几种常用煤气化技术的优缺点

1、几种煤气化技术介绍煤气化技术发展迅猛，种类很多，目前在国内应用的主要有：传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等，下别分别加以介绍。一 Texaco 水煤浆加压气化技术德士古水煤浆加压气化技术 1983 年投入商业运行后，发展迅速，目前在山东鲁南、上海三联 供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计 13 台设备成功运行，在合成氨和甲醇领域有成功的使用经 验。Texaco 水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序：将煤、石灰石<助熔剂）、添加剂和 NaO H称量后加

2、入到磨煤机中，与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆；煤浆 同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉，在13001400 C下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔，冷却除尘后进入 CO 变换工序，一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水，经泵进入气化 炉，另一部分灰水作废水处理。其优点如下：<1）适用于加压下 <中、高压）气化，成功的工业化气化压力一般在4.0MPa和6.5Mpa。在较高气化压力下，可以降低合成气压缩能耗。<2）气化炉进料稳定，因为气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压 力容易得到保证。便于气化炉的负荷调节，使装置具有较大的操作弹性。<3）工艺

3、技术成熟可靠，设备国产化率高。同等生产规模，装置投资少。 该技术的缺点是：<1 ）因为气化炉采用的是热壁，为延长耐火衬里的使用寿命，煤的灰熔点尽可能的低，通常要 求不大于1300 C。对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样 就降低了煤浆的有效浓度，增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益。而且，煤种的选择面也受 到了限制，不能实现原料采购本地化。<2 ）烧嘴的使用寿命短，停车更换烧嘴频繁 <一般 4560天更换一次） ，为稳定后工序生产必 须设置备用炉。无形中就增加了建设投资。<3）一般一年至一年半更换一次炉内耐火砖。二多喷嘴对置式水煤浆加压

4、气化技术该技术由华东理工大学洁净煤技术研究所于遵宏教授带领的科研团队，经过20多年的研究，和兖矿集团有限公司合作，成功开发的具有完全自主知识产权、国际首创的多喷嘴对置式水煤浆气 化技术，并成功地实现了产业化，拥有近 20项发明专利和实用新型专利。目前在山东德州和鲁南 均有工业化装置成功运行。该技术的水煤浆气化压力为3.06.5MPa，温度为1300C。技术特点：多喷嘴对置的水煤浆气流床气化炉及复合床煤气洗涤冷却设备；分级净化的煤气初步净化工艺；蒸发分离直接换热式含 渣水处理及热回收工艺。<1）多喷嘴对置式气化及煤气初步净化 "3煤浆经隔膜泵加热，通过四个对称布置在起对喷进入气化

5、炉，对置气化炉的流场结构_11 匚I I炉内的气化过程经历了以下管流区组成煤浆顆粒在气化对流加热一顆粒的辐 反应、灰渣的形成等厂气化反应是水平 流股步骤：颗粒的湍流弥散、颗中挥发份的析出、挥发产物的,4粒的振煤焦的多相与二次反应面的工艺喷嘴，与氧气相反应、f反应同时存在的极为复杂的反应体系，可分为次反应'+渣的含采用混合器、旋风分离出气化室的夹带熔融态灰渣的高温合成气，在复合床结构的洗涤冷却室内完成合成气的膨冷 却和熔渣的初步分离。量降到最低，并且减少压力损失。<2）含渣水处理气化炉及煤气初步净化系统来的含渣水分别减压后导入含渣水处理系统，含渣水首长进入蒸发 热水塔蒸发室，蒸发室

6、内含渣水大量汽化，溶解在水中的酸性气体一起解吸，蒸发室产生的蒸汽进 入热水室与循环灰水直接接触，使灰水得到最大程度升温。蒸发室底部含固量得到增浓的液相产物再进行真空闪蒸，进一步降低含渣水温度和浓缩含渣水的含固量，将酸性气体完全解吸 该技术的主要优点如下：<1）适用于加压下 <中、高压）气化，成功的工业化气化压力一般在4.0MPa和6.5MPa。在较高的气化压力下，可以降低合成气压缩的能耗。<2 ）气化炉进料稳定，因为气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压 力容易得到保证。便于气化炉的负荷调节，使装置具有较大的操作弹性。<3）工艺技术成熟可靠，设备国产

7、化率高。同等生产规模下，装置投资低于Texaco技术。该技术的缺点是：<1）为延长耐火衬里的使用寿命，煤的灰熔点尽可能的低，通常要求不大于1450 C。对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样就降低了煤浆的有效浓度， 增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益。<2）因为拱顶高度不够，拱顶砖的使用寿命只有6500小时，还有待于进一步改进。三多元料浆加压气化工艺多元料浆加压气化工艺 <MCSG是一种新型煤气化技术，由西北化工研究院开发成功的，拥有我国自主知识产权，获得国家发明专利。该技术以其独有的先进性、适用性和成熟的工业应用业 绩，打破了国外公司在大型

8、煤气化技术上的垄断。该技术的工业化推广，将为推动我国能源结构调 整和相关产业的发展发挥重要作用。多元料浆新型气化技术属湿法气流床加压气化技术，是指对固体或液体含碳物质包括煤/石油焦/沥青/油/煤液化残渣）与流动相 水、废液、废水）通过添加助剂分散剂、稳定剂、PH值调节剂、湿润剂、乳化剂）所制备的料浆，与氧气进行部分氧化反应，生产CO+H为主的合成气。水煤浆加压气化属多元料浆气化的特定型式。粗合成气通过激冷、洗涤、净化后，用于合成氨、合成甲 醇、制氢、合成油品、联合循环发电等。1. 多元料气化反应原理C+O 2=CO2+409.4C+CO 2=2CO 160.7C+H2O=CO+H 2 117.

9、8CO+H 2O =CO2+H2 92.5C+H 2 = CH 4+87.41/2S2+H2 = H2S+82.O1/2S2+CO = COS+55.82. 工艺过程料浆稳定性（24h析水率/%渣的排放碳转化率/%有效气体（CO+H2含量/%冷煤气效率/%50010合成气60 68.5多元料浆气化反应的工艺过程包括料浆制备、加压气化、粗煤气净化、灰渣排放、灰水处理。 工艺流程简图如下：1.896 9880.6 86.270 75.8357420485620氧耗 /m3/1000 m3(CO+H2>原料消耗 /kg/1000 m3(CO+H2>4.技术特点1）原料适应性广，包括煤、石

10、油焦、石油沥青、渣油、煤液化残渣、生物质等含碳物质以及 纸浆废液、有机废水等液体废弃物。2）新型结构的气化炉及独特的激冷器，具有结构简单，操作安全易控的特点，而且有利于热量回收、耐火材料保护及固液分离。<3 ）富有特色的固态排渣和液态排渣技术，不仅解决了高灰熔点原料的气化难题，而且从技术 角度拓宽了原料适用范围。具体体现为： 固态排渣工艺不存在堵炉、拉丝等现象，有利于实现气化炉长周期稳定运行。 固态排渣因灰渣未形成熔融状态，不会对气化炉耐火材料形成化学侵蚀，耐火材料寿命延长 2倍以上，大大降低操作和维护费用。 根据不同原料，同一气化炉中，既可采用固态排渣，也可采用液态排渣，扩大了原料范围

11、， 提高了操作弹性，且无需增加投资。<4）成熟完善的系统放大技术，解决了不同规模、不同压力等级气化装置的项目化问题。已工业化装置的压力等级为 1.37.0 MPa，生产规模从年产 3万吨合成氨到年产 90万吨甲醇，单炉日 投料量为1502000吨。<5）通过气化原料的优化组合，既解决了原料成浆性问题，又解决了灰熔点问题，特别是难成 浆原料的制浆问题，大大提高料浆的有效组成，降低了气化消耗。同时，解决了高浓度、高粘度料 浆长距离输送的难题。<6）独具特色的灰水处理技术 <1山 级换热闪蒸），减少了设备投资，简化了工艺流程。<7）设备完全立足于国内，投资少，效益显著。

12、<8）三废排放少，环境友好，属于洁净气化技术。<9）通过40余年的开发和完善，多元料浆气化技术形成了完整、系统的专利体系。四GSP煤气化技术GSP是一种先进成熟的煤气化技术：干粉进粒，水冷壁气化反应器，激冷流程，液态排渣。它 的优点是：原料适应性广，投资省、粗煤气成本较低、工艺运行可靠，兼有Shell与Texaco的优点。下面就对 GSF技术作一概要介绍。一、原料来源广，适应性强从年青的泥、褐煤到年老的无烟煤系列中的所有煤种，灰分 >1 %的石油焦、油渣、工业污泥等 均可作为气化原料。它对入炉煤或其他原料必须满足粒径、水分、灰分的基本要求。粒径主要影响 碳转化率，水分主要影响

13、煤粉输送，灰分要求1 %以上，否则水冷壁无法挂渣形成膜式壁。各种不同的入炉原料粒径、水分、灰分要求见表1。表1各种入炉原料的料径、水分及灰分要求名称粒径分布/%水分/%灰分/%泥煤v 100m > 5512> 1v 500 i m > 99褐煤v 250 i m > 948> 1烟煤v 250 i m > 942> 1v 500 i m 100焦v 250 i m > 992> 1v 500m> 100无烟煤v 63 i m> 50 902> 1石油焦v 200 i m> 100、GSP工艺过程<1） GSP工

14、艺过程包括：合格粉煤制备及输送，有低压氮气浓相输送和高压C02浓相输送系统，通过煤锁斗、压力供料仓、烧嘴喷入气化炉。<2）粉煤、纯氧、蒸汽 <年青煤可以不加）在 4MPa 1400 C 1500 C下煤转化成煤气和熔融的渣。因为原料煤年青，C02供料，水蒸气加入较少，煤气成分中有效气（CO+H2稿达94.5 %, C024%, CH4 0.02 %, N2 0.7 %，其他 0.78 %。<3 ）高温煤气在激冷室被喷洒的水冷却到220 C,进入文丘里洗涤器，将煤气中尘体积浓度降至Img/ m3 （干，煤气中饱和的水供变换用。<4）熔渣在激冷室降温固化成粒状落入激冷室下部

15、的水浴中，通过灰锁斗排人渣水槽，用捞渣 机将渣捞上皮带送入渣仓，然后用汽车运至处理场。<5）出冷激室含尘（渣、碳 >约0. 4%的黑水送到固体物分离器，经初步分离残余碳/尘后的 水再经过滤器、贮槽用泵送回冷激室。分离器下部出来的含尘黑水经减压闪蒸后，在絮凝剂作用下 混凝沉淀，再经浓缩、过滤脱水，清水用泵返气化冷激室过滤并送出界外处理。为保持冷激水中盐 类平衡，约占黑水总量 15%的废水排出界外处理。<6 ）煤粉锁斗功能是将常压下煤粉料供入加压气化系统。灰锁斗的功能是将压力气化系统的渣 水送入常压排渣系统。它们时刻处在一个由常压到加压，又从加压到常压的周期性交变过程。煤锁 斗充

16、压用C02,灰锁斗充压用水，此过程用可编程序控制器来实现。<7 ）通过锁斗将粉煤供入加压料仓，在此通入的C02与煤粉处于一种密相流化状态，然后通过供料管送至气化炉燃烧喷嘴。<8）供料仓到气化炉烧嘴的供料管安有原料密度仪，质量流量仪测量煤粉供入量，并与供入的 氧气及气化炉、气化室与激冷室压差组成一套控制气化炉操作的调节系统。三、GSP煤气化炉结构特征GSP气化炉由一个主烧嘴和一个点火烧嘴、气化室、冷激室及承压外壳组成。气化室内设有水 冷壁，水冷壁主要作用是抵抗1450C1500 C高温及熔渣的侵蚀，水冷壁系由水冷盘管及固定在盘管上的抓钉与 SiC耐火材料共同组成的一个圆筒形膜式壁。膜

17、壁与承压外壳间有约50mm间隙，间隙间充一小股流动的常温合成气<或 C02、N2）。水冷壁水冷管内的水采用强制密闭循环，在这循环系统内，有一个废热锅炉生产0.5Mpa<g ）低压蒸汽，将其热移走，使水冷壁水冷管内水温始终保持一恒定范围。激冷室为一承压空壳，外径和气化室一样，上部设有若干冷激水喷头。在此将煤气骤冷至220 C。煤气由冷激室中部引出。激冷室下部为一锥形，内充满水，熔渣遇冷固化成颗粒落入水浴 中，排入灰锁斗。GSP 气化炉除烧嘴为不锈钢和少量特殊不锈钢外，其余全为碳钢材料。气化炉及其水冷壁寿命10年20年，烧嘴寿命10年（顶端部一年维修一次>。四、GSP气化技术指标

18、先进性及原材料动力消耗分析<1 ）技术指标碳转化率： 99.5%；气化效率： 80% 82%；气化热效率： 90%<含饱和煤气带入变换的水蒸气）。<2）原材料及动力消耗 <每 1000m3<C0+H）2 ）原料煤 <收到基、热值 Qnet.ar=21351kJ kg 煤）： 708kg；氧 <99.6%）： 320m3；蒸汽 <4.5MPa, 350C）： 17kg30kg<与煤质有关）；C02<4.5MPa, 40C）： 85m3电： 55kWh。五灰熔聚流化床粉煤气化技术一、灰熔聚流化床粉煤气化技术的基本原理灰熔聚流化床粉煤气化以

19、碎煤为原料（v 68mm>以空气或富氧或氧气为氧化剂，水蒸气或二氧化碳为气化剂 , 在适当的煤粒度和气速下，使床层中粉煤沸腾，床中物料强烈返混，气固两相充 分混合，温度到处均一，在部分燃烧产生的高温<9501100C ）下进行煤的气化。煤在床内一次实现破粘、脱挥发份、气化、灰团聚及分离、焦油及酚类的裂解等过程。流化床反应器的混合特性有利于传热、传质及粉状原料的使用，但当应用于煤的气化过程时，受煤的气化反应速率和宽筛分物料气固流态化特性等因素影响，炉内的强烈混合状态导致了炉顶带 出飞灰 <上吐）和炉底排渣 <下泻）中的碳损失较高的缺点。常规流化床为降低排渣的碳含量，必须

20、保持床层物料的低碳灰比；而在这种高灰床料工况下，为维持稳定的不结渣操作，不得不采用较低 的操作温度 （ v 950C >，这又决定了传统流化床气化炉只适用于高活性的褐煤或次烟煤。灰熔聚流 化床粉煤气化工艺根据射流原理，设计了独特的气体分布器和灰团聚分离装置，中心射流形成床内 局部高温区<12001300C），促使灰渣团聚成球，借助重量的差异达到灰团与半焦的分离，在非 结渣情况下连续有选择地排出低碳含量的灰渣，提高了床内碳含量和操作温度<达 1100C） , 从而使其适用煤种拓宽到低活性的烟煤乃至无烟煤。二、灰熔聚流化床粉煤气化工艺的特点<1 ） 煤种适应性广，可实现气化

21、原料本地化。<2） 操作温度适中，无特殊材质要求，操作稳定，连续运转可靠性高。<3） 工艺流程简单，气化炉及配套设备结构简单，造价低，维护费用低。<4） 灰团聚成球，借助重量的差异与半焦有效分离，排灰碳含量低（<10%>。<5）炉内形成一局部高温区 <12001300C），气化强度高。<6） 飞灰经旋风除尘器捕集后返回气化炉，循环转化，碳利用率高。<7） 产品气中不含焦油，洗涤废水含酚量低，净化简单。<8） 设备投资低，气化条件温和，消耗指标低，煤气成本低。<9） 中国自主专利 , 同等规模下，与引进气化技术相比，投资低50%。

22、三、灰熔聚流化床粉煤气化工艺流程<图略）<1）备煤系统粒径为030mm的原料煤（焦，先筛分、破碎到08mm粒度，回转干燥器烘干（烟煤水分v5%，褐煤 <12% > 待用。<2> 进料系统 备好的入炉煤经斗式提升机进入煤锁斗系统，由螺旋给料器计量，气力输送进入气化炉下部。<3）供气系统气化剂 （空气 /蒸汽、氧气 /蒸汽 >分三路计量调节，由分布板、环形管、中心射流管进入气化 炉。<4> 气化系统煤在气化炉中部分燃烧产生的高温<9501100 C）下与气化剂 < 氧气、蒸汽）进行反应，一次实现破粘、脱挥发份、气化、灰团聚及分

23、离、焦油及酚类的裂解等过程，生成煤气。<5> 除尘系统高温煤气带出的飞灰，大部分经一级旋风分离器捕集，返回气化炉进一步气化，二级旋风分离器捕集的少量飞灰排出系统。<6> 废热回收系统及煤气净化系统 除尘后的热煤气依次进入废热锅炉、蒸汽过热器和脱氧水预热器回收热量，再经洗涤塔净化冷 却，送至下一工序。<7> 操作控制系统采用集散型控制系统 <DCS实现控制室集中对整个气化生产过程主要工艺参数进行自动监测和 控制，由DCS系统完成实时监测指示、自动调节、顺序控制、安全连锁、报警、趋势记录和报表生 成。四、灰熔聚流化床粉煤气化工艺的适用范围 “灰熔聚流化床粉

24、煤气化技术”工业示范成功标志着我国煤气化技术完全依赖进口的时代即将结束，中国科学院山西煤炭化学研究所目前已有能力设计单台处理量100300 吨煤/日的气化炉（0.030.5MPa, $ 2.4m,配套26万吨合成氨/年。经大量煤种实验证明对绝大多数煤种的适应 性，使得实现原料本地化成为可能，对我国中小氮肥厂改变原料路线，降低生产成本，提供了高 效、先进、经济、适用的国产煤气化技术。通过选择不同的气化剂及其配比可以制取适合工业燃烧 和合成化学品等用户不同需求的合成气与工业燃料气。五、灰熔聚流化床粉煤气化技术的现状与发展方向 灰熔聚流化床粉煤气化技术当前亟待改进的主要问题是：提高气化炉操作压力,从

25、而提高单台 气化炉0 2400mm的处理能力。此外，碳利用率、冷煤气效率和煤气有效成分也有待进一步改 善。六 壳牌煤气化一、Shell 煤气化工艺Shell煤气化工艺（SCGP以干煤粉为原料、纯氧作为气化剂，液态排渣，属加压气流床气化。 原煤先行破碎研磨成煤粉并经干燥处理，再用氮气送进入贮罐，贮罐内的煤粉与氧气和蒸汽一起， 送进气化炉的燃烧器。上述过程所用的氧气和氮气，均由一套低温空气分离装置产生。喷入的煤粉、氧气和蒸汽的混合体在3.54.0MPa压力下，1400- 1700C的温度范围内发生化学反应。此操作温度使煤所含的灰份熔化并滴到气化炉底部，变成一种玻璃状不可沥滤的炉渣而排出。这个温度

26、亦防止形成不合需要的有毒热解副产物，例如苯酚和多环芳香烃。出气化炉的合成气温度1400-1500C，用循环气体激冷冷却至900C，然后进入一个合成气冷却器作进一步冷却，同时产生高、中压蒸汽。从气化炉出来的合成气中所携带的少量灰份颗粒，在一个旋风分离器和陶瓷过滤器中分离除 去，再部分循环返回气化炉，以确保碳转化率达到99%以上。离开气化工序的合成气中含有 80-83%的原煤能量，它被称为冷煤气效率。由气化炉和合成冷 却器产生的蒸汽 ,含有另外的 14-16%能量。相比之下，以水煤浆为原料的气化工艺的冷煤气效率大 约为 74-77%。煤炭中所含的硫、卤素及氮化合物，在气化过程中生成气态的硫化物、卤

27、素、分子态氮、痕量氨及氰化氢。氰化氢及硫化羰 （COS被催化转化为氨及硫化氢。卤素和氨经水洗去除。水洗过的合 成气送入后工序变换装置。Shell 气化炉为水冷壁型式，内壁布有水冷却管，副产部分蒸汽。操作时壁内形成一层渣，用 “以渣抗渣”方式保护衬里不受侵蚀。因为不需要耐火砖绝热层，运转周期长，单炉运行，不需要 备用炉，可靠性高。 Shell 煤气化装置能力大，气化压力为 3.5-4.0MPa ，单炉处理煤量为 2000 2600 吨 / 日。二、Shell 的煤气化对煤质的要求及用煤的处理 "Shell 煤气化工艺的原料是干煤粉，用高压氮气输送入气化炉，对煤种的适用范围宽，能够以 当

28、地煤种为原料，而且碳转化率超过99。该工艺过程对煤的特性，例如煤的粒度、粘结性、含水量、含硫量、含氧量及灰分含量均不敏感，但对于灰熔点较高的煤如灰熔点1400C须加入助熔剂（石灰石，改变溶渣性能。在荷兰Demkolec 工厂工业化装置上已使用过包括澳大利亚煤、哥伦比亚煤、印尼煤、南非煤、美国煤、波兰煤等 14 个煤种进行气化，均能正常生产。只要有煤质分 析数据，不需进行试烧、认定，即可根据用户提供煤种进行装置设计。另外，壳牌气化是干法除尘，无灰水处理系统。干灰容易处理，对环境有利。三、Shell 煤气化技术特点1 、气化炉结构较简单，内部为膜式水冷壁，无任何耐火砖，烧嘴寿命长，导致气化炉坚固耐

29、用，故气化炉操作可靠2、任何煤都可气化，灰熔点高时只需加入助熔剂（ 石灰石 >，干粉进料，气化效率高，氧气消耗低 Texaco 气化 15-25%，原料制备系统较简单，进料灵活。3、高效率，原料煤所含能量之中，大约80-83%以合成气形式回收，另外 14-16%以蒸汽形式回收。蒸汽可以用于驱动空气分离装置的空气压缩机，以及用来发电或作其它用途。4、对称式多烧嘴，混合效果好，转化率高。5、熔渣气化，熔渣可以保护渣膜水冷壁，并确保产生无毒的废渣及灰。6、 高温气化，碳转化99%有效气体成份含量高，C02含量低，几乎无 CH4及酚类、焦油等 生成。7、有利于环保，SCGP工艺的硫氧化物及粉尘排

30、放量实际上为零。煤的灰份则被转变成一种惰 性炉渣，可以用作道路建筑材料。 SCGP装置产生相当少废液排放，这种废液不含有机污染物，工 艺用水可循环利用，做到废水的零排放。 %六、Shell 煤气化炉特点 通过大量的设备开发工作，壳牌确定了气化炉的形状，实际上是膜式水冷壁室的形状。气化炉 包括：膜式水冷壁室、环形空间和压力外壳容器。项目设计方面的主要问题是设计膜式水冷室和它 在压力壳体中的悬挂问题。<1）膜式水冷壁Shell 在阿姆斯特的实验气化炉内都有耐火衬里，但根据操作经验，Shell 认为既使对最先进的耐火砖在高热负荷和熔渣不断侵蚀的环境下难以保证高和长寿命运行。所以，确定在气化炉的

31、高 压壳体中，安装用沸水冷却的膜式水冷壁 （ 以下简称“膜式壁” >。使工艺过程实际上在膜式壁围成 的空腔里发生。气化压力是由外部的高压壳体随。中试和示范装置中都装有膜式壁。在工业化的溶 渣锅炉中，膜式壁有广泛的使用经验。膜式壁一方面提高了SCGP的效率，不需额外加入蒸汽，并可副产中、高压蒸汽，同时也增强了工艺操作强度 （ 因为膜式壁设计时，考虑了超过设计条件的情况和操作干扰>，另一方面，膜式壁增加了项目设计的难度、工业化的复杂程度和投资。项目设计还涉及高温和还原性合成气气氛等因 素，所以在设计过程中，膜式壁必须适应这些条件。同时，还要满足高负荷水/ 蒸汽系统的要求。<2）环

32、形空间环形空间位于压力容器和膜式壁之间，设计环形空间是为了容纳水/蒸汽的输出 / 输入管和集管，另外，环形空间便于检查和维修。为了上述的要求，在休斯敦的示范装置中，Shell 采用装置模型有效地确定了环形空间的尺寸大小。最终，完成了一个简单、有效且易于制造的膜壁悬挂系 统。在Buggenum的工业化装置中，设计并完成了此膜壁悬挂系统。<3）压力壳体Shell 气化炉的压力壳体是标准化设计，可按一般压力容器标准进行制造。材料一般用低铬 钢。<4）材料SCGP勺项目开发工作中，Shell在有限的范围内对材料做了实验。为了确保材料能承受实际的工艺条件，中试和示范装置开发研究中重点对不同的

33、材料做了实验，其中部分是在实际设备上完成 的，部分在实验装置付线上做的，测试基本指标是材料必须满足煤气化的工艺条件，如材料要易于 制造和维修，便于安装和焊接，适于在当地维修和保养，且价格比较低廉。测试的结果是：SCGP的材料主要是低合金钢材料。5）烧嘴烧嘴的空气动力学设计和所产生的热流量效果是SCGP多年研究开发后确定的。项目设计不仅要考虑喷嘴虑的基本机械设计要求 （ 如满足空气动力学设计和所得的热流量数据的要求还要考虑制造方面的要求。烧嘴的可行性和寿命连续一年以上运转。Shell 休斯敦的示装置证实，烧嘴寿命可在 9500 小时以上。将此示范装置的经验用于 Buggenum 的工业化装置中发

34、现，烧嘴未发生操作故 障，到 1998 年 2月 11日，这些烧嘴的使用时间分别达到为7607 个小时（两个和 4467 小时（另两个。烧嘴有时因操作原因也需更换，如停车和安装前的除氧过程，一般可用备用烧嘴来代替。七航天炉煤气化HT-L煤气化工艺是航天一所借鉴荷兰SHELL德国GSR美国TEXACC煤气化工艺中先进技术，配置自己研发的盘管式水冷壁气化炉而形成的一套结构简单、有效实用的煤气化工艺。现将该 工艺在煤化工项目中的应用介绍如下：一、工艺介绍1、磨煤与干燥系统磨煤与干燥系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与SHELL工艺相同，两套系统一开一备，单套能力35吨/小时，目的是制造出粒度小于9

35、0微M的大于80%水含量小于2%勺煤粉。没有单独的石灰石加入系统，只是利用皮带秤通过比值调节将粒状石灰石加到输煤皮带上，一块进入磨煤 机研磨。2 、加压输送系统加压输送系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与SHELL工艺相同，目的是将制出的合格煤粉利用压差输送至气化炉进行燃烧气化。不同是 V1205下面是三条腿，三条线输送，到烧嘴处汇合 从烧嘴环隙呈螺旋状喷入炉膛。3、气化及净化烧嘴设计同 GSR采用单烧嘴顶烧式气化，气化炉采用TEXACO激冷工艺，气化炉升压到1MRa时，煤粉及氧、蒸汽混合以一定的氧煤比进入气化炉，稳压1 小时挂渣，炉膛内设置有 8 个温度检测点，可以作为气化温度的参考点，也

36、可以判断挂渣的状态。设计气化温度1400-1600 C,气化压力4.0MRa。热的粗煤气和熔渣一起在气化炉下部被激冷，也由此分离，激冷过程中，激冷水蒸 发，煤气被水蒸汽饱和，出气化炉为199 C，经文丘里洗涤器、洗涤塔洗涤后，194 C、固体含量小于 0.2mg/m3 的合成气送去变换。4、渣及灰水处理系统渣及灰水处理系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与TEXACO工艺相同。渣经破渣机，高压变低压锁斗，排到捞渣机，进行渣水分离，水回收处理利用；灰水经高压闪蒸、真空闪蒸后到沉 降池，清水作为激冷水回收利用 ，浆水经真空抽滤后制成滤饼。二、技术特点1、原料的适应性 据设计方介绍，该工艺煤种适应性

37、广，从烟煤、无烟煤到褐煤均可气化，对于高灰份、高水 分、高硫的煤种同样适用。龙宇生产用过两种煤，神木炭厂和永煤新桥，工况稳定，有效气含量基 本能够达到设计要求，但因为神木炭厂的煤灰分含量低<v 10%，挂渣情况不是太好，炉膛上部还可以，下部基本挂不上渣。永煤新桥煤运行时间较短，还不能完全反应其结渣性。附神木炭厂和永煤新桥的煤质分析:内水硫份灰分挥发份固定碳神木炭厂5.720.838.7335.8850.37新桥矿1.470.8422.568.8467.132 、单系列能力现设计单台气化炉生产能力为有效气体<CO+H2)4.2万NM3/H,可生产甲醇15-20 万吨 /年，正在研发年

38、产甲醇 35 万吨的配套气化技术和设备。3、设计碳转化率高，达到98%，渣中残碳控制在1-2%，实际残碳含量： 2.74% ， 3.98% ，1.59%;设计有效气含量 90%其中CO70% H220%实际见下面合成气分析:合成气氧气氮气一氧化碳氢气二氧化碳神木炭厂0.01 6.1252.5727.014.3新桥矿0.022.5354.9227.1315.4注: 煤粉输送介质为二氧化碳，负荷为60%4、热效率总的热效率为 95-96%,实际冷煤气效率为80-83%,蒸汽产量只有 3T/H，大部分的热量都由粗煤气及熔渣带入激冷水中，造成热量损失。5、氧耗设计生产每千方有效气耗氧330-360Nm

39、3,实际生产中用新桥矿煤，60%的负荷时产的有效气及耗氧数据进行计算,每千方有效气耗氧为 382.45 Nm3。6、煤耗原设计用固定碳为 74%的鹤壁煤作为原料煤，煤耗为600Kg/KNm3有效气，实际生产中用新桥矿煤, 60%的负荷时产的有效气及煤、氧数据进行计算,每千方有效气耗煤为693 Kg。7、污水排放设计每小时有 9.76 吨污水排放到水处理装置,实际运行中最高排放量达到20 吨/小时,但平均排放量小于 10吨每小时,基本达到了设计要求。8、气化炉水冷壁气化炉水冷壁采用盘管式，水管内径为DN4Q保证水流量分配均匀，不会堵管使水流量过低造成爆管。但阻力较大，换热效果差。三、关键设备及仪

40、表1、磨煤机磨煤机采用沈重的 G168型，运行效果较好，70%下负荷磨辊加压到 6.5MPa,70%以上负荷加 压到7.5 MPa ;磨出的煤粉 80%上小于90um,其中w 40um的占3-27%, 般在10%£右。售后服 务较差。2、烧嘴HT-L气化炉的烧嘴是航天一所自己制造，与德国GSP气化烧嘴相似，只是煤粉喷入的方向有一些改变。采用点火烧嘴、开工烧嘴、煤烧嘴一体,点火烧嘴在中心,使用0.2 MPa 的天然气,开工烧嘴采用天然气压缩机出口的 1.7 MPa 的天然气,炉膛升压到 1.0 MPa 后,三条煤粉管线同时 投煤 因为氧管线只有一条,氧煤比按总量控制）,投煤后,开工点火烧嘴退出。设计方说,烧嘴 一般损坏的都是烧嘴头,烧嘴头需半年到一年更换一次价格说不清）。试车三个月来,已更换三个烧嘴,说是烧嘴本身没有问题,只是为了实验减少烧嘴阻力。3、HT-L 气化炉 气化炉采用顶烧式,只要保证烧嘴压差,一般不会烧坏烧嘴。水冷壁采用盘管式,循环水分配环管相对均匀引出 DN40的四根水管，四根水管平