中国煤气化技术现状、需求和发展

中国煤气化技术现状

需求和发展煤气化是洁净燃烧和化学合成的基础煤气化S、N、灰重金属化学品（化肥、醇、醚、烯、油）烃，（F－T合成油）直接还原炼铁（海绵铁）氢－直接液化制油、炼厂用氢、燃料电池工业燃料气联合循环发电和多联产一、我国煤气化发展背景我国缺油、少气，相对富煤的资源，能源消费以煤炭为主合成氨、工业燃料气以煤为原料石油、天然气价格飞涨推动了煤炭制油和替代油燃料国家洁净煤计划推动煤的高效利用，以解决直接燃烧发电污染严重、效率低的问题煤炭企业劣质煤（高硫、高灰等）洁净转化以增加矿山服务期、资源利用率社会的可持续性发展要求更高效、更清洁及环境友好过程：氢能、燃料电池及CO2埋存二、我国煤气化工业的技术和现状常压间歇固定床水煤气炉（4000台）：供3000万吨/年合成氨，4000万吨煤/年无烟煤、块焦常压固定床发生炉（4000台）：冶金、陶瓷、机械工业用气，2000万吨/年不粘块煤。仅前两项总能力达50000MWth，为全球煤气化炉总能力的2倍常压固定床急需改造技术简单，投资低，操作容易低效率，高污染高煤价二、我国煤气化工业的技术和现状我国上世纪八十年代开始引进先进气化炉系统，技术先进，环境友好，规模大，但投资、规模、操作费用及煤种适应性等问题仍需解决。我国引进的大型气化炉炉型厂家煤种规模合成气用途Lurgi（MN）天脊贫瘦煤4台合成氨Lurgi（MN）义马褐煤3台城市煤气、甲醇Lurgi（PKM）依兰褐煤3台城市煤气、甲醇鲁南烟煤、洗精煤3台（2+1）合成氨上焦神木煤4台（3+1）合成甲醇GE-Texaco淮南义马煤3台（2+1）合成氨渭河华亭煤3台（2+1）合成氨浩良河鹤岗、双鸭山1台合成氨金陵石化石油焦、煤3台（2+1）制氢Shell双环烟煤1台合成氨柳州烟煤1台合成氨洞氮烟煤1台合成氨＋H2枝江烟煤1台合成氨安庆烟煤1台合成氨总能力600～1000万吨煤/年化工为主Shell后来居上鲁奇干法排灰气化炉GE-Texaco气化炉洞氮的Shell气化炉Shell气化炉三、先进煤气化技术需求已有合成氨厂的气源改造煤源本地化，降低成本（煤种适应性）高效低污染总需求量大（200~300台大型炉才能替换），单位厂规模小，气化炉要适度规模三、先进煤气化技术需求煤炭企业结构调整和石油替代引起的煤制液体燃料发展煤＋H2

液体燃料煤

CO+H2

合成液体燃料（油、醇、醚、烯）规模大，气化煤量大，气化炉大且多100万吨/年合成油400万吨煤/年，处理1000吨煤/天的气化炉13台神华、宁煤、中石化、大唐等项目共需约50台千吨煤/天的气化炉三、先进煤气化技术需求煤矿下组煤（高硫、高灰份、高灰熔点）利用推动煤化工资源量占总储量的20~40％，开采可延长煤矿服务周期投资低（井下、井上设施全，无需改造），成本低按上组煤（低硫、低灰份）与下组煤均衡开采，国有大矿高硫煤产量可达亿吨/年（合成油上千万吨），需气化炉数量巨大气化炉适应高灰份高硫份和高灰熔点三、先进煤气化技术需求石油炼厂高硫焦（煤）制氢和燃料气代替原油变重，含硫量增加，焦化量增加油品加氢精制，炼产用H2按200立方米/吨原油，计达600亿立方米H2/年，按1000万吨/年炼厂计需20亿立方米/年，20万立方米/小时高硫焦代替轻油气化金陵石化煤气代替燃油（全国炼厂自用油2000万吨/年，总气量巨大）三、先进煤气化技术需求煤气化联合循环发电我国煤气化联合循环发电正在确立试点，据称近期除了烟台项目外尚有5套，需大型气化炉5~6套高度技术集成三、先进煤气化技术需求工业燃料气总能力大，分散（2000万吨煤/年）需中小型纯氧或富氧气化炉块煤改用粉煤降低成本高温气化消除焦油、酚污染经济性，可靠性，效率三、先进煤气化技术需求生物质含碳废弃物气化消除污染物回收能量转化为增值产品四、研究与发展：现有先进技术的优化运行高可靠性，可用率和低维修成本系统效率概念单炉可用率，系统开工率要求和匹配发电，化工，炼油厂特性及多联产四、研究与发展：现有先进技术的优化运行水煤浆气化炉煤浆浓度、粘度、流动性和煤质合理气化温度选择－煤气化活性、灰熔点、灰含量、灰粘结特性、助熔剂匹配喷嘴、耐火材料、煤质、灰性质、操作条件的关系四、研究与发展：现有先进技术的优化运行干粉煤气化炉煤的活性、灰熔点、灰含量、粘结特性、助熔剂选择备煤和干燥特性CO2进料的可能性，可行性四、研究与发展：现有先进技术的优化运行灰熔聚流化床粉煤气化加压气化炉工程放大（500~1000吨煤/台天）加压气化动力学和煤质数据库加压下的灰熔聚和分离加压下的进料、渣冷却及排灰四、研究与发展：更先进气化技术的需求经济 进一步降低投资，提高系统效率环保 IGCC用气ppm，H2，FuelCell，Chemicals,ppb产品多样性 多联产－电、油、醇、醚原料灵活性 煤、石油焦、生物质、废弃物技术部分气化 气流床气化新耐火材料 高温测量和控制气化炉系统的计算流体力学模拟H2、CO2、O2的膜分离H2S的直接氧化制硫金属过滤器，气体热净化气化过程系统分析（含变换、净化）五、总结先进气化技术应