选择先进适用的煤气化技术研讨

第4期王志华.选择先进适用的煤气化技术研讨265其有效气(C0+ H2 )只能达到80%左右碳的转化壳之间留有600~ 800mm的环形检修空间,因而率只能达到96%左右1]，气化炉为热壁炉热损承压外壳直径较大壁厚也较厚造价较高,日处失较大;③气化炉内壁衬耐火砖限制了炉温的提理20001煤的气化炉外径约4.6m ,重量约652t ,高并且在运行时容易受到煤浆气流的冲刷、侵蚀合成气冷却器质量约420t ,陶瓷过滤器外壳的直而损坏,维修工作量较大;④德土古气化技术的煤径达6.8m重量约280t。由此可见,这些设备庞浆烧嘴容易损坏,1~2个月就要检查检修。由于大运输较困难。②煤粉输送给料系统的设计也以上原因,-定程度上限制了水煤浆气化技术的很复杂，开工和运行比较困难。③由于上述的复应用。杂和庞大使得气化装置投资相对大很多。2.2壳牌( Shell )粉煤气化技术2.3德国未来能源公司粉煤气化技术( GSP )壳牌( Shell )粉煤气化技术是20世纪90年代德国未来能源公司推出的GSP气化技术,气.中期开始推广的,它采用直列管膜式水冷壁化炉的水冷壁(CoolingScreen)为多螺旋盘管型,(ColingWall)在气化炉的下部成对布置煤粉烧采用顶部设置煤粉喷嘴，,炉顶的高温防护设计简嘴煤粉、氧气和蒸汽均由烧嘴喷入炉内气化温单可靠,GSP气化炉的水冷壁和压力外壳之间有度可高达1500~ 1700C，气化炉的水冷壁内壁上一层隔热保温层，水冷壁和压力外壳之间没有空涂有10~15mm厚的耐高温碳化硅涂料当炉内间,因而气化炉的承压外壳直径较小造价较低,高温熔渣^飞溅到温度只有250~350°C的水冷壁的运输容易。碳化硅涂层上时,迅速凝结成固态渣随着固态渣GSP气化炉的反应条件与壳牌炉几乎一样。层的增厚熔渣不能再继续凝固,而顺着固态渣壁在水冷壁的内表面上也涂有一层耐高温的碳化硅往下流，直到流经气化炉的下部出渣口进入激冷涂层利用开车时在水冷壁上凝固而形成的渣来渣池溶渣经水急冷后进入锁渣罐然后排出气化保护气化炉壁,也是以渣抗渣。装置。这就是壳牌干粉煤气化的以渣抗渣，利用由于GSP 气化炉的反应条件几乎和壳牌气开车时形成的凝固的渣来保护气化炉壁。生成的化炉一样所以生成的合成气成分也与壳牌炉的合成气从气化炉上部出口处被经冷却到约300C成分几乎一样。GSP气化炉采用与Texaco相似的的循环合成气激冷到900C ,经过输送导管进入激冷流程粗合成气从炉底和熔渣-起流入激冷合成气冷却器回收热量产生蒸汽然后粗合成气室被激冷水激冷粗合成气从激冷室的侧面引出，经过陶瓷过滤器干法除去大部分渣尘,最后经过经过两级文丘里洗涤除尘,再经分离器或洗涤器水洗涤使含尘量≤1x 10-°后送往变换装置。洗涤后使含尘量≤1x10-6后送往下游变换装由于是干粉煤气流床转化,在使用一定质量置。原料煤时在正常工艺条件下,有效合成气( C0+1984年德国未来能源公司在德国黑水泵厂H2 )可达到90%左右碳的转化率(如果采用飞灰(Schwarze Pumps )建成了能力为130MW( 相当于循环的情况下)最高可达99%。190kt合成氨气量)的GSP气化炉,使用煤作为原由于气化温度高，对煤种有较强的适应性,但料运行了5年后改成了使用液体废料等作原料。是如果煤的灰分含量太高,单位合成气的氧气消但是德国未来能源公司的研究和试验工作一直没耗和煤消耗将会升高。灰分含量太低时(通常认有停止,1996 年在未来能源公司总部又建设了1为低于5% -7% ),气化炉壁上就不容易挂渣，这套5MW的工业示范装置,2001 年在英国Middles-时就要在原料煤中加入高灰分含量的煤或采用返brough建成了30MW的液体废物GSP气化炉;回部分飞灰的办法,以维持水冷壁的渣层保护气2005年在捷克Vresova建成140MW的煤焦油GSP化炉。气化装置。壳牌( Shell )粉煤气化技术的缺点:①气化炉、2.4二段加压气流床粉煤气化炉技术[2]合成气冷却器和干法除尘系统很复杂,炉体下部二段加压气流床粉煤气化炉技术由西安热工煤粉烧嘴及点火烧嘴要穿进直立的水冷壁,使得研究院和西安交大联合开发,也是干粉煤气化气2662006年第29卷第2次反应温度降低到约900C离开反应室到1)要按照所用的原料煤来选择技术,如果原热回收装置,不需要激冷循环气压缩机。该技术料煤的热值较高灰熔点低于1200~ 1250C灰分比Shel( GSP )技术更先进投资也会比Shell气化含量较低(例如≤15% )而且溶渣的流动性较好，炉低,已经通过了实验室一系列的试验研究并且那么这3种技术均可选用。已经建成中试装置。该气化炉拥有完全自主的知Shell技术的技术指标最先进,但是投资要高识产权希望中试运行正常尽快能建设大型工业很多,系统要复杂得多;GSP技术的指标要略低示范装置。于Shell技术,主要是Shell技术回收废热产生蒸汽而GSP没有回收蒸汽,但是GSP离开气化界区3 Shell 煤气化技术和GSP气化技术的比较的工艺气中的水蒸气含量高于Shell ,也就是在下1)GSP气化技术与壳牌气化技术的主要不游的变换装置中GSP添加的蒸汽较少。同点是:煤粉计量给料的方式不相同,CSP气化在如果原料煤的灰熔点高于1350C ,则最好不加压煤粉给料仓的底部设置有特殊的搅拌器,使要选择水煤浆气化,尽管可以添加助熔剂来降低得进料区域的煤粉呈流化状态通过浸入式管道灰熔点,但是添加助熔剂后很可能会给黑水处理将煤粉从上部压入气化炉,而Shell 气化技术的煤甚至整个气化系统带来麻烦。粉进料方式则不同,它在加压煤粉给料仓的底部2)选择能够长周期稳定运转的煤气化技术设置有煤粉拾料器,用氮气将拾料器中的煤粉吹是十分重要的。煤气化装置仅仅是一个原料头,进烧嘴在去烧嘴的煤粉进料管道上设置有吹扫供下游的合成氨、甲醇、DME和近年开发MTO、阀门，可以通过松弛装置将煤粉返回常压煤粉仓。MTP以及为石油化工装置提供纯氢产品,这些下2)GSP气化炉采用多螺旋水冷壁(Cooling游装置往往投资很大,工艺流程复杂如果煤气化Sereen),而壳牌气化炉采用直立管式水冷壁装置不能实现长周期运转或者年运转率较低就( Cooling Wall )》.会造成巨大的损失。3)GSP气化炉水冷壁和承压外壳之间衬有德士古气化装置由于烧嘴使用周期不长,必保温砖而壳牌气化炉水冷壁和承压外壳之间没须要设置备用炉,有了备用炉容易实现化工装置有保温砖,但留有供检查和检修之用的约800mm的长周期运行和高运转率。GSP 气化技术目前正的环形空间。在我国推广,由于该技术气化炉的投资与德士古4)Shell煤气化技术采用较低温度的循环合相近建议在大型化工装置也应设置备用炉,例如成气将炉顶出口的高温合成气激冷到约900C，两开一备,但是最优的方案应是设计成2台炉子,经回收热量后用陶瓷过滤器干法除尘;而GSP气正常开2台,一旦其中1台需要检修时,另1台炉.化技术采用的是与Texaco 相似的水激冷技术经子可提高负荷运行,保证下游化工装置的连续运激冷后的煤渣从锁渣罐排出，这部分的工艺和设行虽然是建设2台GSP气化炉,但是总的投资备结构与Texaco气化炉的结构相似。也没有废大约只有1台同样能力的Shell气化炉50%~热锅炉副产蒸汽,但是通过激冷合成气中的水蒸60%。Shell 气化炉所需投资大,如果设置备用炉气(在该温度和压力下)呈饱和状态。或者设计2台炉运行则可能会出现投资成本和总之,GSP气化炉和Texaco气化炉结构都较效益不成比例的情况。简单,大部分材料采用的是普通材料。Shell 气化煤气化装置运行情况是，我国大部分中小化炉结构复杂,高档材料用得较多,所以GSP气化肥装置的常压气化炉都是台数较多几台气化炉炉和Texaco气化炉的造价大约只有壳牌气化炉轮流检修。的50%~60%。:某大型煤气化工业示范装置的连续运转天数和运转率至今仍然不能满足大多数化工企业高运4先进适用煤气化技术的选择转率的要求，从图1的曲线可以看出其7a的运Texaco水煤浆气化、Shell干粉煤气化和GSP转率很难达到90%。作为发电厂，问题不大,因第4期王志华.选择先进适用的煤气化技术研讨267煤气化装置运转率保证Shell煤气化装置的长周期运行和高运转率的有效方法。Tr IGCc发电装置运转率3)要量力而行根据本单位的实际情况选择田40先进适用的煤气化技术。时问/a参考文献图1某大型工业示范装置近8a实际运转率:1 Carbon Conversion Percent ( Based on Shenfu Coal )from Texaco目前，我国在建的Shell 煤气化装置大约有14GMG. 1995套其中至少有4套装置在2006年将陆续开工投2 Xu Shisen. A Two-stages Pesured Entrained Flow Gasifier. TPRI第产。因此在建设和开工过程中,- 定要寻求如何三届2005中国国际煤炭大会DISCUSSIONS ON SELECTING SUITABLE ADVANCEDCOAL GASIFICATION TECHNOLOGYWang Zhihua( Jiangsu Linggu Chemical Co. ,Ld. ,Yixing 214203 )AbstractOutlines the main characteristics of several advanced coal gasification technologies ,and discusses how to select advanced coal gasification technology to ensure long term stable operationof chemical plant.Key words coal gasification technology characteristics select四川建设六大特色产业化工基地四川省境内有丰富的天然气、硫铁矿、磷矿、盐卤、钛、锰、钒等化工资源和煤炭、水、电等能源优势，发展化工产业具有得天独厚的条件。目前四川省已规划到2010年,四川化工产业的总产值将达到700亿元在全国排名进入前8位把四川建设成为国内重要的现代化工基地。为了实现这一目标,四川省将依托化工资源优势抓好五大化工产业链和建设六大各具特色的产业集群和化工基地。五大化工产业链是以石灰石、盐卤、电力等资源为支撑的盐化工产业链;以天然气为支撑的天然气化工产业链;以钛、硫、磷矿产资源为支撑的硫磷钛嫁接产业链;以芒硝矿资源为支撑的芒硝产业链以及以大乙烯为依托的石油化工产业链。规划建设的六大特色产业化工基地是:①以天然气化工产品为重点的川南天然气化工基地。该基地建设在位于川、滇、黔、渝四省市结合部的泸州化工城,以泸天化集团、天华股份、火炬集团、鑫福化工等企业为主体，重点发展天然气和碳--化工、氯碱、羧甲基纤维素等系列产品;②以精细化工和特色化工产品为重点的川西北精细化工基地。该基地包括德阳、遂宁等地,以龙蟒集团、金路集团、宏达集团、蓥峰公司、华拓科技、亭江科技等企业为主体,重点发展磷酸盐等传统化工产品和芳纶纤维、聚苯硫醚的新型化工材料;③以氯碱化工产品为重点的川南盐化工基地。该基地包括宜宾、自贡、乐山等市组成的川南三角经济区，发 展电石、两碱、聚氯乙烯等化工产品;④以元明粉为重点的川西北芒硝化工基地。该基地覆盖成都矿产经济区主要发展元明粉及其深加工产品形成芒硝系列产品集中发展区;⑤以大乙烯为重点的成都石油化工基地。该基地以彭州市800kt/a乙烯项目为依托发展芳烃、丁二烯、聚乙烯、乙二醇、双酚A、顺丁橡胶、丙烯酸及酯等石化产品;⑥以天然气开发和加工为重点的川东天然气化工基地。该基地以达州市为中心将以开发天然气来带动化工产业,重点发展合成氨、尿素、复合肥、甲醇、二而泌h心T立川，公左a市a古:汁国苦:+禾:共工h:源禾:共0日/人88此:活文色z化/Lt文R几空立宁国