煤气化炉技术介绍

煤气化炉技术(jìshù)介绍精品资料主要(zhǔyào)内容煤气化技术概述(ɡàishù)煤气化技术发展现状几种典型煤气化炉精品资料煤气化炉是以煤基为能源的化工系统和IGCC发电装置中制备合成煤气的关键部件，尽管其已有100多年的发展历史，但大型煤气化炉技术仍是能源和化工领域的高新技术，是目前洁净煤技术发展的核心技术和研究热点。该技术的突破必将带动化工、电力、煤炭等行业的发展，具有(jùyǒu)影响全局的作用。大容量的、能量转化率高的煤气化炉是最终实现IGCC发电装置成功应用和煤在化工行业中高效清洁利用的关键所在。1.煤气化技术(jìshù)概述煤气化技术概述精品资料煤气化技术(jìshù)概述1.1煤气化原理(yuánlǐ)气化炉是将煤炭、石油焦、生物质等燃料转化为合成气的装置。精品资料煤气化技术(jìshù)概述1.2煤气化系统(xìtǒng)流程简图精品资料氧气(yǎngqì)1.3煤气化产物(chǎnwù)的用途煤气化煤气化技术概述精品资料煤气化技术(jìshù)概述精品资料气化炉固定床流化床气流床BGL、UGIU-Gas、KRWHTW、

HY-Gas1.4煤气化炉分类(fēnlèi)Shell、TexacoGSP、E-GasPrenflo、三菱1.4.1按物料在炉内的流动(liúdòng)状态来分煤气化技术概述精品资料气化炉水煤浆气化(qìhuà)干粉(gānfěn)气化TexacoShell、GSP、三菱气化炉纯氧气化空气气化三菱

Shell、TexacoGSP、BGL1.4.3按气化介质来分1.4.2按进料方式来分煤气化技术概述精品资料国外拥有煤气化炉技术的公司主要集中在设备制造企业(qǐyè)，其中具有影响力的主要有：荷兰Shell公司、美国GE公司、德国西门子公司、日本三菱公司、英国煤气公司等。GE收购了Texaco气化炉技术，并且收购了WabashRiver电站，直接参与电站的运行，作为其产品开发和放大的试验基地；西门子收购了GSP气化炉技术；日本三菱公司拥有吹空气的煤气化炉技术；英国煤气公司拥有BGL煤气化炉技术。

2.煤气化技术(jìshù)发展现状2.1国外煤气化技术煤气化技术发展现状精品资料研发单位名称主要技术ShellShell气化技术GETexaco气化技术燃机技术西门子GSP气化技术燃机技术三菱吹空气气化技术燃机技术英国煤气公司BGL气化炉国外煤气化技术(jìshù)煤气化技术(jìshù)发展现状精品资料国内研发机构及企业西安热工研究院中科院工程热物理研究院中科院山西煤炭化学研究院东南大学华东理工大学清华大学兖矿集团有限公司山西潞安矿业（集团）公司绿色煤电有限公司北京航天万源煤化工有限公司国内哈锅、上锅已有煤气化炉的加工制造经历；西安热工研究院以及中科院已具备(jùbèi)IGCC方案设计能力。1.4.2国内煤气化技术(jìshù)以项目为依托直接推向市场濮阳临泉煤气化技术发展现状精品资料国内主要(zhǔyào)的自主煤气化技术●多喷嘴水煤浆加压气化技术●两段式干煤粉加压气化技术●四喷嘴对置式干粉煤加压气化技术●循环(xúnhuán)流化床部分煤气化技术●灰熔聚煤气化技术●多元料浆加压气化技术●航天炉煤气化技术发展现状精品资料气化炉在国内应用状况2008年底统计结果，国内正在运行的煤气化炉情况如下：■约4000台固定床间歇式气化炉■30台碎煤加压气化炉（鲁奇炉）■11台恩德炉（流化床）■7台灰融聚气化炉■8台国产(guóchǎn)水煤浆气化炉■30台GE水煤浆气化炉■20台壳牌干粉煤气化炉煤气化技术发展(fāzhǎn)现状精品资料●BGL气化炉●GSP气化炉●三菱吹空气(kōngqì)气化炉●Texco气化炉●Shell气化炉3.几种典型(diǎnxíng)煤气化炉技术

从目前的应用情况来看，普遍看好的气化炉主要是以氧气为气化剂的气流床气化炉，包括Texaco、Shell、GSP、Prenflo、E-Gas。另外，还有以空气为气化剂的气化炉和部分煤气化的循环流化床气化炉。下面选取比较有代表性的Shell、Texaco、GSP、BGL、三菱共五种气化炉作简要介绍。

几种典型煤气化炉技术精品资料几种典型(diǎnxíng)煤气化炉技术3.1BGL煤气化炉●20-50mm块煤，细粉比例不能大于35%；●需加入适量的助熔剂；●水冷夹套结构，内层(nèicénɡ)为耐火材料；●气化产物含有一定的焦油和苯酚，分离较困难。BGL气化炉是由英国煤气公司与Lurgi联合开发的精品资料BGL气化炉的优点如下：(1)与流化床或气流床气化相比，耗氧量较低；(2)熔渣区的高温气化使反应速度加快，处理量增大以及不受煤的反应性影响；(3)炉内存煤量大，在发生煤源中断时能保证安全运行。负荷调节容易，开、停工快；(4)喷嘴中可喷入煤粉，本工艺冷凝后的焦油油类，所产生含酚废水可制成水煤浆自喷嘴入炉气化；(5)高温区位于炉底中心线周围，使高温运行不致发生随之而来的炉体材料问题。BGL气化炉的缺点有：(1)炉气化以块煤为主，在不易获得块煤的地方就不便采用；(2)煤种适应性差，要求采用低灰含量、低灰熔点的煤，当使用高灰熔点煤时，就需加入助熔剂；(3)炉内所用耐火材料需能耐高温和抗腐蚀性能，必须致密、孔径小，不含活性铁，对排渣口的耐火材料要求更高；(4)BGL气化炉中，排渣是整个操作的关键问题，此项操作较鲁奇干灰炉更为复杂；(5)有含酚废水排出，需用生化处理等方法加以(jiāyǐ)净化；(6)煤气中CO含量较高，甲烷含量较低(与鲁奇干灰炉相比)，更适于作燃料气。BGL煤气化炉的特点(tèdiǎn)几种典型煤气化炉技术精品资料GSP气化炉的结构(jiégòu)示意图3.2GSP煤气化炉几种(jǐzhǒnɡ)典型煤气化炉技术

GSP气化技术最早是由前东德的德意志燃料研究所(简称DBI)从1975年起开发的能源技术，可用于处理固体燃料，尤其是低品位褐煤，后来几经易主，现已被德国西门子公司收购。●进料方式：干法和湿法均有；●气化温度为1300℃～1500℃；

●采用气化室和激冷室结构；●外壳为水冷夹套结构，减少热损失，提高效率；●内层分水冷壁和耐火砖两种。精品资料GSP煤气化炉组合式气化多喷嘴(pēnzuǐ)结构示意图几种典型(diǎnxíng)煤气化炉技术精品资料几种(jǐzhǒnɡ)典型煤气化炉技术精品资料●GSP煤气化工艺(gōngyì)（干法进料）几种典型(diǎnxíng)煤气化炉技术精品资料GSP气流床气化技术具有气流床气化的突出优点：煤种适应广、处理能力大、气化效率高、碳转化率高、环境友好等。(2)GSP气化的给料有干法和湿法两种，可以气化煤，也可以处理其他化工过程的废弃物及下脚料，如：化学废液和煤焦油。(3)GSP气化炉的气化室有耐火砖和水冷壁两种结构。可以根据原料的不同性质选取不同的结构。(4）GSP气化工艺的整个气化炉外壳为一水夹套结构，减少热损，提高了整体热效率。(5)GSP气化技术的工艺运行烧嘴与开工烘炉烧嘴为组合结构，这样可使整个开车过程简单(jiǎndān)、迅速。(6)GSP气化炉同样适应于大规模，目前已设计出热功率500MWth相当于日处理煤2000吨的气化炉。GSP煤气化炉的特点(tèdiǎn)几种典型煤气化炉技术精品资料

在中国，GSP技术许可包括气化岛的性能保证，工艺包设计，专有设备的供应，还可以依据客户的要求提供从项目开始的可行性研究、前端设计到后期(hòuqī)的现场服务、操作及维护的一系列服务。2007年5月，神华宁煤烯烃项目的520,000mn3/hGSP气化技术许可与专有设备采购和设计合同正式生效。该项目是宁东煤化工基地的重点项目，也是目前世界上规模最大的煤基烯烃项目，其中间产品167万吨甲醇，最终产品50万吨聚丙烯，总投资约160亿元人民币。该项目采用5台500MWth(日投煤量约2000吨)GSP气化炉。2007年9月，山西兰花煤化工有限责任公司的“晋城3052项目”西门子（GSP）气化技术许可与专有设备采购和设计合同正式生效。此项目使用2台500MWth(日投煤量约2000吨)GSP气化炉。这是先进的大型粉煤气流床气化技术第一次应用于山西省大型煤化工项目，为充分利用高灰熔点，高硫的无烟粉煤提供了一种清洁环保高效的解决方案。GSP气化(qìhuà)技术的应用几种典型煤气化炉技术精品资料空气为氧化剂、干法供料的、两段气化(qìhuà)的气流床气化(qìhuà)炉。三菱公司于2005年开始建设了一个25万千瓦级的IGCC示范电站，并于2008年通过满负荷试运。该项目采用三菱重工燃机、吹空气气化(qìhuà)炉。3.3三菱吹空气(kōngqì)煤气化炉几种典型煤气化炉技术精品资料●三菱吹空气(kōngqì)煤气化技术工艺流程几种典型(diǎnxíng)煤气化炉技术精品资料●水煤浆供料●液态排渣炉●内壁衬有多层耐火砖●水煤浆和氧气从炉顶的燃烧器高速连续地喷入部分氧化室，高温状态下工作的喷嘴设有冷却水装置，水煤浆喷入气化炉内迅速发生反应，数秒钟内完成气化过程。●气化炉的下部因冷却方式不同有2种形式(xíngshì)，一种是激冷型冷却方式，一种是全热回收型。几种典型(diǎnxíng)煤气化炉技术Texaco激冷型气化炉

Texaco全热回收型气化炉3.4Texaco煤气化炉精品资料●Texaco煤气化技术(jìshù)的工艺流程煤气化炉技术(jìshù)●德士古气化炉●湿法进料（水煤浆）●气化温度1260-1540℃●煤粉粒度<0.1mm●Texaco煤气化工艺流程精品资料(1)对煤种有一定适应性各种烟煤、石油焦、煤加氢液化残渣均可作为气化原料，以年轻烟煤为主，对煤的粒度、粘结性、硫含量没有严格要求。但是，国内企业运行证实水煤浆气化对使用煤质仍有一定的选择性：灰熔点温度t3低于1350℃；煤中灰分含量不超过15%，越低越好，并有较好的成浆性能，才能使运行稳定，并能充分发挥水煤浆气化技术的优势。(2)气化压力高：工业装置使用压力在2.8～8.5MPa之间。(3)气化技术成熟制备的水煤浆可用隔膜泵来输送，操作安全又便于计量控制。气化温度：1350～1400℃温度，燃烧室内由多层特种耐火砖砌筑。有激冷和废锅两种类型。(4)合成气质量较好其有效组分(zǔfèn)（CO+H2）含量占80%，甲烷量<0.1%。碳转化率95～99%。冷煤气效率70～76%，气化指标较为先进。由于水煤浆中含有35～40%水分，因而氧气用量较大。(5)对环境影响较小气化过程不产生焦油、萘、酚等污染物，故废水治理简单。高温排出的熔渣，冷却固化后可用于建筑材料，填埋时对环境也无影响。Texaco煤气化炉的特点(tèdiǎn)几种典型煤气化炉技术精品资料(1)水煤浆气化氧耗高

比氧耗一般都在400mn3/1000mn3(CO+H2)以上，而Shell粉煤气化一般在330mn3/1000mn3(CO+H2)左右。(2)需热备用炉

气化炉一般开二个月左右就要单炉停车检修，或出现故障，须有计划地停车，而备用炉必须在1000℃以上才可投料，若临时把冷备用炉升温至1000℃以上，势必影响全系统生产，所以有备用炉应处于热备用状态的要求，而维持热备用炉耗能较大。

(3)气化炉耐火材料寿命短

我国多选用法国砖（沙佛埃耐火材料公司），其寿命为1～1.5年。其中渭河化肥厂开车一年，三台气化炉向火面砖(miànzhuān)全改换过，一炉砖需75万美元，而且换一炉砖周期长，影响生产二个月。目前，我们国内正研制价廉、耐高温侵蚀，而且使用寿命长的耐火材料。

(4)工艺烧嘴寿命短

烧嘴的稳定运行是操作好气化炉的另一个重要因素。Texaco气化炉烧嘴的寿命短（2个月左右）而且昂贵（8万美元/个）。

(5)激冷环寿命短

激冷环使用寿命短，一般只有1年左右。

Texaco煤气化炉存在(cúnzài)的问题几种典型煤气化炉技术精品资料Texaco气化技术在中国(zhōnɡɡuó)的应用有着30多年应用经验的Texaco煤气化技术在中国应用快二十年了，是较成熟的煤气化技术。从技术的掌握和操作的熟练，设备的国产化和配套的耐火材料的制造都有较大优势。但Texaco煤气化技术水煤浆中含有40%的水，使它的热值降低；对煤质的限制变得较严格，如成浆性差的煤、灰分较高、灰熔点高的煤经济性较差；每炉耐火砖要50万美元，进口的要100万美元，寿命不到2年；价值15万美元的喷嘴只能运行2个月左右就要拆下修理。这些(zhèxiē)缺点也同时制约了Texaco气化技术在国内的发展。表4为Texaco气化炉在中国的业绩。Texaco气化炉在中国的业绩主要在2006年以前，2006年以后，Texaco基本上在中国没有拿到新的订单，水煤浆煤气化市场正逐步被新兴的国内技术所替代。几种典型煤气化炉技术精品资料Texaco气化炉在中国(zhōnɡɡuó)的业绩序号名称单台投煤量t/d台数压力Mpa签约时间产品1鲁南化肥3602+12.61989氨，甲醇2上海焦化5003+13.921992甲醇3陕西渭河750、10243+16.371992氨，甲醇4浩良和5001+141997合成氨5淮南化工5002+142002合成氨6金陵大化7502+142003合成氨7南京大化15001+18.72002合成氨8神木化工5002+142002甲醇9兖矿榆林15002+16.52003甲醇10上焦二期5002+142003甲醇11南化14001+18.72003

12兖矿国宏10002+142005

13惠生5002+16.52004

14上焦三期15002+142004甲醇15齐鲁5002+142005

16神木化工二期15001+142006甲醇17大化集团14001+18.72006

18新奥15002+16.52006

19神华CTO15005+26.52006

几种典型(diǎnxíng)煤气化炉技术精品资料3.5Shell煤气化炉●干粉(gānfěn)进料；●液态排渣；●内件采用复杂的膜式水冷壁结构；●有废锅流程，热效率高；●气化温度1500℃～1750℃；●煤粉粒度<0.5mm，90%<0.1mm。几种(jǐzhǒnɡ)典型煤气化炉技术精品资料Shell煤气化技术(jìshù)工艺流程精品资料壳牌煤气化炉的汽水(qìshuǐ)流程几种典型(diǎnxíng)煤气化炉技术精品资料壳牌煤气化炉的气侧流程(liúchéng)几种(jǐzhǒnɡ)典型煤气化炉技术精品资料●Shell煤气化(qìhuà)炉-气化(qìhuà)反应器几种典型(diǎnxíng)煤气化炉技术精品资料(1)干煤粉进料，气化温度高，煤种适应性广，从无烟煤、烟煤、褐煤到石油焦均可气化，对煤的灰熔点范围比其它气化工艺更宽。对于高灰分、高水分、高含硫量的煤种也同样适应。(2)气化温度约1500℃～1750℃，碳转化率高达99%以上，产品气体相对洁净，不含重烃，甲烷含量极低，煤气中有效气体(CO+H2)高达90%以上。(3)氧耗低，与水煤浆气化相比，氧气消耗低15%～25%，可减少与之配套的空分装置投资。(4)单炉生产能力大，目前已投入运转的单炉气化压力4.0MPa，日处理煤量已达3000t。(5)气化炉采用水冷壁结构，无耐火砖衬里，维护量少，运转周期长，无需备炉。(6)热效率高，煤中约83%的热能转化为合成气，约15％的热能被回收为高压或中压蒸汽，总的热效率为98%左右。(7)气化炉高温排出的熔渣经激冷后成玻璃状颗粒，性质稳定，对环境几乎没有影响。气化污水中含氰化物少，容易处理，必要时做到零排放。(8)Shell公司专利气化烧嘴设计保证寿命为8000h，荷兰Demkolec电厂使用的烧嘴运行近4年尚未更换(gēnhuàn)，仍在使用，这是气化装置长周期运行的一个重要验证。(9)气化操作采用先进的控制系统，其中包括Shell公司专有的工艺计算机控制技术，设有必要的安全联锁及控制系统，使气化操作在最佳状态下进行。Shell煤气化炉的特点(tèdiǎn)几种典型煤气化炉技术精品资料(1)煤粉的干燥、制备、存储和输送、计量系统和调节控制系统复杂，比较容易发生故障，安全性及现场环境条件不如水煤浆湿法给料；(2)需要专门设置高纯度的N2或CO2制造和增压系统，耗电增多，并使空分系统复杂化；(3)一次性设备投资(tóuzī)费用高。当气化的煤炭灰熔点较高(>1500℃)和灰分含量较高(>30%)时，气化炉的经济性会急剧下降。因而要求煤炭灰熔点FT<1500℃，灰含量在8%~20%之间；(4)Shell气化炉要把煤炭的含水量降低到很小的值(烟煤的含水量降至2%，褐煤降至6%)，因此在煤炭处理的时候需要有烘干设备，不宜利用含水量较高的煤炭；(5)干法进料系统的粉尘排放远大于水煤浆进料系统；(6)气化炉结构过于复杂，加工难度大。Shell煤气化炉存在(cúnzài)的问题几种典型煤气化炉技术精品资料Shell气化(qìhuà)技术在中国的应用Shell气化技术在国际化工领域已处于明显的领先地位，具有独特的技术优势。近年来，其煤气化业务在中国蓬勃发展，已签订了19个技术许可合同（其中已有10多个项目(xiàngmù)开车运行）。几种典型煤气化炉技术精品资料Shell气化炉在中国(zhōnɡɡuó)的业绩几种典型(diǎnxíng)煤气化炉技术精品资料3.6华东理工多喷嘴(pēnzuǐ)水煤浆气化炉系统几种典型(diǎnxíng)煤气化炉技术精品资料Shell气化炉Texaco气化炉三菱气化炉BGL气化炉(1)干粉进料；(2)采用膜式水冷壁；(3)生成有效气体CO+H2含量高达90%，氧耗低；(4)气化效率高，碳转化率达99%以上；(5)采用4-8只烧嘴对称布置，负荷调节比大，调节灵活；(6)可用率比Texaco水煤浆气化炉高。(1)水煤浆湿法进料；(2)水煤浆的制备、输送和给料系统比干粉简单；(3)进料灵活；(4)水煤浆制备飞灰少，环保性能好；(5)气化炉采用耐火砖，比投资较低。(1)干粉进料；(2)膜式水冷壁；(3)采用空气气化，空分设备小；(4)气化炉的结构采用向上流动的两段式。(1)综合了液态气化技术和鲁奇固定床加压气化技术的优点；(2)炉顶粗煤气温度250～350℃；冷煤气效率可达80%；(3)BGL气化炉最适合于直接还原的制气技术。3.7典型气化炉技术(jìshù)的性能比较3.7.1特点(tèdiǎn)几种典型煤气化炉技术精品资料Shell气化炉Texaco气化炉三菱吹空气气化炉BGL液态排渣气化炉(1)一次性设备投资费用高；(2)需要专门设置高纯度的N2或CO2制造和增压系统；(3)Shell气化炉不宜利用含水量较高的煤炭；(4)干法进料系统的粉尘排放高。(1)炉膛耐火砖的寿命短、价格高、更换时间长；(2)水煤浆泵和喷嘴易于磨损,平均2～3个月要更换1次喷嘴；(3)冷煤气效率低,