TexacoShellGSP煤气化技术比较

1、洁净煤气化技术比较20世纪70年代的石油危机，掀起了煤气化技术研究的高潮，一些发达国家如美国、联邦徳国、英国等乂重新开发所谓第二代煤气化技术，如美国徳士古(Texaco)、德国高温温克勒(HTW)、荷兰谢尔(Shell)、原民主德国的GSP、徳国的Penflo和英国/徳国BGL等技术相继开发问世，并取得突破性进展。本文选取了目前世界上最先进的三种加压纯氧煤气化技术TexacoShell.GSP加以介绍并比较。一、Texaco水煤浆纯氧加压气化技术1、发展历史鉴丁-在加压下连续输送粉煤的难度较大，1948年美国徳士古发展公司(TexacoDevelopmentCoiporation)受重汕气化的

2、启发，首先创建了水煤浆气化-艺(Texacocoalgasificationprocess),并在加利福尼亚州洛杉矶近郊的Montebello建设第一套投煤量15t/d的中试装置。当时水煤浆制备采用干磨湿配工艺，即先将原煤磨成定细度的粉状物，再与水等添加物混合一起制成水煤浆，其水煤浆浓度只能达到50%左右。为了避免过多不必要的水分进入气化炉，采取了将人炉前的水煤浆进行预热、蒸发和分离的方法。由丁水煤浆加热汽化分离的技术路线在实际操作中遇到一些结垢堵塞和磨损的麻烦，1958年中断了试验。早期的徳士古气化工艺存在以下明显的缺点。如、配置煤浆不会应用水煤浆添加剂和未掌握粒级配比技术，煤浆浓度较低；、

3、水煤浆制备采用干磨湿配,操作复杂，环境较差；、煤浆在蒸发过程中易结垢和磨损；、分离出的部分蒸汽(约50%)夹带少量煤粉无法利用，且在放空时造成污染。由于在20世纪5060年代油价较低，水煤浆气化无法发挥资源优势，再加上工程技术上的问题，水煤浆气化技术的发展停顿了10多年，宣到20世纪70年代初期发生了第一次世界性石油危机才出现了新的转机。徳士古发展公司重新恢复了Montebello试验装置，于1975年建设一台压力为2.5MPa的低压气化炉,采用激冷和废锅流程可互相切换的工艺，由丁水煤浆制备技术得到长足的进步，水煤浆不再经过其他环节而H接喷人炉内。1978年和1981年再建两台压力为8.5MP

4、a的高压气化炉，这两台气化炉均为激冷流程，用丁煤种评价和其他研究。1973年徳士古发展公司与联邦徳国鲁尔公司开始合作，于1978年在联邦徳国建成了一套徳士古水煤浆气化工业试验装置(RCH/RAG装置)，该装置是将徳士古发展公司中试成果推向工业化的关键性一步，通过实验获得了全套工程放大技术，并为以后各套工业化装置的建设奠定了良好的基础。2、国内外水煤浆气化装置到目前为止，国内外已建、在建和拟建徳士古水煤浆加压气化装置，加上技术上相似的道化学气化装置，已达20多座，如下表所示：国外水煤浆气装置概况一览表序号气化装置气化炉台数和形式煤浆制备单炉干煤量（t/d）用途主要工艺条件备注1美国蒙特贝罗中试装

5、置3台，第1台为废锅流程和激冷流程可切换的气化炉，其余2台为激冷流程棒磨机，试烧评价20多个煤种,低压煤浆泵用螺杆泵，高压煤浆泵用柱塞泵1520中试装置。油、煤气化试验；气体放空燃烧第1台设计压力2.5MPa其余2台8.5MPa3台分别于75、78、81年投运2原联邦德国RCHRAG示范装置1台，废锅流程试烧20多种煤,设计煤浆浓度55%60%,实际最人71%150示范装置80年2月并入鲁尔工厂作炭基合成气气化压力4.0MPa,温度12001600C78年1月投用3美国阿拉巴马国际肥料开发中心1台，激冷流程美国东部煤，煤浆浓度大J;55%170-200研究犬然气改煤经济性，制氨示范装气化压力3

6、.6MPa,温度1300C左右80年10月投用，设计投资4320万美元4美国伊斯曼气化装置2台，激冷流程，法国和奥地利耐火砖，衬里Co50等。随着近儿年国内各项技术的迅速发展，烧嘴，破渣机，刮板输送机，激冷水泵，锁斗循环泵，耐火材料等已经实现了国产化，并且使用效果良好。低压煤浆泵，部分黑水阀门等也有国产化应用的使用经验。因此，目前需耍引进的技术与设备主要包括专利和工艺软件包、高压煤浆泵以及极个别的设备和特殊材料需进口外，大部分技术和设备可以立足丁国内市场。8、专利许可费与装置投资徳士古水煤浆气化技术专利与许可费用，在我国前儿套引进的装置中费用很高，大约为4USD/Nn?(CO+H2)/d左右。

7、随着Shell气化技术在我国的高速扩张与推广，给徳士古技术带来了极大的挑战。所以他们的许可费用正呈逐年下降趋势，目前已经下降到1.8USD/Nm3(CO+H2)/d左右。如果装置规模较大，单位许可费用还会更加优惠。徳士古装置的投资，以3套2800mm、压力4.0MPa的气化装置为例，其投资约为2.5亿人民币左右。二、Shell气流床粉煤加压气化技术1发展历史Shell煤气化工艺(ShellCoalGasflcationProcess)简称SCGP,是由荷兰Shell国际石油公司(ShellhiternationalOilProductsB.V.)开发的一种加压气流床粉煤气化技术。20世纪70年

8、代初期的石油危机引发了Shell公司对煤气化的兴趣，1972年Shell公司决定开发煤气化工艺。1976年Shell在荷兰阿姆斯特丹建成了规模为6t/d煤的小试装置，在1978-1983年试验期间，先后对21个煤种进行了气化试验。目前该装置仍可根据需耍进行特定煤种评价及试验。在小试的基础上，ShellT1978年在原联邦徳国的汉堡-哈尔堡（Hambuig-Harburg）壳牌炼汕厂内建设了一套日处理150吨煤中试装置。中试装置累计进行了6000h（包括1000h的连续运转）的气化试验，于1983年结束运转。在汉堡中试的基础上，Shell对气化和煤气冷却系统的设计进行了大幅度的改进，并在美国休斯

9、顿郊区壳牌的DeeiPaik总厂建设了一套名为SCGP-1的粉煤气化工业示范装置，该装置T1983年开始设计，1986年开始运转，气化规模为250400t/d煤，气化压力2-4MPa,日产32.5万n?中热值煤气和16t/h蒸汽。该示范试验装置累计运行1500011,最长连续运行150011,气化了大约18种煤（其中包括-褐煤和石油焦），获得了比期望值更好的工艺效果。该示范装置丁1991年关闭。1993年采用Shell煤气化工艺的第一套大型工业化生产装置在荷兰布根伦（Buggenum）市的Denikolec建成，用丁整体煤气化燃气-蒸汽联合循环发电，发电量为250MW。设计采用单台气化炉和单台

10、废热锅炉，气化规模为2000t/d煤。煤电转化总（净）效率43%（低位发热量）。1994年4月首次用煤气化发电，到1998年初联合循环发电已经累计运行时间超过lOOOOh,烧嘴寿命超过750011,成功地气化了14种煤（其中部分混烧），在1997年下半年装置总运转率超过85%。运转初期曾发生过一些问题，主耍发电嫌气轮机的问题占95%,于1996年9月最终得到解决。在1998年1月1日该装置已经转交给当地公用事业部门，进入商业化运行。2、国内外Shell粉煤气化装置由丁Shell粉煤纯氧加压气化技术非常诱人的经济数据，以及Shell公司特别是在中国的成功推介，到目前为止，国内外已建、在建和拟建S

11、hell粉煤加压气化装置，已达将近20座，如下表所示：序号厂家地点投料量t/d产品数量开工时间1小试装置荷兰阿姆斯特丹6煤气放空176年投运2中试装置德国汉堡150煤气178年投运，累计运行6000113示范装置美国休斯敦250蒸1脾汽186111投运，累计运行15000114Shell公司Denikolec工厂荷兰布根伦2000联合循环发电193年投运，98年1月并入荷兰电力系统5ATI联盟SulcisIGCC意大利Sardinia,Poitoscueo5000450Mwe电22003开工6印度OIC有限公司印度奥里萨邦Paradip2900电和氢气32003开工7Smopec/Shell合

12、资东亭湖南岳阳2000合成氨12003签订协议8湖北双坏化工集团公司湖北应城900合成氨12003签订协议9柳州化工股份有限公司广西柳州1200合成氨12004签订协议10Smopec/Shell介资湖北湖北2000合成氨12004签订协议11中石化安庆分公司安庆2000煤合成氨12003签订协议12云南天安化工有限公司安宁市2800合成氨12003签订协议13云南沾化有限责任公司云南曲靖2900合成氨12003签订协议14人化集团有限责任公司辽宁人连1000甲醇12004签订协议15永城煤电集团有限公司河南永城2000甲醇12004签订协议16神华煤制油有限公内蒙古包头40002（气2200

13、4签订协议17中原人化有限公司河南濮阳市2000甲醇12004签订协议18河南开祥化工有限公川河南义马市1100甲醇12004签订协议3、Shell粉煤加压气化技术优缺点Shell煤气化工艺屈加压气流床粉煤气化，是以干煤粉进料，纯氧作气化剂,液态排渣。干煤粉由少量的氮气（或二氧化碳）吹入气化炉，对煤粉的粒度耍求也比较灵活，一般不需耍过分细磨，但需耍经热风干燥，以免粉煤结团，尤其对含水量高的煤种更需耍干燥。气化火焰中心温度随煤种不同约在1600-2200之间，出炉煤气温度约为14001700o产生的高温煤气夹带的细灰尚有一定的黏结性，所以出炉需与一部分冷却后的循环煤气混合，将其激冷至900左右后

14、再导入废热锅炉，产生高压过热蒸汽。干煤气中的有效成分CO十H?可高达90%以上，甲烷含量很低。煤中约有83%以上的热能转化为有效气，大约有15%左右的热能以高压蒸汽的形式回收。其主要工艺技术特点如下：工艺技术主要优点如下：、干煤粉进料，气化效率高，与湿法进料相比，其冷煤气效率比湿法进料约提高10%o、煤种适应性广，从无烟煤、烟煤、褐煤到石油焦均可气化，对煤的活性儿乎没有耍求，对煤的灰熔点范围比其他气化工艺较宽。对丁高灰分、高水分、含硫量高的煤种同样能够气化。、气化操作温度高，约在14001700C,在高的气化温度下碳转化率高达99%,产品气体相对洁净，不含重怪，甲烷含量很低，煤气品质好，煤气中

15、有效气体(CO+H2)高达90%以上。、碳转化率高达99%o氧耗、煤耗低，与湿法进料水煤浆气化相比，比煤耗约低6%,比氧耗约低17%,与之配套的空分装置投资可相对减少。、加压操作，单炉生产能力大。目前已投入运转的单炉气化压力3.0MPa,日处理煤量已达2000to、气化炉无耐火砖衬里，维护量少，气化炉内无转动部件，运转周期长，无需备用炉。、热效率高，釆用废锅流程，煤中约83%的热能转化为煤气的化学能，另外约有15%左右的热能被回收为高压或中压蒸汽，总的热效率可达98%左右。、环保性能好，气化炉熔渣经激冷后成为玻璃状颗粒，性质稳定，对环境儿乎没有影响。气化污水中含孰化合物少，容易处理，必要时可做

16、到零排放。、生产调幅能力强，因为采用最多达4-12个烧嘴，并且不需象水煤浆那样需要雾化，因此气化炉操作弹性高，从30%到100%负荷可调。、连续运转周期长，Shell公司专利气化烧嘴设计保证寿命为SOOOh,荷兰Denikolec电厂使用的烧嘴运行近1000011尚未更换过，累计运行时间超过750011,为气化装置长周期运行提供了基础。气化炉采用水冷壁，不需耍定期更换耐火砖,节约了换砖时间与费用。工艺技术主要缺点如下：、受加压进料的影响，最高气化压力没有湿法气化压力高。湿法气化操作压力一般为2.8-8.7MPa,最高可达8.7MPa,有利丁节能。干法气化由丁受粉煤加料方式的限制，气化压力一般为

17、3.0MPao、粉煤制备投资高、能耗高，且没有水煤浆制备环境好。粉煤制备对原料煤含水量耍求比较严格，需进行干燥，能量消耗高。粉煤制备一般采用气流分离,排放气需进行洗涤除尘，否则易带来环境污染，这样使制粉系统投资增加。、安全操作性能不如湿法气化。主要体现在粉煤的加压进料的稳定性不如湿法进料，会对安全操作带來不良影响。、气化炉与废热锅炉结构复杂，制造难度大，要求高。国内第一套Shell气化装置湖北双环的项目，便是因为设备交货期的影响而未能如期建成投产，计划是2004年底投产，实际可能耍到2006年初才能建成。、为防止气体中夹带的粘性灰渣对废热锅炉产生不利影响，需要将冷却到300C左右的粗煤气循环回

18、气化炉顶部出口以激冷热的合成气到900C,该股循环气的循环比达到1，量大、温度较高、含灰多，给循环机提出了很高的耍求，并且耗能较多。此外，虽然Shell公司宣称被激冷到900C的热灰已不具有粘结性，从而不会粘附在对流废锅上，但是可以想象，这种含灰的气流对废锅的冲刷和阻塞是难免的。、因为是采用氮气将粉煤送入气化炉，并且流程中有许多密封氮气，导致合成气里氮气含量较高，一般达5%。这种气体用來生产合成氨没有问题，如果用來生产甲醇，会导致甲醇弛放气量很大。、工艺尚未获得充分的工业化生产检验，世界唯一一套工业化装置1994年投运后，到2001年开工率只有83%O4、工艺流程及技术特点如下图所示，是She

19、ll粉煤加压气化工艺流程图。原料煤在风燥磨内磨制符合气化要求的粉煤（粒度小于O.lnmi,烟煤含水量1%、褐煤含水量10%）,借惰性气体送至气化界区，经分离后进人常压料仓而惰性气经过滤、除尘后放空。粉煤由常压料斗进入增压料斗（密封料斗），由此被氮气或二氧化碳气经浓相输送至炉前煤粉储仓及煤锁斗，再经由加压氮气或二氧化碳气加压将细煤粒子由煤锁斗送入周向相对布置的气化烧嘴。气化需要的氧气和水蒸气也送入烧嘴。通过控制加煤量，调节氧量和蒸汽量，使气化炉在14001700C范围内运行。气化炉操作压力为2-4MPao在气化炉内煤中的灰分以熔渣形式排出。绝大部分熔渣从炉底离开气化炉，用水激冷，再经破渣机进入渣

20、锁系统，最终泄压排出系统。出气化炉的粗煤气挟带着飞散的熔渣粒子被循环冷却煤气激冷，使熔渣固化而不致粘在合成气冷却器壁上，然后再从煤气中脱除。合成气冷却器采用水管式废热锅炉，用来产生中压饱和蒸汽或过热蒸汽。粗煤气经省煤器进一步回收热量后进人陶瓷过滤器除去细灰(20mg/ms)。部分煤气加压循环用于出炉煤气的激冷。粗煤气经脱除氯化物、氨、氤化物和硫化物，HCN转化为N?或NH3,硫化物转化为单质硫。工艺过程大部分水循环使用。废水在排放前需经生化处理。如果要将废水排放量减少到零，可用低位热将水蒸发。干法气化的技术关键在于干粉煤的加压进料，早在20世纪50年代初期就有人探索粉煤加压连续输送技术，但未取

21、得实质性进展。H到1978年Shell-Koppers工艺问世，才开发出一种粉煤间断升压和加压下连续进料的半连续式加煤工艺。干煤粉加压进料及气化技术关键有：、加料阀。密封加料系统的各类阀门开闭频繁，磨损严重，对阀门的结构及材料耍求十分严格。一般采用球阀、座板阀等，密封而有软硬结合和硬硬结合两种结构。、料斗中粉煤料位的测量。常压煤斗、密封料斗和工作料斗的粉煤料位的测量有一定的难度，特别在粉煤较湿易架桥的情况下会出现假料位，增加料位测量及输送的难度。目前，大多用Cs7或Co同位素仪器测量料位。、粉煤密相输送。粉煤的密相输送是加压粉煤气化技术的主要技术关键之一。为减少煤气中含N2量，耍求尽可能提高粉

22、煤输送的固气比，减少人炉粉煤载气量。目前，每立方米氮气可输送50500kg粉煤，载气和粉煤呈非连续相,即一股载气推动一股柱状粉煤直到进入气化炉燃烧器。、入炉物料的精确计量。气流床部分氧化反应耍求人炉物料精确计量，对丁氧气和蒸汽的计量技术比较成熟，而对丁入炉粉煤的精确计量则难以做到。粉煤精确计量技术的关键是确保粉煤供应的连续性和稳定性。、冷壁式气化炉。目前己经工业化的儿种干法气化炉无一例外都采用冷壁式结构，其中GSP炉从气化炉顶部加煤，其结构形式与水煤浆气化炉类似。另外的炉型如Shell、Penflo气化炉与K-T炉都采用对置式烧嘴，设备结构比较复杂。、安全及环保问题。粉煤气化从气化炉出來的煤气

23、都夹带有粉煤灰，而粉煤灰的捕集和返烧都比较困难。此外，在安全操作方而，干法气化也存在着一定的缺陷，如粉煤的稳定供料问题，燃烧器的回火问题，飞灰安全收集和排放等。5、主要工艺与技术经济指标Shell粉煤纯氧加压气化典型的工艺指标如下所示:项目指标气化压力MPaG2.7气化温度。C1400-1500合成气组份mol%(典型)CO62H：CO：ch4n2311.00.053.1有效气组份mol%90-93比氧耗m3/1000m3(CO+H2)340比煤耗kg/1000m3(CO+HJ600碳转化率99冷煤气效率833总热效率96产品综合能耗GJ/t(以甲醇为例)496、主要设备(1)、气化炉Shel

24、l煤气化装置的核心设备是气化炉。气化炉采用膜式水冷琏形式。它主耍由内筒和外筒两部分构成：包括膜式水冷壁、环形空间和高压容器外壳。膜式水冷壁向火侧敷有一层比较薄的耐火材料，一方面为了减少热损失；另一方面更主要的是为了挂渣，充分利用渣层的隔热功能，以渣抗渣，以渣护炉壁，可以使气化炉热损失减少到最低，以提高气化炉的可操作性和气化效率。环形空间位丁压力容器外壳和膜式水冷壁之间。设计环形空间的目的是为了容纳水/蒸汽的输入/输出管和集汽管，另外，环形空间还有利于检查和维修。气化炉外壳为压力容器，一般小直径的气化炉用药合金钢制造，其他用低珞钢制造。对丁日产lOOOt合成氨的生产装置，气化炉壁设计温度一般为3

25、50C,设计压力3.5MPaGo气化炉内筒上部为燃烧室(气化区)，下部为熔渣激冷室。煤粉及氧气在燃烧室反应，温度为1700C左右。Shell气化炉由丁采用了膜式水冷壁结构，内壁衬里设有水冷却管，副产部分蒸汽，正常操作时壁内形成渣保护层，用以渣抗渣的方式保护气化炉衬里不受侵蚀，避免了因高温、熔渣腐蚀及开停车产生应力对耐火材料的破坏而导致气化炉无法长周期运行。由丁不需耍耐火砖绝热层，运转周期长，可单炉运行，不需备用炉，可靠性高。(2)、烧嘴气化炉烧嘴是Shell煤气化工艺的关键设备及核心技术之一。气化炉加料采用侧罹烧嘴，在气化高温区对称布置，并且可根据气化炉能力由4一8个烧嘴中心对称分布。由丁采用

26、多烧嘴结构，气化炉操作负荷具有很强的可调幅能力。单炉生产能力大，在气化压力为3.0MPa的条件下，单炉气化能力可达20003000t/d煤。根据资料介绍目前气化烧嘴连续操作的可靠性和寿命不低丁75001“、废热锅炉废热锅炉采用水管式结构。是由水管焊上管板组成，管板上有在线清洗装置,以免积灰。这种结构的废热锅炉在美国休斯顿的示范装置上和荷兰Denikolec的工业化装置上已成功应用。破渣机Shell煤气化原设计没有破渣机，在生产操作过程中曾发生过大渣堵塞锁斗阀的现象，影响正常生产操作。现设计已经增加了破渣机，防止类似现象的发生。渣罐、捞渣机渣罐是一个空壳压力容器，气化排渣由锁渣系统，通过渣罐做到

27、间断鬥动排So捞渣机主耍是将固体渣粒从渣水中捞出，再由输送带或汽车运至渣场。、煤粉加压进料系统该系统由锁斗和料斗组成。一旦锁斗装满后，充氮气加压，将煤排放至料斗。加压后的粉煤从料斗中排出并由氮气气流输送至气化炉烧嘴。、原料煤储运系统原料煤的接收和储运设施主要包括：卸料斗、振动加料器、运输机、煤仓等,与传统的燃煤锅炉原料煤的储运设施类似。磨煤及干燥系统磨煤机将煤磨成合适的有利丁煤气化的煤粉(约90%小丁0.15mm)。在磨煤过程中，采用热惰性气流同步干燥。悄性气流夹带系统中的水蒸气通过一台内部分选器将粉煤吹至分离和收集容器，干燥研磨后的煤通过气流输送系统输送到气化炉进料系统。干燥煤所需热能可以H

28、接或间接提供。可用燃烧油、煤气或回收气燃烧氏接供热。在间接供热的情况下，循环气中需添加氮气以补充由丁排出煤中水汽所带出的那部分循环气。煤气除尘、洗涤系统粗煤气离开废热锅炉后，经陶瓷过滤器或旋风除尘器來进行脱除部分灰，气化压力4.0MPa时，陶瓷过滤器操作压力3.9MPaG,操作温度350C左右，过滤后煤气含尘20mg/m3(标)。再经过湿法洗涤装置进一步净化，使飞灰残留量不大T1mg/m3(标)。通过洗涤系统也可以脱除煤气中其他微量杂质如可溶碱盐、卤化氢及氨等。洗涤系统的排放水送至酸气汽提塔，经澄清后再循环使用，以最大程度减少需生化处理或蒸发后的排放量。从酸气脱除系统以及酸气汽提塔來的酸气可送

29、至克劳斯装置回收硫碱。7、Shell技术与主要设备国产化可行性我国引进Shell粉煤气化技术刚处于起步阶段，因此除了专利和工艺软件包需要进口以外，需要引进的设备非常多，上面提到的主要设备基本上均需进口。因此，装置一次性投资相当巨大。此外，由丁目前中国拟上马Shell气化装置的厂家已达12家之多，所以国外的设备制造进度也成为项目如若进行的一个大问题。8、专利许可费与装置投资Shell气化技术的专利许可费一般在1.76USD/Nm3（CO+H2）/d左右。Shell装置的投资，以1套投煤量1000t/d的气化装置为例，其投资约为5亿人民币左右。三、GSP煤气化工艺1、发展历史原民主徳国VEBGas

30、koniliant的黑水泵公司丁1976年研究开发了加压气化工艺，取名为GSP（徳文GaskombiantSchwarzePumpe的简称）煤气化工艺。1980年在民主徳国的弗莱堡（Fieibuig）燃料学院建成了W100和W5000两套气化试验装置。1983年12月在黑水泵联合企业建成一套W30工业规模的气化装置。W100气化装置的能力为处理煤量100-250kg/h,操作压力约为3MPa,气化剂采用氧气/蒸汽或者空气/蒸汽。反应器气化室体积为0.075m3oW5000气化装置能力为处理煤量5-25讪，压力为4MPa。W30气化装置投煤量为30t/h（干煤）,工作压力为3MPa,产气量为40

31、000m3/h,气化用蒸汽约6th,氧气耗量12000-15000m3/ho该装置1985年正式投入运行，产品煤气主要供作城市煤气调峰气源，气化原料煤种主要为褐煤。该套装置装置运行到1991年徳国统一，徳国统一后由丁各种原因，GSP技术没有及时向市场广。2、国内外GSP粉煤气化装置除了以上提到的徳国黑水泵公司的一套工业化装置以外，世界上没有其它的工业化GSP装置在运行。鉴丁该技术兼具Texaco与Shell煤气化技术的优点，因此目前已引起国内外许多公司的兴趣。2005年2月，宁夏煤业集团有限公司与瑞士可持续发展技术控股公司就引进GSP煤气化技术，在银川举行了签字仪式，从而该技术引起了中国业界人

32、士的广泛关注。目前淮南化肥厂也就引进该技术正在与徳国黑水泵公司在洽谈。3、GSP粉煤加压气化技术优缺点GSP粉煤加压气化是将干燥过的粉煤或石油焦等固体碳氢化合物与气化剂一起通过喷嘴，垂肖喷入水冷壁式气化炉内，进行火焰型非催化部分氧化反应。反应生成以CO、H?为主要组分的合成气，灰渣采用液态排渣。GSP粉煤加压气化技术兼具Texaco和Shell煤气化技术的特点。工艺技术主要优点如下：、原料來源广，适应性强。从年青的泥、褐煤到年老的无烟煤系列中的所有煤种，灰分1%的石油焦、油渣、工业污泥等均可作为气化原料。、气化操作温度高，约在14001700C,在高的气化温度下碳转化率高达99%,产品气体相对

33、洁净，不含重怪，甲烷含量很低，煤气品质好，煤气中有效气体(CO+H2)高达90%以上。如果用CO2作为输送介质，则有效气可达94.5%以上。、干煤粉进料，气化效率高，与湿法进料相比，其冷煤气效率比湿法进料约提高10%。碳转化率高达99%O氧耗、煤耗低，与湿法进料水煤浆气化相比,比煤耗约低6%,比氧耗约低15%,与之配套的空分装置投资可相对减少。、气化炉采用水冷壁，不需耍定期更换耐火砖，节约了换砖时间与费用。连续运转周期长。、加压操作，单炉生产能力大。、气化炉无耐火砖衬里，维护量少，气化炉内无转动部件，运转周期长，无需备用炉。、热效率高，冷煤气效率达80%,热效率达90%o、环保性能好，气化炉熔

34、渣经激冷后成为玻璃状颗粒，性质稳定，对环境儿乎没有影响。气化污水中无酚、氤、焦油等，容易处理。、流程简单、操作方便，投资省。工艺技术主要缺点如下：、受加压进料的影响，最高气化压力没有湿法气化压力高，一般为3.0-4.0MPao、粉煤制备投资高、能耗高，且没有水煤浆制备环境好。粉煤制备对原料煤含水量要求比较严格，需进行干燥，能量消耗高。粉煤制备一般采用气流分离,排放气需进行洗涤除尘，否则易带来环境污染，这样使制粉系统投资增加。、安全操作性能不如湿法气化。主要体现在粉煤的加压进料的稳定性不如法进料，会对安全操作带來不良影响。、气化炉结构相对复杂，制造难度大，要求高。、工业化生产运行经验少。4、工艺

35、流程及技术特点如下图所示，是GSP粉煤加压气化工艺流程图。1-气化炉：2-辐射锅炉：3-锥体密封阀：4-灰锁：5-灰斗：6-渣池：7-捞渣机：8-夹套水循环泵9-夹套水循坏冷却器：10-冷壁水循环泵：11-废锅：12-循环水泵；13-冷却器：14-低压蒸汽包；15-对流废锅，16-高压潑汽包：17,18-文丘里洗涤器：19,20-洗涤器：21-循环泵；22-黑水闪蒸罐：23-闪煎汽洗涤器：24-沉降槽:25储槽:2&黑水/灰水换热器;27.黑水泵:28-储槽:29-过滤器,30-过滤机：31滤液槽:32高压灰水泵，33-滤液泵：34-汽提塔：35-清水泵，36-脱氧水槽：37-高压软水泵；38

36、-破渣机：39-灰水池；40-渣水泵：41-灰水泵；42-渣水过滤器：43-储槽在干燥器中经过干燥的粉煤接着在球磨机中磨碎到小于0.2111111粒级含量达80%以上的煤粉，并同除尘器中的煤灰一起，经煤仓系统加到气化炉中，在气化炉中，粉煤在2000条件下与氧气、蒸汽气化反应，产生的粗煤气和形成的液渣并流向下离开反应器进入激冷器。高温煤气在激冷室被喷洒的水冷却到220200C左右，然后依次进入文丘里洗涤器和洗涤塔，将煤气中尘体积浓度降至1mg/m3（干），然后送入后续工序。气化燃烧室里产生的高压蒸汽可用作动力。反应所需的工艺蒸汽由气化系统内的废热锅炉提供。熔渣在激冷室降温固化成粒状落人激冷室下部

37、的水浴中，通过灰锁斗排人渣水槽，用捞渣机将渣捞上皮带送人渣仓，然后用汽车运至处理场。出冷激室含尘（渣、碳）约0.4%的黑水送到固体物分离器，经初步分离残余碳/尘后的水再经过滤器、贮槽用泵送回冷激室。分离器下部出來的含尘黑水经减压闪蒸后，在絮凝剂作用下混凝沉淀，再经浓缩、过滤脱水，清水用泵返气化冷激室过滤并送出界外处理。为保持冷激水中盐类平衡，约占黑水总量15%的废水排出界外处理。5、主要工艺与技术经济指标GSP粉煤纯氧加压气化典型的工艺指标如下所示:项目指标气化压力MPaG3.0气化温度。C1400-1600合成气组份mol%(典型)CO56.2h232.5co：6.7ch40.1n24.1有

38、效气组份mol%90比氧耗m3/1000m3(CO+H2)361比煤耗kg/1000m3(CO+HJ600比汽耗kg/1000m3(CO+HJ169碳转化率99冷煤气效率80总热效率90产品综合能耗GJ/t(以甲醇为例)386、主要设备、粉煤制备高水分含量的原煤首先在备煤装置中破碎成粒度小于6niin的碎煤，接着送人烟气干燥器进行干燥。干燥烟气由带有辐射加热面的燃烧室生成，用一小部分破碎成粒度小T-limn的煤粉作原料。在燃烧室的加热面设有水冷壁，同时可产生压力约8MPa,温度为460的蒸汽，将烟气冷却至700800C。烟气进入干燥器，将粉煤干燥至水分小于10%。烟气和干燥时产生的水蒸气离开干

39、燥器的温度为120C,经过滤后放空。当燃烧高硫煤时，烟气排至大气前耍进行脱硫。当有足够量的低压蒸汽时，也可以采用管式干燥器进行干燥。经过干燥的碎煤送入球磨机中，磨碎成小丁0.211U11粒级含量达80%以上的煤粉。、粉煤加料GSP煤气化工艺加料系统采用风力输送和调节系统，能经济有效地向气化器投加粉末燃料。粉末燃料由载气通过输送管送入储仓，输送物料的气体经过滤后排出系统。两个带球阀的加压锁斗交替装入粉煤燃料，并使压力增至4MPao料位由检测装置控制，储仓内的粉末燃料经输送管送入称重加料器和星形加压计量器。压力锁斗交替工作，使称重加料器能连续加料，在称重加料器底部有一气体分配盘，使粉末燃料呈流化状

40、态，借助丁风力输送，粉末燃料以很高的密度进入输送管，并压入气化炉的燃烧室。一台称重加料器可同时给儿个燃烧室加料。以高密度（或浓相）输送粉末燃料时，气流速度2-SiiVs,输送气中粉末燃料量500kg/m3,输送能力1200kg/（cm2h）（3）、气化炉及煤气激冷系统GSP工艺的特点是粉煤的气化在以氧气和蒸汽为气化剂的火焰反应中进行。气化炉工作压力为3MPa,物料平均在炉内停留时间约10s,气化火焰温度约在18002200。GSP气化炉结构如右图所示。气化炉由一圆柱形反应室组成，其上部有轴向开孔，用丁安装燃烧器（或喷嘴）。气化炉底部是液态渣排放口。物料经喷嘴入炉，喷嘴处装有点火及测温装置。粗煤

41、气出口温度比灰渣流动温度高100150。煤气和液渣并流向下进入煤气激冷系统。反应器的四周装有水冷壁管，压力为4MPa,高于反应室压力，水受热沸腾变成蒸汽，降低炉壁温度。在冷却管靠近炉中心侧有密集的抓钉，用來固定碳化硅耐火层。耐火层厚度约20nmio因有盘管冷却，耐火层表面温度低丁液态的凝固温度,因而会在耐火层表面结一层凝固渣层，最后形成流动渣膜，对耐火粉煤、I/魚/英汽层起到保护作用。膜壁与承压外壳间有约50mm间隙，间隙间充一小股流动的常温合成气（或CO2、N2）o水冷壁水冷管内的水采用强制密闭循环，在这循环系统内，有一个废热锅炉生产0.5MPaG低压蒸汽，将其热量移走，使水冷壁水冷管内水温

42、始终保持一恒定范围。激冷室为一承压空壳，外径和气化室一样，上部设有若干冷激水喷头。在此将煤气骤冷至220Co煤气由冷激室中部引出，激冷室下部为一锥形，内充满水，熔渣遇冷固化成颗粒落入水浴中，排人灰锁斗。GSP气化炉除烧嘴为不锈钢和少量特殊不锈钢外，其余全为碳钢材料。气化炉及其水冷壁寿命10年20年，烧嘴寿命10年（头部一年维修一次）。（4）、粉煤燃烧喷嘴如左图所示，为两种不同类型的粉煤气化喷嘴。A型：粉煤沿中心管进料，氧气/蒸汽由侧旁环隙进入。B型：氧气/蒸汽沿中心进入，粉煤沿绕中心管的螺旋管进料。两种型号的喷嘴都能使粉煤、氧/蒸汽充分混合、运动和反应，使火焰形状、位置及稳定性达到最佳。、监控

43、系统监控和测量的核心仪器是气化炉的观测镜，它可传出高负荷反应室的光信号，实现对气化炉内部反应情况的连续观察。它还装置有传感器和测温探头，亦可通过附加接口，经视频连接线将反应室的情况反映在荧光屏上。火焰传感器的信号传给电子监控系统，并与气化炉的安全系统相连接。光学火焰监控是一综合体，一方面可以监测点火喷嘴的火焰的紫外光，另一方面可评判可见光范围的典型火焰脉冲。气化炉观测器上的光学探头，在一定光谱范围，借助丁光学过滤器处理辐射信号，放大后的输出信号送到计算机进行处理。为确保安全可靠，计算单元为双通道型结构，并设有稳定的通道监测系统，测量原理是釆用比较高温测量法。7、GSP技术与主要设备国产化可行性

44、目前我国引进GSP粉煤气化技术尚处丁论证阶段，因此除了专利和工艺软件包需耍进口以外，还需耍引进的相当多的设备，包括气化炉、烧嘴、粉煤加料系统、关键阀门、仪表等。煤气洗涤、黑灰水处理系统与Texaco相似，因此完全可以做到国产化。8、专利许可费与装置投资据了解，GSP气化技术的专利许可费一般在2.1USD/Nn?(CO+H2)/d左右。GSP装置的投资，在生产规模相同的情况下，大致与徳士古炉相当。四、三种气化技术综合比较下面，以气化压力4.0MPa,生产能力200000m3(CO+H2)年操作天数300天的装置为例，对三种气化技术进行综合比较。GSP、Shell、Texaco三种气化工艺比较名称

45、GSPShellTexaco原料要求褐煤到无烟煤全部煤种，石油焦、汕渣、生物质；粒径250um500um含水2%干粉煤(褐煤8%)；灰熔融性温度V1500G灰分1-20%碣煤到无烟煤全部煤种：90%100目含水2%干粉煤(褐煤8%)；灰熔融性温度1500C：灰分8-20%烟煤、无烟煤.油渣；40%-45%200目:水煤浆浓度60%：灰熔点1400C：灰分15%气化温度，C1450-16001450-16001300-1400气化压力MPaG2.5-4.02.5-4.02.5-S.7气化炉特点F粉煤供料，顶部单喷嘴,承压外壳内有水冷璧，激冷流程,由水冷壁回收少虽蒸汽，除喷嘴外材质全为碳钢干粉煤供

46、料，下部多喷嘴对喷，承压外壳内有水冷壁，废锅流程，充分冋收副产蒸汽，材质碳钢、合金钢.不水煤浆供料，顶部单喷嘴.热壁，Al2OrCr2O3-Zi0?耐火衬里.冷激或废锅流程.除喷嘴外全为碳钢锈钢投煤2000t/d的单炉尺寸，mm内-3500,H-17000旷4600（投煤2300t/d）,H-316400-4500o标准炉0-2794和外-3175（投煤1000t/d）,H-11500耐火砖或水冷壁寿命，a20201喷嘴寿命10a,前端部分lala-1.5a60d60万血甲醉台数21（内约为5000mm）4+1激冷室或废锅尺寸，mm冷激室旷3500约为25002794除尘冷却方式分离+洗涤干式过滤、洗涤洗涤去变换温度,C22040210建筑物（不包括变换）装理占地：9000m2高约55m（气化部分）装直占地：9000nr高约S5m-90m（气化部分）装置占地:9100m2高约55m（气化部分）技术成熟度成熟度一般，丁业化装咒运行经验很少成熟度一般.工业化装代运彳亍经验很少非常成熟,有10多套工业化装世成功运行经验GSP、SheikTexaco三种气化工艺投资比较（万元）名称GSPSheUTexaco煤粉制备与输送（包括干燥）1080010800水煤浆制备与制送15000煤气化（包括排渣.洗涤、除尘）2880059393（其中陶瓷过滤器7100）28000高压co输