GSP煤气化技术讲座(章晨晖)

1、 SNEC 2008.02.19n1 概况概况n2 GSP煤气化技术的主要特点煤气化技术的主要特点n3 工艺流程工艺流程n4 关键设备与关键技术关键设备与关键技术n5 设备布置设备布置n6 性能指标性能指标nGSP技术是由原民主德国黑水泵公司于技术是由原民主德国黑水泵公司于1976年研发的年研发的加压气化工艺。加压气化工艺。n1979年在弗来堡建立了两套中试装置。年在弗来堡建立了两套中试装置。n1984年，在黑水泵市的劳柏格电厂建立了一套年，在黑水泵市的劳柏格电厂建立了一套W30冷冷壁炉的商业化装置。壁炉的商业化装置。W30气化装置投煤量气化装置投煤量720t/d（干煤（干煤)，工作压力，工作

2、压力3.0Mpag，产气量，产气量40000Nm3/h，气化用蒸汽约，气化用蒸汽约6t/h，氧气耗量，氧气耗量15000Nm3/h。该装置。该装置1985年正式投入运行，产品煤气主要作城市煤气，气化煤种为褐煤年正式投入运行，产品煤气主要作城市煤气，气化煤种为褐煤 nGSP工艺以煤粉作为原料，其中工艺以煤粉作为原料，其中0.2mm粒级达粒级达80%以以上。气化是在以氧气和蒸汽为气化剂的火焰反应中进行，上。气化是在以氧气和蒸汽为气化剂的火焰反应中进行，物料在炉内的平均停留时间约物料在炉内的平均停留时间约10s，气化火焰温度，气化火焰温度18002200。采用干煤粉采用干煤粉(水分含量水分含量2%)

3、作气化原料，根据后续产品作气化原料，根据后续产品的要求，煤粉可用氮气或二氧化碳输送。的要求，煤粉可用氮气或二氧化碳输送。气化温度高，一般在气化温度高，一般在14501600，产品合成气中甲，产品合成气中甲烷含量极少烷含量极少(CH40.1vol%)，高，高H2、高、高CO，(H2 CO)高达高达90vol%(干基干基)以上。以上。气化炉采用水冷壁结构，无耐火材料衬里。气化炉采用水冷壁结构，无耐火材料衬里。只设一个组合式烧嘴只设一个组合式烧嘴(开工烧嘴与粉煤主烧嘴二合一开工烧嘴与粉煤主烧嘴二合一)。气化原料适应范围宽，包括褐煤、烟煤、无烟煤、工业气化原料适应范围宽，包括褐煤、烟煤、无烟煤、工业废

4、渣、石油焦等。废渣、石油焦等。工艺技术简单，整个气化过程没有冷凝产物，合成气中工艺技术简单，整个气化过程没有冷凝产物，合成气中不含有焦油和酚等有机物。不含有焦油和酚等有机物。合成气可用于生产多种化工基础原料，如甲醇、合成氨合成气可用于生产多种化工基础原料，如甲醇、合成氨及燃料油。及燃料油。反应速率高。反应速率高。液态排渣，冷却成颗粒状渣。液态排渣，冷却成颗粒状渣。烧嘴和水冷壁的使用寿命比较长，气化炉的开工率比较烧嘴和水冷壁的使用寿命比较长，气化炉的开工率比较高，基本上是每年一次，可以不设备炉。高，基本上是每年一次，可以不设备炉。气化效率和碳转化率都较高，与气化效率和碳转化率都较高，与Shell

5、的煤气化炉基本的煤气化炉基本相近，碳转化率达相近，碳转化率达99%。气化炉操作弹性大，负荷调节灵活，可以半负荷生产。气化炉操作弹性大，负荷调节灵活，可以半负荷生产。nGSP采用干粉进料，纯氧气流床气化，液态排渣，采用干粉进料，纯氧气流床气化，液态排渣，粗合成气激冷工艺流程。粗合成气激冷工艺流程。煤气化煤气化装置装置磨煤及干燥磨煤及干燥粉煤加压及输送粉煤加压及输送气化及洗涤气化及洗涤除渣除渣黑水处理黑水处理 lock hopperAshSlag setting basinWaste waterFlashSteam generation+ superheatingStorage BinfuelPu

6、lverizedLock hoppersLiquid fuel supplyPulv. fuel/flue gasSlurry supplyNatural gas supplylock hopperSlagFeedervesselOxygenFlue gasInert gas plantOxygen PlantFlareActivatedcarbon filterCombustionchamberGasification gasunitDesulfurizationScrubberCooling water return lineQuenchwaterScrubbing waterRecirc

7、ulation tankCooling towerStrippertank气化炉气化炉气化炉水冷壁气化炉水冷壁烧嘴烧嘴粉煤流化设备粉煤流化设备锁斗锁斗特殊阀门特殊阀门入炉物料的精确计量入炉物料的精确计量n气化炉示意气化炉示意图。图。Gas to pilot burnerOxygenFuelBurneroutletCooling screeninletPressur. waterPressur. waterCooling jacketGas outletWateroverflowwaterGranulated slagQuenchn气化炉气化炉炉头炉头n气化炉气化炉炉体炉体n气化炉水冷壁气化炉水

8、冷壁 目前已工业化的干法气化无一例外均采用了冷壁式目前已工业化的干法气化无一例外均采用了冷壁式结构，结构，GSP气化炉采用了盘管结构的水冷壁，水冷气化炉采用了盘管结构的水冷壁，水冷壁的操作压力高于气化炉壁的操作压力高于气化炉1.01.5Mpa，利用合成，利用合成气的工艺余热副产气的工艺余热副产0.5MPa的低压蒸汽。的低压蒸汽。 n气化炉水冷气化炉水冷壁示意图壁示意图n气化炉水冷壁气化炉水冷壁n烧嘴烧嘴 设置一个组合式烧嘴设置一个组合式烧嘴(开工烧嘴与粉煤主烧嘴二合开工烧嘴与粉煤主烧嘴二合一一)，中心环道为开工烧嘴，采用液化气等燃料气，中心环道为开工烧嘴，采用液化气等燃料气作为气化炉点火、开工

9、升温用。粉煤主烧嘴投用后，作为气化炉点火、开工升温用。粉煤主烧嘴投用后，中心烧嘴仍通入少量的燃料气，作为长明灯用。烧中心烧嘴仍通入少量的燃料气，作为长明灯用。烧嘴设有火焰眼。嘴设有火焰眼。n烧嘴示意图。烧嘴示意图。Cooling waterCooling waterFlame signalCooling waterCooling waterIgnition voltageFuel gas forpilot flameCooling waterPulverized coalCooling waterOxygen/steamn粉煤流化设备粉煤流化设备 气化装置内粉煤的输送主要是依据重力流的原理进气

10、化装置内粉煤的输送主要是依据重力流的原理进行的，为了保证粉料输送的顺畅，在每台粉煤储罐行的，为了保证粉料输送的顺畅，在每台粉煤储罐的锥部分两层，每层布置四个粉煤流化器，它是粉的锥部分两层，每层布置四个粉煤流化器，它是粉料输送技术的关键设备，在工艺操作中担负着粉料料输送技术的关键设备，在工艺操作中担负着粉料储罐的加压、固体粉料的流化、除桥等任务。储罐的加压、固体粉料的流化、除桥等任务。 GSP的粉料输送设备不同于的粉料输送设备不同于Shell粉煤气化的通气粉煤气化的通气锥、通气管，采用了锥、通气管，采用了Gravel filter。 n粉煤流化设备粉煤流化设备n锁斗锁斗 GSP煤气化中的锁斗设置

11、在粉煤加压及进煤、除渣煤气化中的锁斗设置在粉煤加压及进煤、除渣等几个固体物料处理单元。锁斗在生产操作中反复等几个固体物料处理单元。锁斗在生产操作中反复加压减压，承受交变应力。加压减压，承受交变应力。 n特殊阀门特殊阀门 粉煤输送、处理系统的切断阀、氧阀以及黑水系统粉煤输送、处理系统的切断阀、氧阀以及黑水系统的切断阀、调节阀，由于切换动作及密封性要求高，的切断阀、调节阀，由于切换动作及密封性要求高，操作条件恶劣，决定了这些阀门的加工精度要求高，操作条件恶劣，决定了这些阀门的加工精度要求高，材质选择要求高，且多衬有硬质合金。材质选择要求高，且多衬有硬质合金。n入炉物料的精确计量入炉物料的精确计量 粉煤属气、固混相，常规仪表已无法完成粉煤的计粉煤属气、固混相，常规仪表已无法完成粉煤的计量，与量，与Shell粉煤气化类似，也采用了检测物流速粉煤气化类似，也采用了检测物流速度、密度，并结合温、压补偿的方式计算得出粉煤度、密度，并结合温、压补偿的方式计算得出粉煤的流量。的流量。 气化装置所有单元的设备根据流程及重力流的气化装置所有单元的设备根据流程及重力流的需要，自上至下布置在一个框架之内。需要，自上至下布置在一个框架之内。 单炉投煤日投煤单炉投煤日投煤2000t