化工進(jìn)展00年第28卷第2期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS特纟約評(píng)述大型煤氣化技術(shù)的研究與發(fā)展王輔臣,于廣鎖,龔欣,劉海峰,王亦飛,梁欽峰(華東理工大學(xué)煤氣化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海200237)摘要:煤氣化技術(shù)是煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化的核心技術(shù),是發(fā)展煤基化學(xué)品合成〔氯、甲醇、乙酸、烯烴等)、液體燃料合成(二甲醚、汽油、柴油等)、先進(jìn)的IGCC發(fā)電系統(tǒng)、多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、制氫、燃料電池、直接還原煉鐵等過程工業(yè)的基礎(chǔ),研究和開發(fā)大型煤氣化具有重要意義。本文概述了國(guó)外大型煤氣化技術(shù)發(fā)展的主要情況,介紹了國(guó)內(nèi)大型煤氣化技術(shù)研究開發(fā)的現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)化情況,分析了煤氣化技術(shù)大型化的主要趨勢(shì)與應(yīng)該釆取的技術(shù)途徑關(guān)鍵詞:煤氣化;大型化;產(chǎn)業(yè)化中圖分類號(hào):TQ546文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):100-6613(200)02-0173-08Research and development of large-scale coal gasification technologyWANG Fuchen, YU Guang Suo, GONG Xin, LIU Haifeng, WANG Yifei, LANG Qinfeng(Key Laboratory of Coal Gasification, Ministry of Education, East China University of Science and TechnologyShanghai 200237, ChinaAbstract: Coal gasification is the key technology for clean and high-efficiency coal utilization. It also isthe basis of process industry for coal-based chemicals synthesis(such as ammonia, methanol, aceticacid, olefin etc. ) advanced Intergrated Gasification Combined Cycle IGCC systempoly-cogeneration, hydrogen production, fuel cell and direct-reduction iron making. It is very importantto research and develop large-scale coal gasification technology. In this paper, the status of thedevelopment of over-sea large-scale coal gasification technology is summarized. And that of researchand commercialization of large-scale coal gasification in China is also been introduced. Thedevelopment trend of and technical approach to commercialization of coal gasification are analyzedKey words: coal gasification; large-scale: commercialization大型煤氣化技術(shù)是煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化的核心技技術(shù)為代表的固定床氣化技術(shù)、以HTW技術(shù)為代術(shù),是發(fā)展煤基化學(xué)品合成(氨、甲醇、乙酸、烯表的流化床氣化技術(shù)和以 Texaco、 Shell、多噴嘴對(duì)烴等)、液體燃料合成(二甲醚、汽油、柴油等)、置氣化技術(shù)為代表的氣流床氣化技術(shù)。氣流床氣化先進(jìn)的rGC℃發(fā)電系統(tǒng)、多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、制氫、燃料爐氣化溫度與壓力高、負(fù)荷大,煤種適應(yīng)范圍廣,電池、直接還原煉鐵等過程工業(yè)的基礎(chǔ),是這些行是月前煤氣化技術(shù)發(fā)展的主流。國(guó)外已工業(yè)化的業(yè)的公共技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)和龍頭技術(shù)(圖1)。本文煤氣化氣流床煤氣化技術(shù)主要有以水煤漿為原料的將從國(guó)外煤氣化技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀、國(guó)內(nèi)煤氣化技術(shù)的應(yīng)用與開發(fā)、煤氣化技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)等幾個(gè)nn.日組.m8-09-02中國(guó)煤化工劃(國(guó)家93計(jì)劃,方面進(jìn)行概述。2CNMHG創(chuàng)新出隊(duì)愛展計(jì)劃”1國(guó)外大型煤氣化技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀1第-作者簡(jiǎn)介王輔臣(1%6-),教授,博士生導(dǎo)師,國(guó)家3計(jì)劃項(xiàng)目首席科學(xué)家,中國(guó)化工學(xué)會(huì)煤化工專業(yè)委員會(huì)劇主任,主要從已工業(yè)化的煤氣化技術(shù)可分為3類,即以 Lurgi事能源化工研究,E- mail wfch@ccust edu cn174·化2009年第28卷合成氣去處理石油焦火管鍋爐合成氣斗一乙烯,丙烯乙酸、乙酸酐油、柴油陶瓷過濾器二段氣化爐:煤漿一工業(yè)民用燃?xì)膺€原氣一一直接還原煉鐵圖1煤氣化技術(shù)的地位GE( Texaco)氣化技術(shù)、 Global E-Gas氣化技術(shù),以干粉煤為原料的She氣化技術(shù)、 Prenflo氣化技耐火襯里灰渣術(shù)、GSP氣化技術(shù)等。圖2EGas氣化爐示意圖11GE( Texaco)氣化技術(shù)Texaco氣流床氣化技術(shù)的開發(fā)始于20世紀(jì)40進(jìn)行吸熱反應(yīng),可以使上段出口溫度降低到1040年代,1950年首先在天然氣非催化部分氧化上取得℃左右。1040℃的合成氣通過一個(gè)火管鍋爐(合成功,1956年又應(yīng)用于渣油氣化。在50年代 Texaco成氣走管內(nèi))進(jìn)行降溫,降溫后的合成氣進(jìn)入陶瓷公司就有將其技術(shù)應(yīng)用于煤氣化的計(jì)劃,并進(jìn)行了過濾器,分離灰渣,過濾器分離出的灰渣循環(huán)進(jìn)入部分研究工作。70年代的石油危機(jī)促使 Texcao公氣化爐一段。司將目光再一次投向煤氣化技術(shù)。70年代末建設(shè)了13She和 Prenflo氣化技術(shù)2套示范裝置,分別為德國(guó)的RAG和美國(guó)加州的She和 Prenflo氣化技術(shù)十分相似,都是在KTCool Water,1983~1985年分別在日本的UBE公司爐基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,都是多噴嘴上行干煤粉氣化,和美國(guó)的 Eastman公司建設(shè)了3套商業(yè)化裝置。90水冷壁爐,冷煤氣回爐激冷熱煤氣,煤氣冷卻都用年代exao煤氣化技術(shù)共有9套裝置投入運(yùn)轉(zhuǎn),其廢熱鍋爐。其主要差別在廢熱鍋爐的設(shè)置上,Shel中5套在中國(guó),4套在美國(guó)。目前,在建和運(yùn)轉(zhuǎn)的在經(jīng)過橋管后在側(cè)邊設(shè)置,而Penl在頂部。這是Texaco氣化爐約有80多臺(tái)。因?yàn)楫?dāng)初兩家公司是一起合作開發(fā)的,后來才分開。12 Global E-Gas氣化技術(shù)其技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于:采用的是膜式水冷壁氣化爐而非EGas氣化技術(shù)最早由 Detec公司開發(fā),采用耐火磚,使高溫氣化(1700℃)可行,所以原料選水煤漿原料,兩段氣化,后被Dow公司收購(gòu)。EGas擇范圍較寬,而且降低了運(yùn)行成本。氣化后產(chǎn)生的氣化技術(shù)的開發(fā)始于1978年在美國(guó)路易斯安娜州煤氣中CO2含量低,有效氣體(CO+H2)的體積分的 Plaguemin建立了日處理5t煤的中試裝置,其數(shù)約9%,氧耗比水煤漿氣化約低10%。膜式壁的后于1983年建立了單爐550td煤的示范裝置設(shè)計(jì)壽命據(jù)說至少為25年,噴嘴存命為1年。其存1987年建設(shè)了單爐1600Mt煤氣化裝置,配套165在的間題主要是投資大,設(shè)備造價(jià)過高,干燥、磨MW IGCC電站,這兩套裝置均位于 Plaquemine.煤媒、高壓氮?dú)饧盎貭t激冷用合成氣的加壓所需功耗基于這兩套裝置的經(jīng)驗(yàn),在路易斯安娜州的Tera較大,氣化爐的壓力低于45MPa,不能與后續(xù)過Hate建立了單爐250d的氣化裝置,配套 Wabash程相銜接(如等壓合成甲醇)等。從國(guó)內(nèi)目前已經(jīng)開River的260MW的IGCC電站,該電站于19年車的幾家工廠運(yùn)行情況看,Shel粉煤氣化裝置要達(dá)投入運(yùn)行,發(fā)電效率40%到長(zhǎng)周期、滿負(fù)荷運(yùn)行還需要解決不少的工程問題圖2為EGas氣化爐示意圖。氣化爐內(nèi)襯采用14GsP氣化技術(shù)耐火磚,約85%的煤漿與氧氣通過噴嘴射流進(jìn)入GSP氣化技術(shù)是單噴嘴下噴式干煤粉加壓氣氣化爐第一段,進(jìn)行高溫氣化反應(yīng),一段出口的高流床TV中國(guó)煤化工可真接水激冷,溫氣體中含量分別接近20%;15%左右的煤漿從如化CNMH爐回收熱量產(chǎn)氣化爐第二段加入,與一段的高溫氣體進(jìn)行熱質(zhì)交生高壓森汽,如Cc發(fā)電用尸。GSP技術(shù)采用換,煤在高溫下蒸發(fā)、熱解,殘?zhí)寂cCO2和HO了干煤粉進(jìn)料、盤管式水冷壁,既擴(kuò)大了煤種范第2期王輔臣等:大型煤氣化技術(shù)的研究與發(fā)展圍,又避開了耐火磚的麻煩。下噴的直接激冷使課題“粉煤加壓氣化制備合成氣新技術(shù)研究與開其設(shè)備造價(jià)大幅度下降,流程簡(jiǎn)單,激冷后合成發(fā)”。2004年完成了熱壁式氣化爐中試裝置運(yùn)行考?xì)庵械乃魵庖不灸軡M足后工段變換使用。不少核。2007年完成了水冷壁式氣化爐中試裝置的運(yùn)行我國(guó)煤化工界專家對(duì)本工藝寄予厚望。必須看到,考核。該技術(shù)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白,中試工藝指標(biāo)達(dá)到GSP氣化技術(shù)在單爐能力和長(zhǎng)期運(yùn)行方面還存在國(guó)際先進(jìn)水平。目前該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化已列入國(guó)家“十不足,目前已運(yùn)行過的裝置,其單爐能力只有720五”863計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目,將在貴州建設(shè)單爐1000vdud,用于煤氣化的運(yùn)行記錄也只有短短兩年。國(guó)的工業(yè)示范裝置。內(nèi)存在盲目引進(jìn)的趨勢(shì)?！笆濉逼陂g,國(guó)電熱工研究院等承擔(dān)863計(jì)2國(guó)內(nèi)煤氣化技術(shù)的發(fā)展劃課題,進(jìn)行具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的干煤粉氣化工藝的開發(fā),建設(shè)中試裝置,并通過了科技部驗(yàn)收,在21國(guó)內(nèi)煤氣化技術(shù)的引進(jìn)國(guó)家“十一五”863計(jì)劃重大項(xiàng)目支持下正在建設(shè)1978年后,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,國(guó)外不同的煤?jiǎn)螤t2000td的工業(yè)示范裝置,配套200 MWIG CC氣化技術(shù)先后引進(jìn)到國(guó)內(nèi),目前有60臺(tái)GE發(fā)電。中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所在中試的基( Texaco)氣化技術(shù)在運(yùn)轉(zhuǎn)或建設(shè),有20套 Shell礎(chǔ)上進(jìn)行了流化床氧氣/蒸汽鼓風(fēng)制合成氣的工業(yè)氣化裝置在建設(shè)(其中7套在試運(yùn)轉(zhuǎn)),與GSP簽示范裝置開發(fā),煙煤處理能力為100td、常壓,目訂引進(jìn)合同的有兩家企業(yè)。煤氣化技術(shù)早期的引進(jìn)前已投入生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。清華大學(xué)建立了富氧氣流床分的確對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了推動(dòng)作用,但由于引級(jí)煤氣化實(shí)驗(yàn)裝置。進(jìn)的煤氣化技術(shù)并不都是完善的技術(shù),而且重復(fù)引23多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)的研究開發(fā)與進(jìn)嚴(yán)重,已使我國(guó)成為國(guó)外氣化技術(shù)的“試驗(yàn)場(chǎng)”。產(chǎn)業(yè)化山目前,世界上只有我國(guó)使用如此眾多種類的煤氣化231工藝原理技術(shù),許多盲日和不成熟的引進(jìn)令我國(guó)付出了慘重圖3為多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化工藝流程示代價(jià)。有許多的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)值得科技界和工程界總結(jié)意圖。包括4個(gè)工序,即磨煤制漿工序、多噴嘴對(duì)和吸取置式水煤漿氣化工序、合成氣初步凈化工序、含渣2.2國(guó)內(nèi)大型煤氣化技術(shù)的研究與開發(fā)歷程水處理工序。鑒于水煤漿制備為成熟的工藝技術(shù),國(guó)內(nèi)煤氣化技術(shù)的研發(fā)始于20世紀(jì)50年代研究開發(fā)工作及主要的創(chuàng)新點(diǎn)主要集中在后面3末,“文革”期間因動(dòng)亂而中止。近30年來,在國(guó)個(gè)工序。家的支持下,國(guó)內(nèi)在研究與開發(fā)、消化引進(jìn)技術(shù)方232中試裝置面進(jìn)行了大量工作,有代表性的是:70年代起西華東理工大學(xué)、兗礦魯南化肥廠、中國(guó)天辰化北化工研究院研究開發(fā)水煤漿氣化技術(shù)并建設(shè)了學(xué)工程公司承擔(dān)了國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“新型(多中試裝置,為此后魯南、渭河、上海焦化、淮化等噴嘴對(duì)置)水煤漿氣化爐開發(fā)”(22td裝置),20004家廠引進(jìn) Texaco水煤漿氣化技術(shù)提供了豐富的年完成了中試裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)與考核,運(yùn)行結(jié)果表明經(jīng)驗(yàn);“九五”期間就“整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)有效氣成分約83%,比相同條件下的 Texaco生產(chǎn)裝關(guān)鍵技術(shù)(含高溫凈化)”立項(xiàng),有十余個(gè)單位參置高15~2個(gè)百分點(diǎn);碳轉(zhuǎn)化率>98%,比 Texaco加攻關(guān);1999年科技部立項(xiàng)的國(guó)家973項(xiàng)目“煤高2~3個(gè)百分點(diǎn);比煤耗、比氧耗均比 Texaco降的熱解、氣化及高溫凈化過程的基礎(chǔ)研究”已完成;低7%2004年科技部立項(xiàng)973項(xiàng)目“大規(guī)模高效氣流床2.33商業(yè)示范裝置的建設(shè)和運(yùn)行煤氣化技術(shù)的基礎(chǔ)研究”。從2002年開始,先后在山東華魯恒升化工有限“九五”期間華東理工大學(xué)、兗礦魯南化肥廠、公司和兗礦集團(tuán)國(guó)泰化工有限公司建設(shè)了兩套多噴中國(guó)天辰化學(xué)工程公司承擔(dān)了國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)嘴對(duì)置水煤漿氣化技術(shù)的商業(yè)性示范裝置,示范裝置目“新型(多噴嘴對(duì)置)水煤漿氣化爐開發(fā)”(22的建讠增V口中國(guó)煤化亡科技計(jì)劃的支持噸煤/裝置),2000年完成了中試裝置的運(yùn)轉(zhuǎn),通過國(guó)家驗(yàn)收和鑒定。CNMHG范裝置氣化壓力華東理工大學(xué)、兗礦魯南化肥廠、中國(guó)天辰化65MPa、單爐日處理煤量750t,配套每年生產(chǎn)30學(xué)工程公司等共同承擔(dān)國(guó)家“十五”科技攻關(guān)計(jì)劃萬(wàn)噸合成氨,氣化裝置由中國(guó)華陸工程公司設(shè)計(jì),176化工進(jìn)展2009年第28卷合成氣冷凝液氧氣煤機(jī)煤漿圖3多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)工藝流程裝置于2004年底建成,于2004年12月1日一次投表1工業(yè)示范裝置煤質(zhì)分析結(jié)果料成功。經(jīng)過調(diào)整和優(yōu)化,多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣煤種神府煤北宿精煤化爐于2005年6月初正式投入運(yùn)行。截至2006年7MMd月31日,裝置已累計(jì)運(yùn)行六千多個(gè)小時(shí)。目前裝置處于安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期滿負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)。30585057(2)國(guó)泰化工有限公司示范裝置兗礦集團(tuán)國(guó)泰化工有限公司示范裝置包括兩臺(tái)氣化力40MPa、單爐日處理煤量100t的氣化熱值/→kg130170裝置,配套每年生產(chǎn)240kt甲醇、由燃?xì)廨啓C(jī)和蒸元素分析(質(zhì)量分?jǐn)?shù))隔汽輪機(jī)聯(lián)合生產(chǎn)80MW電力7123該氣化裝置于2005年10月16日一次投料成功,10月17日打通全部工藝流程,生產(chǎn)出合格甲醇。至今氣化裝置累計(jì)運(yùn)行約6000h,運(yùn)轉(zhuǎn)率約90%。工業(yè)運(yùn)行證實(shí),多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化裝置具有如下優(yōu)點(diǎn):該裝置開車方便、操作靈活、負(fù)荷增減自如,操作的方便程度優(yōu)于引進(jìn)的水煤氣化裝置華魯恒升充礦國(guó)秦漿氣化裝置;自動(dòng)化程度高,全部采用集散控制系統(tǒng)(DCS)控制,特別是氧煤比投料自動(dòng)串級(jí)2氣化爐出口典型合成氣組成(體積分?jǐn)?shù))單位:%控制,氣化爐操作簡(jiǎn)單方便;整個(gè)氣化系統(tǒng)運(yùn)行氣化裝置狀況穩(wěn)定;工藝技術(shù)指標(biāo)極為先進(jìn);洗滌冷卻室華恒升充礦國(guó)泰液位可控,無(wú)帶水帶灰現(xiàn)象發(fā)生;合成氣中細(xì)灰含量低;含渣水系統(tǒng)熱回收效率高,灰水溫度得477816.80到最大程度提高14.21(3)示范裝置主要工藝指標(biāo)中國(guó)煤化工華魯恒升化工有限公司氣化裝置采用神府煤,CNMHG國(guó)泰化工有限公司釆用北宿精煤,兩種煤的煤質(zhì)分析列于表1。氣化爐出口合成氣典型組成列于表2其它009第2期王輔臣等:大型煤氣化技術(shù)的研究與發(fā)展177·表3給出了采用桕同煤種時(shí)多噴嘴對(duì)置氣化爐表4多噴嘴對(duì)置氣化爐推廣應(yīng)用情況與 Texaco水煤漿氣化爐主要工藝指標(biāo)的比較。從表單爐能力3中可見,同樣采用北宿精煤的國(guó)泰化工有限公司應(yīng)用企業(yè)臺(tái)數(shù)產(chǎn)品規(guī)模狀態(tài)多噴嘴對(duì)置氣化爐與魯南化肥廠 Texaco氣化爐相充礦國(guó)泰115050萬(wàn)噸甲醇/運(yùn)行比,碳轉(zhuǎn)化率提高3個(gè)百分點(diǎn)以上,比氧耗降低約8%,比煤耗降低2%~3%;同樣采用神府煤的華兗礦魯南化肥廠15024萬(wàn)噸甲醇年運(yùn)行魯恒升化工有限公司多噴嘴對(duì)置氣化爐與上海焦化華魯恒升30萬(wàn)噸氨/年廠 Texaco氣化爐相比,碳轉(zhuǎn)化率提高3個(gè)百分點(diǎn)以山東膝州風(fēng)愿60萬(wàn)噸甲醇陣2009上,比氧耗降低約2%,比煤耗降低約8%。工業(yè)運(yùn)江蘇靈谷45萬(wàn)噸氨年行結(jié)果表明,多噴嘴對(duì)置氣化爐工藝指標(biāo)先進(jìn),運(yùn)江蘇索蒈3150060萬(wàn)噸甲醇2009行穩(wěn)定可靠。神華寧煤200080萬(wàn)噸甲醇庫(kù)2009寧波萬(wàn)華150060萬(wàn)噸甲醇/200表3多噴嘴對(duì)置氣化爐中試裝置與 Texaco水煤漿氣化爐山東久泰180萬(wàn)噸甲醇庫(kù)簽約工業(yè)裝置工藝指標(biāo)比較山東盛大150060萬(wàn)噸甲醇項(xiàng)目多噴嘴對(duì)置”[化爐 Texaco氣化爐上海華誼(安徽)30060萬(wàn)噸甲醇侔北宿精煤神府煤北宿精煤神府煤華電杭州半山200MW IGCC單爐生產(chǎn)能力煤·d1000750充礦榆林102000萬(wàn)噸油作簽約操作壓力MPa406.5媒漿濃度%約61約60約63約60(水煤漿氣化及煤化工國(guó)家工程研究中心)、中國(guó)天有效氣成分(CO+H2)偉%約85約8382-83約80辰化學(xué)工程公司3家單位通力合作下,建于兗礦魯南碳轉(zhuǎn)化率%>98>98約95約95化肥廠的國(guó)內(nèi)首套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的粉煤加壓氣比氧耗mbO2·[0mco+H)2約309約400約36約412化中試裝置順利通過72h專家現(xiàn)場(chǎng)考核,率先在國(guó)比煤耗/g煤·[0mCo+H1約535約581約547約631內(nèi)展示了氣流床粉煤加壓氣化技術(shù)的優(yōu)越性能中試裝置氣化溫度為1300~1400℃,氣化壓2.34推廣應(yīng)用情況力為2.0~30MPa,根據(jù)一對(duì)噴嘴或4個(gè)噴嘴運(yùn)行該成果已被國(guó)內(nèi)外同行廣泛了解、認(rèn)可,目前情況不同,裝置操作負(fù)荷可調(diào)范圍較大,為15~45在國(guó)內(nèi)已推廣到山東滕州風(fēng)凰甲醇、江蘇靈谷合成噸煤/天。氧煤比主要操作范圍為05~0.6m3/kg,氨、江蘇索普甲醇及乙酸、充礦魯南化肥廠改造、蒸汽煤比操作范圍為0~0.3kgkg。兗礦國(guó)泰第三套氣化爐、神華寧煤600ka甲醇項(xiàng)2005年以二氧化碳為輸送載氣進(jìn)行氣流床粉目、寧波萬(wàn)華600ka甲醇項(xiàng)目、山東久泰1800ka煤加壓氣化的中試裝置的運(yùn)行,運(yùn)行數(shù)據(jù)當(dāng)時(shí)在國(guó)甲醇項(xiàng)目、山東盛大600kta甲醇項(xiàng)目、上海華誼際上還未見報(bào)道。采用二氧化碳為輸送載氣后,合600kta甲醇項(xiàng)目、“十一五”863計(jì)劃的兗礦榆林成氣中的氮?dú)夂棵黠@降低,這對(duì)于粉煤加壓氣化百萬(wàn)噸年煤制油和華電IGC℃發(fā)電項(xiàng)目等12家企技術(shù)更好地應(yīng)用于生產(chǎn)甲醇、二甲醚、乙酸、烯烴業(yè)應(yīng)用,運(yùn)轉(zhuǎn)和在建的氣化爐32臺(tái),已簽定合同的FT合成等具有重要意義。試驗(yàn)結(jié)果表明,該氣化十余臺(tái),合計(jì)日處理煤量約30kt,占到國(guó)內(nèi)大型煤技術(shù)的合成氣中有效氣成分較水煤漿氣化高出6~氣化裝置市場(chǎng)的13左右。在國(guó)外已與美國(guó) valero10個(gè)百分點(diǎn),而與 Shell, GSP技術(shù)基本一致。公司(世界500強(qiáng)、全球最大煉油企業(yè))簽定技術(shù)2007年,在華東理工大學(xué)、兗礦魯南化肥廠(水許可合同,建設(shè)5臺(tái)單爐日處理2500t石油焦的氣煤漿氣化及煤化工國(guó)家工程研究中心)、中國(guó)天辰化裝置(表4)。開創(chuàng)了我國(guó)大型化工成套技術(shù)第向化學(xué)工程公司3家單位通力合作下,又完成了粉煤發(fā)達(dá)國(guó)家出口的先河。加壓24多噴嘴對(duì)置式干煤粉加壓氣化技術(shù)的研究開72h中國(guó)煤化工化爐)順利通過發(fā)與產(chǎn)業(yè)化13-1424.2CNMH吱術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展24.1干煤粉氣化中試裝置的運(yùn)行目前該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化已列入國(guó)家“十一五”8632004年末,在華東理工大學(xué)、兗礦魯南化肥廠計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目,將在貴州建設(shè)單爐1000a的工業(yè)化工進(jìn)展年第28卷示范裝置,配套生產(chǎn)合成氨,預(yù)計(jì)示范裝置將于科技部組織的驗(yàn)收。目前有中國(guó)華能集團(tuán)投資,規(guī)2010年后開始運(yùn)轉(zhuǎn)。模2000td煤的工業(yè)示范裝置正在天津開發(fā)區(qū)建25TPR兩段干煤粉氣化爐開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展設(shè),配套250MWGC電站。無(wú)論 Shell氣化爐還是 Prenflo氣化爐,均釆用26國(guó)內(nèi)外主要的氣流床煤氣化技術(shù)小結(jié)段氣化的方式,為了讓高溫煤氣中攜帶的熔融態(tài)國(guó)外已產(chǎn)業(yè)化或文獻(xiàn)報(bào)道已完成中試的氣流床灰渣凝固,以免煤氣冷卻器堵塞,都采取后續(xù)工段煤氣化爐主要有K-T、 Shell, pτenfo、GSP、Teκaco、冷煤氣循環(huán)激冷,將高溫煤氣冷卻到900℃左右在EGas、Eage等技術(shù)。國(guó)內(nèi)氣流床煤氣化爐主要有進(jìn)煤氣冷卻器。激冷過程高位能量損失較大,為了多噴嘴對(duì)置氣化技術(shù)和TPR兩段干煤粉氣化技術(shù),解決這一問題,借鑒EGas氣化爐熱化學(xué)法回收高其中多噴嘴對(duì)置水煤漿氣化技術(shù)有3套(5臺(tái)氣化溫煤氣顯熱的原理,國(guó)電熱工研究院提出了一種兩爐)商業(yè)化裝置在運(yùn)轉(zhuǎn),多噴嘴對(duì)置干煤粉氣化技段式干煤粉氣化工藝(TPRI氣化工藝)術(shù)已完成中試,產(chǎn)業(yè)化示范裝置正在建設(shè)之中。表在國(guó)家“十五”863計(jì)劃的支持下,該工藝于1~表6列出了這些氣化技術(shù)的基本特點(diǎn)及產(chǎn)業(yè)化006年完成了45td煤的中試裝置運(yùn)行,并通過了狀態(tài)。不同氣流床煤氣化技術(shù)的特點(diǎn)見表5表5國(guó)內(nèi)外主要?dú)饬鞔矚饣癄t氣化工藝氣化爐組合方式進(jìn)料方式流動(dòng)方式耐火村里合成‘冷卻方式氣化介質(zhì)運(yùn)行狀態(tài)1段干粉煤水夾套合成氣激冷商業(yè)裝置段段干粉煤上行水冷壁合成氣激冷氧氣蒸汽商業(yè)裝置Prenflo合成氣激冷氧氣蒸汽商業(yè)裝置I段水冷壁氧氣蒸汽商業(yè)裝置1段水煤漿下行耐火磚氧氣商業(yè)裝置2段水煤漿上行耐火磚分級(jí)化冷卻商業(yè)裝置2段分級(jí)氣化冷中試裝置TPRI2段煤粉水冷壁分級(jí)氣化冷卻氧i蒸汽屮試裝置多噴嘴水煤漿下行耐火磚商業(yè)裝置T煤粉水冷壁水激冷氧氣U蒸汽中試裝置3煤氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)的能量回收可顯著提高整體發(fā)電效率,降低發(fā)電成本。相對(duì)與煤化工行業(yè),發(fā)電用煤十分巨大,合理31煤氣化技術(shù)發(fā)展面臨的主要問題回收高溫煤氣顯熱關(guān)系到煤氣化技術(shù)能否在發(fā)電行(1)大型化是煤氣化技術(shù)發(fā)展的首要問題業(yè)立足,是必須要解決的迫切技術(shù)問題?，F(xiàn)代過程工業(yè)(化工、發(fā)電、多聯(lián)產(chǎn)、制氫等)回收煤氣顯熱的技術(shù)有兩種,即激冷工藝和廢發(fā)展的一個(gè)顯著標(biāo)志就是大型化、單系列,這就對(duì)熱鍋爐工藝,前者特別適合于煤基化學(xué)品的生產(chǎn),作為龍頭的煤氣化技術(shù)提出了更高的要求,必須向后者更適合于IGCC發(fā)電。激冷工藝設(shè)備簡(jiǎn)單,投大規(guī)模高效的方向發(fā)展。以煤間接液化為例,生產(chǎn)資省,但能量回收效率低。廢熱鍋爐熱量回收效率規(guī)模為500ka的生產(chǎn)裝置,氣化用煤在22000~高,但設(shè)備龐大,投資巨大,以She技術(shù)為例,日25000ka,需3000td的氣化裝置25臺(tái)左右,需處理1000t煤氣化爐廢熱鍋爐高達(dá)50余米,投資15求十分驚人?？梢?大型化既是技術(shù)本身發(fā)展的要億元以上。因此開發(fā)新的熱量回收技術(shù)勢(shì)在必行。求,也是相關(guān)行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要(3)提高煤種適應(yīng)性是煤氣化技術(shù)面臨的復(fù)雜(2)實(shí)現(xiàn)能量的高效轉(zhuǎn)化與合理回收是煤氣化問題過程需要解決的迫切問題中國(guó)煤化工是一種結(jié)構(gòu)非常復(fù)煤氣化是在高溫下進(jìn)行的,合理回收煤氣高溫雜CNMHG比較高的原料。原顯熱是提高煤氣化整體效率的重要環(huán)節(jié)。特別是對(duì)料煤的性質(zhì)(水分、揮發(fā)分、灰分、黏結(jié)性、化學(xué)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)系統(tǒng),合理高效活性、成漿性能、灰熔點(diǎn)、成渣特性、力學(xué)強(qiáng)度和第2期王輔臣等:大型煤氣化技術(shù)的研究與發(fā)展·179熱穩(wěn)定性等)都會(huì)影響氣化結(jié)果與 Shell于煤粉氣化相比可以提高約2個(gè)百分點(diǎn)。煤氣化技術(shù)從固定(移動(dòng))床到流化床,再到氣34提高煤種適應(yīng)性的技術(shù)途徑流床,一方面是適應(yīng)大型化的要求,更重要的是為了最早的固定床只能用活性較高、揮發(fā)分較低的拓展氣化技術(shù)對(duì)煤種的適應(yīng)性。開發(fā)一種能夠適應(yīng)各無(wú)煙塊煤,而且煤的灰熔點(diǎn)不可太低。流化床與固種煤種的氣化技術(shù)一直是研發(fā)人員夢(mèng)寐以求的愿望,定床相比,有了一定的進(jìn)步,活性較好的其它煤種也是煤氣化技術(shù)發(fā)展過程中必須解決的問題。也可適應(yīng),但煤的灰熔點(diǎn)同樣不可太低。由于固定32大型化的技術(shù)途徑床和流化床氣化溫度較低,煤中的碳轉(zhuǎn)化率一般都由于受制造、運(yùn)輸、安裝等客觀因素的限制,必低于90%而他們的特點(diǎn)也決定了難以大幅度提高須在有限的設(shè)備尺寸上,通過提高單位時(shí)間單位體積氣化壓力,大型化有一定的困難。與固定床和流化的處理能力和處理效率實(shí)現(xiàn)大規(guī)模高效,其途徑只能床相比,氣流床由于氣化溫度、壓力顯著高,煤種是:提高溫度、增加壓力、強(qiáng)化混合。因此大規(guī)模高適應(yīng)性上進(jìn)一步拓寬,特別是一些低活性的煤種也效煤氣化過程必須在極為苛刻的高溫(1300~1700可作為氣化原料,單爐日處理能力大幅度增加℃)、高壓(30~85MPa)和多相流動(dòng)條件下進(jìn)行,已經(jīng)工業(yè)化的氣流床氣化爐從原料路線上講,由此產(chǎn)生了一系列需要解決的技術(shù)問題有水煤漿和干煤粉之分;從氣化爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)上講氣流床的特點(diǎn)決定了其有提高溫度、增加壓力、有耐火磚和水冷壁之分。水煤漿氣化要求煤種的制強(qiáng)化混合的最大潛力,是大型化的必選技術(shù)。已工漿性能要好(煤漿濃度不低于60%),耐火磚結(jié)構(gòu)業(yè)化的煤氣化技術(shù)主要有固定床、流化床和氣流床,要求煤的灰熔點(diǎn)要低(一般不大于1400℃)。相比而目前規(guī)模1000Jd以上的煤氣化裝置均采用高壓較而言,干煤粉氣化沒有成漿性能的限制,水冷壁氣流床技術(shù)(表6),就是一個(gè)明顯的例證,可見其結(jié)構(gòu)可適應(yīng)灰熔點(diǎn)高達(dá)1600~1700℃的煤種。因優(yōu)勢(shì)所在。此從煤種適應(yīng)性而言,以粉煤為原料、水冷壁式耐火襯里的氣化技術(shù)最有前景。表6煤氣化商業(yè)裝置的規(guī)模及特點(diǎn)拓寬煤種適應(yīng)性的主要技術(shù)途徑就是開發(fā)水冷代表性規(guī)模壁式氣化爐。使其既可用于水煤漿氣化也可用于干專利商A·d煤粉氣化。這樣如果后系統(tǒng)為化工合成就選用水煤固定床 Lurgi50煤種要求高、氣化溫度低、氣體處理困難漿原料的水冷壁氣化爐(更亦加壓),如果用于發(fā)電流化床Hw煤種要求高、氣化溫度不夠高、碳轉(zhuǎn)化率低就選用干煤粉原料的水冷壁氣化爐(壓力要求相對(duì)氣流床Texa高溫、高壓、碳轉(zhuǎn)化率比較高(95%左右)較低)。Prenflo 2600參考文獻(xiàn)多噴嘴2200[1] Comils B, Hibbel J, Ruprecht P, et al. 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Advances in the Shell coal gasificationC+HO=CO+H2C+CO中國(guó)煤化工hcom,13由于以上反應(yīng)為吸熱反應(yīng),從而可降低一段爐TCNMHG distribution of race出口的溫度,有效回收氣體顯熱。初步研究表明elements between the product streams of the Prenflo gasifier and冷煤氣效率與水煤漿氣化相比可以提約8個(gè)百分點(diǎn),comparison with reported data[J]. Fuel, 2002. 81:355-570[7] Schellberg W. Prenflo for the European IGCC at Puertollano.Proc.·180200年第28卷Annul Int. Pittsburgh Coal Conf, 1995, 12: 58-632]于廣鎖,于遵宏多噴嘴對(duì)置式水煤漿化技術(shù)開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用[8] Higman C, Burt MV D Gasification[M]. Burlington, USA: Elsevier.中國(guó)科技產(chǎn)業(yè),2006(2):2831.[13] Guo Xiaolei, Dai Zhenghua, Gong Xin, et al. Performance of anI9]于遵宏,龔欣,吳韜,等.多噴嘴對(duì)置水煤漿(或粉煤)氣化爐entrained-flow gasification technology of pulverizedcoal in pilot-scale及其應(yīng)用:中國(guó),98110616.P1.199plant[]. 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