大型煤气化技术浅析

2015-12-22焦海亮河北省石油化工设计院有限公司天津分公司天津300380

中国新技术新产品 2015年12期

关键词：水煤浆煤气化气化炉

焦海亮（河北省石油化工设计院有限公司天津分公司，天津　300380）

大型煤气化技术浅析

焦海亮
（河北省石油化工设计院有限公司天津分公司，天津300380）

随着国家对环境保护的日趋重视，发展以煤气化技术为代表的新型清洁能源技术尤为重要。本文对煤气化炉型进行了介绍，并浅析了国内外大型煤气化技术的发展现状。

煤气化；气化炉；发展动态

1　引言

煤气化过程是一个热化学过程，它是以原煤或煤焦为原料，以氧气、空气、蒸气或氢气为气化剂，在高温高压作用下，通过部分氧化反应将原料煤从固体燃料转化为气体燃料的过程。我国煤炭资源丰富，但长期以来主要通过燃烧的方式来获得能量转化，这种方式不仅造成了资源浪费，而且还严重污染了环境。随着国家对环境保护的日趋重视，发展以煤气化技术为代表的新型清洁能源技术显得尤为重要。

2　煤气化炉分类

2.1 固定床气化炉。在气化过程中，原料煤由气化炉顶部加入，气化剂由气化炉底部加入，两者逆流接触，相对于气体上升速度而言，原料煤的下降速度较慢，因此称之为固定气化床气化炉。

2.2 流化床气化炉。在气化过程中，原料碎煤悬浮分散于垂直上升的气化剂气流中并进行气化反应。此时碎煤具有流体的某些表观特征，因此称为流化床气化炉。

2.3 气流床气化炉。气流床气化炉采用并流气化方式，用具有压力的气化剂将粒度很小的煤粉送入气化炉内，也可以将水煤浆泵入气化炉内。使原料煤和气化剂充分接触后，在高温作用下燃烧和气化反应。反应后的灰渣，以固态或液态形式排出。目前Shell干煤粉气化炉及Texaco水煤浆气化炉，就是该种气化炉应用的典范。

3　国内外大型煤气化技术现状

对应于上述气化炉的分类，目前在国内外已工业化并广泛应用的煤气化技术主要有：Lurgi碎煤气化、Texaco水煤浆气化、Shell粉煤气化、GSP煤气化、恩德粉煤气化、多喷嘴对置水煤浆气化、多元料浆气化、两段式干煤粉加压气化、航天炉煤气化等。

3.1 Lurgi碎煤气化技术。Lurgi煤气化技术是固定床加压煤气化技术的典型代表，由Lurgi公司开发所得。其主要特点是：原料采用碎煤（5mm～50mm），气化剂为蒸汽和氧气，经加压（2MPa～3MPa）气化得到粗煤气。该技术第一代于1936年研制成功，后经过不断的改进和发展引入我国，目前在我国运行的有30多台，分别用于合成氨及煤制气工艺。

3.2 Texaco水煤浆气化技术。Texaco水煤浆气化技术是气流床气化技术的典型代表，由Texaco（德士古）公司研发所得。其主要特点为：原料为水煤浆，采用柱塞隔膜泵输送，气化炉采用单喷嘴下喷式进料方式，炉壁为耐火砖，粗煤气采用水激冷流程净化除尘同时也起到增湿的效果。该技术成熟可靠，先后在美国、日本、德国建成多套工业装置，于1993年首次引入我国。引进后不但提高了我国煤气化技术水平还带动了相关配套技术的研究和开发，如工艺烧嘴、耐火材料、相关仪表、阀门等。

3.3 Shell粉煤气化技术。Shell粉煤气化技术是目前世界上较为先进的第二代煤气化技术之一，气化炉属于加压气流床反应器。其主要特点为：采用干煤粉进料，气化温度高、耗氧低、喷嘴为下喷式多喷嘴对称布置、煤气化后工艺采用废热锅炉流程。目前我国已引进了多套该技术气化装置，实践证明该工艺先进，气化炉本身无太大技术问题。

3.4 GSP煤气化技术。GSP煤气化技术是一种加压气流床气化技术，是20世纪70年代前民主德国GDR燃料研究所开发并投入商业化运行的大中型粉煤气化技术，目前该技术归西门子公司所有。其主要特点为：原料适用面广，适用于包括处理城市废料等在内的各种碳氢化合物，气化炉采用顶部干粉加料，反应室周围采用水冷壁结构，烧嘴采用内冷式多通道多用途结构设计使用寿命长。相比于上述三种煤气化技术，GSP技术在国内应用较少，但是前景十分广阔。

3.5 恩德粉煤气化技术。恩德粉煤气化技术是一种流化床气化技术，最初由朝鲜恩德“七.七”联合企业引进德国温克勒技术后改造完善而来。1996年辽宁黎明机械厂将该技术引入国内后又经历了先进的DCS控制系统改造并成功应用于国内，目前国内已有十余套该装置在运行。其主要特点为：主要用于生产工业和民用煤气，煤种适用性强，气化率高，操作弹性大，三废处理简单环境污染小等。

3.6 多喷嘴对置水煤浆气化技术。多喷嘴对置水煤浆气化技术是由华东理工大学在吸收Texaco气化技术后改善而来，并已成功实现了工业化。其主要特点为：采用四个工艺烧嘴水平对称布置于气化炉中部，采用独特的破泡条取代水激冷室上升管，采用静态破渣机破渣效果更为优越，反应室更大从而使转化率更高。该技术已经在国内多个有关企业推广应用，目前看来是一项成功的技术并且已经引起了国际气化领域的关注。

3.7 多元料浆气化技术。多元料浆气化技术属于气流床加压气化技术，是由西北化工研究院研究开发所得。该技术是指对固体或液体含碳物质如煤、石油焦、沥青、油、煤液化残渣等与流动相水、废液、废水等通过添加剂所制备的料浆，增加入炉料浆中的含碳有效反应物浓度，与氧气进行部分氧化反应生产出合成气，从而达到减少原料煤消耗量变废为宝提高经济效益的目的。该技术与Texaco气化技术相比，区别主要在气化原料上，目前已在多家企业的技术改造上成功应用。

3.8 两段式干煤粉加压气化技术。两段式干煤粉加压气化技术是由西安热工研究院开发的具有自主知识产权的煤气化技术。该技术开发的初衷是用于IGCC发电，后来为了适应化工行业的需要进行了工艺流程的改进。目前该技术拥有废热锅炉流程和水激冷流程分别用于发电和化工领域，技术先进灵活。该技术与Shell煤气化技术相近但又不同，主要体现在氧耗量比较低因而与之配套的空分装置规模较小。

3.9 航天炉煤气化技术。航天炉煤气化技术是一种水冷壁式的气流床粉煤气化技术，由我国航天工业部研发而成。其设计理念与国外的GSP煤气化技术较为相近，适用于中型煤气化装置，在我国已经取得了成功应用。