科林CCG粉煤气化技术特点及应用

煤炭加工与综合利用40COAL PROCESSING & COMPREHENSIVE UTILIZATIONNo.8, 2014科林CCG粉煤气化技术特点及应用贾彧智(德国科林工业技术有限责任公司，北京100004)摘要:介绍了科林CCG粉煤气化技术的特点及贵州开阳化工公司气化装置试车情况;科林CCG气化炉以贵州当地高硫、高灰分和高灰熔点煤为原料，实现了煤炭清洁转化，为我国劣质“三高”煤综合高效利用开辟了一条新的途径。关键词:煤气化;水冷壁;多喷嘴;高硫煤;灰分;灰熔点中图分类号: TQ546文献标识码: A文章编号: 1005-8397 (2014) 08-0040-04德国科林工业技术有限贵任公司在干粉煤气工艺蒸汽流床气化技术领域拥有四十多年的研发、设计、-常压煤厂氧气一→合成气文丘里←工艺制造、建设及运行经验，拥有科林CCG粉煤气化冷凝液技术独立完整的知识产权及工业解决方案。↓保粉塔灰水利用科林的创始人是前德国燃料研究所研发部部(破碎/长Wolf博士，其核心技术团队来自于前德国燃料煤粉研究所及黑水泵气化厂。20世纪90年代，Wolf给料罐黑水处理博士与其同事共同创立了科林，并在黑水泵气化磨煤机捞渣机废水滤饼释放气厂200MW工业化装置的基础上完成了CCG粉煤气化技术的研发工作。图1科林 CCG粉煤气化技术工艺流程1科林CCG 气化工艺流程2科林CCG气化炉结构德国科林CCG粉煤气化技术是干法粉煤加压气化炉由烧嘴、燃烧室、激冷室、水冷壁、进料，以氧气作为氧化剂并通过液态排渣的煤气外壳等部分组成。图2为科林CCG气化炉。化技术。该技术工艺主要包括:煤粉输送系统、2.1烧嘴气化与激冷系统、合成气净化系统、排渣系统及CCG气化炉为多喷嘴顶置形式，分为引燃烧黑水处理系统。科林CCG粉煤气化技术工艺流程嘴和煤粉烧嘴。在开车和停车时候，利用液化气示于图1。混合氮气作为引燃烧嘴的燃气。在气化炉运行过程中，出于安全的考虑，引燃烧嘴在较小的功率下运行(长明灯)。可以利用循环回送的合成气收稿日期: 2014-07-31作者简介:贾彧智(1982- -),男，重庆人，2006年毕业于英国作为引燃烧嘴的燃料。由于长明灯反应放热也是伦敷帝国理工大学机械工程系，理学硕士，德国科林工业技术有限气化反应中国煤化工成额外的能量责任公司北京代表处首席代表。损耗。科YHCNMHG2014年第8期贾或智:科林CCG粉煤气化技术特点及应用413科林CCG气化技术特点及优势3.1煤种适应性广(1)粉煤气化技术克服了部分煤种难以制浆的问题，可避免将大量的水带入气化炉，且气化效率、碳转化率等指标高。(2)可以气化无烟煤、烟煤、褐煤等煤种。科林气化技术在贵州开阳化工的项目是应用贵州本地高灰分、高灰熔点、高硫煤种，即“三高煤”，的最好例证。而最早在德国黑水泵厂的200 MW粉煤气化炉应用的是德国本地的褐煤。(3)德国科林公司拥有完整的煤种数据库和图2科林CCG气化炉气化用煤的理论体系，能够针对该项目的不同煤种提供多种配煤或配灰方案。3.2水冷壁结 构000.工艺烧嘴(1)这种结构寿命长，检修少，无需耐火砖，在线率高。水冷壁的寿命可达25 a,每半年检修一次。(2)采用水冷壁结构在开停车时不存在热壁炉的烘炉问题，从冷态开车到满负荷仅需要1 h,可以快速响应下游对合成气需求。(3)采用水冷壁进行以渣抗渣，气化反应的温度可以较高，不会对炉体有所损害，而对于热壁炉则需要考虑气化温度对耐火材料的影响。故点火烧嘴水冷壁气化炉可以气化灰熔点较高的煤种，进一图3 科林CCG烧嘴分布步提高了煤种的适应性。3.3多 烧嘴顶置下喷2.2燃烧室(1)多喷嘴布置保证了粉煤在反应空间分布煤粉、氧气和水蒸气通过烧嘴进入燃烧室，均匀，流场分布更加合理，在相同的气化温度下，发生部分氧化反应。燃烧室是由齿形蛇管卷水冷与单喷嘴相比可以实现更高的碳转化率。壁围成的圆柱形空间，上部为烧嘴，下部为排渣口,(2)多喷嘴结构可以更好地实现气化炉内壁原料与氧气、水蒸气的气化反应就在此空腔内进挂渣，尤其在气化炉顶部可以形成较好的渣层。行。第一次开车后水冷壁被挂上一层渣，在后续良好的挂渣是保证气化炉较高操作温度的前提,运行中利用以渣抗渣的原理保护水冷壁。科林气化炉可以直接气化灰熔点在1 500'C的贵州2.3激冷室“三高煤”正是基于这一点。激冷室位于气化炉的下部，高温粗煤气和熔(3)烧嘴顶置下喷的方案可以使高温粗气及渣从气化室下部一个喇叭形的排渣口通过激冷环灰渣流向相同，以确保燃烧室排渣顺畅。可以克及下降管进入激冷室液面以下，高温合成气在激服气渣上下分流工艺固有的排渣困难，烧嘴同向冷室内水浴洗涤，而后经破泡条出气化炉激冷室，布置可以克服对置烧嘴间相互磨蚀的问题。进入下游文丘里及炭洗塔继续精洗，冷却后的灰(4)多啃嘴十窄竹色也课芯合地比单喷嘴方中国煤化工渣经过锁斗排出系统。案要大，HCNMHG°42煤炭加工与综合利用2014年第8期3.4投资运行 费用低.(1) 开、停车操作方便，从冷态点火开车到化工公司气化工艺设计煤种性能指标见表1。满负荷可控制在2h以内，热备开车可在0.5h内表1贵州开阳化工公司气化工艺设计煤种性能指标实现。页.目指标项目_.指标工业分析:灰熔性:(2)科林气化炉可以在3. 8 MPa压力下实现2.2初变温度/C 1 090灰分/%26.67软化温度/C135050%~ 110%的负荷调节。原始开车时，直接在挥发分/%6.42流动温度/C1 420固定碳/%3.8MPa压力下半负荷投煤生产，产生的合成气元素分析:64.71灰分分析 (干基):直接送往变换装置，避免了低压投料产生大量合w(C) /%63.69SiO,/%44.66Al2O,/%28.35成气放空问题，可以大大节约开车阶段的消耗成w(H)%2.52Fe,O,/%12.84本。w(N)/%.9CaO /%2.77w(S)/%3.14MgO/%092 ，(3)根据项目规模，可提供投煤量从750 vdw(0)/%0.883O,/%1.32到3 000 td的不同气化炉设计，气化炉已完全实w(C1)"%0.012TiO,/%1.58现国产化，整个装置的投资建设成本较低。w(As) /ug.g'6620/%3.52w(F)/g.g'0.793.5 节能环保性好MnO/%0.035气化装置固体排放物中70%是粗渣。粗渣中* :由工程师在现场估算。的残炭量可控制在1%左右。灰渣由于经过高温项目于2010年底动工建设，2012年6月气化煅烧，热阻系数大，是优良的建筑隔热材料。细装置机械竣工。2012年6月转入联动试车阶段。灰占气化装置固体排放物的30%，由于产量相对期间，主要解决了磨机震动、煤粉流量调控、煤小，可直接掺混到电厂燃料煤中。粉流动不畅、固体质量流量计标定、逻辑顺控及在废水排放方面，由于气化温度高，渣水安全联锁优化等问题，为后期的化工投料顺利系统中不含苯、酚等大分子物质。在贵州开阳开展奠定了良好的基础。开阳化工公司气化装置公司，气化废水中的COD平均值小于150 mg/L,性能指标见表2。2012年10月，气化炉转入投料NH~N平均值小于50 mgL,灰水的平均浊度仅试车阶段: 10月25日，气化炉点火成功:31日,有15 mg/L. -套气化装置的平均连续外排水量气化炉成功投煤。2013年1月21日, A炉连续运约25 m/h。行109h,并打通全流程，顺利产出合成氨。开阳4贵州开阳化工公司CCG气化炉开车情况化工公司合成气成分分析结果见表3。该阶段解决的主要问题，包括点火开工烧嘴的点火成功率贵州开阳化工有限公司位于贵州省贵阳市开过低、气化炉压力调控、灰水水质差等。开阳化阳县，是由兖矿集团与贵州开磷集团共同投资建工灰水水样分析结果见表4。2013年3月转入试设的50万t以合成氨项目。2007年7月,科林公司、生产阶段。期间，主要完成了合成气初步净化系兖矿集团、开阳化工三方签署工艺包许可合同，统的优化和指标调整，对部分设备进行了改造，德国科林公司提供了技术许可、工艺包设计、专强化了合成气的除尘能力。试生产阶段最长运行有设备及部件的供货。记录为41d.2013年8月至今，气化装置进入连贵州开阳化工公司使用煤种为本地“三高”续运行阶段。其中8- -10月份，单炉连续运行超劣质煤(高灰分、高灰熔点、高硫分)，其灰熔过110d。气化炉可实现118%负荷下正常运行。点为1 500 C,平均灰分26%,硫质量分数大于3%，2013年9 -12 月对合成气出口含尘量进行了钾钠氧化物平均质量分数超过4%。科林CcG气检测，检测结果见表S.实际运行中，合成气对.化技术是目前世界上首套成功以“三高煤”为单后续变换催化剂没有任何影响。开阳化工公司催一入炉设计煤种且实现长周期稳定运行的大型气化剂/滤饼分析结果见表6。2013年5月16日和5流床气化技术。为贵州当地，甚至全国“三高”月17日，中国煤化工时在捞渣机处劣质煤的综合高效利用，开创了先例。贵州开阳取样分析，.TYHCNMHG0和1.5%，含2014年第8期.贾或智:科林CCG粉煤气化技术特点及应用43全水13.01%和10. 16%。目前对该指标已经不再检测。表3开阳化工公司合成 气成分分析结果%表2开阳化工公司气化装置性能指标取样号φ(CO)_ p(H2)_ p(N) p(HS) ρ(CO2)页目性能指标60.8气化温度/心C1550~ 165031.228.5.61.投媒最/.d-> 1200碳转化率/%≥9860.26.66.71.24.冷煤气效率/%≥79合成气有效气体积分数/%86~ 91表4开阳化工公司灰水水样 分析结果"比氧耗/m'O2. [1 000 m' (CO+H2)I'≤350悬浮物/浊度/NH,-N/ COD/比煤耗/ kg.[1000 m' (CO+H2)厅分析指标pHmg.L'mg.L' mg.L' mg.L-'灰渣比/%粗渣60 ~ 80,细渣20 ~ 40最大值7.2310537.9660.61204粗渣含碳量/%~2最小值.591(21.50细渣含碳量/%25~35平均值6.935614.2242.1145★:两台气化装置排水量小于50 t/h。表5开阳化工公司出口合成气尘含量检测结果A炉B炉表6开阳化工公司催化剂/滤饼分析结果日期含尘量/项目5月16日取样5月17 8取样ng●m挥发分/% .1.392013- -09-120.372013-09-090.3灰分/%70.2779.622013- 09-14.582013- -09 -10全水/%45.8036.032013- -09-170.862013- 09-110.66内水1%0.450.39 .2013-11-30.162013-12-14固定碳/%27.8418.602013-12-170.322013-12-15热值kJ. kg'4 480.833 640.982013-12-185结语是生产化工产品的基本原料，可用于生产合成氨、科林CCG粉煤气化技术是世界领先的环保节醇、醚、烃类、合成天然气等高附加值化工产品，能煤气化技术，是现代煤化工产业的核心工艺技以及汽、柴油燃料，可有效替代传统石油天然气术。采用该气化工艺，可以把价格低廉、直接燃化工产品，为我国的化工生产和能源安全提供一烧会污染较大的煤、石油焦等原料转化为清洁的、种切实可行的替代选择，为客户打造下游产业链高附加值的有效气，即一-氧化碳与氢气。有效气奠定良好基础。广安甲醇制芳烃项目开工建设8月21日，落户四川广安经开区新桥园区的甲醇(2817, -11.00, -0.39%)制芳烃项目举行了隆重的开工仪式。这标志着经开区完成了向小平同志110周年诞辰献礼的开工建设任务，这也是经开区“规划项目抓招商，意向项目抓签约，签约项目抓落地,落地项目抓开工，开工项目抓进度，建成项目抓投产，投产项目抓效益”的“七抓”产业发展的重要体现。该项目由重庆安汉投资有限公司建设，项目总投资4.1亿元， 占地120亩， 主要建设 14万ta甲醇制混合芳烃、11 万Ua高清洁汽油和3万妇液化气生产线。项目分两期建设:一期项目投资1.1亿元，主要建设4万ua甲醇制混合芳烃和1.5万归液化气项目，预计2015年3月建成投产，可实现年产值约5亿元，年创税1 500万元以上;二期项目投资3亿元，甲醇制混合芳烃项目规模扩大至14万Ua，将液化气项目规模扩大至3万va，增建11万ta的高清洁汽油，预计2015中国煤化工明项目全部建成达产后可实现年产值约15亿元，年创税5 000万元以上。74年8月22日)TYHCNMH G