具有自主知识产权的三种煤气化技术对比.docx

具 有 自 主 知 识 产 权 的 三 种 煤 气 化 技 术 对 比王洪营 ，杨悦敬 ，杨国栋 ，顾朝晖( 河南心连心化肥有限公司 ，河南 新乡 453731)摘 要: 国内自主知识产权的气化技术主要有多喷嘴对置式水煤浆气化技术，航天炉气化技术，清华炉气化技术。本文从进料方式、喷嘴个数以及衬里形式几个方面就三种工艺中的一些技术特点做对比。关键词: 多喷嘴对置式气化炉 ; 航天炉 ; 清华炉中图分类号: TQ546文献标识码: A文章编号: 1003 3467( 2012) 17 0026 04Comparison of Three Coal Gasification Technology thatPossess Independent Intellectual PropertyWANG Hong ying ，YANG Yue jing ，YANG Guo dong ，GU Zhao hui( Henan XLX Fertilizer Co Ltd ，Xinxiang453731 ，China)Abstract: The coal gasification technology that possess independent intellectual property mainly includes coal water sullry gasification with opposed multi burner，space furnace gasification technology，tsinghua furnace gasification technology In this paper，from feed way，number of nozzles and lining form，the tech- nical feactures of three process are comparedKey words: opposed multi nozzles gasifier ; space furnace ; tsiughua furnace与渣采用冷激流程与渣水处理工艺1。自山东华鲁恒升多喷嘴气 化 炉 于 2005 年 投 运 以来，兖矿国泰，兖矿鲁南，江苏灵谷，江苏索普，新 能凤凰，神 华 宁 煤，宁 波 万 华，以 及 于 2012 年 1 月20 日投运的安徽华谊，多喷嘴气化炉已经成功在 9 家企业 22 台 气化炉投入运行。而 2008 年 与 美 国 Valero 企业签订技术许可合同，更是成功将其技 术 成功推广至国外。根据国内氮肥行业“十二五”发展要求，今后将逐步采用以粉煤加压气化、新型水煤浆气化等为代 表的先进煤气化技术对现有的采用间歇式固定床煤 气化技术的合成氨等煤化工企业进行技术改造，以 实现煤炭的清洁高效利用，提高合成氨等煤化工行 业的能效水平和清洁生产水平。目前国内具有自主 知识产权的先进煤气化技术，如航天炉技术、多喷嘴 水煤浆气化技术、清华炉技术等，都已建成了一定数 量的工业化装置，并有数十台气化炉投入实际运行， 具备全面推广的条件。现就国内几种具有自主知识 产权的气化技术的一些特点进行对比与探讨。1 2航天炉气化技术航天炉气化技术是由航天长征化学工程股份有限公司 ( 原 北 京 航 天万源煤化工工程技术有限公 司) 开发的新型粉煤气化技术。其特点为采用干粉 进料方式，单个进料喷嘴置于气化炉顶部，采用盘管 式水冷壁，出气化室合成气体与渣采用冷激流程与技术及业绩简介11 1多喷嘴对置式水煤浆气化技术多喷嘴对置式水煤浆气化技术是由华东理工大 学和兖矿集团共同开发的新型水煤浆气化技术。其 特点为: 采用 水 煤 浆 进 料 方 式，四个对置式喷嘴进 料，气化炉采用耐火砖隔热形式，出气化室合成气体2渣水处理工艺。自河南濮阳龙宇，安徽晋煤中能( 临泉) 一期于2008 年投运以 来，近几年来发展迅速，山 东 鲁 西 化 工，安徽临泉二期，河南中新化工航天炉装置现都已收稿日期: 2012 05 24作者简介: 王洪营( 1987 ) ，男，助理工程师，从事新型气化技术信息研究工作，电话:第 9 期( 上)王洪营等: 具有自主知识产权的三种煤气化技术对比27投产。而在建的河南晋开集团 120 万 t 合成氨项目则采用 4 台航天炉，一期 2 台即将完工，二期 2 台也 已安装近半。其他已签项目也都处不同施工或设计 阶段。2011 年 8 月在山西丰喜临猗分公司投入运行。其区别于水煤浆的最大之处为将炉体的耐火砖改为水 冷壁。首次投入运行便实现稳定连续运行 140 d 的 良好业绩。虽然其工业装置投入运行时间较晚，但其成功 的技术已经吸引不少厂家与之合作，黑龙江北大荒 化肥公司浩良河化肥厂已经与之签订气化炉改造协 议，江苏华昌等与之签订了气化技术转让协议。1 3二代清华炉气化技术二代清华炉气化技术是由北京盈德清大科技有限责任公司独家经营的新型煤气化技术。其特点为采用水煤浆进料方式，单个进料喷嘴置于气化炉顶 部，气化炉采用新型垂直悬挂式水冷壁，出气化室合 成气体与渣采用冷激流程与渣水处理工艺。二代 清 华 炉 于 2005 年 投 入 研 发，工 业 装 置 于2三种气化工艺技术特点及对比2 1原料介质进料方式对比表 1三种气化工艺对比项目进料方式喷嘴个数衬里形式渣及显热回收冷激，渣水处理冷激，渣水处理 冷激，渣水处理多喷嘴对置式水煤浆气化炉航天炉 二代清华炉水煤浆进料干粉进料 水煤浆进料4 个1 个1 个耐火砖盘管水冷壁 垂直悬挂水冷壁图 1原普进料流程对比进料流程如图 1 所示。单比较进料方式: 水煤浆进料方式具有简单，稳定等特点，粉煤输送过程中 消耗的功及能量较多。同时采用水煤浆进料方式，相较粉煤进料更易 于提高气化炉的操 作 压 力 至 6 5 MPa 或 8 7 MPa， 可以实现等压联产甲醇或合成氨，降低后续压缩做 功。但水煤浆进料方式进入气化炉内带有大量水 量，其气化效率要低于粉煤气化，氧气消耗也要高于粉煤气化。干粉进料气化效率高，碳转化率高，有效气体成 分高，但在制煤过程中需要加热干燥，气化过程中需 外加蒸汽。2 2多喷嘴与单喷嘴气化炉内流场对比多喷嘴与单喷嘴气化炉内流声如图 2 所示。多喷嘴气化炉气化室内雾化性 能要好于单喷嘴气化 炉，初级雾化的物料再相互撞击形成二次雾化，增强分，水分的蒸发与蒸汽的升温必定要消耗大量的热河南化工HENAN CHEMICAL INDUSTRY282012 年 第 29 卷了雾化效果，提高了物料在炉内停留时间，避免了部分物料从喷嘴口直接运动到渣口形成短路，增强了 气化炉内介质的传质传热，有利于气化反应的进行， 煤气中的有效气成分高，渣中可燃物含量低3。同时多个喷嘴也易于实现负荷的调整，多喷嘴 炉也具有带压连投与无波动倒炉等其他特有技术。 单喷嘴气化炉控制简单，操作简单，设备维护简单， 投资较少。2 3各种衬里形式对比( 见图 3)采用耐火砖炉炉壁的热量损失少，但需要定期更换损坏的耐火砖。因为更换筒体砖时间较长，一般需要设置备炉。图 2气化炉内流场对比图 3 衬里形式对比同时耐火材料也限制了气化炉温的提高，对于高灰熔点的煤，需要添加助熔剂。采用水冷壁形式 则有煤种适应性强，可以烧高灰熔点煤。同时长周 期运行不用设置备炉。减少维修费用与工作量等优 点。新型垂直悬挂式水冷壁采用自然循环设计，强 制循环运行，安全可靠4。则其优势将被抵消掉部分。加之后续选择的不同的耐硫高水汽比变换或低水汽比变换工艺，消耗亦不 相同。而且各家使用单位所选用煤质不同，操作水 平不同，即便 选 用同一种气化工艺，消 耗 也 不 尽 相 同。外加消耗衡算方式也有所差异，因此很难从根 本上说那种气化技术最具优势，三者各有技术侧重 点。2 4气化工艺中各种不同技术的优缺点不同气化工艺的优缺点对比如表 2 所示。4结束语3总结没有最好的气化技术，只有最适合自己企业的气化技术。在企业选择气化技术时，一定要根据自 身情况，从产品及规模、原料煤种，自身资源，环境保 护，投资等综合多方面情况考虑，选择出适合自己的三种气化技术各有其优点，用户及使用业绩也在不断增加。单从气化炉反应反面考虑，粉煤气化 具有其优势，但如果考虑原料介质输送所消耗的功，第 9 期( 上)王洪营等: 具有自主知识产权的三种煤气化技术对比29表 2 不同气化工艺的优缺点对比项目优点缺点进料方式进料方便，对泵要求低气化炉压力可以提高至 6 5MPa 或 8 7MPa，降低后工段压缩功; 合成气中水汽比较高，后序变换工段可以不加蒸汽由于物料中含水，需要消耗气化热使水变成高温蒸汽，增加各种消耗水煤浆进料干粉进料对 泵 要 求 高，气化炉压力提高 较 难，现 一般 4 0 MPa; 气化炉内需要通入一定量蒸汽; 需要对干粉进行加热干燥气化效率高，反应温度高; 残炭量低; 合成气有效气成分高干粉进料喷嘴个数雾化性能好，单个烧嘴承受负荷低，整 体 负 荷 可 以提高; 可以仅用一对烧嘴即一半负荷工作; 可 以 实现带压连投、无波动倒炉等特有技术长时间运行时间后，雾化状态改变，流场改变，消耗有所增加四喷嘴单喷嘴控制简单，操作简单，投资较少单个烧嘴负荷大衬里形式耐火材料限制了气化反应温度，烧高灰熔点煤需要添加助熔剂; 气化炉外围温度较高; 需 要 定 期 更 换烧坏的耐火砖; 更换筒体砖时间长，需要设置备炉耐火砖热损失相对较少需消耗一部分气化热量副产蒸汽，降 低 气 化 效 率;水冷壁与外壳之间需要连续补充保护气; 水汽循环需要泵做功煤种适应性强，可以烧高灰熔点煤; 不需备炉水冷壁2孙永才，刘 伟 航天炉粉煤加压气化技术浅析J化肥工业，2010( 01) : 55 57孙铭绪 多喷嘴对置式水煤浆气化技术工程设计J化工设计; 2007( 05) : 3 7，37王 军，陆 峰，林彬彬 国内工程应用的几种煤气化 技术简介C 2009 中国煤化工产业可持续发展研讨 会会议论文: 59 79气化技术。希望其他即将进行原料结构升级的单位早日找到适合自己的气化技术，对现有固定床气化 技术进行升级，一方面降低生产成本，提高市场竞争 力; 另一方面节能减排，为我国的环境保护做贡献。 参考文献:1 于广锁，龚 欣，刘 海 峰，等 多喷嘴对置式水煤浆气 化技术J 现代化工，2004( 10) : 46 4934櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀殩碳纳米管超薄膜实现可控制备中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所的科研人员日前提出一种新颖巧妙的方法，多次可 控制备性能均一的自支持单壁碳纳米管超薄膜。 研