國內(nèi)外煤氣化技術(shù)介紹

1、專家介紹l 山西省粉煤氣化工程研究中心總工程師。山西省粉煤氣化工程研究中心總工程師。l 在中科院山西煤化所長(zhǎng)期從事流態(tài)化和煤化學(xué)工程研究開發(fā)，作為項(xiàng)目在中科院山西煤化所長(zhǎng)期從事流態(tài)化和煤化學(xué)工程研究開發(fā)，作為項(xiàng)目 負(fù)責(zé)人成功地開發(fā)了灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)，為灰熔聚流化床氣化技負(fù)責(zé)人成功地開發(fā)了灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)，為灰熔聚流化床氣化技術(shù)第一發(fā)明人。術(shù)第一發(fā)明人。l 作為首席科學(xué)家主持國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目作為首席科學(xué)家主持國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目(973)“(973)“煤熱解、氣煤熱解、氣化及高溫凈化過程的基礎(chǔ)性研究化及高溫凈化過程的基礎(chǔ)性研究”，為形成新一代煤轉(zhuǎn)化技術(shù)奠定了基

2、礎(chǔ)。，為形成新一代煤轉(zhuǎn)化技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。l 作為博士生導(dǎo)師注重研究隊(duì)伍和研究生培養(yǎng)，指導(dǎo)博士生作為博士生導(dǎo)師注重研究隊(duì)伍和研究生培養(yǎng)，指導(dǎo)博士生1212名，發(fā)表論名，發(fā)表論文文134134篇。篇。l 獲中科院科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)兩次、國家獲中科院科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)兩次、國家 八五八五 科技攻關(guān)重大科技成果獎(jiǎng)一科技攻關(guān)重大科技成果獎(jiǎng)一次、國家發(fā)明三等獎(jiǎng)一次及若干省、部獎(jiǎng)，獲國家發(fā)明專利和國家實(shí)用新次、國家發(fā)明三等獎(jiǎng)一次及若干省、部獎(jiǎng)，獲國家發(fā)明專利和國家實(shí)用新型專利各一項(xiàng)。型專利各一項(xiàng)。張永張永奇奇 王王 洋洋中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所山西省粉煤氣化工程研究中心山西省粉煤氣化

3、工程研究中心 2006. 2006. 5 5. . 28281954年年10月創(chuàng)建于大連市月創(chuàng)建于大連市( (中科院煤炭研究室中科院煤炭研究室) )1961年遷至太原市年遷至太原市1963年擴(kuò)建為中國科學(xué)院煤炭化學(xué)研究所年擴(kuò)建為中國科學(xué)院煤炭化學(xué)研究所1965年年1978年改名為燃料化學(xué)研究所年改名為燃料化學(xué)研究所1979年復(fù)名為中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所年復(fù)名為中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所19801980年成立灰熔聚煤氣化課題組；年成立灰熔聚煤氣化課題組；19941994年擴(kuò)建為氣化室；年擴(kuò)建為氣化室；20012001年改名能源環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)室；年改名能源環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)室；20022002年改

4、名為煤氣化工程研究中心；年改名為煤氣化工程研究中心；20052005年成立山西煤氣化工程研究中心；進(jìn)行加壓灰熔聚煤年成立山西煤氣化工程研究中心；進(jìn)行加壓灰熔聚煤 氣化工藝大型化的開發(fā)。氣化工藝大型化的開發(fā)。CoalOxygenSteamGasifier Gas Composition(Vol %)H2 25 - 30CO 30 - 60CO2 5 - 15H2O 2 - 30CH4 0 - 5H2S 0.2 - 1COS 0 - 0.1N2 0.5 - 4Ar 0.2 - 1NH3 + HCN 0 -0.3Ash/Slag/PMC + 1/2 O2 COC + O2 CO2C + CO2 2C

5、OC + H2O CO + H2C + 2H2 CH4CO + H2O H2 + CO2CO + 3H2 CH4 + H2O S H2S+COS N NH3+HCN C + O2 CO2H + O2 H2O S O2 SOX N O2 NOX Hg Hg, HgO水水 水蒸汽水蒸汽 CoalAirFlue gas燃燒煤量100100100100溫度1000100015001500壓力常壓常壓常壓40atm介質(zhì)空氣空氣氧氧介質(zhì)量9003608383產(chǎn)物CO2，N2，H2O，NOx，SOx， 灰H2 CO， CO2，N2，NH3，H2S，COS， 灰產(chǎn)物量1000460173173物理熱化學(xué)熱；易

6、控制調(diào)節(jié)液渣；化學(xué)能80%或合成氣氣化Lurgi 氧氣鼓風(fēng)氣化爐的典型操作結(jié)果氧氣鼓風(fēng)氣化爐的典型操作結(jié)果 煤種來源 粒徑（mm）泥 煤褐 煤次 煙 煤煙 煤無煙煤Ireland15.2-40.6Germany1.0-10.1North Dakota1.4-30.5Riotolbio5.1-30.5Sasoll5.1-30.5Westerfield5.1-30.5Charle-ston5.1-30.5Vietnam5.1-30.5 工業(yè)分析（wt%）揮發(fā)份 57.336.829.130.519.728.929.15.7固定炭25.232.630.438.738.343.047.687.3水分1

7、5.526.534.316.55.415.75.12.0灰分2.04.16.214.336.312.418.25.0高熱值 kJ/kg22865261682793531168300098321223333235193灰熔點(diǎn) /-1204124914271421139913821499操作壓力 /MPa2.032.523.033.032.862.452.242.86煤氣組成，（vol%）CO17.019.115.920.221.424.224.820.3H234.137.239.238.938.439.738.345.3CH413.611.810.811.79.69.49.34.7CnHm0.6

8、0.41.20.40.51.00.60.3H2S0.10.20.40.30.20.80.50.1CO233.830.732.228.128.924.425.827.5N20.80.50.30.41.00.50.71.3煤氣熱值 /kJ/m3116141144611409117481109611811114389836Texaco 氣化爐氣化爐日 期設(shè) 計(jì)Jun. 18, 1984Sep. 27, 1984Nov. 29, 1984炭轉(zhuǎn)化率,（%）95999898O/C 原子比0.991.040.970.97水煤漿濃度,（%）60586059O2 消耗量（M3O2/103m3(CO+H2)）42

9、1418382390冷煤氣效率,（%）71.272.173.973.7Shell 氣化爐氣化爐項(xiàng) 目設(shè) 計(jì) 變 化 范 圍示 范 運(yùn) 行 用 煤 量 t/d 229115-235229操作嚴(yán)厲 MPa2.512.44-2.512.44煤氣組成 %H229.922.7-34.627.7-29.8CO62.954.8-69.066.5-69.0CO25.82.2-10.82.2-2.4CH40.040.001-0.0040.001-0.004H2S+COS1.01.1-1.81.1-1.2炭轉(zhuǎn)化率98.598.597-98GSP氣化爐氣化爐E-Gas氣化爐氣化爐OKONaMgOCaOOFeOAlS

10、iO2232322)(Tf=13.545X-229.08X1232 氣固流態(tài)化氣固流態(tài)化 適當(dāng)氣速使煤沸騰流化適當(dāng)氣速使煤沸騰流化 傳熱傳質(zhì)性能好傳熱傳質(zhì)性能好 氣化強(qiáng)度高氣化強(qiáng)度高中心射流形成局部高溫區(qū)中心射流形成局部高溫區(qū) 提高氣化強(qiáng)度提高氣化強(qiáng)度 促使灰渣團(tuán)聚促使灰渣團(tuán)聚灰渣團(tuán)聚重力分離灰渣團(tuán)聚重力分離 選擇性排出低炭含量灰渣選擇性排出低炭含量灰渣 爐料炭含量高結(jié)渣風(fēng)險(xiǎn)小爐料炭含量高結(jié)渣風(fēng)險(xiǎn)小 爐溫提高煤種適應(yīng)性爐溫提高煤種適應(yīng)性寬寬飛灰可控循環(huán)飛灰可控循環(huán) 提高碳轉(zhuǎn)化率提高碳轉(zhuǎn)化率灰熔聚特殊分布器結(jié)構(gòu)灰熔聚特殊分布器結(jié)構(gòu)特殊分布器結(jié)構(gòu)以建立：特殊分布器結(jié)構(gòu)以建立：19961996200

11、02000年：年：原料原料東山東山瘦煤瘦煤西山西山焦煤焦煤王封王封貧瘦煤貧瘦煤焦煤焦煤洗中煤洗中煤神木神木煙煤煙煤彬縣彬縣煙煤煙煤埃塞埃塞褐煤褐煤工工業(yè)業(yè)分分析析 Wt%MadAadVad1.3018.2313.611.4916.9119.510.9512.6813.501.5341.3618.494.425.9932.152.5210.1424.4313.5829.4530.18焦渣特性焦渣特性3644322元元素素分分析析Wt%CadHadOadNadStad70.933.532.591.372.0570.584.154.891.160.8276.213.403.410.722.6345.

12、922.977.030.740.4573.984.469.701.240.2169.943.8512.730.360.4636.842.6815.011.021.42灰灰熔熔點(diǎn)點(diǎn) CDTSTFT148015001500150015001500138014401500150015001500120012201240116012101300130013701390熱熱值值MJ/kg Qnet.v.ad28.0628.3920.57 29.229.0915.24原料原料湖南湖南無煙煤無煙煤陽泉陽泉無煙煤無煙煤晉城晉城無煙煤無煙煤晉城晉城無煙煤無煙煤石油焦石油焦 山東山東菜園菜園山東山東鮑店鮑店工工業(yè)

13、業(yè)分分析析 Wt%MadAadVad2.3629.216.152.0627.828.931.9737.886.651.8019.027.960.990.2710.551.89 14.69 30.75 2.3119.6830.48焦渣特性焦渣特性2222276元元素素分分析析Wt%CadHadOadNadStad60.992.593.570.640.6461.492.833.450.891.4653.082.032.250.332.4672.732.692.770.730.2684.623.405.771.713.2471.10 4.38 5.82 1.19 0.93 65.994.256.25

14、1.10.42灰灰熔熔點(diǎn)點(diǎn) CDTSTFT150015001500150015001500138014401500150015001500150015001500 150015001500 148015001500熱熱值值MJ/kg Qnet.v.ad22.7222.8419.3626.8735.3 28.95 26.15 產(chǎn) 地Ethiopia彬 縣西 山東 山陽 泉晉 城煤 種褐 煤煙 煤焦 煤瘦 煤無煙煤無煙煤煤 kg/h1056633.3780932709522氣化溫度 /C100010841078109710531187氣化壓力 (g) /kPa40.022.512315830121

15、空氣 Nm3/h102.5123.9427222132121氧氣 Nm3/h349.3334.0320475310330蒸汽 kg/h510625.85281256745550氧煤比 (Nm3/kg)0.330.530.410.510.440.63汽煤比 (kg/kg)0.480.990.681.351.021.05氧濃度 %827955757679 煤氣組成 (Vol.%)COCO2CH4H2N221.9228.094.2338.657.1129.4621.591.739.737.4228.3618.381.7031.8819.6826.6720.981.9442.128.2036.988.

16、070.6729.0625.2233.9422.420.6434.968.03煤氣熱值 kJ/Nm3937294688318949787229000煤氣產(chǎn)率 Nm3/kg1.192.122.242.351.952.43炭轉(zhuǎn)化率 %90.4385.789.788.18486煤種：褐煤煙煤無煙煤石油焦 灰含量：1%37.88%灰熔點(diǎn)：1160 C1500 C +揮發(fā)份：6.15%32.15%所有試驗(yàn)煤種均能連續(xù)穩(wěn)定操作，氣化指標(biāo)、消耗指標(biāo)、處理能力等依煤質(zhì) 優(yōu)劣而不同不同氣化爐工藝?yán)涿簹庑屎蜌饣^程效率比較不同氣化爐工藝?yán)涿簹庑屎蜌饣^程效率比較 氣化爐項(xiàng)目LurgiHTWKRWAFBShel

17、lTexaco冷煤氣效率, %79.982.480.773.9（78）*80.776.8（70）過程效率, %_76.773.868（72）*71.067.2（68）備注塊煤，復(fù)雜的其它凈化系統(tǒng)褐煤無煙煤煤漿濃度66.5%(62%)干法進(jìn)料氣流床與流化床氣化備煤能耗隨煤灰分變化干法進(jìn)料氣流床與流化床氣化備煤能耗隨煤灰分變化%0*10203040Shell2.272.542.883.353.97%AFB0.080.090.10.120.14*折算基準(zhǔn)：煤（灰分0%），熱值為25.1 MJ/kg 0102030401216202428 原煤原煤 加20%的助熔劑加20%的助熔劑熱 耗 熱 耗 /%

18、灰含量 灰含量 /%01020304080120160200240 原煤原煤 加20% 助熔劑加20% 助熔劑煤 耗煤 耗 /%灰含量灰含量 /%010203040020406080100120 原原煤煤 加加2 20 0% % 助助熔熔劑劑灰灰渣渣量量 /%灰灰含含量量 /%水煤漿進(jìn)料氣流床氣化水煤漿進(jìn)料氣流床氣化煤漿水蒸發(fā)和升溫?zé)岷摹?shí)物煤耗及灰渣量隨原料煤灰分的變化煤漿水蒸發(fā)和升溫?zé)岷?、?shí)物煤耗及灰渣量隨原料煤灰分的變化*水煤漿濃度水煤漿濃度: 60%，煤的熱值，煤的熱值: 25.1 MJ/kg0102030400246 原煤原煤 加20% 助熔劑加20% 助熔劑熱 耗熱 耗 /%灰含量灰含量 /%010203040100120140160180200 原煤原煤 加20% 助熔劑加20% 助熔劑煤 耗煤 耗 /%灰含量灰含量 /%010203040020406080100120 原原煤煤 加加2 20 0% % 助助熔熔劑劑灰灰渣渣量量 /%灰灰含含量量 /%和水煤漿進(jìn)料氣流床氣化爐相似，但影響程度顯著減小和水煤漿進(jìn)料氣流床氣化爐相似，但影響程度顯著減小高灰含量易引起耐火壁和排渣系統(tǒng)故障高灰含量易引起耐火壁和排渣系統(tǒng)故障干法進(jìn)料氣流床氣化干法進(jìn)料氣流床氣化升