/d的工业示范装置。主要技术经济指标：比氧耗：320 m3/1 000m3 (CO+H2)；比煤耗：550 kg/1 000 m3 (CO+H2)；煤气中有效气体(CO+H2) 含量：90；碳转化率：98；冷煤

6、气效率：83；考核时间：7天（168 h）；累计运行时间：1 000 h。六、主要技术特点和创新点，关键技术内容1技术特点和创新点：气化炉采用单喷嘴下喷结构，而国外两段式煤粉气流床气化炉都是多喷嘴上流式结构；与国外已经工业化的煤粉气流床加压气化炉不同，气化炉采用半冷壁式结构，降低了气化炉热损失，还保护了气化炉向火面的耐火材料；气化炉下段采用列管式水冷壁废锅，热量回收利用效率高，结构简单，易于加工制造；气化炉采用折流式气灰分离，捕渣效率高。2、关键技术内容：（1）煤粉制备与加料装置研究；（2）煤粉加压气化炉研究；（3）煤粉气化喷嘴的开发；（4）废热锅炉开发；（5）煤粉加压气化控制系统与安全联锁系

7、统开发；（6）建立处理煤量为12 t/d、气化压力为2.03.0 MPa的煤粉加压气化中间试验装置；（7）完成煤粉加压气化计算机模拟培训系统软件的开发。七、项目总投资预算，资金筹措及来源渠道项目总投资预算：1200万元。单位自筹：400万元；合作单位（西安华陆工程公司）：300万元；申请陕西省重大科技项目专项资金：500万元。八、项目预期成果的经济、社会、环境效益分析如果采用自主知识产权的煤气化技术，可节约大量外汇。对于一个年产20万吨合成氨厂，如果以煤粉气流床加压气化取代常压固定床气化，每年可减少无烟煤运输量约达30万吨，而且可充分利用附近的烟煤，仅煤的差价每年可节约大约6 000万元。而且

8、气化压力的提高还可节约煤气压缩电耗，合成氨的综合能耗可节约近10 GJ/t-NH3。对于一个1.20 MW发电厂，如果采用煤粉气流床加压气化的IGCC发电技术取代常规的燃煤发电，供电效率将提高3个百分点，每年可节约标准煤达26.6万吨。如果1吨标准煤按时价400元计，仅节约原料费用就达1亿多元人民币，还可减少大量的粉尘、SOX和NOX的排放。对我国的煤炭资源的合理、清洁、高效利用也有巨大的促进作用。九、项目风险分析课题开发的单喷嘴干煤粉气化技术，在国外已有类似的工业装置在运行。同时，西北化工研究院也完成了同类气化炉的小型实验装置开发，有大量的实验数据和丰富的工程经验。因此，开发本项目无技术风险

9、。本技术市场应用前景巨大，课题开发无市场风险。【项目单位简介】 【联系方式】【分类】能源环保 【地区】西安【省份】陕西   首页>>成果介绍干煤粉加压气化技术 1. 煤气化技术简介     西安热工研究院有限公司在国家863计划的支持下，历经10余年的研究，开发出两段式干煤粉加压气化技术。    气化炉采用水冷壁炉膛、液态排渣。运行时，向下炉膛内喷入粉煤、水蒸气和氧气，向上炉膛喷入少量粉煤和水蒸气。利用下炉膛的煤气显热进行上炉膛煤的热解和气化反应，以提高总的冷煤气

10、效率；同时显著降低热煤气温度，使得炉膛出口的煤气降温至灰熔点以下，从而省去冷煤气激冷流程。两段式干煤粉加压气化炉结构下图。该气化炉已经获得国家发明专利。 两段式干煤粉加压气化炉结构示意 两段式干煤粉加压气化炉专利证书   2.技术特色与优势：· 气化温度范围13001700，气化反应压力0.54.0 MPa，碳转化率达99%以上，有效气体成份（CO+H2）达90%以上。不产生焦油、酚等凝聚物，不污染环境，合成气质量好； · 煤种适应性好，可气化褐煤、烟煤、贫煤、无烟煤以及高灰分、高灰熔点煤，运行稳定可靠； · 气化炉采用水冷壁结构，以渣抗渣，无

11、耐火砖衬里，维护量少，无需备炉。水冷壁寿命长达20年，烧嘴寿命长达10年； · 与国外先进干法气化技术相比，冷煤气效率提高23个百分点，比氧耗低1015；与水煤浆气化技术相比，冷煤气效率提高710，比氧耗降低2030； · 可省略冷煤气循环激冷流程，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1/2； · 两段式干煤粉气化炉可配套适合于化工领域的激冷流程和适合于电力领域的废锅流程； · 气化系统全部国产化，比国外先进干法气化炉造价低40%左右。   3.技术发展历程 · 上世纪九十年代，提出了两段式干煤粉

12、加压气化技术的概念； · 1995年，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，并对两段式干煤粉加压气化性能进行了模拟研究；  使用计算机模拟的两段式气化炉内温度场 · 1997年，建成了处理煤量为0.71.0t/d的干煤粉加压浓相输送和气化试验装置，并利用该装置完成了14种中国典型动力煤种的干煤粉加压气化试验研究。  0.71.0t/d的干煤粉浓相输送和气化试验装置 · 2004年，建成了处理煤量3640t/d（10MWth）的干煤粉加压气化中试装置。 3640t/h两段式干煤粉加压气化中试装置 · 2

13、006年，开发成功10002000t/d级的干煤粉加压气化工业装置。    4.气化技术指标    已经建成的3640吨/天的两段式干煤粉加压半工业性装置（国家863重点项目“干煤粉加压气化技术”），通过了168小时连续运行考核试验，累计运行达2200小时以上，达到了如下的技术指标： · 碳转化率98% · 比氧耗：300Nm3O2/1000Nm3（CO+H2） · 比煤耗：520kg/1000Nm3（CO+H2） · 冷煤气效率83% · 有效气成份（CO+H2）91% 典

14、型煤种的气化合气成分 煤种 褐煤 烟煤 贫煤 无烟煤 CO（%） 61.962.3862.3669.93H2（%） 27.8429.3628.9821.78CH4（%） 0.050.260.140CO2（%） 3.592.764.294.52H2S+COS（%） 0.110.370.240.14N2（%） 6.514.873.993.61与主要进口煤气化炉合成气成分指标的对比 煤气成分 国外湿法气化 国外干法气化 两段式气化炉 CO（%） 39.3563.562.38H2（%） 30.7826.5029.36CH4（%） 11.431.600.26CO2（%） 16.431.902.76H2S

15、+COS（%） 0.040.020.37N2（%） 0.495.004.87可气化煤种的范围包括：褐煤、烟煤、贫煤、无烟煤等； 可气化的煤种水分范围为：4%35%可气化的煤种灰分范围为：5%31%可气化的煤种灰熔点范围为：1200>1500 3640 t/d半工业性装置控制机房 3640 t/d半工业性装置火炬 3640t/d半工业性装置DCS控制系统 冷煤气效率与合成气成份随二段给煤比的变化趋势   5.工程应用情况： · 2000吨/天级两段式干煤粉加压气化炉（废锅流程）已经应用于华能集团“绿色煤电”项目，将于2009年建成。 · 1000吨/

16、天级两段式干煤粉加压气化炉（激冷流程）已经应用于内蒙古世林化工有限公司年产30万吨甲醇项目，将于2008年投运； 中国华能集团绿色煤电示范工程   6.近年来国家重大科研项目的支持 · “八五”国家科技攻关计划课题“整体煤气化联合循环（IGCC）发电示范项目可行性研究”，19931996 · 国家电力公司重点科技项目“干煤粉加压气化评价装置和粉煤气化特性研究”，19962000 · “九五”国家重点科技攻关计划专题“煤气高温除尘工艺和设备的研究开发”，19972000 · 国家重大基础研究发展规划项目“煤热解、气化和高温净化”，199

17、92004 · 国家国际合作重点项目“干煤粉加压气化技术研究开发”，中国科技部英国DTI合作项目，TPRI-Imperial College，20002002 · 国家“十五”863项目“干煤粉加压气化技术”（前期），20012002 · 国家“十五”863项目“带静电促进的移动颗粒层过滤高温除尘技术研究开发” ，20022004 · 国家“十五”863重点项目“干煤粉加压气化技术”（中试），20022005 · 陕西省科技计划项目“干煤粉加压气化中试研究技术”，20032005 · 973课题“高粘度煤灰熔渣流动、相变和传热规律研究

18、”，20042009 · 国家“十五”863重点项目“干煤粉加压气化技术中试研究”（后续），20052006 · 国家“十一五”863重大专项“1000t/d级干煤粉加压气化技术研究开发” ，20062009    7.联系方式     技术负责人：许世森     电话/传真：02982102309    Email：xushisen    技术联系人：徐越   &#

19、160; 电话/传真：02982102308    Email：xuyue    技术联系人：任永强     电话/传真：02982102521    Email：renyongqiang    地址：西安热工研究院有限公司    绿色煤电部    710032     

20、;网址：          两段式干煤粉加气化技术发展前景广阔西安热工研究院有限公司在国家"863"计划支持下，历经10余年的研究，开发出“两段式干煤粉加压气化技术”，整体工艺和关键技术获得了国家发明专利。运用这一技术，他们建成了我国第一套带水冷壁和煤气冷却器的两段式干煤粉加压气化半工业性装置(36吨天)并投入运行，2006年5月通过了国家科技部的验收。这标志着我国具有自主知识产权的干煤粉加压气化技术开发取得成功。目前运用该技术的我国第一台1000吨天两段式干煤粉加压气化炉正

21、在建设中。以煤为主的能源格局和可持续发展战略决定了煤的洁净转化技术在我国具有重要的战略意义。煤气化技术是煤化工、煤制油、燃煤联合循环发电、煤代油和煤代天然气等转化过程中的龙头技术和核心技术。干煤粉加压气化技术具有冷煤气效率高、碳转化率高、比氧耗低、煤种适应性好等特点，是被实践证明了的能大容量化的先进煤气化技术，代表着大型煤气化技术发展的方向。然而，该技术长期以来一直被国外公司垄断，我国目前已进口20多套国外干煤粉气化炉。由于缺乏自主知识产权技术，国内企业在进口干煤粉气化炉的同时，不得不承受高昂的专利使用费和专有设备费；同时也因对核心技术缺乏了解，导致进口设备调试、运行过程困难重重，我国迫切需要

22、开发自主知识产权的干煤粉加压气化技术。西安热工研究院从1990年开始对干煤粉加压气化技术进行研究，以该院总工程师许世森博士为首的课题组，针对国外干煤粉加压气化技术存在的需要压缩大量冷煤气从而损失大量有效能、气化岛自耗功大、煤气冷却器和除尘器设备庞大且造价高等问题，在理论研究结合试验研究基础上，提出了一种两段式干煤粉加压气化的创新思路利用二段的化学反应，使炉内高温煤气温度降低的同时使煤气有效能得到提高，从而省去了庞大的煤气压缩机，煤气冷却器和除尘器设备规模也可减小半，设备造价降低40-50。试验表明，与国外干煤粉加压气化技术相比，两段式干煤粉加压气化技术气化的冷煤气效率高出23个百分点，比氧耗减

23、少1520，煤种的适应性也更强。在该技术研究开发和试验过程中，热工研究院技术人员发扬不畏艰苦、勇于创新的精神，突破一个又个技术难题，于1996年建成了我国第套干煤粉加压气化试验装置，处理煤量为0.7-1.0吨天。他们还利用该装置完成了14种中国典型煤种的干煤粉加压气化特性试验研究，取得了大量试验数据，为该项技术的深入研究和更大型气化装置的设计和运行提供了科学依据。“十五”期间，“两段式干煤粉加压气化技术”被列为国家“863”计划能源领域重点项目。西安热工研究院采用产、学、研相结合的方式，联合国内煤炭、化工行业的六家研究院所和化工生产单位，开始了更大规模的干煤粉加压气化技术研究。近100人的课题组在许世森博士带领下，经过五年的艰苦攻关，先后完成了干煤粉加压气化半工业化装置的技术方案、工艺设计和装置建设，并于2004年，在陕西省渭南渭河煤化工集团公司内，建成了我国第一套带水冷壁和煤气冷却器的干煤粉加压气化半工业化装置，可处理煤量为36-40吨天，操作压力为3.0MPa-4.0MPa，操