7GE辐射废锅气化技术分析

1、主流煤宅化技术及市场情况系列展示之七GE辐射废锅气化技术技术拥有单位:通用电宅General Electric 水煤浆气化技术GEGP 是已经被证实的成熟技术,具有超过40年的稳 定运行经验.上世纪80年代,GE向中国输出了第一套水煤浆气化技术,目前, 在中国的炼厂供氢、合成气制丁辛醇等高附加值应用领域,GE气化技术占有较 大市场份额,在煤制甲醇制烯怪、煤制合成氨等传统领域亦获得广泛应用； 同时,GE气化技术正大力拓展煤制油间接液化、煤制乙二醇、煤制天然气、 煤气化联合循环发电IGCC及其多联产等现代煤炭深加工领域的应用.GE目 前已经在15个国家的71个工厂有155台正在运行的气化炉.GE气

2、化技术在中国应用非常广泛,已经在中国签署了近60个技术使用许 可协议,并取衛E常优异的运行业绩,可靠性到达99%以上.2021年4月,采 用GE水煤浆65Bar高压气化工艺的齐鲁石化第二化肥厂,创下了长达481天 的国内气化装置最长周期运行记录.齐鲁石化气化装置建成于2021年10月, 在2021年中石化集团公司专业考核中,该套装置的运行周期、运转率、氢气综 合能耗等指标均为同类装置最正确.此前,金陵石化采用GE水煤浆45Bar气化压 力装置也曾创下连续运行479天的长周期运行纪录.2021年5月10 H ,神华集团全资子公司中国神华煤制油化工与 通用电气中国合资组建通用电气神华气化技术.双方

3、致力 于打造一家以科技研发为主业的高新技术公司,为工业和发电工程提供气化技术 许可,从事与气化和清洁煤技术有关的研究,共同开发整体煤气化联合循环发电(IGCC)市场.根据合成气传热方式的不同,GE煤气化技术已拥有激冷流程、全废锅流程 和半废锅流程.本文重点介绍的是半废锅流程,即辐射废锅(RSC-Radiant Syngas Cooler)气化技术.一、整体工艺特点1. 主要技术：采用半废锅流程辐射废锅气化技术,是通过废热锅炉回收合成气的反响热,并实现对合成气 降温的目的.该技术具有以下特点：(1)采用半废锅流程,取消了对流废锅,增加了激冷室,去掉了粗合成气 与净化气热交换的工序,提升了在线率,

4、降低了因对流锅炉堵的问题.改良了接 口和渗透处的密封设计.(2 )气化压力为4.0Mpa ,单炉投煤量2500吨/天.(3 )有效合成气产量可达400万标立方米/天以上.(4 )可使用高硫、高氯煤种.(5)通过激冷段与辐射废锅段的合理布置,以灵活调节气化炉的水汽比.(6 )单台炉可产230 290吨ll.OMPa或更高的高压饱和蒸汽.RSC副 产的蒸汽量在用于煤气化下游工艺后,几乎无需再配备独立的锅炉用于产生额外 蒸汽或电力,节约了大量燃煤,也降低了使用燃煤锅炉带来的污染物排放.以国 内180万吨煤制甲醇工程为例,采用辐射废锅技术后,每小时可节省燃料煤约35吨标煤,减少二氧化碳排放约100吨,

5、减少二氧化硫排放约lOOKg ,氮氧化 物排放约100Kgo2、配套技术：新一代耐火砖技术辐射废锅气化技术采用专有的耐火衬砌系统GE二代耐火材料.GE创新 型衬砌系统有助于延长气化炉运行的生命周期和总体在线率.同时,相较标准的 商用耐火技术,其维护本钱更低.例如,美国IGCC电厂使用的GE的衬砌系统 的使用寿命就t匕标准系统长50% ,同时电厂的整体开工率也有大幅提升.GE气化炉采用的耐火材料衬里由陶瓷砖块以及灰泥组成,耐火衬里用来保 护承载高温反响的气化炉壳体和对抗熔渣的侵蚀,还可以为开车提供热量的存储 以及缓和气化反响过程.GE针对气化过程中耐火砖的龟裂和损坏等问题开发了新型的先进的耐火砖

6、 技术,通过使用特有的化合物以及渗镀工艺降氐了高锯陶瓷砖向火面的孔隙率进 而提升了使用性能,减少了由于腐蚀而造成的损坏,提升了使用寿命,它可以减 少砖外表相互连通的孔道以减少熔渣的流通路径并促进化学物质的相互反响来 增加局部的熔渣粘度.实验室测试显示：GE先进耐火砖的预计使用寿命可到达 传统耐火砖寿命的2倍:目前中国市场的耐火砖寿命大约在6个月渣口局部; GE先进耐火砖的预计使用寿命可以到达1到2年.3、配套技术：新T弋烧嘴技术近年来,GE在气化炉烧嘴进行了很多硏究,并开发出新一代的烧嘴.目前 GE在中国的烧嘴国产化主要是通过在沈阳的GE-黎明合资工厂生产.气化炉进料会发生热循环导致的烧嘴外喷

7、头龟裂注要由于固体进料会加速 烧嘴内部的磨损和外部的腐蚀,为了减少喷头磨损而延长该局部使用寿命,GE已经为中喷头开发出先进的抗磨损涂层.GE气化炉应用商实际运行说明,带涂 层的中喷头使用寿命从原来的25 30天延长到超过80天.GE目前新开发了采用陶瓷衬套来减轻外喷头的龟裂,相比目前通常的外喷 头45 60天的使用寿命,陶瓷衬套烧嘴将会使外喷头的使用寿命提升2倍到3 倍.4、技术优势以国内180万吨煤制甲醇制烯绘案例为研究对象,分析采用RSC辐射废热 锅炉回收热量气化工艺、及87MPa高压气化工艺,对煤制烯怪整体产业链能效 提升的重大意义下列图煤制烯坯能效界区为：煤制烯炷、烯怪别离并产出聚合级

8、 烯怪.冷65Mx 压力“1 射废偶技术进步下的能效提升6.SMp圧力*得二、技术特点参数表气化技术类型局能效辐射废锅气化工艺气化技术名称GEGP气化炉组合方式最大单炉投煤量3000吨/天,最高气化压力等级87MPa ,高效单喷嘴、RSC辐射废锅进料強水煤浆湿法进料,全球唯一能提供气天然气、固煤、 石油焦、液渣油三相分别进料和同时;昆合进料的气化 技术专利商喷嘴类型和特点单喷嘴顶喷,新一代长寿命烧嘴,结构简单,维护本钱低耐火衬里新一代高锯高性能耐火砖,保证煤的高转化率合成气冷却方式激冷+辐射废热锅炉；辐射废热锅炉+对流废热锅炉气化介质氧气、水蒸汽技术运行的阶段超过60年的T'll/运行

9、经验运行周期国内6.5MPa高压气化装置连续稳定运行周期最长达481天煤的粒度范围原煤粒度不限,入炉煤浆中煤粉颗粒44 2380微米煤的工业分析灰熔点1350摄氏度或加助溶剂可降低水煤浆灰熔点至此 数值,成浆浓度56% 70%以上根据煤种不同,以确定 最具经济性的煤浆浓度.GE有自己的延伸式制浆技术, 将水煤浆提浓与气化设计做一体化考虑.操作条件气化压力范围:40MPa87MPa :负荷范围：60% 110%粗煤气的组成典型,干基CO : 43%-46% ; H2 : 32%-35% ; CO2 : 12%-24%工艺扌詬典型值氧耗根据煤种不同生产1000标准立方有效合成气氧耗为360420标

10、涪方煤耗根据煤种不同生产1000标准立方有效合成气煤耗为560 670千克碳转化率96%-99%适合工业领域甲醇烯坯、合成油、天然气、乙 醇、氢气炼厂供氢、 丁辛醇、合成氨、化工发电多联产、炼油多联产、IGCC三、市场应用情况2004年GE收购德士古气化工艺后,针对中国现代煤炭深加工产业的开展 规划和要求,在煤种适应性、大型化、能效提升等方面做了大量技术突破,并确 保在这些技术更新首先获得国外充分工业化验证后逐步投入中国市场实现产业 化.1984年5月建成的美国能源部支捋的冷水电站工程采用GE辐射废锅气化 技术,这是一个商业示范工程,1989年该工程完成其商业示范.1996年投运 的美国福罗里

11、达州的TAMPA电厂,净发电250MW,采用1台GE辐射废锅气 化炉,1台IGCC燃气轮机,气化炉单台投煤量2300吨/天,压力4.0Mpa ,采 用全废锅流程,通过辐射废锅和对流废锅副产高压蒸汽.TAMPA电站的气化炉 试验了 30多种煤种,以及混烧石油焦的气化试验,为辐射废锅气化技术积累了 丰富的工业及运行经验.目前,该电厂仍在稳定运行,采用75%的石油焦+25% 的煤,年运行时间约7700小时,气化炉耐火砖3年换一次z烧嘴1年换一次, 充分验证的大型气化炉投煤量2300吨/天长周期运行的可靠性与稳定性.在国内神华宁煤集团于上世纪80年代后期从德士古Texaco现GE气化 引进的辐射废锅气

12、化技术,目前应用于其25万吨/年煤制甲醇厂,采用3台辐 射废锅气化炉2开1备,从目前运行情况看,气化炉可副产101吨/小时以 上lO.OMPa高压饱和蒸汽,该蒸汽可发电23,280KWh ,通过回收气化炉余热 发电后不仅可解决工程本身所需电量,而且尚有充裕电量供该厂其他装置使用.2021年底采用GE辐射废锅气化技术的美国杜克能源DUKE 电厂建成, 成为全球最大的IGCC电厂.DUKE电厂净发电量618MW ,采用印第安纳本地 煤,配置2台GE辐射废锅气化炉无备炉,单台投煤量2400-2800吨/天, 压力4.0Mpa ,气化炉采用半废锅流程,取消了对流废锅,增加激冷室.此外, 配置2台7F燃

13、气轮机发电机组,2台GE360 MW/蒸气轮机组,天然气作为备 用燃料用于启动或备用燃料.2021年6月7日,DUKE电厂正式宣布进入商业 化运行.DUKE电厂的开车和商业化运行,也是GE气化在大型辐射废锅的技术 开发和应用上的一个重要里程碑,对中国大型工程的高效解决方案会有很大的借 鉴意义.四、最新动态GE的辐射废锅气化技术可以有效提升现代煤化工等工程的能源利用效率, 并已在世界上最大的IGCC电厂得到应用,技术成熟可靠,在我国具有较广阔的 应用前景.结合中国工程建设和运行的特点,GE气化技术应该充分借鉴国外的 工程设计和运行经验,为中国的工程建设提供可靠的经济的解决方案,使得工程 能够实现B禾啲建设、开车、达产,和尽早进入商业化运营.ReferenceGE在中国业绩1992/2003/20212003/2006业绩I57固体进料45浪体进料9气体进料3神木化工中化左业nt甲肾*«200520072021大庆石化古林石化夭注石化2021气化炉台车台数3木齐石化宦II农七环北四化T«B含成氛1978亦 2021常煙 2021神幣包头甲酢2006KA甲H2006内久泰2021中天含创20211978