BGL块碎煤熔渣气化技术的一般性介绍.pdf

bgl 块/碎煤熔渣气化技术 bgl 块/碎煤熔渣气化技术 英国 advantica 公司北京代表处 bgl块/碎煤熔渣气化技术的开发及应用bgl块/碎煤熔渣气化技术的开发及应用 bgl（b british g gas-l lurgi 英国燃气-鲁齐）块/碎煤熔渣气化炉技术是在原鲁齐固定床加 压气化炉 2 型、3 型和 4 型炉技术基础上，由当时的英国燃气公司科技开发部（现 advantica 公司）在德国鲁齐公司的协助下，在英美政府和欧盟的部分资助下，耗资数亿英镑，在位于 英国爱丁堡附近的西田（westfield）煤气化试验厂开发出来的新型煤气化技术。 鲁齐固定床加压气化技术是当前世界上应用最多和工业化使用经验最丰富、最成熟的煤 气化技术。在现代气化技术中，鲁齐固定床加压气化技术具有氧耗低和建设成本低的优势， 同时也有气化强度低、蒸汽消耗大利用率低和大量气化污水造成净化成本高的缺点。现代熔 渣气化技术具有气化强度高、蒸汽利用率高、气化效率高的优势，但又有氧耗高和建设成本 高的缺点。bgl 熔渣气化技术将高温熔渣气化与加压固定床气化的技术结合在一起，兼具双 方的优势，克服各自的一些缺点，是一种即高效，又经济的气化技术。 bgl 气化技术开发的初期主要针对大规模高效生产替代天然气，应对当时可能发生的欧 美天然气供应源由于国际政治原因或开采生产原因枯竭。自上世纪 70-80 年代技术开发至 90 年代初，经过对大量的英国、美国、欧洲的烟煤、焦炭、和部分欧洲的褐煤在工业化规模试 验炉的试烧和运行可靠性验证，bgl 技术完成大规模中试和工业化示范，直径 2.3 米的气化 炉（在鲁齐 2 型和 3 型炉基础上改造的炉型）可达到日投煤量 500 吨的水平，气化强度高出 原鲁齐加压气化炉近 3 倍。bgl 熔渣气化炉可直接气化含水量到 20%的各类煤种；在 1400oc1600oc 高温气化条件下，蒸汽用量大幅度降低，9095%的蒸汽在气化过程中分 解，不仅提高了气化效率，而且使气化废水量减少 80%以上，易于小规模和经济的净化处 理。bgl 熔渣气化技术在工业化规模试验炉（日投煤量 300 吨和 500 吨气化炉）上对超过 18 万吨的英国和美国许多煤种以及石油焦等投料作了累计超过 1 万 4 千 3 百小时的试烧，最长 连续开车达 90 天，积累了大量的试烧数据，开发了完整地气化模拟分析软件、操作手册和设 计手册。bgl 熔渣气化技术经工业化试验验证的炉径可放大到 4 米，单炉日处理投料煤可达 到 1000 吨1200 吨，单炉日产合成气可达到近 2 百万标方。 90 年代中后期，在德国东部的黑水泵（schwarze pumpe）煤气化厂建设了一台内径 3.6 米的 bgl 熔渣气化炉，与三台同炉径鲁齐 iv 型加压气化炉并联交替使用（即用三台鲁奇炉作 为单台 bgl 炉的替换炉使用），气化由当地劣质褐煤制成的型煤与固体废料混合的投料，生 产合成气，为大型发电厂提供燃料气和为甲醇生产提供原料气。该气化炉自 2001 年投产后， 至今仍做为主力炉成功地运行。气化废水经处理后，达到欧盟和德国排放标准，排入附近河 流。 2005 年，中国云南煤化工集团与 advantica 公司合作，在其下属的云南解化集团采用英 国西田煤气化试验厂的设计方案改造了一台固定床加压气化炉，作为试验和示范炉，探索直 接试烧当地高含水量(约 35%水份)褐煤的途径。2006 年 7 月完成炉体改造，10 月初步完成开 车试验，达到预期目标，取得阶段性成果。云南煤化工集团已决定在云南开远市应用该熔渣 气化技术建设 20 万吨甲醇/二甲醚生产装置。在获得 advantica 公司的技术许可证后，该项 目设计工作已经开始。 1 bgl块/碎煤熔渣气化炉工艺bgl块/碎煤熔渣气化炉工艺 bgl 气化炉炉体简单，采用常规压力容器材料制成，配有常规耐高温炉衬及循环冷却水 夹套。其中，喷嘴、渣池及间歇排渣系统设计为核心专有技术。气化炉投料可采用 650mm 的块/碎煤或机械型煤（劣质褐煤和粉煤经冲压制成的型煤），可参杂适量粉煤（90%；无烟煤和优质烟煤气化有 效气 88-90%；褐煤气化有效气84%。 3) 气化强度高：bgl块(碎)煤熔渣气化炉技术在鲁齐炉内壁设计基础上加入耐火砖 衬，形成简单的水夹套保护层，在炉下部沿周向装置了一组喷嘴，将混合氧气/ 水蒸气高压喷入炉内，形成炉内局部高温（2000 oc左右）燃烧区，气化区温度 在 1400 oc1600oc范围，较鲁奇炉大幅度提高了气化率、成倍提高了气化强 度、同时将蒸汽使用量减少到鲁齐炉消耗量的 1015,蒸汽分解率超过 90%。 绝大部分喷入炉内的水蒸气参与气化。 4) 氧耗低：由于兼具鲁齐固定床的逆流气化的整体流程和现代高温熔渣气化原 理，提高了气化热效率，使气化过程的氧耗较其他熔渣气化技术的氧耗大幅度 降低，显著节省了对空分等设备的投资。 5) 废热回收成本低：粗气的出口温度仅为 300550 oc，提高了气化过程的热效 率，节省了氧气消耗，大幅度降低了废热回收的需求和设备成本。 6) 设备制造、运输、安装成本低：由于 bgl 气化技术的设计特点，炉内靠近炉壁 处温度和粗气出口处温度较低，气化炉炉体和附属设备可采用常规压力容器钢 材，在中国就近加工制造，大幅度降低了制造，运输和安装的成本，大大缩短 了建设周期。 7) 与其他国外气化技术技术相比，bgl 熔渣气化技术的冷煤气效率最高（89 ）、碳转化率最高（99.5%）、热效率最高、氧耗最低、系统运行可靠性 高、维护费用低。 8) 煤种的选择范围宽：可气化石油焦、无烟煤、烟煤、次烟煤、褐煤，以及这些 煤种的混合投料；对高灰熔点煤种，仅需添加石灰石助熔剂。 9) 煤种的适用性强：对操作过程中煤质的变化不敏感。 10) 资源利用率高，不带来污染：99.5以上的碳转化为气体后，煤中剩余的矿物 质在高温下熔化，经循环水激冷形成无渗滤性的玻璃质固体碎渣粒由炉底部排 出。排出的熔渣无污染，可作为副产品在建筑和筑路中使用，或安全地回填或 深埋。气化废水主要来自投料煤经炉内干燥后排出的冷凝蒸汽，水量小，有机 含量的浓度高，有利于在较低生产成本下分离处理，回收的苯酚作为副产品具 有较高商业价值。在采用恰当的深度水处理技术后，可使净化后的水质达到中 国河流的一级排放标准要求，或全部回收做为工艺或冷却用水循环使用。 3 表 bgl 块/碎煤熔渣气化技术的各项指标 煤种煤种（炉体参数 =3.6m ） 中国某石油焦 中国某石油焦 中国某无烟煤 中国某无烟煤 中国某烟煤 中国某烟煤 中国某褐煤 中国某褐煤 气化压力（mpa） 2.503.002.50 2.50 单炉生产能力 单炉生产能力 单炉投煤量 （t/d） 487.89943.92986.35 696.15 单炉投助熔剂量（t/d） 0.00120.07102.66 22.52 性能 性能 氧气纯度（%） 99.0099.0099.50 99.50 单炉氧气消耗（nm3/hr） 8646.0013,780.0013,792.00 6,634.00 单炉蒸汽消耗量（kg/hr） 9734.0013,299.0013,309.00 6,402.00 汽氧比(morla) 1.401.201.20 1.20 比煤耗 (kg 煤/1000nm3 co+h2） 458.72628.62678.16 504.23 比氧耗 (nm3o2/1000nm3 co+h2） 194.23220.25227.93 200.21 比蒸汽消耗 (kg 蒸汽/1000nm3 co+h2） 218.67211.44219.95 193.21 产气量 产气量 单炉粗气产率（nm3/hr） （干燥基，包括甲烷） 47,470.0070,625.0068,841.00 58,988.00 单炉合成气产率（nm3/hr） （干燥基，不包括甲烷） 44,515.0062,565.0060,510.00 33,135.00 冷煤气效率 （%） 92.8090.3087.90 90.20 气体组分 气体组分 氢 33.8329.2228.78 31.60 一氧化碳 59.9559.3759.11 53.39 甲烷 2.573.605.49 5.11 二氧化碳 1.264.963.99 7.01 氮 1.702.081.74 1.98 结论结论 bgl 块/碎煤熔渣气化工艺是现今气化技术中最高效的技术之一，它结合了流化床熔 渣气化技术高气化率和高气化强度的优势和鲁齐固定床加压气化技术氧耗低和炉体结构廉 价的优势，克服了流化床熔渣气化技术高能耗和鲁齐固定床加压气化技术废水处理困难和 成本高的弱点，具有建设投资少、建设周期短、产气率高、气体热值高、能耗低、资源利 用率高、运行和维护成本低的综合优势，同时，于是一项经过工业化规模验证的成熟可靠 的技术。其