气化：加压气流床煤气化单元技术及工艺选择

1  前言
   加压气流床技术是最近几十年发展起来的新型煤气化技术，与传统气化技术相比，加压气流床气化温度高、处理能力大、气体有效成分高、气化效率高，是未来煤气化技术发展方向。
   加压气流床煤气化技术包括煤的粉碎（制浆）、煤的输送、煤气化、废热回收、煤气净化、排渣等多项单元技术。其中，煤的进料形式、移热方式、喷嘴数量及分布、内衬材料等是区分各种加压气流床工艺的关键。目前，对于加压气流床煤气化工艺的分类方法有多种，按进料形式不同，可分为干煤粉进料和水煤浆进料两大类；以炉内气流方向及移热方式不同，可分为上行废锅型和下行水激冷型两类；按喷嘴数量和布置不同，可分为单喷嘴直喷和多喷嘴对喷两类；以气化炉内是否有耐火保温材料来分，可分为热炉壁和水冷壁两类；以喷烧方式不同来分，可分为一段喷烧和二段喷烧（见图1）。


   正是由于煤气化工艺所采用单元技术的差异，导致了各种工艺自身的优缺点。本文将在对比上述单元技术差异的基础上，分析当前有代表性的几种煤气化工艺的优缺点，为新上煤气化项目提供参考。
2  加压气流床单元技术的对比
2.1  水煤浆进料与干煤粉进料对比
   加压气流床气化压力较高，为了解决干粉加压及连续输送的难题，Texaco公司首先创建了水煤浆气化工艺。与干煤粉进料方式比较，水煤浆进料具有的最大优势在于易于加压，商业化装置的操作压力等级一般在2.6～8.5MPa之间，便于满足多种下游工艺气体压力需求。高压气化不仅可以为甲醇、醋酸等下游工艺节约中间压缩工序，也降低了能耗；另外，水煤浆进料与干粉进料相比，制浆系统具有安全并容易控制的特点。
   然而，水煤浆进料也存在明显的缺陷，如：水煤浆中近40％的水蒸发需要吸收大量的热，从而使冷煤气效率降低，氧耗、煤耗增高。另外，煤浆浓度对煤的成浆性有要求，对煤中的灰含量和灰熔融性有严格要求，这些要求造成了煤的选用范围变窄。特别是对于热值太低的劣质煤，水煤浆进料效果很差。
2.2  上行废锅型与下行激冷型对比
    气化炉出来的粗煤气具有很高的温度（1200～1700℃），为了让夹带的熔融炉灰凝固，同时为了回收热能，需要对其冷却。目前，工业上采用的移热方式有两种：一种是上行废锅流程，产生高压蒸汽；另一种是下行水激冷流程，产生饱和水粗煤气。这两种流程各自的特点是：废锅流程热效率高，煤气热值高，适合后续IGCC发电；但是，废锅流程设备造价高，特别是对于Shell炉来说，采用冷煤气激冷加废锅回收预热的方式设备复杂、冷煤气能耗高；激冷流程气化炉结构简单，而且含水煤气对于后续变换工序有利，非常适合作为化工生产合成气，但水激冷流程能量回收困难，且有效气（CO＋H2）含量较低，煤气热值低。另外，激冷流程黑水量大，生化处理难度高。因此，究竟哪种流程有利，需结合煤气下游用途综合考虑。
2.3  单喷嘴直喷与多喷嘴对喷对比
   Texaco水煤浆气化和GSP粉煤气化均采用单喷嘴直喷方式，其优点在于结构和控制简单、造价低。然而，由于加压气化过程涉及高温、高压、非均相条件下的流体流动及与之相关的传递过程和复杂的化学反应过程，单喷嘴直喷雾化效果不理想，气化效率相对较低；另外，由于采用单烧嘴，一旦喷嘴损坏，必须停车更换，因此一般单喷嘴直喷炉长周期运行时间短，需要有备用炉；单喷嘴的另一个缺点是容量小，无法满足大型化的需求。为了消除单喷嘴的上述缺点，Shell和多喷嘴水煤浆工艺采用了多喷嘴对喷结构，改善了气化炉传质传热效果，碳转化率、能耗等指标有所提高。但是，多喷嘴结构大大地增加了设备的复杂性，特别是需要独立的连锁控制系统，从而增加了设备造价、操作难度和维修率。
2.4  耐火砖热炉壁与水冷壁对比
   对于高温熔渣出灰的粉煤加压气流床气化技术而言，冷、热炉壁主要是涉及炉壁材料保护和热损失大小的问题。内衬耐高温熔渣侵蚀的耐火砖、外加保温层的热炉壁比水冷管膜外喷涂炭化硅保护层的冷炉壁可大量减少炉壁的热量损失，有利于较好气化热平衡的实现。但是要有这样长期耐高温的熔渣冲蚀的耐火材料是不容易的，必须用耐高温的原料如氧化铬、氧化锆、氧化镁等；要在渣砖界面能形成晶尖石结构的保护膜，防止液渣的浸入；从结构上应尽可能致密，减少表面空隙率。从目前工业情况看，耐火砖依然是Texaco水煤浆气化技术的一个薄弱环节，虽然采用国外耐火砖耐高温效果有所改善，但抗热震性能差，而且价格昂贵。由于耐火砖的原因，水煤浆气化温度一般控制在1400℃以下，从而导致碳转化率较低。水冷壁造价高而且存在一定的热损失，对于水煤浆气化来说很难维持热平衡，但炉壁寿命长，无需每年更换耐火砖，因而大多数干煤粉气化工艺采用水冷壁结构。
2.5  一段喷烧与二段喷烧对比
    Global E－Gas（原称DowDestec）为了提高水煤浆气化工艺碳转化率，并取消Texaco工艺庞大的辐射废锅，采用了二段喷烧工艺。该工艺最大的优势在于取消了Texaco炉庞大的辐射废锅，另外热效率稍高，这种流程对于IGCC联合发电来说有一定的优势。但对于合成气的生产来说，由于二段气化温度低（1000～1100℃），气化效率低，从而出口气甲烷含量增加、粗煤气粉尘含量高。前者对合成气不利，后者要求对合成气进行再净化，反而不经济。
   西安热工设计院开发了二段式干煤粉加压气化工艺。该流程的特征在于采用二段喷烧以抵消Shell炉的冷煤气循环激冷工艺，从而降低设备投资和运行费用。其缺点仍然是二段炉气化温度低（1000～1200℃），出口气需要再净化；对于合成气生产来说，优势不明显。
3  几种典型的加压气流床工艺
   自20世纪80年代Texaco水煤浆气化工艺开发成功以来，短短20年时间里，各种加压气流床工艺如雨后春笋般出现，如：Shell、Prenflo、GSP、E－Gas及多元料浆工艺等。2005年，华东理工大学的多喷嘴水煤浆气化工艺开发成功，标志着我国煤气化技术已经跻身国际先进行列。目前，加压气流床技术市场已经形成了各单元气化技术共存、国际国内技术共存的繁荣发展局面。
3.1  Texaco水煤浆气化工艺

   从煤输送系统送来原料煤，经称重后加入球磨机（棒磨机），根据煤的性质在磨机中加入一定量的水和添加剂共同磨制成浓度为60％～65％的水煤浆。煤浆经滚筒筛筛去大颗粒后流入磨机出口槽，先后经低压煤浆泵、高压煤浆泵送入气化炉顶部烧嘴。通过烧嘴，煤浆与空分装置送来的氧气仪器混合雾化喷入气化炉，在燃烧室中发生气化反应。气化炉燃烧室排出的高温气体和熔渣下行经激冷环被水激冷后，沿下降管导入激冷室进行水浴，熔渣迅速固化，粗煤气被水饱和。出气化炉的粗煤气再经文丘里喷射器和炭黑洗涤塔用水进一步润湿洗涤，除去残余的飞灰。生成的灰渣留在水中，绝大部分迅速沉淀并通过锁渣罐系统定期排出界外。激冷室和炭黑洗涤塔排出黑水中的细灰（包括未转化的炭黑）通过灰水处理系统经沉降槽沉淀除去，澄清的灰水返回工艺系统循环使用。为了保证系统水中的离子平衡，抽出小部分水送入生化处理装置处理排放。为保护气化喷嘴头部，设置专用循环冷却水系统。
   废锅流程气化炉燃烧室排出物经过紧连其下的辐射废锅副产高压蒸汽，高温粗煤气被冷却，熔渣开始凝固；含有少量飞灰的粗煤气再经过对流废锅进一步冷却回收热量，绝大部分灰渣（95％）留在辐射废锅底部水浴中。出对流废锅的粗煤气用水洗涤，除去残余的飞灰，然后可送往下游工序进一步处理；粗渣、细灰及灰水的处理方法与激冷流程相同。
    Texaco工艺的特点：
    ●水煤浆；
    ●下行水激冷；
    ●单喷嘴；
    ●耐火砖；
    ●一段喷烧
    Texaco水煤浆气化工艺的主要优点：
   （1）湿法加料、液体排渣，从而使加料系统结构简单，无机械传动装置，控制方便可靠，环境好；
   （2）工作压力高，单炉产气能力大，设备大型化较为容易；
    （3）开停车方便，加减负荷较快；
    （4）可以根据后续产品调整沸锅型和激冷型。
    Texaco水煤浆气化工艺的主要问题：
   （1）水煤浆进料，对原料煤的灰分和灰熔点要求高（灰分要求8％～13％，灰熔点低于1300℃），煤气中有效气含量低（CO＋H2约70％左右）；
   （2）耐火砖热炉壁寿命短，承受气化温度低，从而使气化效率较低；
    （3）耐火砖寿命短，维护费用高；
    （4）工艺烧嘴寿命短，对气化效益影响大；
   （5）其它存在问题：激冷环裂纹、变型，激冷室结构不合理，黑水系统结垢问题，闪蒸系统磨损问题等。
3.2  Shell干粉气化工艺

   来自煤场的煤和石灰石通过称重给料机按一定比例混和后进入磨煤机混磨（按质量计，其中90％粒度＜100μm），并由热风作为动力带走煤中的水分，再经过袋式过滤器过滤，干燥的煤粉进入煤粉仓中贮存。
   来自空分的氧气经氧压机加压并预热后与中压过热蒸汽混合后导入喷嘴。出煤粉仓的煤粉通过锁斗装置，由氮气（二氧化碳）加压至4.2MPa并以氮气作为动力送至喷嘴，与蒸汽、氧气一起进入气化炉内燃烧，反应温度约为1500 ℃～1600 ℃，压力3.5MPa。出气化炉的气体先在气化炉顶部被激冷压缩机送来的冷煤气激冷至9000℃，然后经输气管换热器、合成气冷却器回收热量后温度降至350℃，再进入高温高压陶瓷过滤器除去合成气中99％的飞灰。出高温高压过滤器的气体分为2股，一股进入激冷气压缩机压缩后作为激冷气，另一股进入文丘里洗涤器和洗涤塔，经高压工艺水除去其中剩余的灰并将温度降至150℃后去气体净化装置。处理后的煤气含尘量小于1mg／m3，然后送后续工序。在气化炉内产生的熔渣沿气化炉壁流入气化炉底部的渣池，遇水固化成玻璃状炉渣，然后通过收集器、渣锁斗，定时排放至渣脱水槽，再通过捞渣机捞出送至渣场，作为商品出售。在高温高压过滤器中收集的飞灰经飞灰气提塔气提并冷却至100℃后进入飞灰贮罐，一部分飞灰返回至磨煤机，另一部分作为商品出售。气化炉膜式壁内和各换热器由泵进行强制水循环，产生的5.4MPa饱和蒸汽进入汽包，经汽水分离后进入蒸汽总管，水循环使用。
    Shell气化工艺的主要特点：
    ●干煤粉
    ●上行废锅
    ●多喷嘴
    ●水冷壁
    ●一段喷烧
    Shell干粉气化工艺的主要优点是：
   （1）由于采用干法粉煤进料及气流床气化，因而对煤种适应广，可使任何煤种完全转化。它能成功地处理高灰分、高水分和高硫煤种，能气化无烟煤、石油焦、烟煤及褐煤等各种煤。对煤的性质诸如活性、结焦性、水、硫、氧及灰分并不敏感。
   （2）能源利用率高。由于采用高温加压气化，因此其热效率很高，在典型的操作条件下，Shell气化工艺的碳转化率99％。合成气对煤的能源转化率为80％～83％。此外尚有16％～17％的能量可以利用而转化为过热蒸汽。单位煤耗和氧耗低。
    （3）水冷壁设计保护炉体，气化温度高，寿命长。
   （4）多烧嘴对喷，操作负荷调节范围大，单炉生产能力大。
   （5）环保性能好，气化炉熔渣经激冷后成为玻璃状颗粒，性质稳定，对环境几乎无影响。污水中氰化物含量少，容易处理，必要时可做到零排放。
    Shell干粉气化工艺的主要问题是：
   （1）气化压力低，受干粉进料加压限制，气化压力一般仅能达到2～4 MPa，从而单炉能力小，后续工序需要再加压。
   （2）氮气输送，增加了气化产品惰性气体含量，气体净化难度增大。
   （3）粉煤制备投资高、能耗高、环境差，对原料煤的水含量要求比较严格（2％以下），需进行干燥，从而能耗高。粉煤制备一般采用气流分离，排放气需进行洗涤除尘，否则带来环境污染，从而增加投资。
   （4）安全操作性能不如湿法气化。主要体现在加压进料的稳定性不如湿法进料，会对安全操作带来不良影响。
    （5）气化炉结构复杂，制造难度大，要求高。
   （6）冷煤气激冷，需要增加煤气压缩，循环系统，从而增加投资和能耗。
    （7）国产化程度不高，造价贵，制造时间长。
3.3  GSP干粉气化工艺

   高水分含量的原煤首先在备煤装置中破碎成粒度小于6mm的碎煤，接着送入烟气干燥器进行干燥。干燥烟气由带有辐射加热面的燃烧室生成，用一小部分破碎成粒度小于1mm的煤粉作原料。在燃烧室的加热面设有水冷壁，同时可产生约8MPa，温度为460℃的蒸汽，将烟气冷却至700～800 ℃。烟气进入干燥器，将粉煤干燥至水分小于10％。烟气和干燥时产生的水蒸汽离开干燥器的温度为120℃，经过滤后放空。当燃烧高硫煤时，烟气排至大气前要先脱硫。当有足够量的低压蒸汽时，也可以采用管式于燥器进行干燥。经过干燥的碎煤送入球磨机磨碎成小于0.2mm粒级含量达80％以上的煤粉。粉煤燃料由载气通过输送管进入储仓，输送物料的气体经过滤后排出系统。两个带球阀的加压锁斗交替装入粉煤燃料，并使压力增加至4MPa，然后由氮气将粉煤输送至气化炉。气化炉由一圆柱形反应室组成，其上部有轴向开孔，用于安装燃烧器。气化炉底部是液态排渣口。物料经喷嘴入炉，喷嘴处安装有测温装置。粗煤气出口温度比灰渣流动温度高100～150℃。煤气和液渣并流向下进入煤气激冷系统。反应器的四周装有水冷壁管，压力为4MPa，高于反应室压力，水受热沸腾变成蒸汽，降低炉壁温度。在冷却管靠近炉中心侧有密集的抓钉，用来固定碳化硅耐火层。耐火层厚度约为20mm。因有盘管冷却，耐火层表面温度低于液态的凝固温度，因而会在耐火层表面结一层凝固渣层，最后形成流动渣膜，对耐火层起到保护作用。粗煤气被水激冷至接近200℃，然后出炉体进行变换、净化处理。GSP的脱硫采用低温甲醇洗和N－甲基－ε－己内酰胺溶剂洗涤，脱碳采用甲醇洗涤。
    GSP气化工艺的特点：
    ●干煤粉
    ●下行水激冷
    ●单喷嘴
    ●水冷壁
    ●一段喷烧
    GSP干粉气化工艺的主要优点：
   （1）干粉进料，对煤种要求较少，基本能适应任何煤种；
    （2）水冷壁，可以采用较高的气化温度（1400～1700℃），从而气化效率高；
   （3）水激冷，简化了设备，提高了产品气的氢碳比。
    （4）与Shell炉比较，投资大大缩小。
    GSP干粉气化工艺的主要问题：
    （1）干粉进料，从而气化压力低；
    （2）单喷嘴，气化炉能力低，大型化难度大；
   （3）粉煤制作、输送过程能耗大、安全性、环保型不如液态进料。
3.4  多喷嘴对置式加压水煤浆气化工艺

    该工艺为华东理工大学和兖矿集团共同开发。
   煤与水、煤浆添加剂进入煤磨机，制得煤浆浓度为60％～65％（质量分数）的煤浆，经煤浆给料泵加压后，进入4只工艺烧嘴；来自空分装置的纯氧分4路经氧气流量调节后进入工艺烧嘴；水煤浆与氧气一起通过工艺烧嘴喷入气化炉，在气化炉内形成撞击反应区，进行部分氧化反应，生成的粗合成气、熔渣一起向下进入气化炉激冷室，大部分熔渣在水浴中经激冷固化后落入激冷室底部，然后进入锁斗收集，定期排放；粗合成气出气化炉，通过加湿混合后送入水洗塔进行洗涤除尘，含尘量＜1mg／m的合成气送合成气净化系统。来自气化炉激冷室、水洗塔底部的黑水分别经过减压送入高温热水塔，然后送入真空闪蒸器进行真空闪蒸；闪蒸后的黑水进入澄清槽，加入絮凝剂以强化沉降；浓缩的黑水经澄清槽底部被泵送入压滤机，澄清的灰水大部分经闪蒸气加热回收热量后返回系统，其余去废水处理工序，无环境污染。
   多喷嘴对置式气化工艺的特点：   
    ●水煤浆
    ●下行水激冷
    ●多喷嘴
    ●耐火砖
    ●一段喷烧
    多喷嘴对置式水煤浆加压气化工艺的主要优点：
   （1）该气化炉有效气体（CO＋H2）达83％，它比相同条件下的德士古炉（80％～81％）高1.5％～2.0％。
   （2）碳转化率大于98％（德士古炉为95％），比德土古技术高2％～3％。
    （3）比煤耗为550 kg，比德士古炉的640kg低7％。
    （4）生产1000 m3（标态）有效气体的比氧耗为380m3（标态），比德士古炉的410 m3（标态）低7％。
   （5）采用蒸发热水塔来实现热量的回收。蒸发热水塔由蒸发室与热水室组成，两者协同完成黑水热量回收，使返回系统的热水升温，通过蒸发方式回收部分黑水（蒸汽）补充入返回的灰水流，使溶解于黑水中的酸性气、不凝性气脱除。与德士古炉采用换热器间接换热相比，新型气化炉的灰水温度高（直接接触），热质传递效率高（传热温差大），工作周期长（设备空间相对换热器大得多，不会因结垢引起设备效率大幅下降）。
    多喷嘴对置式加压水煤浆气化工艺的主要问题：
   （1）水煤浆进料带来的热效率低下、氧耗高、对煤的灰分和灰熔点要求高、耐火砖寿命短、喷嘴寿命短等问题依然存在。
   （2）多喷嘴多路控制系统增加了设备投资和维修工作量。
3.5  两段喷干煤粉加压气化工艺

   本工艺是由西安热工院等单位在科技部支持下开发的，其工艺原理相当于干煤粉的E－Gas炉。
   水分低于2％、细度85％小于200目的粉煤首先储存于常压煤粉仓，经过计量仓后靠重力落入煤粉变压仓。变压仓用N2充压，当与煤粉输送仓压力平衡时.煤粉落入输送仓，然后被N2输送至气化炉一段和二段喷嘴，氧气经预热后与过热蒸汽混合进入一段喷嘴。粉煤、氧气、水蒸汽在气化炉一段反应区着火并进行气流式火焰反应，反应压力达到3.0MPa。生成以CO和H2为主的高温粗煤气，二段喷入的煤粉和蒸汽遇到高温粗煤气后发生煤的热解、挥发分的燃烧和裂解、碳的燃烧和气化等多种反应，并将高温粗煤气冷却至900℃以下。而后，煤气进入位于气化炉顶部的废热锅炉，在冷却降温后进入旋风分离器进行干法除尘。旋风分离器收集的飞灰被返回气化炉一段煤粉仓进行返炭气化，以便提高气化炉总的碳转化率，经过干法除尘的煤气在洗涤塔内进行水洗，进一步降温和除尘。洗涤后的煤气在煤气闪蒸罐内降压闪蒸，最后经火炬放空。气化炉水循环系统采用强制循环，运行压力为4.0MPa，高于气化反应压力。脱氧水经循环水泵升压后进入位于气化炉顶部的废热锅炉。经过换热后的脱氧水出废热锅炉，依次进入气化炉一段水冷壁、二段水冷壁。水在水冷壁内吸热后仍将以不饱和水的状态离开水冷壁，以避免出现传热恶化，损坏水冷壁管，然后在水闪蒸罐中闪蒸后排空。在水冷壁管靠近炉中心侧有密集的抓钉，用来固定碳化硅耐火层。耐火层厚度为20～40mm，因有水冷壁管冷却，耐火层表面温度低于液态渣的凝固温度，会在耐火层表面结一层凝固渣层，最后形成流动渣膜，对耐火层起到保护作用。煤气化反应过程生成熔融态的炉渣，在气化炉水冷壁的内壁上附着，并形成一层渣保护层。随着渣层的增厚，上层熔
渣在重力作用下.向下流动进入气化炉底部的水域内，被水激冷后，定期从气化炉底部经渣锁斗排至渣池环形空间位于气化炉压力容器和水冷壁之间。气化炉运行时充氮气进行保护，压力略大于气化炉内操作压力，设计环形空间是为了容纳水的输出／输入管和联箱。并且，环形空间还有利于检修。为保护气化炉喷嘴，防止气化炉内的高温对喷嘴造成过热损坏，设有喷嘴冷却水系统。喷嘴冷却水槽的软水经喷嘴冷却水泵分别打入一段喷嘴和二段喷嘴。出喷嘴的冷却水经减压后进入喷嘴冷却水冷却器进行冷却，然后返回喷嘴冷却水槽循环使用。
    两段式加压气化工艺的特点：
    ●干煤粉
    ●上行废锅
    ●多喷嘴
    ●水冷壁
    ●两段喷烧
    两段喷干煤粉加压气化工艺的主要优点是：
   （1）与Shell炉对比，用二段气化代替冷煤气激冷，提高了热效率，减少了煤气流量，从而煤气冷却、除尘、水洗涤装置尺寸变小。
   （2）与Shell炉对比，由于取消了冷煤气激冷，从而省略了冷煤气加压返回的设备投资及能耗。
    两段喷干煤粉加压气化工艺的主要问题是：
   （1）干粉进料的普遍问题如：气化压力低、粉煤制作、输送过程能耗大、安全性、环保型不如液态进料。另外合成气惰性组分含量高。
    （2）工程实施经验少。
3.6  其余代表性工艺
3.6.1  E－Gas气化工艺
   该技术最早由DOW化学公司开发成功。主要特点是采用水煤浆进料，两段式多喷嘴对喷上行制气，在第二段喷入约20％的水煤浆与一段出来的高温煤气相作用，发生部分气化反应的同时，也把高温煤气降至800～9000℃，使煤气中夹带的高温煤渣激冷成固态颗粒，便于在后面除去。由于两段进料，可以提高煤的气化效率，但由于二段喷浆后温度降低，煤气中甲烷含量上升，气体中的煤粉也增加。
3.6.2  多元料浆气化工艺
   由西北化工研究院开发。其原理是在水煤浆中加入一定量的石油焦和油等其它可燃碳质原料，替代水煤浆中的一部分水，使气化过程所需的水分更接近气化反应工艺条件所需的水蒸汽量，增加入炉料浆中的碳有效反应物浓度，提高煤气中CO、H2的含量，减少单位产量CO＋H2的氧气和原料煤的消耗，从而可以降低能耗和生产成本，提高经济效益。
4  煤气化工艺的选择
    煤气化是煤化工的核心和关键技术。
   迄今为止，没有一种煤气化工艺能够提供所有煤气化用户最佳的经济技术方案。如：Texaco工艺气化压力高，对生产合成气有利，但带来了合成气有效成分低、耐火砖寿命短等问题；Shell工艺气化效率高，但存在压力低、煤气中惰性组分高、设备投资大等问题。对于用户来说，由于原料煤的品质不同、产品气的用途不同对煤气化工艺的要求也不同，因此，在进行煤气化工艺选择过程中应综合对比各工艺的技术、经济、技术成熟度等各项指标，根据自身要求，合理选择煤气化工艺。
4.1  技术先进性对比

    可以看出：
   Texaco工艺由于采用水煤浆进料，因此氧耗率相对较高；由于采用耐火砖内衬壁，因此气化温度相对较低，因而碳转化率低，煤耗率较高；由于采用水激冷，因此H2／CO高，更适合做化工合成气。
   多喷嘴水煤浆工艺由于增加了喷嘴数量，从而提高了气化炉内传质传热效果，使得碳转化率提高，氧耗率、煤耗率较Texaco有所降低；
   多元料浆流程由于采用部分油代替水，使得水煤浆热值提高，因而煤气有效成分含量有所提高，碳转化率、氧耗率、煤耗率等指标比Texaco工艺有一定提高；
   E－Gas工艺数据不全，但从气化原理分析，其煤气化效果与Texaco相当；但对于大型化装置来说，单喷嘴始终是一个缺陷。
   干煤粉进料工艺普遍气化温度高、碳转化率高、煤气中有效气体含量高。相比较而言，Shell工艺由于采用多喷嘴，煤气激冷流程，碳转化率最高，但流程复杂；
   GSP工艺采用下行水激冷流程，设备投资减少，但有效气含量降低，H2／CO高，更有利于作为化学合成气；
   干煤粉两段工艺相对Shell工艺来说，减少了冷煤气循环和压缩，因此设备投资更少，但碳转化率相对较低。
   因此，从能源利用率方面考虑：干煤粉、多喷嘴、废锅对于IGCC联合循环发电是有利的；干煤粉与水煤浆对于化学合成气的生产来说各有优势，需要根据原料种类、经济性能、技术成熟度等来综合考虑。
4.2  经济性能对比
   一般而言，干粉进料比水煤浆进料投资高，运行复杂；多喷嘴比单喷嘴投资高，冷煤气循环激冷流程比水激冷设备投资大而运行成本低，黑水处理难度小。因此对于相同规模的煤气化装置来说，投资从大到小的相对排列顺序是：
   Shell＞干煤粉两段＞GSP＞多喷嘴水煤浆＞E－Gas＞多元料浆＞Texaco
    而运行成本Texaco最大，干煤粉相对较低。
   其中，以煤气化联产60万t／a甲醇为例，Shell与Texaco投资及运行成本如下：

                   
   可以看出，虽然Shell方案投资比Texaco方案约高10％，但从技术先进性及操作费用上，采用Shell干粉煤气化工艺明显优于Texaco水煤浆气化工艺，其吨甲醇操作费用比Texaco约低7％，静态差额投资回收期约3.6年。此外Shell干粉煤气化受煤种的限制较小。另外，本文比较所选取的煤价为每吨200元，如果煤价再升高，采用Shell干粉煤气化工艺技术的优越性将更加显著。
4.3  技术成熟度对比
   煤气化是一项复杂的系统工程，从工艺设计到完善的工艺流程需要长时间的不断完善。因此，对于新上装置来说，选择技术成熟度高的工艺是首选。
   通过对Texaco、Shell等工艺商业实施情况及反映出来的问题的分析不难发现：
   Texaco从商业运行至今在国内外有很多装置，经过多年的运行及改进，在工艺上已经成熟，装置能够在最短时间内达到设计要求。
   Shell工艺先进，自动化程度高，存在的工艺和设备问题少。但是，由于工业化时间短，设备复杂，国产化程度低，工程设计周期长，待完全成熟仍需要一段时间。
   多喷嘴水煤浆工艺是在Texaco工艺基础上发展起来的国产化技术，设计过程中吸取了Texaco的不少经验和教训。因此，工业装置相对比较稳定。
   E－Gas工艺、GSP、两段干煤粉工艺在国内尚无工业运行装置，其成熟度有待检验。
   多元料浆工艺虽然在国内已经推广了13套，但基本都是小型油改煤的装置，其总体设计并不多，因此工业运行中出现了很多问题，大规模工业化应用实际不成熟。
               

4.4  建议
   对于煤气化联合循环发电（IGCC），干煤粉进料无疑具有优势，特别是Shell煤气化工艺（SCGP）无论从工艺先进性和成熟度来说均是首屈一指的。
   对于煤气化生产化工合成气来说，干煤粉进料气化效率高，可采用水冷壁，装置容易实现长周期运行，经济效益好；水煤浆进料气化压力高，设备造价低，易于控制。综合成熟度、技术先进性、经济效益来考虑，Shell，GSP，Texaco和多喷嘴水煤浆工艺均可选择，企业应根据自身情况来挑选。
   从技术经济先进性方面考虑，最佳的生产合成气的煤气化技术集成应该为：
   干煤粉进料二氧化碳（氮气）输送＋纯氧气化＋下行水冷壁内衬＋水激冷＋多喷嘴流程。但目前还无这样的商业运行技术。
   综上所述，煤气化是一项复杂的系统工程。现有加压气流床技术各有千秋，对于煤气化技术选择来说，应根据原料煤的特点、产品气的用途、工艺成熟度以及企业自身状况来综合考虑。