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煙煤（或焦炭）氣化技術(shù)目前我國氮肥產(chǎn)業(yè)主要采用的煤氣化技術(shù)之一，其特點是采用常壓固定床空氣、蒸汽間歇制氣， 要求原料為準2575mm的塊狀無煙煤或焦炭，進廠原料利用率低，單耗高、操作繁雜、單爐發(fā)氣 量低、吹風(fēng)放空氣對大氣污染嚴重，屬于將逐步淘汰的工藝。常壓固定床無煙煤（或焦炭）富氧連續(xù)氣化技術(shù)其特點是采用富氧為氣化劑、連續(xù)氣化、原料可采用?準810mm粒度的無煙煤或焦炭，提高 了進廠原料利用率，對大氣無污染、設(shè)備維修工作量小、維修費用低，適合用于有無煙煤的地方， 對已有常壓固定層間歇式氣化技術(shù)進行改進。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 高、機械強度高、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)中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所技術(shù)。其特點是煤種適應(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?、低化學(xué)活性的煙煤和無煙煤、石 油焦，投資比較少，生產(chǎn)成本低。缺點是操作壓力偏低，對環(huán)境污染及飛灰堆存和綜合利用問題有 待進一步解決。此技術(shù)適合于中小型氮肥廠利用就地或就近的煤炭資源改變原料路線。恩德粉煤氣

3、化技術(shù)屬于改進后的溫克勒沸騰床煤氣化爐，適用于氣化褐煤和長焰煤，要求原料煤不粘結(jié)或弱粘結(jié) 性，灰分25%30%，灰熔點高、低溫化學(xué)活性好。在國內(nèi)已建和在建的裝置共有13套22臺氣化爐， 已投產(chǎn)的有16臺。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m3/h半水煤氣。缺點是氣化壓力為常壓，單爐氣化能力低，產(chǎn)品氣中CH4含量高達1.5%2.0%， 飛灰量大、對環(huán)境污染及飛灰堆存和綜合利用問題有待解決。此技術(shù)適合于就近有褐煤的中小型氮 肥廠改變原料路線。GE水煤漿加壓氣化技術(shù)屬氣流床加壓氣化技術(shù)，原料煤運輸、制漿、泵送入爐系統(tǒng)比干粉煤加壓氣化簡單，安全可靠、 投資省

4、。單爐生產(chǎn)能力大，目前國際上最大的氣化爐投煤量為2000t/d，國內(nèi)已投產(chǎn)的氣化爐能力 最大為1000t/d。設(shè)計中的氣化爐能力最大為1600t/d。對原料煤適應(yīng)性較廣，氣煤、煙煤、次煙煤、 無煙煤、高硫煤及低灰熔點的劣質(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低于1300 C，灰渣粘溫特性好。氣化系統(tǒng)不需要外供過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)簡單，為耐火磚襯里，制造方便、造價低。煤氣除 塵簡單，無需價格昂貴的高溫

5、高壓飛灰過濾器，投資省。國外已建成投產(chǎn)6套裝置15臺氣化爐；國 內(nèi)已建成投產(chǎn)7套裝置21臺氣化爐，正在建設(shè)、設(shè)計的還有4套裝置13臺氣化爐。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)定長周期運行。裝備國產(chǎn)化率已達90%以上，由于國產(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)西北化工研究院開發(fā)的具有自主知識產(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%。筆者認為在制備多元料漿時摻入油類 的辦法不符合當(dāng)前我國氮肥工業(yè)以煤代油改變原料路線的方針，有待改進。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、中國天辰化學(xué)工程公司共同開發(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月正式投入運行，至今運轉(zhuǎn)良好。在山東滕州兗礦國泰 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)指標見表1。： b; a4 p3 Z; g表1多噴嘴氣化與單燒嘴氣化結(jié)果對比（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)負荷比單燒嘴氣化爐靈活，適宜于氣化低灰熔點的煤。已建成及在建的有11 套裝置30臺氣化爐

8、。已順利投產(chǎn)的有3套裝置4臺氣化爐。在建最大的氣化爐投煤量為2000t/d， 氣化壓力6.5MPa。目前暴露出來的問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 2000萬3000萬元。但該技術(shù)屬我國獨有的自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)，在技術(shù)轉(zhuǎn)讓費方面比引進GE水煤 漿氣化技術(shù)具有競爭力。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?、煙煤、無煙煤、石油焦及高灰熔點的煤。入爐原料煤 為經(jīng)過干燥

9、、磨細后的干煤粉。干煤粉由氣化爐下部進入，屬多燒嘴上行制氣。目前國外最大的氣 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，無耐火磚襯里?？梢詺饣?高灰熔點的煤，但仍需在原料煤中添加石灰石做助熔劑。國內(nèi)2000年以來已引進19臺，其目標產(chǎn) 品有合成氨、甲醇，氣化壓力3.04.0MPa。我國引進的Shell煤氣化裝置只設(shè)1臺氣化爐單系列 生產(chǎn)，沒有備用爐，在煤化工生產(chǎn)中能否常年連續(xù)穩(wěn)定運行尚待檢驗。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。同時還需要另設(shè)中壓過熱蒸汽系統(tǒng)用 于氣化爐的過熱蒸汽。筆者認為目前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。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)過干燥、磨細后的干煤粉，干煤粉由氣化爐頂部進 入，屬單燒嘴下行制氣。氣化爐內(nèi)有水冷壁內(nèi)件，目前國外最大的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)。正常時要燃燒液化氣或其他可燃氣體， 以便于點火、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 沒有用來氣化煤炭，其中黑水泵煤氣化廠只有6年氣化褐煤的業(yè)績，沒有長期氣化高灰分、高灰熔 點煤的業(yè)績。神華寧夏煤業(yè)集團有限責(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t/a二 甲醚，一期60萬t/a甲醇項目，單爐投煤量約2000t/d。兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)西安熱工研究院開發(fā)成功的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的煤氣化技術(shù)?？蓺饣悍N包括褐煤、煙煤、貧 煤、無煙煤，以及高灰分、高灰熔點煤，不產(chǎn)生焦油、酚等。其特點是采用兩段氣化，其缺點是合 成氣中CH4含量較高，對制合成氨、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“綠 色煤電”項目，另一套示范裝置投煤量1000t/d級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t/a甲醇項目。四噴嘴對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（水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心）和中國天辰化學(xué) 工程公司通力合作開發(fā)的具有自主知識產(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。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。以兗礦魯南化肥廠GE水煤漿氣化工業(yè)裝置生產(chǎn) 用煤為原料進行試驗。中試裝置作了以氮氣和CO2為輸送載氣的試驗。氣化溫度為13001400C， 氣化壓力為2.03.0