13種煤氣化工藝的優(yōu)缺點(diǎn)及比較

1、13的比較成熟的幾種煤加壓氣化技術(shù)作評(píng)述，供大家參考。1、常壓固定層間歇式無(wú)煙煤或焦炭氣化技術(shù)25-75mm逐步淘汰的工藝。2、常壓固定層間歇式無(wú)煙煤或焦炭富氧連續(xù)氣化技術(shù)8-10mm設(shè)備氣化技術(shù)的改進(jìn)。3、魯奇固定層煤加壓氣化技術(shù)和燃料氣，不推舉用以生產(chǎn)合成氣。4、灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)6-8mm的碎煤，屬流化床氣化爐，床層溫度達(dá)1100左右，中心局部高溫區(qū)到達(dá)1200-1300，煤灰不發(fā)生熔融，而只是使灰渣熔聚成球狀或塊狀排出。床層溫以及石油焦，投資比較少，生產(chǎn)本錢(qián)低。缺點(diǎn)是氣化壓力為常壓，單爐氣化力量較低，產(chǎn)品中CH4含量較高1%-2%，環(huán)境污染及飛灰綜合利用問(wèn)題有待進(jìn)一步解決。此技術(shù)

2、適用于中小氮肥廠利用就地或就近的煤炭資源轉(zhuǎn)變?cè)下肪€。5、恩德粉煤氣化技術(shù)煤，要求原料為不粘結(jié)或弱粘結(jié)性、灰分小于 25%-30%，灰熔點(diǎn)高ST 大于1250、低溫化學(xué)活性好的煤。至今在國(guó)內(nèi)已建和在建的裝置共有 9 套，14臺(tái)氣化爐。屬流化床氣化爐，床層溫度在 1000左右。目前最大的氣化爐，用40000m3/h化力量還比較低，產(chǎn)品氣中CH41.5%-2.5%，飛灰量大、對(duì)環(huán)境的污染及飛灰綜合利用問(wèn)題有待解決。6、GETexaco)水煤漿加壓氣化技術(shù)ShellGSP爐生產(chǎn)力量大，目前國(guó)際上最大的氣化爐日投煤量為 2022t，國(guó)內(nèi)已投產(chǎn)的最大氣化爐日投煤量為 1000t。國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)中的氣化爐力量最

3、大為 1600t/d。該技術(shù)對(duì)20%6%，可節(jié)約煤耗 5%左右，氧耗10%左右。另外，要求煤的灰熔點(diǎn)低。由于耐火磚襯里受高溫抗渣的限制，一般要求煤的灰熔點(diǎn)在復(fù)原性氣氛下的 T41300 ，對(duì)于好，粘溫變化平穩(wěn)，煤的成漿性能要好。氣化壓力從 2.7、4.0、6.5 到 8.5 MPa 壓蒸汽，適用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電；另一種是水冷激型，制得的合成氣水氣比高達(dá)CO于制氫、制合成氨、制甲醇等化工產(chǎn)品。氣化系統(tǒng)不需要外供蒸汽、高壓氮?dú)饧癗2CO294%-96%，高于 Shell 干粉煤氣化為91%-93%和GSP為88%-92%。氣化爐構(gòu)造簡(jiǎn)潔，為耐火磚襯里。氣化爐無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置或簡(jiǎn)單的膜式水冷壁內(nèi)件，所以制造

4、便利、造價(jià)低，同時(shí)由于承受熱壁爐，爐內(nèi)熱容量比較大，氣化爐升溫至1000以上后，局部液化氣或燃料氣合成氣。煤氣除塵也比較簡(jiǎn)潔， 可以了只需要一個(gè)文省。單爐年運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為27030096%-98%，有效氣成分CO+H222已建成投產(chǎn)的裝置最終產(chǎn)品有合成氨、甲醇、醋酸、醋酐、氫氣、一氧化碳、燃料氣、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。各裝置建成投產(chǎn)后，始終連續(xù)穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行。裝備國(guó)90%以上，由于國(guó)產(chǎn)化率高，裝置投資較其它加壓氣扮裝置都低。水GSP水煤漿加壓氣化：水煤漿法=(2-2.5)：(1.4-1.6)：(1.2-1.3)：1。對(duì)于水煤漿設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、建筑安裝、煤種評(píng)價(jià)、試燒和工程總承包的單位及工程技術(shù)人員，所以

5、從建設(shè)、投產(chǎn)到正常連續(xù)運(yùn)行的周期比較短，這是業(yè)主所期望的。缺點(diǎn)1-2磚壽命為一年左右，11000t/d500有待改進(jìn)。氣化燒嘴壽命較短，一般使用2換噴嘴頭部，有待改進(jìn)和提高。4.0MPa，41995產(chǎn)，金陵石化公司化肥廠氣扮裝置MPa2022年建成投產(chǎn)，浩良河化肥廠氣扮裝置3.04.0 MPa 氣化，3 臺(tái)氣化爐，于2022 年建成投產(chǎn)，南化公司氣扮裝置8.5 MPa 氣化，2022 年建成投產(chǎn)， 氣化工藝技術(shù)。ShellGSP0.251，相當(dāng)于水煤漿中含水 20%。干粉煤氣化宣傳資料上介紹的煤耗和氧折煤耗，備煤時(shí)煤枯燥需要增加煤耗。宣 590670 kg/km3，380410 m3/km3。

6、煤輸送干煤粉增加的電耗和激冷用返回氣循環(huán)壓縮機(jī)增加的電耗。中改進(jìn)提高。7、多元料漿加壓氣化技術(shù)10%-15%，20%-30%，2500cP。但在制備多元化料漿時(shí)摻入油類(lèi)的方法與當(dāng)前我國(guó)氮肥工業(yè)以煤代油轉(zhuǎn)變?cè)下肪€的方針不符合，是不行取的，有待改進(jìn)。8、多噴嘴四燒嘴水煤漿加壓氣化技術(shù)州華魯恒升化工建設(shè)了一套氣化壓力為 6.5MPa750t 的氣化爐系統(tǒng)，于 2022 年 6 月正式投入運(yùn)行，至今運(yùn)轉(zhuǎn)良好。在山東滕州兗礦國(guó)泰化工建設(shè)了兩套氣化壓力為 4.0MPa、氣化溫度約為 1300、日處理煤1150t 的氣化爐系統(tǒng)，配套生產(chǎn) 240kt/a 甲醇，聯(lián)產(chǎn) IGCC 聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，發(fā)電71.8MW

7、，80MW20227214，5。4：多噴嘴氣化與單燒嘴氣化結(jié)果比照表項(xiàng)目有效氣COH2含量/%碳轉(zhuǎn)化率/%有效氣比煤耗/kg/km3有效氣比氧耗/m3/km3多噴嘴氣化84.998535314單燒嘴氣化(Texaco)828396985473365 氣化用煤質(zhì)分析表工程工業(yè)分析數(shù)值工程元素分析數(shù)值工程灰熔點(diǎn)/數(shù)值水分Mad/%2.18全硫(Stad)/%2.84DT1090灰分(Ad)/%7.32碳(Cad)/%74.73ST1100揮發(fā)分(Vdaf)/%45.44氫(Had)/%5.13HT1120固定碳(FC)/%49.46氧(Oad)/%8.77FT1130氮(Nad)/%1.20多噴嘴

8、氣化爐與單燒嘴氣化爐相比，有效氣成分提高 23 個(gè)百分點(diǎn)，CO2 232.2%，調(diào)整負(fù)荷比單燒嘴氣化爐機(jī)敏。適宜于氣化低灰熔點(diǎn)的煤。12313，5ValeroGEGPGEGP1000t/d的氣化爐投資比單燒嘴氣化爐系統(tǒng)多 20223000 萬(wàn)元。與一個(gè)有 3 套投煤量為1000 t/d 的氣化爐、日處理原料煤 2022 t 的煤氣扮裝置比較，增加投資 60009000GEGP提高。9、殼牌Shell干粉煤加壓氣化技術(shù)殼牌Shell干粉煤加壓氣化技術(shù)，屬于氣流床加壓氣化技術(shù)?？蓺饣置?、煙煤、無(wú)煙煤、石油焦及高灰熔點(diǎn)的煤。入爐原料煤為經(jīng)過(guò)枯燥、磨細(xì)后2022t3.0MPa，國(guó)外只有一套用于商業(yè)化

9、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的業(yè)績(jī)，尚無(wú)更高氣化壓力的業(yè)績(jī)。這種氣化爐承受水冷壁，無(wú)耐火磚襯里。熔融灰渣沿水冷壁南而下，排入爐底水槽。水冷壁內(nèi)壁涂有一層 SiC 耐火材料，熔渣在水冷壁上結(jié)成固體熔渣800mm250-300的有壓合成氣。為調(diào)整爐溫，需向氣化爐內(nèi)輸入中壓過(guò)熱蒸汽。承受廢熱鍋爐冷卻回收煤氣的顯熱，副產(chǎn)蒸汽，氣化溫度可以到達(dá)3.0-4.0MPa，可以氣化高熔點(diǎn)的煤，但為了操作穩(wěn)131620 3.0-4.0MPa。其特點(diǎn)是干煤粉進(jìn)噴嘴，有4也可用6對(duì)稱(chēng)式布置，調(diào)整負(fù)荷比較機(jī)敏；為了防止高溫氣330-3502mg/m3160-1651mg/m3200，用返回氣循環(huán)壓縮機(jī)加壓送到氣化爐頂部，將氣化爐排出的

10、高溫合成氣900后，再進(jìn)入廢熱鍋爐熱量回收系統(tǒng)，返回氣的量很大，相當(dāng)于氣扮裝80%85%，200CO65%左右、又含有H2S，對(duì)返回氣循環(huán)壓縮機(jī)的密封性能和操作條件要求格外苛刻，不但投資高，多耗動(dòng)力，而且出故障的環(huán)節(jié)也多；出廢熱鍋爐后的合成氣，承受高工作量大，每年需要更換一次過(guò)熱元件，以投煤量1000t/d50098-99%；可氣化褐煤、煙煤、無(wú)煙煤、石油焦； 80-83%；合成氣有效氣CO+H290%左右，有效氣550-600kg/km3，330-360m3/km3 用河南密煤709 kg/km3367.2 m3/km3。所以在這里要說(shuō)明一點(diǎn)， 無(wú)論哪一種煤氣化技術(shù)，資料上介紹的比煤耗和比氧

11、耗都是在特定條件下的數(shù) 過(guò)熱蒸汽120-150kg/km3880-900kg/km3。其存在的問(wèn)題是氣扮裝置的氮?dú)釩O2消耗量相當(dāng)大，還需配套超高壓氮壓機(jī)、高壓氮壓機(jī)、0.220.251，20%等所增加的煤耗、動(dòng)力能耗，相應(yīng)抵消了干法進(jìn) 2216.28 GWh/a,31 MW，全部總投資19898501063501063.5其中：27% 折 94.51069% 折 31.5106IGCC31%108.51065% 折 17.510610% 折 351068% 折 2810610% 折 3510643%44%，1400/kW。建設(shè)61199420221、2。其中煤制氣發(fā)電力產(chǎn)量煤制氣發(fā)電燃油發(fā)電

12、2022其中煤制氣發(fā)電力產(chǎn)量煤制氣發(fā)電燃油發(fā)電20221400116024063.1752.34年份生產(chǎn)負(fù)荷率/%電生產(chǎn)負(fù)荷率/GWh/GWh/GWh/%19947501074033.840.45199579025054035.6511.28199670038032031.5817.151997106084022047.8337.920221260101025056.8545.5720221390109030062.7249.182022126084042056.8537.92022100054046045.1224.372022120090030054.1440.612： 19942022每

13、年按365年份年運(yùn)行率/%煤制氣發(fā)電天數(shù)/d煤發(fā)電比例/%燃油發(fā)電天數(shù)/d燃油發(fā)電比例/%19941007.0235898199510011732248681996100182.550182.5501997100277768824202210029681691920221002857880222022100245671203320221002707495262022100270749526202220225268 d906GWh，為設(shè)計(jì)年外供電量2216.26GWh40.88%。煤制氣實(shí)際發(fā)電量包括自用199.4 GWh1105.4 GWh，44.43%。按年平均2681826.7 GWh，設(shè)

14、計(jì)日投煤量為 2022 t， 1210t，60.5%。從以上分析看，這套煤制 均年運(yùn)行時(shí)間270300d/a60.5%，長(zhǎng)期是爐，是有其難言的苦衷的。由于該煤氣化系統(tǒng)設(shè)備浩大、構(gòu)造簡(jiǎn)單、修理困難、系統(tǒng)把握要求高、投資高、建設(shè)周期長(zhǎng)，建備用氣化爐系統(tǒng)，明顯投資太大、無(wú)Shell大的。一套不設(shè)備用爐的裝置投資相當(dāng)于設(shè)備用爐的 GEGP 德士古氣扮裝置或多22.5需要另設(shè)中壓過(guò)熱蒸汽系統(tǒng)，供給氣化所需的過(guò)熱蒸汽。本人認(rèn)為目前 Shell 碳變換工序投資及能耗差異等都考慮進(jìn)去，才能得出正確的結(jié)論。我國(guó)承受 Shell 干煤粉加壓氣化工藝的裝置自 2022 年開(kāi)頭，間續(xù)投料試尤其是制合成氨、制甲醇、，煤

15、化工對(duì)除塵凈化、長(zhǎng)周期穩(wěn)定正常生產(chǎn)的要求程度，遠(yuǎn)高于發(fā)電。一Shell應(yīng)當(dāng)承受多噴嘴下行制氣的氣化爐，這比較簡(jiǎn)潔實(shí)現(xiàn)。Shell度重視。依據(jù)荷蘭示范電廠的操作數(shù)據(jù)，飛灰和粗渣排出量見(jiàn)表 3。3 飛灰和粗渣逐年排出量統(tǒng)計(jì)1997飛灰/t13524粗渣/t573682022111205317820228586385322022102054713520221146741227202218.7881.22平均占排出物總量的比例/%排出物40%質(zhì)量分率，原料，按實(shí)際發(fā)電量折算，實(shí)際平均日投煤量為1210 t。5 年內(nèi)煤氣化操作 1340 天，排出飛灰量為 54902 平均占排出物總量的比例/%排出物41

16、 t2022 t/d68 t，20%，105 t。飛灰如何綜合利用，或回氣將對(duì)四周環(huán)境產(chǎn)生污染。Shell有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、規(guī)劃部門(mén)和工程公司的重視和深思。爐，在煤化工生產(chǎn)中能否常年連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)應(yīng)予高度重視。一套不設(shè)備用爐的Shell 煤氣扮裝置投資相當(dāng)于設(shè)備用爐的 Texaco 氣扮裝置投資的 2-2.5 倍，排的蒸汽還不夠用。同時(shí)另外還需要另設(shè)中壓過(guò)熱蒸汽系統(tǒng)用于氣化。目前Shell帶鍋爐的干煤粉加壓氣化技術(shù)并不適用于煤化工生產(chǎn)，有待改進(jìn)。10GSP19793MW19965MW中試裝置，氣化爐為水冷壁構(gòu)造，曾試燒過(guò)各種不同原料和煤種。1984 MW m3/h，是一套商業(yè)性示范裝置，用以生產(chǎn) 煤為原

17、料氣化，有約 6 年氣化褐煤的閱歷。后來(lái)又氣化過(guò)城市垃圾、工業(yè)廢物、2022定層氣化爐生產(chǎn)的煤氣聯(lián)網(wǎng)，用以生產(chǎn)甲醇和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電IGCC。這套裝置至今尚在正常運(yùn)行。2022 年在英國(guó)巴斯夫工廠建成了一套 GSP 氣扮裝置，用以處理化工廠排出含氯廢水，氣化爐熱負(fù)荷為 30 MW，氣化壓力為 2.9 MPa，氣化1400 ，激冷型流程。2022VresovaGSP175MW，2.8MPa，操1400 ，用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。GSP過(guò)枯燥、磨細(xì)的干煤粉由氣化爐頂部進(jìn)入，屬單燒嘴下行制氣，底部排渣。氣化GSP720t1400-1500，為調(diào)整爐溫需向氣化爐內(nèi)輸入過(guò)熱蒸汽，因此4.55 MPa61另外其它資

18、料有 1.431.56：1，適用于煤化工生產(chǎn)，據(jù)專(zhuān)利商介紹，噴11 個(gè)半月左右需要停爐檢查一次和修理。碳轉(zhuǎn)化率可到達(dá) 98%-99%，可氣化褐煤、煙煤、次煙煤、無(wú)煙煤、石油焦及焦油，冷煤氣效率高達(dá)80%-83%，合成氣有效氣CO+H2含量高達(dá)90%以上，有效氣CO+H2比煤耗為550-600kg/km3，比氧耗為330-360m3/km3，比蒸汽過(guò)熱蒸汽120-150kg/km3。根本上與Shell其他可燃?xì)怏w，以便于點(diǎn)火，防止熄火和確保安全生產(chǎn)。有文獻(xiàn)介紹，如燒液化氣，以一套日處理 720 t 褐煤的氣扮裝置為例，每小時(shí)要消耗 777.7 kg 液化氣，19t50009.5年 2850 萬(wàn)元

19、。如只在開(kāi)工時(shí)用液化氣，正常生產(chǎn)時(shí)燒自產(chǎn)煤氣，按熱值折算，每小時(shí)要消耗自產(chǎn)煤氣約 3500 m3，以煤價(jià) 450 元/t0.453.84.211401260很可觀。該氣化爐水冷壁的盤(pán)管內(nèi)用壓力為 4.0MPa應(yīng)高于氣化爐壓力、溫度達(dá) 250的水冷卻，在盤(pán)管內(nèi)不產(chǎn)生蒸汽，只在器外冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中副產(chǎn)0.5MPaGSP362022t/d，及美國(guó)安全能源公t/d。國(guó)內(nèi)神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公1670kt/a300kt/a100kt/a以無(wú)煙煤為原料。作為商業(yè)性示范裝置，期望此兩工程早日建成，順當(dāng)投產(chǎn)。11、兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)TPRI 兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)是西安熱工爭(zhēng)辯院開(kāi)發(fā)成功的， 36

20、-40t/h2200h到達(dá)了以下技術(shù)指標(biāo)：碳轉(zhuǎn)化率98.3%,有效氣CO+H520kg/km3，2300310m3/km3，有效氣CO+H含量8993%，冷煤氣效率8184%，24%-35%，5%-31%，可氣化煤種灰熔點(diǎn)范圍 1200-1500 。 氣化壓力 3.0-4.0MPa ， 氣化溫度范圍CO62.38%，H229.36%，CO 22.76%，CH20.26%-0.5%，N24.87%，HS0.37%。2占總15-20%的煤粉和過(guò)熱蒸汽，利用下部上來(lái)的煤氣顯熱進(jìn)展二段氣化，同時(shí)900-1000，Shell爐承受水冷壁構(gòu)造，其缺點(diǎn)是合成氣中 CH 含量較高，對(duì)制合成氨、甲醇、氫氣4不利

21、。廢熱鍋爐型氣扮裝置適用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。t/d全廢熱鍋爐流程已打算用于華能集團(tuán)“綠色煤電”工程，設(shè)計(jì)氣化壓力 3.03.5 MPa，氣化操14001500165000m3/hCOH2310m3/1000 83%,有效氣COH291%，250 MW。另一套示范激冷流程，已打算用于內(nèi)蒙古世林化工300kt/a4.0MPa140015001000t/d激冷流程，有71500 m3/h，有效氣COH2310 m3/1000 m3。冷煤氣效率83%，有效氣COH291%200kt/a工程，設(shè)計(jì)氣化壓力 4.0 MPa，承受高灰熔點(diǎn)FT1500 煤，氣化操作溫1500 ，輸送干煤粉的氣體為CO2，1000 t/d激 71500 m3/h，有效氣COH2 81%，有效氣COH2含量89%。期望這三套示范裝置能預(yù)期順當(dāng)投產(chǎn)。兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)承受兩段氣化，將氣化爐出口的煤氣溫度從，而Shell900 的目的，但兩段式氣化存在以下幾個(gè)問(wèn)題。由于從氣化爐中部噴入干煤粉和過(guò)熱蒸汽后，利用下部上來(lái)的14001500 高溫煤氣使中部噴入的干煤粉干餾熱