煤氣化技術(shù)方案比較及選擇資料

1、煤氣化技術(shù)方案比較及選擇何正兆，宮經(jīng)德，鄭振安，汪壽建（五環(huán)科技股份有限公司，湖北武漢430079 ） 2005-09-16煤氣化技術(shù)概述以煤為原料生產(chǎn)合成氣，國(guó)內(nèi)過(guò)去常用常壓固定層氣化爐。該工藝雖然技術(shù)成熟可靠，設(shè)備全部國(guó)產(chǎn)化，投資較省，但能耗高、煤質(zhì)要求高，需用無(wú)煙塊煤或焦炭，資源利用率低，而且是常壓操作，生產(chǎn)強(qiáng)度小，操作時(shí)“三廢”排放量大，對(duì)環(huán)境污染比較嚴(yán)重，顯然與國(guó)外煤氣化技術(shù)相比，存在較大差距。多年以前，國(guó)內(nèi)研究部門也曾開發(fā)過(guò)以粉煤為原料的K T 爐和熔渣爐，并在常壓固定層氣化爐中采用富氧連續(xù)氣化的工藝，以及近年開發(fā)的恩德粉煤氣化爐和灰熔聚氣化爐等，因種種原因這些技術(shù)尚未達(dá)到大型工業(yè)

2、化裝置推廣的程度。早在 20 世紀(jì)初煤氣化技術(shù)在國(guó)外已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，50 年代后因天然氣、石油大量開發(fā)，煤氣化技術(shù)發(fā)展一度停止不前。20 世紀(jì) 70 年代，國(guó)際上出現(xiàn)能源危機(jī)，發(fā)達(dá)國(guó)家出于對(duì)石油天然氣供應(yīng)緊張的擔(dān)憂，紛紛把煤氣化技術(shù)作為替代能源技術(shù)重新提到議事日程，并加快了對(duì)煤氣化新工藝的研究。近二十年來(lái)，國(guó)外很多公司為了提高燃煤電廠熱效率，減少對(duì)環(huán)境的污染，對(duì)煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了大量的開發(fā)研究工作，促進(jìn)了煤氣化技術(shù)的發(fā)展。目前已成功開發(fā)了對(duì)煤種適應(yīng)性廣、氣化壓力高、生產(chǎn)能力大、氣化效率高、對(duì)環(huán)境污染少的新一代煤氣化工藝。其中具有代表性的有荷蘭殼牌（SHELL）公司的干煤粉氣化工藝、美國(guó)

3、GE公司的水煤漿氣化工藝原稱德士古（TEXAC）水煤漿氣化工藝、美國(guó)ODYNEGY公司的DESTEC氣化工藝、德國(guó)KRUPPU HDE公司的PRENFLO工藝（加壓K T法）及德國(guó)魯奇（LURGI）工藝。其中DESTEC氣化工藝與GE 工藝相近，但其業(yè)績(jī)及經(jīng)驗(yàn)不如GE； PRENFLO工藝的工藝指標(biāo)較好，但目前僅有一套示范裝置，生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)較少；魯奇（LURGI）工藝雖然工業(yè)裝置較多，生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)也比較豐富，但由于煤氣中CH4含量高，有效成分（ CO+H2） 含量低，且煤氣中焦油及酚含量高，污水處理復(fù)雜，不宜用來(lái)生產(chǎn)合成氨和甲醇的原料氣。目前國(guó)際上技術(shù)比較成熟、工藝指標(biāo)比較先進(jìn)、業(yè)績(jī)較多的主要

4、是SHELL 公司干煤粉氣化工藝和GE的水煤漿氣化工藝，兩者均為加壓純氧氣流床液態(tài)排渣的氣化工藝。SHELL公司在渣油氣化技術(shù)取得工業(yè)化成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，于 1972 年開始從事煤氣化技術(shù)的研究。1978 年第一套中試裝置在德國(guó)漢堡建成并投入運(yùn)行；1987 年在美國(guó)休斯敦附近建成的日投煤量250 400t 的示范裝置投產(chǎn)；日投煤量2000t的大型氣化裝置于1993 年在荷蘭的Buggenum建成投產(chǎn)（Demkolec 電廠），用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，該氣化裝置為單系列操作，裝置的開工率在 95%以上。生產(chǎn)實(shí)踐證明，SHELL煤氣化工藝是先進(jìn)成熟可靠的。目前該技術(shù)在國(guó)內(nèi)推廣比較迅速。GE（ TEXAC

5、）公司很早就開發(fā)了以天然氣和重油為原料生產(chǎn)合成氣技術(shù)，O20 世紀(jì) 70 年代的石油危機(jī)促進(jìn)其尋找替代能源和潔凈的煤氣化技術(shù)，經(jīng)多年研究以后，推出了水煤漿氣化工藝。該工藝技術(shù)自引進(jìn)中國(guó)以來(lái)已有山東魯南、上海焦化、陜西渭河、安徽淮化四套裝置投運(yùn)，最長(zhǎng)的已有10 年生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)?；具\(yùn)行良好，顯示了水煤漿氣化的先進(jìn)性，但使用該項(xiàng)技術(shù)所建的生產(chǎn)裝置，要達(dá)到長(zhǎng)周期滿負(fù)荷運(yùn)行，尚較困難，特別是對(duì)煤種的選擇性限制了其發(fā)展。SHELL和 GE兩種煤氣化技術(shù)的主要特點(diǎn)SHELL煤氣化工藝與GE水煤漿氣化工藝，是當(dāng)前先進(jìn)而又成熟的兩種煤氣化技術(shù)，已成功地在工業(yè)上應(yīng)用多年。兩種氣化工藝對(duì)比分析如下。原料的適應(yīng)性S

6、HELL煤氣化是潔凈的煤氣化工藝，可以使用褐煤、次煙煤、煙煤、無(wú)煙煤等煤種以及石油焦為原料，也可使用兩種煤摻合的混煤。并可氣化高灰分（5.7% 24.5%，最高35%）、高水分（4.5% 30.7%）和高硫分的劣質(zhì)煤。對(duì)于原料煤和燃料煤價(jià)差較大的地區(qū)有可能使其兩者合一，既簡(jiǎn)化貯運(yùn)系統(tǒng)又可降低生產(chǎn)成本。對(duì)SHELL煤粉氣化工藝，煤種選擇已經(jīng)不是氣化技術(shù)的制約因素，而是經(jīng)濟(jì)因素?？梢?jiàn)該工藝在煤種選擇上有很大靈活性。GE 水煤漿氣化工藝也能使用較多煤種：如煙煤、次煙煤、石油焦和煤液化殘?jiān)?。但是在煤種選擇上需考慮以下兩點(diǎn)：應(yīng)選用含水低，尤其是內(nèi)水低的煤種，否則不利于制取高濃度的水煤漿；選用灰熔點(diǎn)低和灰

7、粘度適宜的煤種?；胰埸c(diǎn)FT（ T3）宜低于1300，否則會(huì)影響氣化爐內(nèi)耐火磚的使用壽命。煤的準(zhǔn)備原料用煤通常是粉、?；祀s不均，需篩選和研磨破碎使其達(dá)到一定粒度，以滿足輸送和氣化操作要求。在 SHELL 煤氣化工藝中，將煤研磨至氣化合適粒度的同時(shí)，用惰性氣體的熱風(fēng)進(jìn)行干燥。出磨機(jī)時(shí)90%的煤粒度100 m，煤中含水量控制在2%以下，以利于氣相輸送干粉進(jìn)料的要求。在 GE水煤漿氣化工藝中，通常采用濕磨工藝，小于10mm粉煤與水、添加劑同時(shí)加至磨煤機(jī)，過(guò)篩后制得高濃度水煤漿。制漿要求煤粉的“粗”“細(xì)”顆粒要有合理比例：一般通過(guò)420 m煤粉占90% 95%，通過(guò)44 m占 25% 35%較為適宜。研

8、磨操作中加入穩(wěn)定劑后，可使煤漿濃度提高1% 2%，達(dá)到60% 67%工業(yè)應(yīng)用的水平。加煤方式與安全性在 SHELL煤氣化工藝中，干燥后煤粉用氮?dú)猓ɑ蚨趸細(xì)猓┹斔椭临A倉(cāng)，經(jīng)煤鎖斗入加壓粉煤倉(cāng)，再由高壓氮?dú)猓ɑ蚨趸細(xì)猓⒚悍劬鶆蛩椭翚饣癄t燒嘴。由于整個(gè)過(guò)程用氮?dú)猓ɑ蚨趸細(xì)猓┟芊廨斔停⒂沙绦蚩刂谱詣?dòng)進(jìn)行，實(shí)踐證實(shí)這種加壓下輸送粉煤的進(jìn)料方式，操作可靠，安全性有保證。但對(duì)系統(tǒng)的防爆和防泄漏要求嚴(yán)格，鎖斗系統(tǒng)操作相對(duì)比較復(fù)雜。在 GE水煤漿氣化工藝中，制備的煤漿通過(guò)中間槽、低壓泵、煤漿篩入煤漿槽，再由高壓煤漿泵送至氣化爐。因而輸送過(guò)程操作非常安全。但是對(duì)重要設(shè)備如高壓煤漿泵的質(zhì)量要求較高，

9、泵內(nèi)隔膜襯里需定期更換，才能使該泵能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。氣化系列配置由于SHELL煤氣化工藝在開發(fā)過(guò)程中做了大量基礎(chǔ)工作，在不同規(guī)模的試驗(yàn)裝置中解決了各種技術(shù)關(guān)鍵。因而在工業(yè)裝置中采用單系統(tǒng)配置，不設(shè)備用系列，并已在投煤量為2000t/d 生產(chǎn)裝置中得到驗(yàn)證，氣化裝置運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)到95%以上。而 GE水煤漿氣化裝置通常是多系列配置，且必須設(shè)有備用系列。根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模要求，設(shè) 2 4 臺(tái)氣化爐，可以是 1 開 1 備 （ 2 100%能力），2 開 1 備（3 50%能力）方式運(yùn)行。氣化爐結(jié)構(gòu)SHELL氣化爐為水冷壁結(jié)構(gòu)，運(yùn)行時(shí)熔融灰渣在壁面形成渣層，不僅提供氣化爐壁隔熱功能，而且使熱能損失減少到最低，因此

10、冷煤氣效率高，合成氣中CO2 含量低；同時(shí)渣層“以渣抗渣”，即使高熱負(fù)荷的變化亦可保護(hù)氣化爐壁免受熔渣的侵蝕，因此牢固可靠，設(shè)備維護(hù)量小。相比之下水冷壁結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造難度高。GE氣化爐結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。以耐火磚為襯里，高溫合成氣與熔融灰渣直接侵蝕耐火襯里，因此襯里使用周期受到限制，壽命一般為1 2 年。燒嘴SHELL煤粉氣化爐通常是使用多個(gè)燒嘴，采用成雙對(duì)稱布置。遇到負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，可以增減進(jìn)燒嘴的粉煤量，也可調(diào)整燒嘴運(yùn)行個(gè)數(shù)來(lái)適應(yīng)生產(chǎn)要求。平時(shí)維護(hù)量極少，可連續(xù)使用8000h，目前最長(zhǎng)使用壽命已超過(guò)16000h。而 GE水煤漿氣化爐，僅有一個(gè)裝在氣化爐頂部的燒嘴。用于合成氣生產(chǎn)時(shí)，燒嘴通常是三流

11、道型固定式非可調(diào)的，只能由燒嘴本身的彈性范圍來(lái)適應(yīng)生產(chǎn)負(fù)荷變動(dòng)的工況。目前運(yùn)行1500h 左右就需要進(jìn)行檢查和維護(hù)，并需作預(yù)防性更換。合成氣冷卻與熱量回收在 SHELL煤氣化工藝中，出氣化爐高溫煤氣用粗煤氣冷激至900，經(jīng)合成氣冷卻器回收熱量后，煤氣溫度降至350左右。合成氣冷卻器可根據(jù)需要，生產(chǎn)高壓蒸汽、中壓蒸汽或過(guò)熱蒸汽。出合成氣冷卻器煤氣經(jīng)干法除塵后，再經(jīng)熱水洗滌，作合成氣用時(shí)可控制煤氣中水分含量在10% 20%之間，使高溫煤氣顯熱得到充分利用。在 GE水煤漿氣化工藝中，煤氣顯熱回收采用水激冷，在洗滌的同時(shí)將煤氣的顯熱直接轉(zhuǎn)化成蒸汽。出激冷室煤氣中水/ 氣可達(dá) 1.3 1.45 ，雖然熱

12、利用率很高，但是回收激冷室排出黑水的熱量是影響回收效率高低的一個(gè)重要因素。煤氣除塵煤氣中含灰量應(yīng)達(dá)到1 10 6水平，以防止給后工序帶來(lái)不良影響。在SHELL煤氣化工藝中，采用干法（高溫高壓過(guò)濾器）+濕法洗滌（水洗塔）的除灰流程。干法（高溫高壓飛灰過(guò)濾器）除下的細(xì)灰可以出售，亦可返回磨煤系統(tǒng)。在濕法洗滌除灰的同時(shí)，也脫除了煤氣中NH3、 HCN、 Cl 等有害微量組分。在 GE水煤漿氣化工藝中，通過(guò)激冷室、文丘里洗滌器、高效洗滌塔組成的濕法洗滌操作來(lái)分離煤氣中固體顆粒。渣水分離煤氣在濕洗過(guò)程中排出含灰洗滌水，又稱黑水。通常經(jīng)過(guò)減壓閃蒸、澄清增濃操作進(jìn)行灰水分離。兩種氣化工藝由于排水溫度及含灰量

13、差異，致使渣水分離流程繁簡(jiǎn)程度有所不同。在 SHELL煤氣化工藝中，煤氣中攜帶之細(xì)灰大部分（99%）在干法除塵中分離，因而濕法洗滌之排水含灰低，溫度也不高，大部分循環(huán)使用。少量排水經(jīng)一級(jí)減壓放出溶解氣后，經(jīng)過(guò)汽提、澄清、沉降后去生化處理，分離出的細(xì)煤泥可返回至磨煤系統(tǒng)。在 GE水煤漿氣化工藝中，夾帶在煤氣中的所有灰分全部轉(zhuǎn)入激冷室排出之黑水中，溫度高（220）、水量大，通常設(shè)置2 4級(jí)減壓閃蒸裝置回收熱量，再經(jīng)澄清絮凝，灰漿經(jīng)真空過(guò)濾以濾餅形式排出。分離后的洗滌水返回氣化，少量送污水處理。渣水系統(tǒng)流程較長(zhǎng)，而且減壓閥、部分管道磨損較為嚴(yán)重。爐渣與細(xì)灰煤中的灰分經(jīng)氣化后，大部分以粒狀爐渣從渣斗中

14、排出，小部分成細(xì)灰從系統(tǒng)中分離?；以羞€含有少量的碳。在 SHELL煤氣化工藝中，因爐內(nèi)氣化溫度高、反應(yīng)速度快，碳的轉(zhuǎn)化率99%，因而排出的爐渣中含碳1%。干法除塵排出之細(xì)灰含碳5%，可直接用作水泥生產(chǎn)原料。在 GE水煤漿氣化工藝中，碳轉(zhuǎn)化率為96% 98%，由于碳轉(zhuǎn)化率隨氣化溫度上升而增大，出于延長(zhǎng)氣化爐磚使用壽命考慮，實(shí)際碳轉(zhuǎn)化率經(jīng)常在94% 96%。因此排出爐渣含碳2% 5%，而在濾餅中含碳量達(dá)15% 30%。由于氣化爐結(jié)構(gòu)上的差異導(dǎo)致氣化爐運(yùn)行周期有較大差別。GE氣化爐內(nèi)砌耐火磚，目前國(guó)產(chǎn)耐火磚使用壽命不到一年，國(guó)外耐火磚也只有 1 2 年。GE氣化裝置受耐火磚的壽命、氣化燒嘴運(yùn)行時(shí)間

15、等關(guān)鍵設(shè)備的影響，連續(xù)運(yùn)行周期受到限制。SHELL煤氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，無(wú)耐火磚內(nèi)襯，對(duì)氣化爐操作溫度的要求比GE氣化爐寬松，同時(shí)氣化燒嘴運(yùn)行周期長(zhǎng)，故能保證氣化裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行。兩種煤氣化技術(shù)的主要特點(diǎn)列于表1、表2。表 1 SHELL干煤粉氣化工藝與GE水煤漿氣化工藝比較注： GE工藝制得的煤氣含大量水蒸氣。表 2 兩種煤氣化工藝的典型氣體成分（以大同煤峪口礦煤為基準(zhǔn)）兩種煤氣化技術(shù)用于生產(chǎn)甲醇的經(jīng)典工藝流程配置如圖1、表 4。3 SHELL工藝與 GE工藝的應(yīng)用與比較3.1 兩種煤氣化技術(shù)的工程應(yīng)用GE（ TEXACO）工藝推廣較早，應(yīng)用業(yè)績(jī)較多，SHELL工藝總起步較晚，但是發(fā)展迅速，

16、后來(lái)居上?，F(xiàn)將兩種煤氣化技術(shù)的工程應(yīng)用列于表3。兩種煤氣化技術(shù)的工程應(yīng)用表33.2 兩種煤氣化技術(shù)的主要流程配置表 5 兩種煤氣化技術(shù)的主要消耗比較（以每小時(shí)產(chǎn)75t 精甲醇計(jì)）圖 1 生產(chǎn)甲醇的經(jīng)典配置表 4 生產(chǎn)甲醇的經(jīng)典配置（年產(chǎn)600kt 精甲醇）流程說(shuō)明如下。原料煤經(jīng)備煤裝置（制成合格的煤粉或水煤漿）后，與空分裝置來(lái)的氧氣一起被分別加壓送至煤氣化裝置的煤氣化爐內(nèi)，發(fā)生部分氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的粗煤氣經(jīng)煤氣洗滌、CO變換、酸性氣體脫除等工序，得到合格的精合成氣，再經(jīng)合成氣壓縮機(jī)壓縮送至甲醇合成工序，合成的粗甲醇經(jīng)甲醇精餾工序后送罐區(qū)裝車，甲醇合成工序弛放氣經(jīng)氫回收后送燃料氣管網(wǎng)，回收的氫返回

17、合成氣壓縮機(jī)入口作為原料氣使用。兩種煤氣化技術(shù)主要消耗及投資的綜合比較見(jiàn)表5、 6，操作費(fèi)用比較見(jiàn)表7。萬(wàn)元表 6 兩種煤氣化技術(shù)投資的比較（以年產(chǎn)600kt 精甲醇計(jì)）注：甲醇裝置包含變換+酸性氣體脫除+壓縮及甲醇合成+氫回收+甲醇精餾表 7 兩種煤氣化工藝操作費(fèi)用的比較（以年產(chǎn)600kt 精甲醇計(jì)）3.3 比較結(jié)論以上為以大同煤礦的煤峪口礦煤為基準(zhǔn)（注：以上比較假設(shè)該煤種是可以制成60%以上濃度的水煤漿的情況，如不能，則沒(méi)有比較的必要），采用SHELL或 GE的煤氣化工藝年產(chǎn)600kt 精甲醇的投資及運(yùn)行費(fèi)用比較?？梢钥闯?，雖然SHELL方案投資比GE方案約高10%，但從技術(shù)先進(jìn)性及操作費(fèi)

18、用上看，采用SHELL干粉煤氣化工藝明顯優(yōu)于GE水煤漿氣化工藝，其噸甲醇操作費(fèi)用比GE約低7%，靜態(tài)差額投資回收期約3.6 年。此外SHELL干粉煤氣化工藝可以不受煤種的限制，在經(jīng)濟(jì)允許的情況下，可以使用目前大同煤礦提供的任何一種煤制取合成氣。本文比較所選取的煤價(jià)為每噸200元，如果煤價(jià)再升高，采用SHELL干粉煤氣化工藝技術(shù)的優(yōu)越性將更加顯著。以上比較結(jié)論是假設(shè)煤種是可以制成60%以上濃度水煤漿的情況，如果我們所能得到的煤種（中國(guó)有很多地方的煤質(zhì)量很差）中含水分太高，或不能制成合格水煤漿，將只能選擇SHELL煤氣化工藝方案，特別是世界能源越來(lái)越緊張的今天，煤粉價(jià)格不斷上漲，對(duì)煤種適應(yīng)范圍寬的

19、煤氣化技術(shù)將越來(lái)越受到重視和關(guān)注。4 煤氣化技術(shù)選擇的推薦意見(jiàn)根據(jù)以上比較，我們可以看出SHELL煤氣化工藝在以下幾方面都有明顯的優(yōu)越性。原料煤種的適應(yīng)性。SHELL煤氣化工藝可以使用褐煤等煤種，可以不受煤種的限制，使用原料范圍更廣，屬潔凈煤技術(shù)，為環(huán)保性新工藝。工藝特點(diǎn)。SHELL煤氣化工藝碳轉(zhuǎn)化率高、熱效率高、氧耗低，氣化關(guān)鍵設(shè)備及控制系統(tǒng)安全可靠。投資、消耗及運(yùn)行費(fèi)用。雖然SHELL方案投資比GE方案約高，但從技術(shù)先進(jìn)性及操作費(fèi)用上，采用SHELL干粉煤氣化工藝明顯優(yōu)于GE水煤漿氣化工藝。運(yùn)轉(zhuǎn)周期。SHELL煤氣化工藝煤燒嘴可以連續(xù)運(yùn)行8000h 以上；GE水煤漿氣化工藝煤燒嘴運(yùn)行150

20、0h 就需檢查更換。環(huán)保。SHELL煤氣化工藝排出的爐渣含碳1%、飛灰含碳5%，可以再利用，同時(shí)排出的廢水少；GE水煤漿氣化工藝排出的爐渣含碳2% 5%，難以再利用，同時(shí)排出的廢水也多。因此，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，我們推薦采用SHELL煤氣化工藝方案改造或新建化肥或甲醇裝置，而且這也是大勢(shì)所趨。煤氣化技術(shù)進(jìn)展李永恒 ( 湖南湘氮實(shí)業(yè)有限公司，湖南株洲 412005) 2001-09-16當(dāng)前化肥生產(chǎn)形勢(shì)嚴(yán)峻，企業(yè)為了生存和發(fā)展，從降低化肥生產(chǎn)成本著手，狠抓造氣技術(shù)改造。為此，本文介紹一些技術(shù)先進(jìn)、效益好的煤氣化方法，供大家借鑒。德士古水煤漿氣化技術(shù)兗礦魯南化肥廠的德士古水煤漿加壓氣化裝置于

21、1993 年投入運(yùn)行，經(jīng)過(guò)幾年的摸索，取得了較好的成果。國(guó)家為了推廣德士古技術(shù)，專門成立了“水煤漿氣化及煤化工國(guó)家工程研究中心”。該中心設(shè)計(jì)出多種完整的方案，供我國(guó)中小型化肥廠技術(shù)改造時(shí)選用。水煤漿氣化原理水煤漿氣化屬于氣流床氣化技術(shù)，即水煤漿與氣化劑( 純氧 )經(jīng)特殊噴嘴混合后，快速進(jìn)入氣化爐反應(yīng)室，遇室內(nèi)灼熱的耐火磚瞬間燃燒，直接發(fā)生火焰反應(yīng)。微小的煤粒與氣化劑在火焰中并流流動(dòng)，煤粒在火焰中來(lái)不及相互熔結(jié)就迅速發(fā)生氣化反應(yīng)，反應(yīng)在數(shù)秒鐘內(nèi)完成。此間放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)幾乎是同時(shí)進(jìn)行的。因此，水煤漿中的碳基本上全部參加了反應(yīng)，高溫下所有干餾產(chǎn)物都迅速分解轉(zhuǎn)變?yōu)榫嗨簹獾慕M分，所以產(chǎn)生的煤氣中

22、只含有極少量的CH4。水煤漿氣化特性該氣流床氣化的特點(diǎn)是每顆煤粒均被氣流隔開，能單獨(dú)膨脹、軟化、燃燒盡而形成熔渣，與鄰近的顆粒互不相干。燃料顆粒不易在塑性階段凝聚和熔結(jié)。因此，燃料的粘結(jié)性、機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性等不會(huì)對(duì)氣化過(guò)程產(chǎn)生影響。氣化爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。該技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備氣化爐屬于加壓氣流床濕法加料液態(tài)排渣，不需要機(jī)械傳動(dòng)裝置。開停爐方便，加減負(fù)荷較快。煤種適應(yīng)性較廣，可以利用無(wú)煙粉煤、煙煤、次煙煤、石油焦、煤加氫液化殘?jiān)茸髟?。相同條件下，半水煤氣價(jià)格低。碳轉(zhuǎn)化率高。該工藝的碳轉(zhuǎn)化率為9798。煤氣質(zhì)量好。CO+H2含量80，且 H2與 CO含量之比約為0.77 ， 可以對(duì)CO全部或部分進(jìn)行變換，

23、以調(diào)整其比例用來(lái)生產(chǎn)合成氨、甲醇等。另外后系統(tǒng)氣體的凈化處理也很簡(jiǎn)單。德士古水煤漿氣化是在高壓(4.0 6.7MPa)下進(jìn)行，單爐產(chǎn)氣量較高，容易形成規(guī)?；a(chǎn)。目前單爐日氣化200t 煤的氣化爐已在運(yùn)行中。三廢排放物中有害物質(zhì)較少。進(jìn)展情況魯南化肥廠對(duì)德士古水煤漿氣化技術(shù)進(jìn)行了改造，為我國(guó)煤氣化技術(shù)的發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。自1995 年以來(lái)，該廠的德士古裝置多次創(chuàng)出了新紀(jì)錄，合成氨日產(chǎn)量最高達(dá)到346.68t ， 1999 年生產(chǎn)合成氨107846 t 。德士古水煤漿氣化技術(shù)已很成熟，國(guó)內(nèi)外已建成了多套德士古裝置。該技術(shù)在魯南化肥廠的成功應(yīng)用，為大中小化肥廠提供了成功 的經(jīng)驗(yàn)。常壓間歇式流化床技術(shù)

24、該技術(shù)是國(guó)內(nèi)開發(fā)的常壓粉煤氣化技術(shù)，其特點(diǎn)是不用氧氣，以空氣和蒸汽為氣化劑，對(duì)0 13 mm粉煤進(jìn)行氣化。生產(chǎn)過(guò)程只有吹風(fēng)和制氣。該技術(shù)已在我國(guó)煤氣工業(yè)上應(yīng)用，完全可應(yīng)用于化肥生產(chǎn)。原化工部化肥工程技術(shù)中心曾派專家到現(xiàn)場(chǎng)考察，并在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)流化床所產(chǎn)的半水煤氣進(jìn)行了測(cè)定。其成分（ ） 如下：從以上分析數(shù)據(jù)看，制得的半水煤氣可作為生產(chǎn)合成氨的原料氣。該技術(shù)的特點(diǎn)是：以各種粉煤（ 粉焦 ） 為原料， 而且可以做到蒸汽自給。氣化時(shí)沒(méi)有干餾過(guò)程，焦油和酚等有機(jī)物在高溫區(qū)燃燒干凈，不需要建焦油和污水處理系統(tǒng)。所以工程投資和煤氣成本與固定床煤氣爐相比可節(jié)約30以上。另外還具有操作簡(jiǎn)單和設(shè)備維修量小等優(yōu)點(diǎn)。原理

25、與流程：氣化爐開爐前先用油點(diǎn)火升溫，當(dāng)氣化爐內(nèi)部溫度達(dá)到要求時(shí)，粉煤由螺旋機(jī)送入爐內(nèi)底部。經(jīng)過(guò)預(yù)熱的空氣和過(guò)熱蒸汽交替從爐底進(jìn)入，分別進(jìn)行吹風(fēng)（ 放熱 ） ，制氣 （吸熱 ） 。流程如下：第一廢鍋和第二廢鍋所產(chǎn)蒸汽，經(jīng)減壓后進(jìn)入蒸汽緩沖罐，再進(jìn)入蒸汽過(guò)熱器，最后進(jìn)入氣化爐作氣化劑。若該技術(shù)應(yīng)用于化肥生產(chǎn)，不但能解決我國(guó)化肥行業(yè)的煤炭資源問(wèn)題（ 可以利用本地廉價(jià)粉煤） ， 而且也可大幅度降低化肥生產(chǎn)成本，保護(hù)環(huán)境。焦載熱循環(huán)流化床制氣工藝由清華大學(xué)煤燃燒工程研究中心與鞍山焦化耐火材料設(shè)計(jì)研究院及鞍山鍋爐廠合作，共同開發(fā)的焦載熱循環(huán)流化床制氣新技術(shù)，小試成功后，1997 年在清華大學(xué)試驗(yàn)廠，完成了

26、每小時(shí)處理2 t 煤的中間試驗(yàn)，效果較好。該技術(shù)工藝流程為：粉煤由煤倉(cāng)底部螺旋加煤機(jī)送入提升段，與底部進(jìn)入的提升用空氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，生成的熱半焦被提升至頂部分離裝置。分離下來(lái)的熱半焦大部分通過(guò)J 型閥進(jìn)入氣化罐，其余進(jìn)入流化床鍋爐燃燒。進(jìn)入氣化罐的熱半焦被從罐底進(jìn)入的蒸汽流化生成水煤氣。焦載熱制氣工藝是兩個(gè)快速循環(huán)流化床的有機(jī)結(jié)合，利用高溫焦炭為載熱體，為粉煤干餾及部分氣化提供熱量，制取優(yōu)質(zhì)煤氣。特別是通過(guò)S 型閥和 L 型閥，將提升段和氣化罐可靠地隔斷，而通入少量蒸汽又可實(shí)現(xiàn)熱半焦的流通，從而將提升段和氣化罐連在一起，巧妙地實(shí)現(xiàn)了干餾、氣化反應(yīng)與燃燒反應(yīng)的有機(jī)結(jié)合。該技術(shù)與循環(huán)流化床鍋爐配合

27、，以粉煤為原料，聯(lián)供廉價(jià)的水煤氣及蒸汽作為合成氨的原料氣。不僅技術(shù)先進(jìn)，而且經(jīng)濟(jì)合理。擬在平安化肥廠建設(shè)一套每小時(shí)處理5 t 煤的制氣裝置。謝爾干粉煤氣化技術(shù)謝爾干粉煤氣化技術(shù)是目前世界上較為先進(jìn)的第二代粉煤氣化技術(shù)之一，氣化過(guò)程也是在高溫加壓下進(jìn)行的。其進(jìn)料方式是將粉煤磨成0.1mm以下的細(xì)粉，高壓氮?dú)馔ㄟ^(guò)特殊的噴嘴將粉煤送進(jìn)爐膛，與純氧及蒸汽在高溫高壓下進(jìn)行放熱和吸熱氣化反應(yīng)，最終生成水煤氣 （CO+H2 90 ） 或半水煤氣。該技術(shù)工藝流程較簡(jiǎn)單，原煤經(jīng)破碎后送至磨煤機(jī)，磨成的細(xì)粉被熱空氣干燥，由高壓氮?dú)鈱⒏擅悍鬯腿藲饣癄t，另外高壓氧氣和中壓過(guò)熱蒸汽混合后也由噴嘴噴人爐內(nèi)。爐口1500的

28、高溫煤氣被冷煤氣冷卻至900后進(jìn)入廢鍋，然后再進(jìn)入干式除塵器和洗滌系統(tǒng)。該技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)。煤種適應(yīng)性強(qiáng)。煙煤、次煙煤、褐煤、無(wú)煙煤等均可。采用水冷壁結(jié)構(gòu)，僅在向火一面有一層薄的耐火涂料層。正常操作時(shí)依靠掛在水冷壁的熔渣層保護(hù)金屬冷壁，不需要砌筑昂貴的耐火磚。由于是干法進(jìn)料，不需要龐大的制漿系統(tǒng)，降低了生產(chǎn)成本。氣化爐使用壽命長(zhǎng)，不需要備用爐。單爐氣化能力大，一臺(tái)氣化爐日產(chǎn)合成氨600t 以上。氣化效率高，碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)到99以上，生成的煤氣中CH4 含量低。另外，污染少，有利于三廢治理?；胰劬哿骰卜勖簹饣夹g(shù)灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)是中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)。特點(diǎn)氣化爐是一

29、個(gè)單段流化床，在爐內(nèi)同時(shí)完成煤的破粘、脫揮發(fā)分、氣化和灰的團(tuán)聚等4 個(gè)過(guò)程，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。氣化劑 ( 空氣或氧氣) 從氣化爐底部進(jìn)入，使?fàn)t內(nèi)形成一個(gè)局部高溫區(qū)，促使灰團(tuán)聚成球形，從而保證灰與煤的有效分離，提高了碳的利用率。水蒸氣從分布板進(jìn)入氣化爐，形成一個(gè)周邊的相對(duì)低溫區(qū)，有效地防止了爐內(nèi)結(jié)渣。另外爐內(nèi)半焦量較多，使得過(guò)程操作穩(wěn)定，抗負(fù)荷波動(dòng)能力強(qiáng)。高溫煤氣夾帶的細(xì)粉煤大部分經(jīng)旋風(fēng)除塵系統(tǒng)捕集下來(lái)，并通過(guò)料腿返回氣化爐，再進(jìn)行燃燒氣化，碳的利用率高。煤氣中少量粉塵經(jīng)二次除塵后送出。氣化爐出口溫度適中，煤氣經(jīng)廢鍋后進(jìn)入洗滌系統(tǒng)。該技術(shù)煤種適應(yīng)性強(qiáng)，凡是小于8mm的各種煤均可氣化，對(duì)煤種無(wú)特殊要求

30、。氣化強(qiáng)度高( 是固定床煤氣爐的3 5 倍 )，氣化溫度適中，可以在爐內(nèi)預(yù)脫硫。三廢污染小，有利于環(huán)保。投資少，僅是引進(jìn)的粉煤氣化技術(shù)的4070，容易推廣應(yīng)用。原理與流程根據(jù)射流原理，將氣化劑( 空氣加蒸汽、氧氣加蒸汽、富氧空氣加蒸汽) 從爐體底部吹入，使由螺旋機(jī)送入爐內(nèi)的煤產(chǎn)生沸騰氣化，在灰團(tuán)聚分離裝置中形成床內(nèi)局部高溫區(qū)，實(shí)現(xiàn)煤的破粘、揮發(fā)物逸出、氣化和灰的團(tuán)聚成球，借助重量的差別達(dá)到灰球與煤粒的分離， 并連續(xù)排出含碳量低的灰渣。煤氣夾帶的飛灰經(jīng)旋風(fēng)分離后再返回爐內(nèi)氣化。該技術(shù)流程如下：試驗(yàn)情況已完成日處理1 t 煤的小型試驗(yàn)和24 t 煤的中間試驗(yàn)，以及相配套的冷態(tài)試驗(yàn)。近期在陜西固城氮

31、肥廠，建設(shè)2400mm常壓氣化爐工業(yè)化示范裝置，2001 年可得到工業(yè)示范成果。另外還在云南解放軍化肥廠建設(shè)一套2400mm加壓氣化爐工業(yè)示范裝置。恩德粉煤氣化技術(shù)恩德粉煤氣化技術(shù)是在溫克勒氣化技術(shù)基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)較大的改進(jìn)和完善后，得到的一種獨(dú)特的新型粉煤(0 10mm氣化技術(shù)。)該技術(shù)的工藝流程與原理是：粉煤被送至氮?dú)饧訅好芊獾臍饣癄t煤倉(cāng)，通過(guò)底部的3 個(gè)螺旋加煤機(jī)將煤加入氣化爐底部錐體。根據(jù)煤氣熱值要求，氣化劑可采用空氣和蒸汽、過(guò)熱蒸汽與純氧（ 或富氧空氣） 。如果采用富氧空氣為氣化劑，純氧在富氧風(fēng)機(jī)吸入側(cè)與空氣混合，加壓到40kPa 后送氣化爐前與廢鍋?zhàn)援a(chǎn)的240過(guò)熱蒸汽混合，分別進(jìn)入一次風(fēng)噴嘴和二次風(fēng)噴嘴。一次風(fēng)噴嘴位于加煤機(jī)下方，共6個(gè)，在爐體均布，一次風(fēng)沿均線方向入爐并呈螺旋形上升，氣化劑與粉煤進(jìn)行流化，