关于气化技术的讨论

1、关于气化技术的讨论2013.9.7 主要工艺技术单元： 空分、备煤、煤气化、变换、脱硫、脱碳、硫回收、净化气提氢 煤气化制氢的关键净化气制备 净化气制备的关键煤（加压）气化 煤（加压）气化的关键气化炉 煤煤 气化制氢气化制氢技术技术气化炉的主要类型气化炉的主要类型 固定床： 气化温度550度， 供煤375mm； 流化床： 气化温度800-1100度， 供煤1-5mm； 气流床： 气化温度1350-1600度， 供煤0.1mm ； 固定床（移动床） 1.常压间歇气化 2.富氧连续气化 3.常压二段气化 4.鲁奇炉加压固态排渣 5.BGL加压液态排渣气化炉的类型气化炉的类型 流化床（沸腾床） 1.

2、温克勒炉（Winkler) 2.恩德炉 3.U-GAS炉 4.灰熔聚炉 5.KBR 6.循环流化床工艺（鲁奇） （Circulating Fluid-Bed Processes)气化炉的类型气化炉的类型 气流床 1.K-T炉 2.水煤浆炉 3.E-GAS炉（康菲） 4.SHELL炉 5.GSP炉 6.西安热工院二段炉 7.航天十一所航天炉 8.清华炉（二代） 9.五环炉 10.齐耀炉（711所） 11.华能集团两段式干煤粉气化炉气化炉的类型气化炉的类型先进气化技术的认识 高速发展的原因：烧嘴、煤锁和灰锁的技术已掌握煤化工高速发展的需求 气化技术产业化过程的认识： 先进气化技术是近20年来在中国

3、成熟的 气化技术的选用与煤种有密切关系国内实际使用的炉型 实际使用炉型可归纳为四大类 1.水煤浆气化炉 2.干粉气化炉 3.碎煤气化炉 4.固定床气化炉（简称UGI炉）（含二段炉） 5.清华二代炉（水煤浆和干粉技术的结合）气化炉的政策 2012.3.16工信部 “先进煤气化节能技术推广实施方案”推荐： 1.多喷嘴水煤浆； 2.航天炉； 3.清华炉在丰喜已投运； 采用国内技术的条件： 1.业主对煤气化技术掌握的能力； 2.煤质和供煤的稳定性； 3.对技术提供方工艺包的消化能力； 4.专有技术的价格。气化炉的政策 4.十二.五期间将选择19家大中型煤化工企业，进行技术改造。 替代耗煤780万吨常压

4、固定床间歇气化炉， 实现年节约标准煤171万吨。 19家企业有： 阳煤集团太化公司、 四川煤气化有限责任公司、 河南晋开投资控股集团 气化炉的政策 中国石油和化学工业联合会副秘书长孙伟善： 对固定床间歇煤气化技术的评价： 原料要求严格，能耗较高，污染严重； 煤气化工序是用能最多的工序，如合成氨气化能耗约占整个工艺能耗的60%以上。 用相同原料，先进煤气化技术可使氨吨产品能耗平均降低20%。UGI炉的现状 固定床间歇式气化炉（UGI炉）4000台 总合成氨、甲醇产能约为3500万吨，占以煤为原料产能的70%；UGI炉的缺点 1.单炉日投煤量低：40-80t/d炉 2.气化强度低：180-350k

5、g/m2.h 3.原料要求高：无烟煤、焦炭、不粘结性煤 颗粒度2575mm 4.环保、节能问题：吹风气、含氰废水排放（如采用富氧或纯氧气化则无吹风气排放） 5.气化炉煤渣含碳量较高（如有循环流化床锅炉则无碍）UGI炉存在的原因 UGI炉存在的原因： 无烟煤虽然是稀缺资源，但真正有大规模需求的只有UGI炉，其他炉型均无法使用； 无烟煤的特点： 热值高、灰分低、含硫低、密度大、 硬度高、不结焦、稳定性强、冷强度高； 优质无烟煤产地：山西晋城、阳泉UGI炉的优势 UGI炉项目的优势： 投资少：18万t合成氨-30万t尿素项目气化部分投资仅1亿，采用国外技术装备需4-5亿 建设周期短：约12个月，其他

6、炉型需2年 炉内床层分界清楚，有利操作； 共五层：干燥、干馏、还原、氧化、灰渣 煤气出口温度和灰渣出口温度低是投资和运行成本较低的基础UGI炉的节能降耗措施 1.新型炉蓖：产能增10-20%，炉渣残炭降6%，蒸汽消耗降150kg/吨氨 2.微机油压控制技术（含自动加焦） 3.蒸汽压力前馈补偿控制和流量自动调节技术（入炉蒸汽自动调节） 4.过热蒸汽入炉制气 5.机电一体化自动加煤和下灰技术 6.炉况优化控制技术UGI炉的节能降耗措施 7.提高废热锅炉压力等级 8.中变串耐硫低变工艺（含低温、高活性催化剂） 9.常压变换改加压变换 10.脱碳工艺采用有机溶剂加压吸收，减压闪蒸再生（8、9、10三项

7、是生产合成氨、甲醇时采用） 11.炉渣返回循环流化床锅炉节能UGI炉的节能降耗措施 12.吹风气余热回收技术 13.系统热电结合 14.粉煤成型替代块煤 15.气化改富氧或纯氧气化 16.炉型从标准的炉膛直径2.745m改为3.0m、3.3m、3.6m，气化炉的大型化相对降低了投资 说明：说明： 以上改进是氮肥行业多年积累，以上的各项措施以上改进是氮肥行业多年积累，以上的各项措施主要作用是节能降耗，但系统相应也越来越复杂，主要作用是节能降耗，但系统相应也越来越复杂，新建厂采用后达预期目标需一个过程新建厂采用后达预期目标需一个过程。2011年全国UGI炉能耗现状 UGI固定床气化工艺： 达平均能

8、耗1683kg标煤/吨氨，占产能64% 平均水平15701775 kg标煤/吨氨，占产能50% 先进水平13651570 kg标煤/吨氨，占产能35% 落后水平17752400 kg标煤/吨氨，占产能15。 UGI炉与先进气化技术能耗比较水煤浆或干粉气化煤气化工艺： 平均能耗为1688 kg标煤/吨氨 先进水平15001700 kg标煤/吨氨占产能40%， 落后水平18002050 kg标煤/吨氨占产能17% 结论： 1.数据说明UGI炉的节能措施执行良好，能耗水平有可能达到新型煤气化技术的水平 2.目前先进气化技术能耗高的原因主要是大部分企业均缺乏熟练的操作工队伍，且投产不久，生产尚未进入稳

9、态不同气化工艺的成本比较 成本的影响因素： 1.能耗： 固定床的能耗可与先进煤气化技术的能耗相当； 2.原料价格： 固定床原料煤的成本高于先进煤气化术； 3.投资： 固定床气化技术投资低于先进煤气化技术。 结论： 先进气化技术成本最低； UGI炉用气化焦为原料成本其次； UGI炉用无烟块煤成本最高。气化成本影响因素分析 计算基础：有效气（CO+H2)； 影响成本的关键： 1.固定资产投资额 ： 工艺、设备、材料的合理选用、 项目管理模式； 2.原料煤的选择:高硫煤、气化 焦； 3.从投产到达产达标需用的时间； 气化炉选择原则 最终产品 煤质评价 经济规模和运行率 投资 可靠性 全流程能耗（运行

10、成本） 环保UGI炉可采用的生产方法 名称 气化剂 H2+CO 发热量 1.空气煤气 空气 15% 900-1100 2.混合煤气 空气+蒸汽 40% 1200-1750 3.水煤气 氧气+蒸汽 80% 2400-2700 4.半水煤气 空气+蒸汽 70% 2100-2300 5.中热值煤气 蒸汽+氧 40% 3500 +氢 +14%CH4 结论：不同的气化剂，可生产发热量不同的煤气 如阳光拟上，建议采用 方案3 推荐的原料和工艺 1.气化焦组分： 水份35% 固定碳8287% 挥发分1400度，可采用煤种大为增加; 三废少，易处理： 气化温度1400度，大分子有机物的完全分解; 有效组份高：

11、CO+H2含量； 系统能耗低：运行费用； 投资省：固定费用。气化技术的决策要点 煤质评定是气化技术选择的基础 1.炉型选择 单炉产能、 煤种适应性、备炉设置； 水冷壁和耐火砖热炉壁； 最终产品与气体有效组分； 原料供应的成本优势； 三高煤（高灰、高含水、高灰熔点）使用可能性； 预干燥工艺的采用与能耗； 助熔剂降灰熔点与含灰量提高和操作的难易； 设备进口与国产化（含大件运输）； 检修周期、难易程度、用工量和费用。气化技术的决策要点 2.工艺流程 气化温度和压力、 单喷嘴或多喷嘴、 一段喷煤或二段喷煤；耗氧量； 热量回收相关问题（ 除尘冷却方式）： 激冷和废锅、上行废锅和下行水激冷、 水激冷和冷合成气激冷； 固态排渣或液态排渣； 高硫煤使用与脱硫、硫回收工艺； 总体流程评价： 有效组分、碳回收率、粗气出口温度、比煤耗、 比氧耗、 气化效率、冷煤气效率、