四种煤气化技术及其应用
四种煤气化技术及其应用
李琼玖,钟贻烈,廖宗富,漆长席,周述志,赵月兴
(成都益盛环境工程科技公司,四川成都610012)
摘要:介绍了4种煤气化工艺技术,包括壳牌工艺、德士古水煤浆气化工艺、恩德工艺、灰熔聚流化床气化工艺,对其技术特点、工艺流程、主要设备及应用实例进行了详细阐述,并对4种工艺进行了对比。
关键词:煤气化;壳牌工艺;德士古;恩德工艺;灰熔聚工艺;煤气炉
中图分类号:TQ546文献标识码:A文章编号:1003-3467(2008)03-0004-04
Four Coal Gasification Technologi es and Their Applicati on
L I Q iong-ji u,ZHONG Y i-lie,LIAO Zong-fu,
QI Chang-xi,ZHOU Shu-zhi,ZHAO Yue-xing
(Chengdu Y i s heng Envir on m ent Eng i n eering Techo logy C o.Ltd,Chengdu610012,China) Abst ract:Four coal gasificati o n technologies,inc l u d i n g Shell techno logy,Texaco coa l-w ater sl u rry gasif-i cati o n,Enticknap pr ocess,ash agg l o m erati o n fl u i d ized bed gasification technology are intr oduced,and the technical features,technolog ical process,m ai n equipm ent and app lication exa m p le o f the four techno l o g i e s are descri b ed in detai.l
K ey w ords:coal gasification;She ll techno logy;Texaco;Enticknap process;ash agglo m erati o n tech-nology;gas stove
1壳牌粉煤气化制取甲醇合成气
1.1壳牌工艺技术的特点
壳牌煤气化过程(SCGP工艺)是在高温加压下进行的,是目前世界上最为先进的第FG代煤气化工艺之一。按进料方式,壳牌煤气化属气流床气化,煤粉、氧气及蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内,在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。一般认为,由于气化炉内温度很高,在有氧存在的条件下,碳、挥发分及部分反应产物(H2、CO等)以发生燃烧反应为主;在氧气消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应,过程进入到气化反应阶段,最终形成以CO、H2为主要成分的煤气离开气化炉。
壳牌粉煤气化的技术特点:1干煤粉进料,加压氮气输送,连续性好,气化操作稳定。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,对煤的活性几乎没有要求,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、含硫量高的煤种同样适应。o气化温度约1400~1700e,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。?氧耗低,与水煤浆气化相比,氧气消耗低,因而与之配套的空分装置投资可减少。?单炉生产能力大,目前已投入运转的单炉气化压力为3MPa,日处理煤量已达2000t。?气化炉采用水冷壁结构,无耐火砖衬里,维护量少,气化炉内无转动部件,运转周期长,无需备炉。?热效率高,煤中约83%的热能转化在合成气中,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。?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。气化污水中含氰化合物少,容易处理,必要时可做到零排放,对环境保护十分有利。à壳牌公司专利气化烧嘴可根据需要选择,气化压力2.5~4.0M Pa,设计保证寿命为8000h,荷兰De m ko lec电厂使用的烧嘴在近4年
收稿日期:2007-10-13
作者简介:李琼玖(1930-),男,教授级高级工程师、研究员,长期从事化工设计、建设、生产工程技术工作,主编5合成氨与碳一化学6、5醇醚燃料与化工产品链工程技术6专著,发表论文百余篇,电话:(028)86782889。
的运行中尚未更换过,累计运行时间超过7500h,这是气化装置长周期运行的又一重要保证。á气化操作采用先进的控制系统,其中包括壳牌公司专有的工艺计算机技术,设有必要的安全联锁及控制系统,使气化操作于最佳状态下进行。
1.2工艺流程
目前,壳牌煤气化装置从示范装置到大型工业化装置均采用废锅流程,简略流程图见图1。
图1壳牌气化装置简略流程
壳牌煤气化工艺(SC GP)是以干煤粉为原料,纯氧作为气化剂,液态排渣,属加压气流床气化工艺。原煤先行破碎、研磨成煤粉并经干燥处理,再用氮气将送入贮罐内的煤粉与氧气和蒸汽一起送进气化炉的燃烧室。上述过程中所使用的氧气和氮气均由同一套空气分离装置所产生。喷入气化炉的煤粉、氧气和蒸汽是在高于气化压力0.5M Pa下通过对列式烧嘴进入炉膛,在气化炉内1400~1700e、3.5~ 4.0MPa的条件下发生化学反应。高的气化温度确保煤中所含的灰分熔渣沿气化炉膜壁自由流下至气化炉底部,变成一种玻璃状不可沥滤的炉渣而排出。这个温度亦防止有毒热解副产物的形成,并可以获得高的碳转化率(\99%),还确保了粗合成气基本上没有比甲烷重的有机组分。
气化炉顶的合成气(~1500e)用返回的粗合成气激冷至850~900e,然后进入合成气冷却器(即废热锅炉)作进一步冷却,气化炉内膜式水冷壁及废锅可同时产生高、中压蒸汽。从气化炉出来的合成气中所携带的少量灰分颗粒在组合式陶瓷过滤器中分离除去,干灰进入灰锁斗,然后送往储仓,可作为水泥的配料。干法除尘后合成气中含尘约为10@10-6,经水洗后含尘量为1@10-6。离开气化工序的合成气中含有80%~83%的原煤能量,被称为冷煤气效率。由气化炉和合成气冷却器产生的蒸汽含有另外的14%~16%的原煤能量。
煤炭中所含的硫、卤素及氮化合物在气化过程中生成气态的硫化物、卤素、分子态氮、痕量氰化氢。氰化氢及硫氧化碳(COS)被催化转化为氨及硫化氢,卤素和氨经水洗塔洗涤除去。水洗后的合成气送入后续工序。
在气化炉内气化产生的高温熔渣,自流入气化炉下部的渣池进行激冷,高温熔渣经激冷后形成数毫米大小的玻璃体,可作建筑材料或用于路基。
1.3主要设备
壳牌煤气化装置的核心设备是气化炉和合成气冷却器。
壳牌煤气化炉主要由内筒和外筒两部分构成。气化炉内筒上部为燃烧室,下部为激冷室,煤粉及氧气在燃烧室反应,温度为1600e左右。为了避免高温、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,壳牌气化炉内筒采用水冷壁结构,仅在向火面有一层薄的耐火材料涂层,正常操作时依靠挂在水冷壁上的熔渣层保护金属水冷壁,气化炉内筒与外筒之间有空隙气层,内筒仅承受微小压差。与其他气化炉不同,壳牌气化炉采用侧壁烧嘴,并且可根据气化炉能力由4~8个烧嘴中心对称分布。
壳牌煤气化炉包括膜式水冷壁、环形空间和压力外壳等,下部装有破渣机及锁渣罐,膜式水冷壁悬挂在压力壳体中。
1膜式水冷壁:壳牌在阿姆斯特丹的实验气化炉内都有耐火衬里,但根据实际操作经验,壳牌认为即使最先进的耐火砖,在高温、高热负荷和熔渣不断侵蚀的环境下,也难以保证高强度和长寿命运行。所以,确定在气化炉的高压壳体中安装用沸水冷却的膜式水冷壁(以下简称/膜式壁0),使工艺过程(即氧化反应)在有膜式壁围成的空腔内进行。气化压力由外部的高压壳体承受,内件只承受压差,属低压设备。膜式壁一方面提高了SCGP的效率,不需要外加蒸汽,并可副产中、高压蒸汽;同时也增强了工艺操作强度,但膜式壁增加了工程设计的难度和制造的复杂程度。o环形空间:环形空间位于压力容器和膜式壁之间。设计环形空间是为了容纳水/蒸汽的输出/输入管和集管,而且便于检查和维修。环形空间的尺寸为800mm,膜式壁作为悬挂系统放在气化炉内,很好地解决了热补偿问题。?压力壳体:壳牌煤气化炉的压力壳体采用标准化设计,可按一般压力容器标准进行设计制造,材料一般用低铬钢。国内设计、国内制造时,可采用国内生产的15Cr M oR材料。?内件:为了确保材料能承受实际
的工艺条件,又考虑易于制造和维修、便于安装和焊
接,内件材料采用I N 625及D I N 1.7335,高速激冷器及激冷环采用I N 825。?烧嘴:烧嘴的空气动力学设计和所产生的热量效果是SCGP 多年研究开发后确定的。工程设计不仅要考虑喷嘴的基本机械设计要求,还要考虑制造上的要求。烧嘴的可靠性和寿命不低于连续一年以上运转。气化炉烧嘴安放在气化炉下部,对列式布置,数量一般为4~6个。?破渣机:壳牌原设计气化炉底部无破渣机,在生产操作过程中曾发生锁斗阀堵塞。现增设破渣机,不会再出现大渣堵塞情况。?锁渣罐:与德士古煤气化炉一致。
合成气冷却器用于回收高温煤气的显热,既要承受高温高压,又要承受煤气中粉尘的冲涮,操作条
件比较恶劣。由于温差大,如何消除或减少热应力给设备带来的损害也是必须周密考虑的问题。合成气冷却器的金属外筒为受压容器,承受的温度不高(设计温度约350e )。内件由圆筒型水冷壁和若干层盘管型水冷壁组成,盘管型水冷壁各层之间密封分隔,为消除水冷壁上的积灰,废锅可根据需要设置若干数量的气动敲击除灰装置,定期或不定期进行振动除灰。
气化炉和合成气冷却器顶部用导气管连接,导气管内部也为水冷壁结构。
1.4 壳牌煤制甲醇设计大型工艺流程设备的组合单元。
60万t/a(120万t/a)生产单元方块流程详见图2
。
图2 煤制甲醇60万t/a(120万t/a)生产单元方块流程
产品规模:精甲醇60万t/a ;合成氨(利用弛放气)15万t/a ;大颗粒尿素26万t/a 。
原料及动力消耗:烟煤97.5万t/a ;电约3万
k W #h;原水500m 3
/h 。煤制甲醇的组合单元技术:1壳牌粉煤加压纯氧气化炭的利用率为99%,1台炉子生产60万t/a 甲醇合成气,CO +H 2甲醇合成气可满足配氢气生产120万t/a 甲醇,气化压力7M Pa 的合成气在等压下合成甲醇,免去复杂的合成气压缩机,并节省压缩所需动力。o活化甲基二乙醇胺用于合成气净化,同时具有物理和化学吸收作用,增强了吸收效率,既无冷热症(同低温甲醇洗比),又有利于大型化,1套可满足60万t/a 甲醇生产能力,且有我国自主的知识产权。?甲醇合成和精馏设备国产化或购买国外大型天然气制甲醇闲置设备配套,仅用1台结构简单的一段压缩的离心式循环机,所组成单系列流程短、设备少、能耗低、投资省的先进成熟可靠装置。在电力丰富地区或靠近水力发电用水电解配氢,在大炼焦厂用焦炉气高压非催化转化制氢,都可充分利用粉煤气化的合成气中所含有的CO 满足双吨甲醇产量翻番达120万t/a 甲醇,可做到CO 2零
排放或少排放的目的。?含N 2的6M Pa 甲醇弛放气回收经CO 变换成CO 2和H 2,送入已有合成氨和尿素生产装置或在等压下进行联尿代替专门的C O 2脱除同时生产尿素。由于粉煤气化系用高压N 2将煤粉吹入炉中,于是合成气中含有一部分N 2,需在甲醇合成中弛放出来,采用联氨联尿技术,在60万t/a 煤制甲醇中,甲醇弛放气可生产15万t/a 合成氨,经变换后的变换气联尿可生产26万t/a 尿素。通过多联产后,使原料煤炭得到充分利用,如煤中硫化物回收成硫黄,弛放气(CO +H 2+N 2)回收成尿素产品,既免去煤炭直接燃烧利用排放出大量的H 2S 毒物及CO 2和粉尘造成对环境的巨大危害,又可以变废为宝。
我国最先引进壳牌气化炉的湖北双环油改煤工程,是国内外第一家采用该技术制取合成氨原料气的项目,采用3.5M Pa 干煤粉气化技术取代原3.2M Pa 重油气化20万t/a 合成氨造气。已经采用或准备采用壳牌气化炉的还有广西柳州化肥厂、湖南洞庭氮肥厂、中国神华煤制油有限公司、湖北枝江化肥厂、安徽安庆化工总厂、大连大化公司合成氨厂、云南云天化集团等15家以上。
2德士古水煤浆气化制取甲醇合成气
2.1水煤浆加压气化制合成气工艺技术特点
德士古水煤浆气化技术制取合成气,除氧耗较高外,它具有以下优点:1原料灵活性。对煤的性状如粒度、湿度、活化性和烧结等较不敏感,任何能制成浓度可输送浆料的含炭固体都适用。o气化效率高。把煤浆送进气化炉,在高温高压下于瞬间内几乎都转化为合成气,气化效率高达96%以上。?投资少、成本低。由于气化效率高,给中型工艺装置提供了高馈给量和高产气量的可能,从而缩减了装置的占地面积和投资。又使用了价格低廉的煤,使合成气生产成本也大幅度降低。?简单、可靠。气化炉无可动部件。烧嘴清扫迅速容易,不需等气化炉冷却下来就可拆换。煤浆供料系统仿照液体碳氢化合物供料系统,证明安全可靠。?工艺效率高。经由简单的途径就可实现把原料几乎完全转化为产品气。为了做到完全转化,还可把废弃固体中的高含炭量部分回收后,再循环到煤浆制备和气化炉中去。气流中的显热通过直接急冷或间接气冷予以回收。?生产气容易精制。因不生成焦油、苯酚等有害的副产品,所以容易精制。可以获得适合于甲醇及氨合成和碳一化学,复合循环发电、城市煤气等用的净化原、燃料气。?运转适应性强。在负荷变化时容易起动或停运。à有利于环保。高的反应温度消除了较甲烷为重的碳氢化合物的形成。煤中含有的硫黄以亚硫酸铵和熔融硫黄形式予以回收,作化工原料;煤中10%~20%的灰分经处理后可用作生产水泥的原料。
2.2水煤浆气化工艺流程及设备(或采用渭河厂6 M Pa气化炉)
烟煤由煤矿制成水煤浆用管道输送气化装置煤浆槽贮存(内设搅拌器)煤浆浓度60%~62%,粒度200目以下加热到70e后,由煤浆泵加压到5.2 M Pa与空分氧压缩机送来的富氧一起经德士古喷嘴进入气化炉。
气化炉在6MPa、约1400e下操作,喷入的原料瞬间反应气化,产物(CO+H2)达78%~80%,其余为C O2、N2、H2S、COS、C H4等,高温气体经淬冷后出气化炉,再由文丘里洗涤器、碳洗涤塔洗掉气体中的灰尘。粗合成气体淬冷后用水蒸气饱和,使气/水比为1B1.65,温度为247e进入变换工序。灰渣成熔融状态,随气流沿炉壁下流,经淬冷破渣进入渣罐,间断排入渣池,再经分离送往渣堆场。
由淬冷室溢流出的含灰淬冷水,经换热、闪蒸、冷却入沉淀槽,上部清水一部分入湿式球磨机,一部分送污水处理厂。而大部分灰水和一部分过滤水,变换冷凝液一起为洗涤水和淬冷水循环使用。沉淀槽下部的浆经板框压滤机将细渣和灰水分离,细渣成滤饼状堆放。
送变换工序的气体,经预热器加热到315e送入变换炉,在耐硫催化剂作用下进行CO变换反应,出变换气体进入换热器后再入废锅副产中压蒸汽回收废热后,经锅炉给水、脱盐水预热器以回收热量,再水冷却到40e后入MDEA脱硫脱碳工序。
德士古煤气化技术的关键设备是煤气炉,属于气流床湿法加料液态排渣的加压煤气化工艺,是当前世界发展较快的第二代煤气化方法,我国陕西渭河化肥厂引进6M Pa加压气化炉,山东鲁南化肥厂购买生产许可证设计2.65M Pa加压气化炉。水煤浆气化技术的主要优点:开停车方便,加减负荷较快,煤种适用广泛,碳转化率高,生产过程无污染。德士古煤浆气化技术不仅能生产合成气,而且能生产出燃料气及高压蒸汽,有如下特点:1煤种适应性强,可用粉煤、次烟煤、石油渣等,不受灰熔点高低的限制;o合成气质量好,有效(CO+H2)\80%,煤气甲烷含量低(CH4<0.1%),可作生产氨、甲醇、产品的原料气,也可用于联合循环发电等;?合成气成本低廉,与天然气、渣油相比,煤制合成气综合价格最低。?在加压和高温(1400~1500e)下操作,煤灰熔融后呈液态排出气化炉,炭转化率可高达96%~98%以上,气化效率高,高温煤气产生的热可以直接或间接回收;?气化压力高、单台能力大,最大燃煤量达2000t/台、压力6.7M Pa的装置,产品为高压气,可节省压缩所需的能耗和费用。自动化程度高,采用DCS计算机控制;?工艺操作比较灵活,负荷适应性广,可在70%~100%负荷范围内正常操作。?气化炉结构简单,无机械传动装置;à三废污染少,由于炉温高,煤气中氰化物等有毒物质产生很少,几乎无废气排放,废水中不含酚和焦油,部分含H2S、H C N、NH3的污水采用生化处理达标后排放或返回制浆使用,灰渣可作水泥或建筑材料,三废处理简单,易于达到环保要求。
德士古煤浆加压气化法分淬冷、废锅流程和半废锅流程三种。淬冷流程简单、投资少,粗煤气水汽比较高,满足CO变换要求,故适于制氨和甲醇。废锅流程投资高,但可利用高位能废热副产高压蒸汽,适于联合循环电和含氧化学品生产。(未完待续)
四种煤气化技术及其应用
四种煤气化技术及其应用 李琼玖,钟贻烈,廖宗富,漆长席,周述志,赵月兴 (成都益盛环境工程科技公司,四川成都610012) 摘要:介绍了4种煤气化工艺技术,包括壳牌工艺、德士古水煤浆气化工艺、恩德工艺、灰熔聚流化床气化工艺,对其技术特点、工艺流程、主要设备及应用实例进行了详细阐述,并对4种工艺进行了对比。 关键词:煤气化;壳牌工艺;德士古;恩德工艺;灰熔聚工艺;煤气炉 中图分类号:TQ546文献标识码:A文章编号:1003-3467(2008)03-0004-04 Four Coal Gasification Technologi es and Their Applicati on L I Q iong-ji u,ZHONG Y i-lie,LIAO Zong-fu, QI Chang-xi,ZHOU Shu-zhi,ZHAO Yue-xing (Chengdu Y i s heng Envir on m ent Eng i n eering Techo logy C o.Ltd,Chengdu610012,China) Abst ract:Four coal gasificati o n technologies,inc l u d i n g Shell techno logy,Texaco coa l-w ater sl u rry gasif-i cati o n,Enticknap pr ocess,ash agg l o m erati o n fl u i d ized bed gasification technology are intr oduced,and the technical features,technolog ical process,m ai n equipm ent and app lication exa m p le o f the four techno l o g i e s are descri b ed in detai.l K ey w ords:coal gasification;She ll techno logy;Texaco;Enticknap process;ash agglo m erati o n tech-nology;gas stove 1壳牌粉煤气化制取甲醇合成气 1.1壳牌工艺技术的特点 壳牌煤气化过程(SCGP工艺)是在高温加压下进行的,是目前世界上最为先进的第FG代煤气化工艺之一。按进料方式,壳牌煤气化属气流床气化,煤粉、氧气及蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内,在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。一般认为,由于气化炉内温度很高,在有氧存在的条件下,碳、挥发分及部分反应产物(H2、CO等)以发生燃烧反应为主;在氧气消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应,过程进入到气化反应阶段,最终形成以CO、H2为主要成分的煤气离开气化炉。 壳牌粉煤气化的技术特点:1干煤粉进料,加压氮气输送,连续性好,气化操作稳定。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,对煤的活性几乎没有要求,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、含硫量高的煤种同样适应。o气化温度约1400~1700e,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。?氧耗低,与水煤浆气化相比,氧气消耗低,因而与之配套的空分装置投资可减少。?单炉生产能力大,目前已投入运转的单炉气化压力为3MPa,日处理煤量已达2000t。?气化炉采用水冷壁结构,无耐火砖衬里,维护量少,气化炉内无转动部件,运转周期长,无需备炉。?热效率高,煤中约83%的热能转化在合成气中,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。?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。气化污水中含氰化合物少,容易处理,必要时可做到零排放,对环境保护十分有利。à壳牌公司专利气化烧嘴可根据需要选择,气化压力2.5~4.0M Pa,设计保证寿命为8000h,荷兰De m ko lec电厂使用的烧嘴在近4年 收稿日期:2007-10-13 作者简介:李琼玖(1930-),男,教授级高级工程师、研究员,长期从事化工设计、建设、生产工程技术工作,主编5合成氨与碳一化学6、5醇醚燃料与化工产品链工程技术6专著,发表论文百余篇,电话:(028)86782889。
壳牌煤气化技术简介
主流煤气化技术及市场情况系列展示（之五） 壳牌煤气化技术 技术拥有单位：壳牌全球解决方案国际私有有限公司 壳牌是世界知名的国际能源公司之一。壳牌煤气化技术可以处理石油焦、无烟煤、烟煤、褐煤和生物质。气化炉的操作压力一般在，气化温度一般在1400～1700摄氏度。在此温度压力下，碳转化率一般会超过99%，冷煤气效率一般在80～83%。对于废热回收流程，合成气的大部分显热可由合成气冷却器回收用来生产高压或中压蒸汽；如配合采用低水气比催化剂的变化工艺，在变换单元消耗少量蒸汽即可保证变换深度要求，剩余大量蒸汽可送入全厂蒸汽管网，获得可观的经济效益。 目前，壳牌全球解决方案国际私有有限公司负责壳牌气化技术的技术许可，工艺设计以及技术支持。2007年壳牌成立了北京煤气化技术中心，2012年初，壳牌更是将其全球气化业务总部也从荷兰移师中国，这充分体现了壳牌对中国现代煤化工蓬勃发展的重视，同时壳牌也能更好地利用其全球气化技术能力，贴近市场，为中国客户提供更加快捷周到的技术支持。目前，在北京的壳牌煤气化技术团队可提供从研发、工程设计、培训、现场技术支持以及生产操作和管理的全方位技术支持和服务。 一、整体配套工艺 根据不同的煤质特性以及用户企业的不同生产需求和规划，壳牌开发了下面3种不同炉型： 壳牌废锅流程是当前工业应用经验最丰富的干粉气化技术。它的效率和工艺指标的先进性已经得到了验证和认可，而且在线率也在不断创造新的世界纪录，大部分客户已实现满负荷、长周期、安全、稳定运转。如果业主比较关注热效率,全厂能效和环保效益的话，采用壳牌废锅流程并配合已成功应用的低水气比变换技术应该是最合适稳妥的方案。 壳牌上行水激冷流程特别适合处理有积垢倾向的煤种；适合大型项目，此外投资低，可靠性高。对于比较关注在线率和低投资的业主，采用壳牌上行水激冷流程应该是最合适稳妥的方案。
煤化工产业概况及其发展趋势
煤化工产业概况及其发 展趋势 集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
我国煤化工产业概况及其发展趋势 煤化学加工包括煤的焦化、气化和液化。主要用于冶金行业的煤炭焦化和用于制取合成氨的煤炭气化是传统的煤化工产业，随着社会经济的不断发展，它们将进一步得到发展，同时以获得洁净能源为主要目的的煤炭液化、煤基代用液体燃料、煤气化—发电等煤化工或煤化工能源技术也越来越引起关注，并将成为新型煤化工产业化发展的主要方向。发展新型煤化工产业对煤炭行业产业结构的调整及其综合发展具有重要意义。 1 煤化工产业发展概况 1． 1 煤炭焦化 焦化工业是发展最成熟，最具代表性的煤化工产业，也是冶金工业高炉炼铁、机械工业铸造最主要的辅助产业。目前，全世界的焦炭产量大约为～亿t/a，直接消耗原料精煤约亿t/a 。受世界钢铁产量调整、高炉喷吹技术发展、环境保护以及生产成本增高等原因影响，工业发达国家的机械化炼焦能力处于收缩状态，焦炭国际贸易目前为2500万t/ a。 目前，我国焦炭产量约亿t/a，居世界第一，直接消耗原料煤占全国煤炭消费总量的14%。 全国有各类机械化焦炉约750座以上，年设计炼焦能力约9000万 t/a，其中炭化室高度为4m～5.5m以上的大、中型焦炉产量约占80%。中国大容积焦炉（炭化室高≧6m）已实现国产化，煤气净化技术已达世界先进水平，干熄焦、地面烟尘处理站、污水处理等已进入实用化阶段，焦炭质量显着提高，其主要化工产品的精制技术已达到或接近世界先进水平。 焦炭成为我国的主要出口产品之一，出口量逐年上升，2000年达到1500t/a，已成为全球最大的焦炭出口国。 从20世纪80年代起，煤炭行业的炼焦生产得到逐步发展，其中有的建成向城市或矿区输送人工煤气为主要目的的工厂，有的以焦炭为主要产品。煤炭行业焦化生产普遍存在的问题是：焦炉炉型小、以中小型焦炉为主，受矿区产煤品种限制、焦炭质量调整提高难度较大，采用干法熄焦、烟尘集中处理等新技术少，大多数企业技术进步及现代化管理与其他行业同类工厂相比有较大差距。 1．2 煤气化及其合成技术 1.2.1 煤气化 煤气化技术是煤化工产业化发展最重要的单元技术。全世界现有商业化运行的大规模气化炉414台，额定产气量446×106Nm3/d，前10名的气化厂使用鲁奇、德士古、壳牌3种炉型，原料是煤、渣油、天然气，产品是F-T合成油、电或甲醇等。 煤气化技术在我国被广泛应用于化工、冶金、机械、建材等工业行业和生产城市煤气的企业，各种气化炉大约有9000多台，其中以固定床气化炉为主。近20年来，我国引进的加压鲁奇炉、德士古水煤浆气化炉，主要用于生产合成氨、甲醇或城市煤气。
煤气化及多元料浆气化技术简介
煤气化及多元料浆气化技术简介 (西北化工研究院) 2007-03-07 多元料浆新型气化技术属湿法气流床加压气化技术，是指对固体或液体含碳物质(包括煤/石油焦/沥青/油/煤液化残渣)与流动相(水、废液、废水)通过添加助剂(分散剂、稳定剂、PH值调节剂、湿润剂、乳化剂)所制备的料浆，与氧气进行部分氧化反应，生产CO+H2为主的合成气。水煤浆加压气化属多元料浆气化的特定型式。 1 开发背景 本院在多年煤气化技术研究基础上，特别是水煤浆加压气化技术开发研究及工业化应用积累的经验和教训，结合国内市场背景及需求情况，本项技术开发基于以下几方面原因： (1)配合实现国家”煤代油”的能源发展战略。 (2)解决水煤浆加压气化技术在工业化应用过程中暴露的问题，更有利于实现装置长周期安全稳定运行，克服水煤浆气化技术缺陷。 (3)获得自主知识产权、节省技术引进费。 (4)实现气化原料多样化，扩大原料使用范围。 在国家、中石化、中石油及企业的支持下，先后承担并完成了“煤油水混合料浆制备及气化研究”、“煤焦水乳化制浆及气化研究”、“煤沥青水浆制备及气化研究”和国家科技部攻关项目“多元料浆新型气化技术开发研究”。并同相关企业进行了卓有成效的研究，成功开发了多元料浆新型气化技术(MCSG)，并实现工业化应用。 2 技术特点、创新点和关键技术 多元料浆新型气化技术使用工艺氧气，对固态或液态含碳物质所制备的料浆进行部分氧化反应，生产合成气(CO+H2)。 工艺技术包括： 料浆制备 料浆气化 粗煤气洗涤净化 灰水处理 主要技术特点： (1)通过不同原料(特别是难成浆原料)的制浆技术研究，大大提高料浆的有效组成，降低气化过程的消耗。 (2)该技术原料适应性广，包括煤、石油焦、石油沥青、渣油、煤液化残渣、生物质等含碳物质以及纸浆废液、有机废水等。 (3)长距离料浆输送技术，解决了高浓度、高粘度料浆难输送的问题。 (4)新型结构的气化炉，具有结构简单，操作安全易控的特点，而且有利于热量回收和耐火材料保护，使用周期延长两倍左右。 (5)富有特色的固态排渣和液态排渣工艺技术，不仅解决了高灰熔点原料的气化难题，而且从技术角度解决了原料适应性问题。 (6)通过配煤技术，优化资源配置，既解决了原料成浆性问题，又解决了灰熔点问题，为多元料浆主要特色之一。 (7)独具特色的灰水处理技术(Ⅰ～Ⅲ级换热闪蒸技术)，减少了设备投资，简化了工艺流程。 (8)成熟完善的系统放大技术，解决了不同规模、不同压力等级装置的气化工程化问题。 (9)设备完全立足于国内，投资少，效益显著。 (10)三废排放少，环境友好，属洁净气化技术。
煤气化技术的现状及发展趋势分析
煤气化技术是现代煤化工的基础，是通过煤直接液化制取油品或在高温下气化制得合成气，再以合成气为原料制取甲醇、合成油、天然气等一级产品及以甲醇为原料制得乙烯、丙烯等二级化工产品的核心技术。作为煤化工产业链中的“龙头”装置，煤气化装置具有投入大、可靠性要求高、对整个产业链经济效益影响大等特点。目前国内外气化技术众多，各种技术都有其特点和特定的适用场合，它们的工业化应用程度及可靠性不同，选择与煤种及下游产品相适宜的煤气化工艺技术是煤化工产业发展中的重要决策。 工业上以煤为原料生产合成气的历史已有百余年。根据发展进程分析，煤气化技术可分为三代。第一代气化技术为固定床、移动床气化技术，多以块煤和小颗粒煤为原料制取合成气，装置规模、原料、能耗及环保的局限性较大；第二代气化技术是现阶段最具有代表性的改进型流化床和气流床技术，其特征是连续进料及高温液态排渣；第三代气化技术尚处于小试或中试阶段，如煤的催化气化、煤的加氢气化、煤的地下气化、煤的等离子体气化、煤的太阳能气化和煤的核能余热气化等。 本文综述了近年来国内外煤气化技术开发及应用的进展情况，论述了固定床、流化床、气流床及煤催化气化等煤气化技术的现状及发展趋势。 1．国内外煤气化技术的发展现状 在世界能源储量中，煤炭约占79%，石油与天然气约占12%。煤炭利用技术的研究和开发是能源战略的重要内容之一。世界煤化工的发展经历了起步阶段、发展阶段、停滞阶段和复兴阶段。20世纪初，煤炭炼焦工业的兴起标志着世界煤化工发展的起步。此后世界煤化工迅速发展，直到20世纪中叶，煤一直是世界有机化学工业的主要原料。随着石油化学工业的兴起与发展，煤在化工原料中所占的比例不断下降并逐渐被石油和天然气替代，世界煤化工技术及产业的发展一度停滞。直到20世纪70年代末，由于石油价格大幅攀升，影响了世界石油化学工业的发展，同时煤化工在煤气化、煤液化等方面取得了显著的进展。特别是20世纪90年代后，世界石油价格长期在高位运行，且呈现不断上升趋势，这就更加促进了煤化工技术的发展，煤化工重新受到了人们的重视。 中国的煤气化工艺由老式的UGI炉块煤间歇气化迅速向世界最先进的粉煤加压气化工艺过渡，同时国内自主创新的新型煤气化技术也得到快速发展。据初步统计，采用国内外先进大型洁净煤气化技术已投产和正在建设的装置有80多套，50%以上的煤气化装置已投产运行，其中采用水煤浆气化技术的装置包括GE煤气化27套（已投产16套），四喷嘴33套（已投产13套），分级气化、多元料浆气化等多套；采用干煤粉气化技术的装置包括Shell煤气化18套（已投产11套）、GSP2套，还有正在工业化示范的LurgiBGL技术、航天粉煤加压气化（HT-L）技术、单喷嘴干粉气化技术和两段式干煤粉加压气化（TPRI）技术等。
壳牌煤气化
工艺原理 壳牌煤气化过程是在高温、加压条件下进行的，煤粉、氧气及少量蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内，在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。由于气化炉内温度很高，在有氧条件下，碳、挥发分及部分反应产物（H2和CO 等）以发生燃烧反应为主，在氧气消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应，即气化反应阶段，最终形成以CO和H2为主要成分的煤气离开气化炉。 工艺流程 目前，壳牌煤气化装置从示范装置到大型工业化装置均采用废锅流程，激冷流程的壳牌煤气化工艺很快会推向市场。 原料煤经破碎由运输设施送至磨煤机，在磨煤机内将原料煤磨成煤粉（90%<100μm）并干燥，煤粉经常压煤粉仓、加压煤粉仓及给料仓，由高压氮气或二氧化碳气将煤粉送至气化炉煤烧嘴。来自空分的高压氧气经预热后与中压过热蒸汽混合后导入煤烧嘴。煤粉、氧气及蒸汽在气化炉高温加压条件下发生碳的氧化及各种转化反应。气化炉顶部约1500℃的高温煤气经除尘冷却后的冷煤气激冷至900 ℃左右进入合成气冷却器。经合成气冷却器回收热量副产高压、中压饱和蒸汽或过热蒸汽后的煤气进入干式除尘及湿法洗涤系统，处理后的煤气中含尘量小于1 mg/m3送后续工序。 湿洗系统排出的废水大部分经冷却后循环使用，小部分废水经闪蒸、沉降及汽提处理后送污水处理装置进一步处理。闪蒸汽及汽提气可作为燃料或送火炬燃烧后放空。 在气化炉内气化产生的高温熔渣，自流进入气化炉下部的渣池进行激冷，高温熔渣经激冷后形成数毫米大小的玻璃体，可作为建筑材料或用于路基。 技术特点 （1）煤种适应性广 对煤种适应性强，从褐煤、次烟煤、烟煤到无烟煤、石油焦均可使用，也可将2种煤掺混使用。对煤的灰熔点适应范围比其他气化工艺更宽，即使是较高灰分、水分、硫含量的煤种也能使用。 （2）单系列生产能力大 目前已投人生产运行的煤气化装置单台气化炉投煤量达到2000 t/d 以上。
(能源化工行业)我国煤化工产业概况及其发展方向
（能源化工行业）我国煤化工产业概况及其发展方向
我国煤化工产业概况及其发展趋势 煤化学加工包括煤的焦化、气化和液化。主要用于冶金行业的煤炭焦化和用于制取合成氨的煤炭气化是传统的煤化工产业，随着社会经济的不断发展，它们将进壹步得到发展，同时以获得洁净能源为主要目的的煤炭液化、煤基代用液体燃料、煤气化—发电等煤化工或煤化工能源技术也越来越引起关注，且将成为新型煤化工产业化发展的主要方向。发展新型煤化工产业对煤炭行业产业结构的调整及其综合发展具有重要意义。 1煤化工产业发展概况 1．1煤炭焦化 焦化工业是发展最成熟，最具代表性的煤化工产业，也是冶金工业高炉炼铁、机械工业铸造最主要的辅助产业。目前，全世界的焦炭产量大约为3.2～3.4亿t/a，直接消耗原料精煤约4.5亿t/a。受世界钢铁产量调整、高炉喷吹技术发展、环境保护以及生产成本增高等原因影响，工业发达国家的机械化炼焦能力处于收缩状态，焦炭国际贸易目前为2500万t/a。 目前，我国焦炭产量约1.2亿t/a，居世界第壹，直接消耗原料煤占全国煤炭消费总量的14%。全国有各类机械化焦炉约750座之上，年设计炼焦能力约9000万t/a，其中炭化室高度为4m～5.5m之上的大、中型焦炉产量约占80%。中国大容积焦炉（炭化室高≧6m）已实现国产化，煤气净化技术已达世界先进水平，干熄焦、地面烟尘处理站、污水处理等已进入实用化阶段，焦炭质量显著提高，其主要化工产品的精制技术已达到或接近世界先进水平。 焦炭成为我国的主要出口产品之壹，出口量逐年上升，2000年达到1500t/a，已成为全球最大的焦炭出口国。 从20世纪80年代起，煤炭行业的炼焦生产得到逐步发展，其中有的建成向城市或矿区输送人工煤气为主要目的的工厂，有的以焦炭为主要产品。煤炭行业焦化生产普遍存在的问题是：焦炉炉型小、以中小型焦炉为主，受矿区产煤品种限制、焦炭质量调整提高难度较大，采用干法熄焦、烟尘集中处理等新技术少，大多数企业技术进步及现代化管理和其他行业同类工厂相比有较大差距。 1．2煤气化及其合成技术 1.2.1煤气化 煤气化技术是煤化工产业化发展最重要的单元技术。全世界现有商业化运行的大规模气化炉414台，额定产气量446×106Nm3/d，前10名的气化厂使用鲁奇、德士古、壳牌3种炉型，原料是煤、渣油、天然气，产品是F-T合成油、电或甲醇等。 煤气化技术在我国被广泛应用于化工、冶金、机械、建材等工业行业和生产城市煤气的企业，各种气化炉大约有9000多台，其中以固定床气化炉为主。近20年来，我国引进的加压鲁奇炉、德士古水煤浆气化炉，主要用于生产合成氨、甲醇或城市煤气。 煤气化技术的发展和作用引起国内煤炭行业的关注。“九五”期间，兖矿集团和国内高校、科研机构合作，开发完成了22t/d多喷嘴水煤浆气化炉中试装置，且进行了考核试验。 结果表明：有效气体成分达83%，碳转化率>98%，分别比相同条件下的德士古生产装置高1.5%～2%、2%～3%；比煤耗、比氧耗均低于德士古7%。该成果标志我国自主开发的先进气化技术取得突破性进展。 1.2.2煤气化合成氨 以煤为原料、采用煤气化—合成氨技术是我国化肥生产的主要方式，目前我国有800多家中小型化肥厂采用水煤气工艺，共计约4000台气化炉，每年消费原料煤（或焦炭）4000多万t，合成氨产量约占全国产量的60%。化肥用气化炉的炉型以UGI型和前苏联的Д型为主，直径由2.2m至3.6m不等，该类炉型老化、技术落后。加压鲁奇炉、德士古炉是近年来引进用于合成氨生产的主要炉型。
几种常用煤气化技术的优缺点
几种煤气化技术介绍 煤气化技术发展迅猛，种类很多，目前在国内应用的主要有：传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等，下别分别加以介绍。 一Texaco水煤浆加压气化技术 德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后，发展迅速，目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行，在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。 Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序：将煤、石灰石<助熔剂）、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机中，与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆；煤浆同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉，在1300～1400℃下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔，冷却除尘后进入CO变换工序，一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水，经泵进入气化炉，另一部分灰水作废水处理。 其优点如下： <1）适用于加压下<中、高压）气化，成功的工业化气化压力一般在 4.0MPa 和6.5Mpa。在较高气化压力下，可以降低合成气压缩能耗。 <2）气化炉进料稳定，因为气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压力容易得到保证。便于气化炉的负荷调节，使装置具有较大的操作弹性。 <3）工艺技术成熟可靠，设备国产化率高。同等生产规模，装置投资少。 该技术的缺点是： <1）因为气化炉采用的是热壁，为延长耐火衬里的使用寿命，煤的灰熔点尽可能的低，通常要求不大于1300℃。对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样就降低了煤浆的有效浓度，增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益。而且，煤种的选择面也受到了限制，不能实现原料采购本地化。 <2）烧嘴的使用寿命短，停车更换烧嘴频繁<一般45～60天更换一次），为稳定后工序生产必须设置备用炉。无形中就增加了建设投资。 <3）一般一年至一年半更换一次炉内耐火砖。 二多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术 该技术由华东理工大学洁净煤技术研究所于遵宏教授带领的科研团队，经过20多年的研究，和兖矿集团有限公司合作，成功开发的具有完全自主知识产权、国际首创的多喷嘴对置式水煤浆气化技术，并成功地实现了产业化，拥有近20项发明专利和实用新型专利。目前在山东德州和鲁南均有工业化装置成功运行。
各种煤气化工艺的优缺点
各种煤气化工艺的优缺点 1、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术 这是目前我国生产氮肥的主力军之一，其特点是采用常压固定层空气、蒸汽间歇制气，要求原料为25-75mm的块状无烟煤或焦炭，进厂原料利用率低，单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风气放空对大气污染严重。从发展看，属于将逐步淘汰的工艺。 2、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术 这是从间歇式气化技术发展过来的，其特点是采用富氧为气化剂，原料可采用8-10mm粒度的无烟煤或焦炭，提高了进厂原料利用率，对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低，适合于有无烟煤的地方，对已有常压固定层间歇式气化技术的改进。 3、鲁奇固定层煤加压气化技术 主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤，要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性，适用于生产城市煤气和燃料气，不推荐用以生产合成气。 4、灰熔聚流化床粉煤气化技术 中科院山西煤炭化学研究所的技术，2001 年单炉配套20kt/a 合成氨工业性示范装置成功运 行，实现了工业化，其特点是煤种适应性宽，可以用6-8mm以下的碎煤，属流化床气化炉， 床层温度达1100C左右，中心局部高温区达到1200-1300C,煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状排出。床层温度比恩德气化炉高100-200C，所以可以气化褐煤、低化 学活性的烟煤和无烟煤，以及石油焦，投资比较少，生产成本低。缺点是气化压力为常压，单炉气化能力较低，产品中CH4含量较高（1%-2%，环境污染及飞灰综合利用问题有待进 一步解决。此技术适用于中小氮肥厂利用就地或就近的煤炭资源改变原料路线。 5、恩德粉煤气化技术 恩德炉实际上属于改进后的温克勒沸腾层煤气化炉，适用于气化褐煤和长焰煤，要求
煤气化技术的现状和发展趋势
煤气化技术的现状和发展趋势 1、水煤浆加压气化 1.1 德士古水煤浆加压气化工艺（TGP） 美国Texaco 公司在渣油部分氧化技术基础上开发了水煤浆气化技术，TGP 工艺采用水煤浆进料，制成质量分数为60%~65％的水煤浆，在气流床中加压气化，水煤浆和氧气在高温高压下反应生成合成气，液态排渣。气化压力在2.7~6.5MPa，提高气化压力，可降低装置投入，有利于降低能耗；气化温度在1 300~1 400℃，煤气中有效气体（CO+H2）的体积分数达到80％，冷煤气效率为70％~76％，设备成熟，大部分已能国产化。世界上德士古气化炉单炉最大投煤量为2 000t/d。德士古煤气化过程对环境污染影响较小。 根据气化后工序加工不同产品的要求，加压水煤浆气化有三种工艺流程：激冷流程、废锅流程和废锅激冷联合流程。对于合成氨生产多采用激冷流程，这样气化炉出来的粗煤气，直接用水激冷，被激冷后的粗煤气含有较多水蒸汽，可直接送入变换系统而不需再补加蒸汽，因无废锅投资较少。如产品气用作燃气透平循环联合发电工程时，则多采用废锅流程，副产高压蒸汽用于蒸汽透平发电机组。如产品气用作羟基合成气并生产甲醇时，仅需要对粗煤气进行部分变换，通常采用废锅和激冷联合流程，亦称半废锅流程，即从气化炉出来粗煤气经辐射废锅冷却到700℃左右，然后用水激冷到所需要的温度，使粗煤气显热产生的蒸汽能满足后工序部分变换的要求。 1.2 新型（多喷嘴对置式）水煤浆加压气化 新型（多喷嘴对置式）水煤浆加压气化技术是最先进煤气化技术之一，是在德士古水煤浆加压气化法的基础上发展起来的。2000 年，华东理工大学、鲁南化肥厂（水煤浆工程国家中心的依托单位）、中国天辰化学工程公司共同承担的新型（多喷嘴对置）水煤浆气化炉中试工程，经过三方共同努力，于7 月在鲁化建成投料开车成功，通过国家主管部门的鉴定及验收。2001 年2 月10 日获得专利授权。新型气化炉以操作灵活稳定，各项工艺指标优于德士古气化工艺指标引起国家科技部的高度重视和积极支持，主要指标体现为：有效气成分（CO+H2）的体积分数为~83％，比相同条件下的ChevronTexaco 生产装置高1.5~2.0 个百分点；碳转化率＞98％，比ChevronTexaco 高2~3 个百分点；比煤耗、比氧耗均比ChevronTexaco 降低7％。 新型水煤浆气化炉装置具有开车方便、操作灵活、投煤负荷增减自如的特点，同时综合能耗比德士古水煤浆气化低约7％。其中第一套装置日投料750t 能力新型多喷嘴对置水煤浆加压气化炉于2004 年12 月在山东华鲁恒升化学有限公司建成投料成功，运行良好。另一套装置两台日投煤1 150t 的气化炉也在兖矿国泰化工有限公司于2005 年7 月建成投料成功，并于2005 年10 月正式投产，2006 年已达到并超过设计能力，目前运行状况良好。该技术在国内已获得有效推广，并已出口至美国。 2、干粉煤加压气化工艺 2.1 壳牌干粉煤加压气化工艺（SCGP） Shell 公司于1972 年开始在壳牌公司阿姆斯特丹研究院（KSLA）进行煤气化研究，1978 年第一套中试装置在德国汉堡郊区哈尔堡炼油厂建成并投入运行，1987 年在美国休斯顿迪尔·帕克炼油厂建成日投煤量250~400t 的示范装置，1993年在荷兰的德姆克勒（Demkolec）电厂建成投煤量2 000t/d 的大型煤气化装置，用于联合循环发电（IGCC），称作SCGP 工业生产装置。装置开工率最高达73％。该套装置的成功投运表明SCGP 气化技术是先进可行的。 Shell 气化炉为立式圆筒形气化炉，炉膛周围安装有由沸水冷却管组成的膜式水冷壁，其内壁衬有耐热涂层，气化时熔融灰渣在水冷壁内壁涂层上形成液膜，沿壁顺流而下进行分
壳牌气化炉的现场组焊技术
石油化工建设10. 03 图1气化炉整体模型 1气化炉概况 近年来，随着煤化工的兴起，煤液化技术、煤制甲醇、油改煤在国内大批推进，其中壳牌气化炉（以下简称：气化炉）是采用最多的设备之一，如神华煤制油、中原大化50万t 甲醇装置、大唐多伦168万t 甲醇46万t 煤基烯烃均采用壳牌专利技术。壳牌气化炉一律为专利设备整体引进，并由外商进行总体设计，其壳体部分大致分由两个国家制造：西班牙、印度L ＆T 公司；内件部分由荷兰SEG 公司设计，分别由西班牙和L ＆T 公司制造；其结构形式为膜式水冷壁结构。1.1气化炉总体介绍 气化炉主要由壳体和内件组成。其中壳体分为反应器（Re-actor ）＋激（急）冷管（Quench Pipe ）（位号：V1301），合成气冷却器（Syngas Cooler ）＋气体返回室（Gas Return Chamber ）（位号：V1302），输气管（Transfer Duct ）（位号：V1303）。内件分为渣池（位号：V1401）、激冷管中压蒸汽发生器（位号：E1301）、输气管中压蒸汽发生器（位号：E1302）、合成气冷却器中压蒸汽发生器（位号：E1303）、气化炉反应器中压蒸汽发生器（位号：E1320）以及气体返回室内的立管（主管）和斜管（支管）等七部分。1.2设备材料及设备规格 气化炉整体重量约1300t 。壳体主要材质为SA387GR11CL2；在反应器段、合成气冷却器段有一部分材质为复合材料SA387GR11CL2＋NO8825；最大壁厚285mm ；壳体最大内径Φ4630mm ；需要现场组对焊缝处的壁厚为65～90mm ；整体长段50.2m 。气化炉整体模型如图1所示。1.3设备分段（以2000t 炉子为例） 为了满足设备内陆道路运输及组焊吊装要求，在初步设计期间，技术方案的讨论必须有制造厂商参加，他们必须充分考虑 管口方位、外壳外部尺寸等因素，并按照以下尺寸和重量极限进 行设计分段： （1）组件高度最高5.1m ；（2 ）组件宽度最大7m ；（3）组件长度最长25.00m ；（4）组件重量 最大150t 。 具体的设备分段情况列表如表1、表2所示：（注大唐3000t 炉子分段的几何尺寸及重量略大些） 壳牌气化炉的现场组焊技术 ■肖晓磊 中国化学工程第十一建设公司河南开封 475002 摘 要通过与壳牌公司技术交流，借鉴国外压力容器组焊的先进经验，在国内中石化油改煤工程投料调试的经验基础上， 结合大型气化炉组焊技术的工程实例，阐述一项成熟的气化炉现场组焊技术。本文着重于描述施工程序（组装流程） 、组对与焊接、内件安装。对于无损检测、消除应力热处理、液压试验、衬里等仅做一般性介绍。关键词壳牌技术气化炉现场组对 焊接 中图分类号TG44 文献标识码B 文章编号1672-9323（2010）03-0035-08 35
SCGP(壳牌)煤气化工艺
SCGP（壳牌）煤气化工艺 1、SCGP（壳牌）煤气化技术简介。 1.1工艺原理。 SCGP壳牌煤气化过程是在高温、加压条件下进行的，煤粉、氧气及少量蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内，在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。由于气化炉内温度很高，在有氧存在的条件下，碳、挥发分及部分反应产物（H2和CO等）以发生燃烧反应为主，在氧气消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应，即过程进入到气化反应阶段，最终形成以CO和H2为主要成分的煤气离开气化炉。典型的SCGP煤气成分见表1。 1.2工艺流程。 目前，壳牌煤气化装置采用废锅流程，废锅流程的壳牌煤气化工艺简略流程见图1。 原料煤经破碎由运输设施送至磨煤机，在磨煤机内将原料煤磨成煤粉（90％＜100μm）并干燥，煤粉经常压煤粉仓、加压煤粉仓及给料仓，由高压氮气或二氧化碳气将煤粉送至气化炉煤烧嘴。来自空分的高压氧气经预热后与中压过热蒸
汽混合后导入煤烧嘴。煤粉、氧气及蒸汽在气化炉高温加压条件下发生碳的氧化及各种转化反应。气化炉顶部约1500℃的高温煤气经除尘冷却后的冷煤气激冷至900℃左右进入合成气冷却器。经合成气冷却器回收热量后的煤气进入干式除尘及湿法洗涤系统，处理后的煤气中含尘量小于1mg／m3送后续工序。 湿洗系统排出的废水大部分经冷却后循环使用，小部分废水经闪蒸、沉降及汽提处理后送污水处理装置进一步处理。闪蒸汽及汽提气可作为燃料或送火炬燃烧后放空。 在气化炉内气化产生的高温熔渣，自流进入气化炉下部的渣池进行激冷，高温熔渣经激冷后形成数毫米大小的玻璃体，可作为建筑材料或用于路基。 1.3技术特点。 1.3.1煤种适应性广。 SCGP工艺对煤种适应性强，从褐煤、次烟煤、烟煤到无烟煤、石油焦均可使用，也可将2种煤掺混使用。对煤的灰熔点适应范围比其他气化工艺更宽，即使是较高灰分、水分、硫含量的煤种也能使用。 1.3.2单系列生产能力大。 煤气化装置单台气化炉投煤量达到2000t/d以上，生产能力更高的的煤气化装置也正在建设中。 1.3.3碳转化率高。 由于气化温度高，一般在1400～1600℃，碳转化率可高达99％以上。 1.3.4产品气体质量好。 产品气体洁净，煤气中甲烷含量极少，不含重烃，CO＋H2体积分数达到90％以上。 1.3.5气化氧耗低。 与水煤浆气化工艺相比，氧耗低15％～25％，可降低配套空分装置投资和运行费用。 1.3.6热效率高。
煤气化技术及其工业应用
煤气化技术及其工业应用 摘要：我国是一个以煤炭为主要能源的国家，煤炭气化技术的发展对我国的经济建设和可持续发展都有具有重要意义。本文介绍了我国的煤化工行业的发展现状以及煤气化技术的工业应用。 关键词:煤化工,煤气化技术,工业应用 我国是一个以煤炭为主要能源的国家。近几十年来，煤炭在我国的一次能源消费中始终占据主要地位，以煤为主的能源格局在相当长的时间内难以改变。中国传统的煤炭燃烧技术存在综合利用效率低，能耗高、煤炭生产效率低、成本高、环境污染严重等问题，煤炭气化技术的发展对我国的经济建设和可持续发展都有具有重要意义。 以煤气化为基础的能源及化工系统，不仅能较好的提高煤转化效率和降低污染排放，而且能生产液体燃料和氢气等能源产品，有效缓解交通能源紧张。煤气化技术正在成为世界范围内高效、清洁、经济地开发和利用煤炭的热点技术和重要发展方向。煤炭的气化和液化技术、煤气化联合循环发电技术等都已得到工业应用。 煤气化技术包括:备煤技术、气化炉技术、气化后工艺技术三部分，其核心是气化炉。按照煤在气化炉内的运动方式，气化方法可划分为三类，即固定床气化法、流化床气化法和气流床气化法，必须根据煤的性质和对气体产物的要求选用合适的煤气化方法。 1煤气化工艺概述 煤炭气化是煤洁净利用的关键技术之一，它可以有效的提高碳转化率、冷煤气效率，降低气化过程的氧耗及煤耗。煤气化工艺是以煤或煤焦为原料，氧气(空气、富氧、纯氧)、水蒸气或氢气等作气化剂(或称气化介质)，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为煤气的热化学加工过程。 目前世界正在应用和开发的煤气化技术有数十种之多，气化炉也是多种多样，最有发展前途的有10余种。所有煤气化技术都有一个共同的特征，即气化炉内煤炭在高温下与气化剂反应，使固体煤炭转化为气体燃料，剩下的含灰残渣排出炉外。气化剂为水蒸气、纯氧、空气、CO2和H2。煤气化的全过程热平衡说明总的气化反应是吸热的，因此必须给气化炉供给足够的热量，才能保持煤气化过程的连续进行。 煤气化根据供热原理大致可分为3种： （1）热分解(约500-1000℃)：加热使煤放出挥发分，再由挥发分得到焦油和燃气(CO、CO2、H2、CH4)，必须由外部供热，残留的固态炭(粉焦和焦炭等)作它用； （2）部分燃烧气化(约900-1600℃)：煤在氧气中部分燃烧产生高温，并加入气化剂(H2O、CO2等)，产生可燃气(CO、CO2、H2)和灰分；
壳牌煤气化问题
1、Shell煤气化技术开车问题分析 Shell粉煤加压气化工艺是荷兰壳牌公司开发的一种先进的煤气化技术，国内进口了十多套，其中三套（分别在岳阳，安庆、枝江）干煤粉气化炉，近一段时间开车。三套干煤粉气化炉刚开车时，出现了严重的问题（按供应商提供操作条件操作）：Shell每台气化炉有点火烧嘴一个，开工烧嘴2个，煤粉喷嘴4个。在气化炉投料运行前需要对气化炉进行烘炉，烘炉是用两个开工烧嘴时进行的，用点火烧嘴对开工烧嘴进行点火。点火顺序：点火烧嘴—开工烧嘴—煤粉烧嘴；首先点着点火烧嘴，之后开工烧嘴投料，给气化炉升温和升压，当温度和压力达到了工艺要求的工况时，煤粉烧嘴进行化工投料，至此，气化炉进入化工运行阶段。岳阳，安庆，枝江三家使用Shell气化炉的企业在对点火烧嘴进行开车时都出现了同样的问题：点火不到10秒钟就将其点火烧嘴烧坏；该点火烧嘴的内喷头材质是铜，外壳为不锈钢incolly-800材料。燃料油从内喷头12个圆孔喷出，与氧气在内喷头与外壳之间的空隙混合，然后自12个槽型孔喷出，喷出之后进行燃烧。中心通冷却水，对点火烧嘴进行冷却。在点火烧嘴点火10秒钟后，点火烧嘴的外壳就如同气割一样被切割开了，严重损坏了。 问题①点火烧嘴易损坏，最短时间不大于10秒钟，最多使用不到二十次，厂家是否有改进的措施？ ②点火烧嘴造价高昂、更换频繁，从技术上能否提高设备寿命？ ③点火烧嘴是否实现了国产化？造价、寿命如何？。
2、SHELL气化炉、GE废锅气化炉和GE水冷激气化炉 ①气化炉运行负荷是否能够达到100%？，目前是多少？ ②连续运行时间是多少？目前有没有突破两个月？ ③维修项目有哪些？维修时间能否缩短？成本如何？ 3、煤气化工艺中循环使用的洗涤灰水如何处理效果最佳? 4、壳牌煤气化工艺流程中的合成气反吹系统的反吹介质能否用洗涤后的粗合成气改为高温高压氮气？是否满足下游装置的工艺要求？对比节省工程投资是多少？ 5、壳牌粉煤气化是一种先进成熟的洁净煤气技术,该技术的关键设备是由气化炉、输气管和合成冷却器三大件组成，其中气化炉又是核心，如何将气化炉、输气管和合成气冷却器等设备进行安全可靠合理的配置，实现高转化效率，长周期运行，节省投资？ 6、废锅造价高，现在是否有降低造价的措施？尤其采用上行废锅形式，煤气激冷、余热回收、去除渣尘使这套系统变得庞大、复杂、昂贵；为了清除渣尘，采用庞大的陶瓷过滤装置，需要定期脉冲反吹。能否采用下行水激冷工艺设备？ 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，能否综合利用？ 8、合成气中的粉尘含量的标准是多少？检测措施是什么？如果合成气粉尘超标将直接影响合成气的质量，对下游工艺流程有什么影响？
煤气化技术那种最好
煤气化技术那种最好？ 煤气化是煤化工的关键技术和龙头技术，核心是煤气化炉，包括固定床（移动床，记者误写，固定床是鲁奇气化或BGL等加压气化工艺，移动床就是传统的固定层气化工艺，概念不同）、流化床、气流床3 种类型，其中气流床成为当今煤气化技术发展的主流。近10年来，我国煤气化技术开发明显加快，相继开发成功清华气化炉、多喷嘴对置式水煤浆气化炉、航天加压粉煤气化炉、两段式干粉煤气化炉以及灰熔聚流化床粉煤气化炉等煤气化技术，形成了与国外技术竞相发展的局面。 “新型煤气化技术主要指粉煤加压气化技术和新型水煤浆气化技术。与固定床煤气化技术相比，新型煤气化技术在节能环保、煤种适应性等方面具有十分突出的优势。”中国化工信息中心副主任李中说，在此次煤气化技术/经济发展论坛上，国内自主煤气化技术与美国GE、壳牌、西门子GSP、科林CCG 等国外先进技术同台竞技，各展风采。由于是商业性会议、用户业主只来了10家左右、基本上是参会众多技术单位和专家自我欣赏居多！ 记者注意到，国产化技术毫不逊色，一些甚至达到国际领先水平。“在第一代清华气化炉应用世界首个氧气分级气流床煤气化技术的基础上，我们又创新将燃烧凝渣保护和自然循环膜式壁技术引进气化领域，成功开发了新一代清华水冷壁气化炉，装置全部采用我国自主技术和国产设备，解决了水煤浆气化技术的煤种限制和高能耗点火问
题，形成了世界第一个水煤浆水冷壁煤气化工艺。” 清华大学盈德气体煤气化联合研究中心主任张建胜教授自豪地说，水冷壁保护结构水煤浆气化技术，具有水煤浆耐火砖和干粉水冷壁气化炉的优点，比如气化炉操作温度不再受耐火砖的限制，可以使用灰熔点更高的煤作为原料，煤种适应性更宽，覆盖了褐煤、烟煤到无烟煤全煤阶。除此以外，清华水冷壁气化炉的水冷壁按照自然循环设计，强制循环运行。即便在停电、停泵等事故状态下无法强制供水，水汽系统仍可自然循环，水冷壁不会损坏，保证气化炉安全停车。采用水冷壁结构，也不必每年停车更换锥底砖和全炉向火面砖，单炉年运转可达8000小时以上。与其他水冷壁炉相比，清华水冷壁气化炉系统压力高50%～100%，粗合成气中H2 含量高50%以上，后续变换、净化、合成等工序能耗降低，设备投资和运行成本大幅下降。去年9 月，清华水冷壁气化炉技术通过中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定，总体技术处于国际领先水平。 华东理工大学洁净煤技术研究所所长于广锁告诉记者，其多喷嘴对置式水煤浆气化炉由于采用四喷嘴对置设计，不存在短路物流现象，具有高效节能、碳转化率高等优点。今年4月，日处理煤2000吨级多喷嘴对置式水煤浆气化技术通过了中国石油和化学工业联合会成果鉴定，专家给予高度评价，认为该成果创新性强，总体处于同类技术的国际领先水平。 中国华能集团清洁能源技术研究院研发的两段式干煤粉加压气化技术，创新采用两室两段多喷嘴反应、分级气化，有效气含量可
壳牌气化炉用煤分析
煤气化近期用煤分析 一、近期用煤及调整情况 1、煤气化双炉在2017年2月7日及以前用煤主要为： 白羊墅贫瘦煤：东川蒙煤：瑞丰蒙煤=23%：14%：63%。 2、受配煤后煤质波动较大影响在2月8日开始双炉上煤按1:1加配了（汽运阳泉贫瘦煤：瑞丰蒙煤=20%：80%），因此煤气化上煤调整为： （白羊墅贫瘦煤：东川蒙煤：瑞丰蒙煤=23%：14%：63%）：（汽运阳泉贫瘦煤：瑞丰蒙煤=20%：80%）=1：1。 3、因近期煤气化消耗较高，为排除相关煤粉指标（如CaO、热值等）对气化炉消耗的影响，自2月14日起煤气化上煤1#炉没变，2#炉改为： 阳泉贫瘦煤:东川大砭窑混蒙煤:大砭窑蒙煤=24%:40%:36% 4、1#炉因前一种煤用完，自2月18日起煤气化1#炉上煤改为： 阳泉贫瘦煤：瑞丰蒙煤：东川蒙煤=18%：64%：18% 二、煤质分析 1、灰分 根据下图1、2#炉用煤灰分可以看出（主要看中采），本月上旬灰分波动较大，上煤时调整为1:1后灰分趋于稳定；2#炉换煤后灰分较同期1#炉要稳定。
2、低位热值 从下图可以看出，双炉低位发热量变化同灰分变化相同，双炉上旬波动较大，中采热值在5700左右；中旬经过两次换煤后双炉热值都有所提高在5800左右。
3、硅铝比 从下图可以看出，本月上煤2月7日调整后硅铝比略有下降，从2.1降到2.0左右；2月14日2#炉第二次调整后从2.0涨到2.2左右；2月18日1#炉调整后硅铝比有所上涨。
4、CaO变化 从下图可以看出本月上旬双炉中采CaO含量基本在6%左右，但波动较大，经双炉上煤调整后波动有所好转；2#炉14日换煤后稳定在6%-7%；1#炉18日换煤后有上涨趋势（受数据较少只供参考）。