国内应用的几种煤化工技术的分析比较

孟艳芳，关建锁

(新疆国泰新华矿业股份有限公司， 新疆 昌吉 831100 )

国内应用的几种煤化工技术的分析比较

孟艳芳，关建锁

(新疆国泰新华矿业股份有限公司， 新疆 昌吉 831100 )

对国内常见几种比较先进的粉煤气化、水煤浆气化技术从不同方面进行分析比较，总结出选择煤气化技术应考虑的因素。

Shell粉煤气化； GE水煤浆气化 ；天炉粉煤气化； 清华炉水煤浆气化

我国是煤炭大国，又是农业大国，制造满足农业需求的氮肥及煤炭资源的高效利用推动了我国煤气化技术的发展。目前世界上大型煤气化工艺大致有以下几种：固定床或移动床气化技术、流化床技术技术、气流床气化技术。其中固定床气化技术有鲁奇气化工艺和BGL气化技术；流化床技术主要有U-Gas气化技术、灰熔聚气化技术；气流床气化分为水煤浆气化技术和粉煤气化技术，其中水煤浆气化技术有GE水煤浆气化、华东理工的多喷嘴气化技术、水冷壁水煤浆气化技术；粉煤气化主要有Shell粉煤气化技术、GSP气化技术、航天炉气化技术[1-2]。

但固定床气化技术因其单炉生产能力小，生产环境恶劣，工艺复杂，污染严重，煤气处理费用高等特点已逐渐被放弃使用，相对而言气流床气化工艺在大型煤炭气化工艺研究及开发中处于优势地位，也是目前世界上煤气化技术的发展趋势。在国内，应用最多、技术比较先进的的气流床煤气化技术主要有GE水煤浆气化、水冷壁水煤浆气化技术、Shell粉煤气化技术、航天炉气化技术，其中GE水煤浆气化及Shell粉煤气化技术属于国外引进技术，水冷壁水煤浆气化技术及航天炉气化技术属于我国自主研发的、具有知识产权的技术[3]。

1 工艺技术介绍

1.1 粉煤气化技术

1.1.1 Shell粉煤气化技术工艺简介

Shell粉煤气化技术是荷兰谢尔公司多年开发的一种先进煤气化技术，1993年在荷兰建成日处理煤量为2000吨的单系列大型气化装置，用于联合循环发电工厂的商业运营。该种炉型原设计是用于联合循环发电的，国内自2001年Shell和中石化在湖南岳阳建立第一个合资煤气化厂以来，已引进19台气化炉装置，其目标产品有合成氨、甲醇。这种气化炉采用水冷壁，无耐火砖衬里。采用废热锅炉冷却回收煤气的显热，副产蒸汽，可以气化高灰熔点的煤，但仍需在原料煤中添加石灰石作助熔剂。

Shell气化炉操作压力在2.0-4.2MPa，单炉最大投煤量3000t/d，国内引进的Shell气化炉生产能力以单炉投煤量2000～2800 t/d为主，操作压力4.2 MPa。其工艺路线为：来自备煤工程的干粉煤由N2或CO2携带输送进入气化炉喷嘴，工艺氧与蒸汽也有喷嘴进入，粉煤、氧及蒸汽在气化炉内高温高压条件下发生部分氧化反应，气化温度为1300～1700℃。4个喷嘴位于炉子下部同一水平面上，沿圆周均匀布置。炉衬未膜式水冷壁和SiC保护层。煤气携带部分煤灰沿气化炉轴线向上运动，在接近炉顶处通入循环煤气激冷，激冷煤气量约占生成煤气量的60～70%，煤气降温至900℃，熔渣凝固，出气化炉，再进入废热锅炉热量回收系统。

Shell气化炉由承压壳体、内件及附属设备构成，是集动、静设备于一体，集燃烧、反应、换热、激冷等工艺于一身的复合设备，且出气化炉的气体带有大量灰，需要设置高效灰捕集设备。

1.1.2 HT-L航天炉粉煤气化技术工艺简介

HT-L煤气化工艺是航天十一所在借鉴荷兰SHELL、德国GSP、美国TEXACO煤气化工艺中先进设计理念的基础上，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、有效实用的气流床煤气化工艺。由北京航天万源煤化工工程技术有限公司自主开发、具有独特创新的新型粉煤加压气化技术。该技术煤种适应性强，2008年该技术在河南濮阳完成了1000t/d气化炉工业示范装置的测试。

工艺路线为：经磨煤系统制备合格的粉煤经加压输送系统(惰性气体氮气或二氧化碳)由3条管线输送至气化炉，与高压氧气、过热蒸汽在高温高压下进行部分氧化反应。设计气化温度1400～1600℃，气化压力4.0MPa。生成的粗煤气、飞灰和熔渣一起在气化炉下部的激冷室被激冷，熔渣迅速固化，与粗煤气分离。同时，煤气被蒸发的水蒸汽饱和后出气化炉，经文丘里洗涤器和洗涤塔洗涤后、润湿后去变换单元。

1.2 水煤浆气化技术

水煤浆进料与干粉进料比较，简化了干粉煤给料及加压煤仓加料的问题，具有安全并容易控制的特点，取消了气化前的干燥，节约了能量。而且采用半封闭供煤、湿法磨煤以及气流床气化，全过程污染轻微，无焦油等污染物，是一种先进、可靠的气化工艺。

1.2 1GE水煤浆气化技术工艺简介

水煤浆气化技术是美国德士古(Texaco)公司根据油气化技术的思路开发出来的。它是在煤中加入添加剂、助熔剂和水，磨成水煤浆，加压后喷入气化炉，与纯氧进行燃烧和部分氧化反应。气化温度1300～1450℃，气化炉无转动部件对于生产合成气的气化炉，大多采用激冷流程。

其工艺路线为：原料煤、水、添加剂等物料经磨煤机研磨制成一定浓度的水煤浆后与高压氧一起经过工艺烧嘴喷入气化炉内，发生部分氧化还原反应。生成的粗煤气及熔渣通过向下进入下部的激冷室，熔渣固化，气固分离，激冷后的合成气由气化炉激冷室合成气出口排出，经文丘里洗涤器、洗涤塔除尘后送变换工序。

1.2．2 清华炉水冷壁水煤浆气化技术工艺简介

水煤浆水冷壁清华炉(即第二代清华炉)气化工艺是清华大学、北京盈德清大科技有限公司和山西阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司合作开发的工艺技术，该技术2011年8月22日在山西阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司一次开车成功，并稳定连续运行140天。2012年9月3日，该技术在北京通过了由中国石油和化学工业联合会组织的科技成果专家鉴定。第二代清华炉一举打破了国际煤气化技术的传统模式--水煤浆与耐火砖、水冷壁与干煤粉的两种技术组合，开创了新的煤气化技术路径，并成功打造出世界水煤浆水冷壁气化技术“第一炉”。

第二代清华炉气化技术具有水煤浆气化技术的全部优势，克服了水煤浆耐火砖气化技术的两个缺憾：煤种适应窄，难于处理高灰熔点煤；单炉年运转率低，为达到装置8000h运转要求，必须配置备用炉。

第二代清华炉气化技术具有水冷壁气化技术的全部优势，克服了干粉水冷壁炉的两个缺憾：干煤粉制备、干燥过程的高能耗和危险性；气化系统压力难于提高，一般只能达到4.0MPa。

2 四种煤气化工艺技术的比较

四种煤气化工艺技术的比较见表1。

表1 四种煤气化工艺技术

表1(续)

3 煤气化技术的比较与选择

到目前为止，所有的煤气化技术均不是万能的，都有其各自独特的优势和不足。所以在工艺技术选择上必须慎重考虑，做好调研，从以下几个方面进行权衡：

(1)煤种适应性。各种煤气化技术对原料煤质都有一定的要求，没有哪一种气化技术能对所有煤种都是最好的，因而，要根据具体项目建设的原料煤条件，选择适宜的煤气化技术。

(2)产品要求。不同的产品对煤气化有不同的要求，如煤制气用于合成氨，若粗煤气中的氮成分就属于有用成分，那么粉煤气化就占有一定的优势；如煤制气用于合成甲醇、二甲醚、制油，那么氮是惰性组分，粉煤气化的有效气体含量高的优势会相应削弱。

(3)技术指标。包括有效气含量、氧耗、动力消耗与热效率等项指标。

(4)经济指标。投资与运行成本。包括前期的投资、建设周期长短、投产后“三废”的治理难度与运行后的维护成本等。

(5)国产化水平。不仅影响到投资费用，还影响到项目建设的进度，应选择国产化程度高且运行稳定、可靠的技术。

总之，在煤气化工艺选型时，结合项目实际特性，择优选用节能、环保、安全、投资省、成本低、效率高的洁净煤气化技术，与国家相关政策接轨，符合节能、环保要求。

[1] 唐宏青. Shell煤气化工艺的评述和改进意见[J].煤化工， 2005, 33(06):9-14.

[2] 章荣林. 对水煤浆加压气化工艺技术的评述[J].氮肥与甲醇，2006(6)：1-3.

[3] 孙永才，任 山，徐 强. 航天炉粉煤气化装置试车总结[J].中氮肥，2010(4):22-23.

(本文文献格式：孟艳芳 ，关建锁.国内应用的几种煤化工技术的分析比较[J].山东化工，2016，45(04)：88-89，92.)

浙江丰利超微粉碎设备进军俄罗斯

日前，国家高新技术企业浙江丰利粉碎设备有限公司生产的一套QWJ气流式涡旋微粉机，经专程前来公司的俄罗斯客商现场试机、验收合格，发往俄罗斯。这是丰利公司继CWM-80型超级涡流磨销往俄罗斯的又一种超微粉碎设备受到俄罗斯客商的青睐,设备将用于蔬菜、干果、可可壳等食品的超微粉碎深加工。超细粉碎是近年来随着材料工业的发展而迅速发展起来的一门新技术，目前已在食品行业得到广泛应用。

作为高档超微粉碎设备的首创者，浙江丰利研制成功的国家专利产品气流式涡轮微粉机，集粉碎与气流分级双重功能于一体，粉碎效率高，可自由调节产品粒度，分级效果理想，进料量均匀且可调节，散热性能好，适合加工多种物料，对热敏性和纤维性物料均能胜任，产品粒度均匀，能粉碎到微米级和亚微米级粒度，是当前性能好、效率高的节能理想微粉生产设备。标志着我国粉碎工业取得突破性进展的CWM-80型超级涡流磨系国家重点新产品、国家火炬项目，该机拥有世界上最先进的机理--超声波粉碎和喷射功能，能产生高频振动，连续工作，具有同时进行干燥和粉碎的双重功能。不但粉碎率高，粉体粒度细，能耗小、噪声低，还能自动调节细度。尤其对特殊物料和热敏性物料的粉碎，能加工一般微粉机难以粉碎的韧性、纤维性、热敏性和含水较高的潮湿物料的超细粉碎。

咨询热线：0575-83105888、83100888、83185888、83183618 网址：www.zjfengli.com 邮箱：fengli@zjfengli.cn

2015-11-02

孟艳芳(1981—)，女，山西大同人，工程师，主要从事煤化工安全研究。

TQ546

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1008-021X(2016)04-0088-02