各種氣化爐型的比較

1、各種氣化爐型的比較常壓固定床間歇式無(wú)煙煤（或焦炭）氣化技術(shù)目前我國(guó)氮肥產(chǎn)業(yè)主要采用的煤氣化技術(shù)之一，其特點(diǎn)是采用常壓固定床空氣、蒸汽間歇制氣， 要求原料為準(zhǔn)2575mm的塊狀無(wú)煙煤或焦炭，進(jìn)廠(chǎng)原料利用率低，單耗高、操作繁雜、單爐發(fā)氣 量低、吹風(fēng)放空氣對(duì)大氣污染嚴(yán)重，屬于將逐步淘汰的工藝。常壓固定床無(wú)煙煤（或焦炭）富氧連續(xù)氣化技術(shù)其特點(diǎn)是采用富氧為氣化劑、連續(xù)氣化、原料可采用?準(zhǔn)810mm粒度的無(wú)煙煤或焦炭，提高 了進(jìn)廠(chǎng)原料利用率，對(duì)大氣無(wú)污染、設(shè)備維修工作量小、維修費(fèi)用低，適合用于有無(wú)煙煤的地方， 對(duì)已有常壓固定層間歇式氣化技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。魯奇固定床煤加壓氣化技術(shù)主要用于氣化褐煤、不粘結(jié)性或弱粘

2、結(jié)性的煤，要求原料煤熱穩(wěn)定性高、化學(xué)活性好、灰熔點(diǎn) 高、機(jī)械強(qiáng)度高、不粘結(jié)性或弱粘結(jié)性，適用于生產(chǎn)城市煤氣和燃料氣。其產(chǎn)生的煤氣中焦油、碳 氫化合物含量約1%左右，甲烷含量約10%左右。焦油分離、含酚污水處理復(fù)雜，不推薦用以生產(chǎn)合 成氣?；胰劬勖簹饣夹g(shù)中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所技術(shù)。其特點(diǎn)是煤種適應(yīng)性寬，屬流化床氣化爐，煤灰不發(fā)生 熔融，而只是使灰渣熔聚成球狀或塊狀灰渣排出?？梢詺饣置骸⒌突瘜W(xué)活性的煙煤和無(wú)煙煤、石 油焦，投資比較少，生產(chǎn)成本低。缺點(diǎn)是操作壓力偏低，對(duì)環(huán)境污染及飛灰堆存和綜合利用問(wèn)題有 待進(jìn)一步解決。此技術(shù)適合于中小型氮肥廠(chǎng)利用就地或就近的煤炭資源改變?cè)下肪€(xiàn)。恩德粉煤氣

3、化技術(shù)屬于改進(jìn)后的溫克勒沸騰床煤氣化爐，適用于氣化褐煤和長(zhǎng)焰煤，要求原料煤不粘結(jié)或弱粘結(jié) 性，灰分25%30%，灰熔點(diǎn)高、低溫化學(xué)活性好。在國(guó)內(nèi)已建和在建的裝置共有13套22臺(tái)氣化爐， 已投產(chǎn)的有16臺(tái)。屬流化床氣化爐，床層中部溫度10001050C。目前最大的氣化爐產(chǎn)氣量為4 萬(wàn)m3/h半水煤氣。缺點(diǎn)是氣化壓力為常壓，單爐氣化能力低，產(chǎn)品氣中CH4含量高達(dá)1.5%2.0%， 飛灰量大、對(duì)環(huán)境污染及飛灰堆存和綜合利用問(wèn)題有待解決。此技術(shù)適合于就近有褐煤的中小型氮 肥廠(chǎng)改變?cè)下肪€(xiàn)。GE水煤漿加壓氣化技術(shù)屬氣流床加壓氣化技術(shù)，原料煤運(yùn)輸、制漿、泵送入爐系統(tǒng)比干粉煤加壓氣化簡(jiǎn)單，安全可靠、 投資省

4、。單爐生產(chǎn)能力大，目前國(guó)際上最大的氣化爐投煤量為2000t/d，國(guó)內(nèi)已投產(chǎn)的氣化爐能力 最大為1000t/d。設(shè)計(jì)中的氣化爐能力最大為1600t/d。對(duì)原料煤適應(yīng)性較廣，氣煤、煙煤、次煙煤、 無(wú)煙煤、高硫煤及低灰熔點(diǎn)的劣質(zhì)煤、石油焦等均能用作氣化原料。但要求原料煤含灰量較低、還 原性氣氛下的灰熔點(diǎn)低于1300 C，灰渣粘溫特性好。氣化系統(tǒng)不需要外供過(guò)熱蒸汽及輸送氣化用原 料煤的N2或CO2。氣化系統(tǒng)總熱效率高達(dá)94%96%，高于Shell干粉煤氣化熱效率（91%93%）和 GSP干粉煤氣化熱效率（88%92%）。氣化爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為耐火磚襯里，制造方便、造價(jià)低。煤氣除 塵簡(jiǎn)單，無(wú)需價(jià)格昂貴的高溫

5、高壓飛灰過(guò)濾器，投資省。國(guó)外已建成投產(chǎn)6套裝置15臺(tái)氣化爐；國(guó) 內(nèi)已建成投產(chǎn)7套裝置21臺(tái)氣化爐，正在建設(shè)、設(shè)計(jì)的還有4套裝置13臺(tái)氣化爐。已建成投產(chǎn)的裝置最終產(chǎn)品有合成氨、甲醇、醋酸、醋酐、氫氣、CO、燃料氣、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電， 各裝置建成投產(chǎn)后，一直連續(xù)穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行。裝備國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)90%以上，由于國(guó)產(chǎn)化率高、裝 置投資較其他加壓氣化裝置都低，有備用氣化爐的水煤漿加壓氣化與不設(shè)備用氣化爐的干煤粉加壓 氣化裝置建設(shè)費(fèi)用的比例大致為Shell法：GSP法：多噴嘴水煤漿加壓氣化法：GE水煤漿法= （2.02.5） : （1.41.6） :1.2:1.0。缺點(diǎn)是氣化用原料煤受氣化爐耐火磚襯里的限制，

6、適宜于氣 化低灰熔點(diǎn)的煤；碳轉(zhuǎn)化率較低；比氧耗和比煤耗較高；氣化爐耐火磚使用壽命較短，一般為12 年；氣化爐燒嘴使用壽命較短。多元料漿加壓氣化技術(shù)西北化工研究院開(kāi)發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤氣化技術(shù)，屬氣流床單燒嘴下行制氣。典型的多 元料漿組成為含煤60%65%，油料10%15%，水20%30%。筆者認(rèn)為在制備多元料漿時(shí)摻入油類(lèi) 的辦法不符合當(dāng)前我國(guó)氮肥工業(yè)以煤代油改變?cè)下肪€(xiàn)的方針，有待改進(jìn)。多噴嘴（四燒嘴）水煤漿加壓氣化技術(shù)由華東理工大學(xué)、兗礦魯南化肥廠(chǎng)、中國(guó)天辰化學(xué)工程公司共同開(kāi)發(fā)。屬氣流床多燒嘴下行制 氣，氣化爐內(nèi)用耐火磚襯里。在山東德州華魯恒生化工股份有限公司建設(shè)1套氣化壓力為6.5MP

7、a、 處理煤750t/d的氣化爐系統(tǒng)，于2005年6月正式投入運(yùn)行，至今運(yùn)轉(zhuǎn)良好。在山東滕州兗礦國(guó)泰 化工有限公司建設(shè)2套氣化壓力為4.0MPa、處理煤1150t/d的氣化爐系統(tǒng)，于2005年7月21日一 次投料成功，運(yùn)行至今。以北宿洗精煤為原料氣化，多噴嘴水煤漿加壓氣化與單燒嘴加壓氣化氣化 技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。： b; a4 p3 Z; g表1多噴嘴氣化與單燒嘴氣化結(jié)果對(duì)比（kg/km3）有效氣成分/ %碳轉(zhuǎn)化率/ %有效氣比多噴嘴氣化84.998.8535單燒嘴氣化82 8396 98547多噴嘴氣化爐調(diào)節(jié)負(fù)荷比單燒嘴氣化爐靈活，適宜于氣化低灰熔點(diǎn)的煤。已建成及在建的有11 套裝置30臺(tái)氣化爐

8、。已順利投產(chǎn)的有3套裝置4臺(tái)氣化爐。在建最大的氣化爐投煤量為2000t/d， 氣化壓力6.5MPa。目前暴露出來(lái)的問(wèn)題是氣化爐頂部耐火磚磨蝕較快；同樣直徑同等生產(chǎn)能力的氣 化爐，其高度比GE單燒嘴氣化爐高，多了 3套燒嘴和與其相配套的高壓煤漿泵、煤漿閥、氧氣閥、 止回閥、切斷閥及連鎖控制儀表，1套投煤量1000t/d的氣化爐投資比單燒嘴氣化爐系統(tǒng)的投資多 2000萬(wàn)3000萬(wàn)元。但該技術(shù)屬我國(guó)獨(dú)有的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)，在技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)方面比引進(jìn)GE水煤 漿氣化技術(shù)具有競(jìng)爭(zhēng)力。9.Shell干煤粉加壓氣化技術(shù)屬于氣流床加壓氣化技術(shù)?？蓺饣置骸熋?、無(wú)煙煤、石油焦及高灰熔點(diǎn)的煤。入爐原料煤 為經(jīng)過(guò)干燥

9、、磨細(xì)后的干煤粉。干煤粉由氣化爐下部進(jìn)入，屬多燒嘴上行制氣。目前國(guó)外最大的氣 化爐處理量為2000t/d煤，氣化壓力為3.0MPa。這種氣化爐采用水冷壁，無(wú)耐火磚襯里?？梢詺饣?高灰熔點(diǎn)的煤，但仍需在原料煤中添加石灰石做助熔劑。國(guó)內(nèi)2000年以來(lái)已引進(jìn)19臺(tái)，其目標(biāo)產(chǎn) 品有合成氨、甲醇，氣化壓力3.04.0MPa。我國(guó)引進(jìn)的Shell煤氣化裝置只設(shè)1臺(tái)氣化爐單系列 生產(chǎn)，沒(méi)有備用爐，在煤化工生產(chǎn)中能否常年連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行尚待檢驗(yàn)。1套不設(shè)備用爐的裝置投資 相當(dāng)于設(shè)備用爐的GE氣化裝置或多噴嘴水煤漿氣化裝置的投資的22.5倍，排出氣化爐的高溫煤 氣用龐大的、投資高的廢熱回收鍋爐回收顯熱副產(chǎn)蒸汽后，如

10、用于煤化工，尚需將蒸汽返回后續(xù)CO 變換系統(tǒng)，如用于制合成氨和氫氣，副產(chǎn)的蒸汽量還不夠用。同時(shí)還需要另設(shè)中壓過(guò)熱蒸汽系統(tǒng)用 于氣化爐的過(guò)熱蒸汽。筆者認(rèn)為目前Shell帶廢熱鍋爐的干煤粉加壓氣化技術(shù)并不適用于煤化工生 產(chǎn)，有待改進(jìn)。GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)屬于氣流床加壓氣化技術(shù)，入爐原料煤為經(jīng)過(guò)干燥、磨細(xì)后的干煤粉，干煤粉由氣化爐頂部進(jìn) 入，屬單燒嘴下行制氣。氣化爐內(nèi)有水冷壁內(nèi)件，目前國(guó)外最大的GSP氣化爐投煤量為720t/d褐煤。 因采用水激冷流程，投資比Shell爐省，適用于煤化工生產(chǎn)。正常時(shí)要燃燒液化氣或其他可燃?xì)怏w， 以便于點(diǎn)火、防止熄火和確保安全生產(chǎn)。目前世界上采用GSP氣化工藝技術(shù)的

11、有3家，但是現(xiàn)在都 沒(méi)有用來(lái)氣化煤炭，其中黑水泵煤氣化廠(chǎng)只有6年氣化褐煤的業(yè)績(jī)，沒(méi)有長(zhǎng)期氣化高灰分、高灰熔 點(diǎn)煤的業(yè)績(jī)。神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司已決定采用GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)建設(shè)83萬(wàn)t/a二 甲醚，一期60萬(wàn)t/a甲醇項(xiàng)目，單爐投煤量約2000t/d。兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)西安熱工研究院開(kāi)發(fā)成功的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤氣化技術(shù)。可氣化煤種包括褐煤、煙煤、貧 煤、無(wú)煙煤，以及高灰分、高灰熔點(diǎn)煤，不產(chǎn)生焦油、酚等。其特點(diǎn)是采用兩段氣化，其缺點(diǎn)是合 成氣中CH4含量較高，對(duì)制合成氨、甲醇、氫氣不利。廢熱鍋爐型氣化裝置適用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電， 其示范裝置投煤量2000t/d級(jí)兩段式干煤粉加壓氣化

12、爐（廢熱鍋爐流程）已決定用于華能集團(tuán)“綠 色煤電”項(xiàng)目，另一套示范裝置投煤量1000t/d級(jí)兩段式干煤粉加壓氣化爐（激冷流程）已決定用 于內(nèi)蒙古世林化工有限公司30萬(wàn)t/a甲醇項(xiàng)目。四噴嘴對(duì)置式干粉煤加壓氣化技術(shù)由華東理工大學(xué)、兗礦魯南化肥廠(chǎng)（水煤漿氣化及煤化工國(guó)家工程研究中心）和中國(guó)天辰化學(xué) 工程公司通力合作開(kāi)發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤氣化技術(shù)。中試裝置投煤能力為1545t/d，建于 兗礦魯南化肥廠(chǎng)。氣化爐為熱壁爐，內(nèi)襯耐火磚。干粉煤由氣化爐上部經(jīng)4個(gè)燒嘴加入，產(chǎn)生的合 成氣下行經(jīng)水激冷后出氣化爐。屬氣流床煤氣化爐。以?xún)嫉V魯南化肥廠(chǎng)GE水煤漿氣化工業(yè)裝置生產(chǎn) 用煤為原料進(jìn)行試驗(yàn)。中試裝置作了以氮?dú)夂虲O2為輸送載氣的試驗(yàn)。氣化溫度為13001400C， 氣化壓力為2.03.0