高科達(dá)煤氣化技術(shù)介紹

兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)

中國(guó)華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司成都高科達(dá)科技有限責(zé)任公司

2010-12

清潔能源技術(shù)研究院有限公司ClearEnergyResearchInstitute（CERI）北京市海淀區(qū)知春路甲48號(hào)成都高科達(dá)科技有限責(zé)任公司ChengduGaokeda

Science&Technology

Co.,Ltd.成都市人民南路四段中苑巷2號(hào)中國(guó)華能集團(tuán)公司

循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)部

煤粉鍋爐技術(shù)部

鍋爐系統(tǒng)及設(shè)備技術(shù)部

鍋爐環(huán)保技術(shù)部

蘇州鍋爐燃燒及環(huán)保技術(shù)部

燃料與燃燒試驗(yàn)室電站性能技術(shù)部汽輪機(jī)及熱力系統(tǒng)技術(shù)部電站化學(xué)技術(shù)部電站水處理技術(shù)部電站水處理藥劑技術(shù)部電站材料技術(shù)部電站技術(shù)監(jiān)督部電站建設(shè)技術(shù)部電站調(diào)試技術(shù)部

電站信息及監(jiān)控技術(shù)部

電站優(yōu)化檢修及軟件技術(shù)部

現(xiàn)場(chǎng)總線與控制技術(shù)部

自動(dòng)化工程與仿真技術(shù)部

北京自動(dòng)控制技術(shù)部綠色煤電技術(shù)部西安熱工研究院有限公司清潔能源技術(shù)研究院有限公司

循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)部綠色煤電技術(shù)部整體劃撥（西安）（北京）清潔能源技術(shù)研究院有限公司煤氣化技術(shù)分類

氣化技術(shù)固定床氣流床流化床LurgiBGLU.G.I.GE-TexacoE-Gas多元料漿多噴嘴HTWKRWU-gasTransport山西煤化所水煤漿氣化

干煤粉氣化ShellPrenfloGSP/HT-LMHICERI（TPRI）兩段式干煤粉加壓氣化爐

兩室兩段反應(yīng)多噴嘴分級(jí)氣化水冷壁壽命長(zhǎng)液態(tài)排渣氣化島自耗功小煤氣冷卻器和除塵器尺寸小冷煤氣效率高比氧耗低檢修維護(hù)方便

兩室兩段反應(yīng)多噴嘴

分級(jí)氣化水冷壁壽命長(zhǎng)液態(tài)排渣

氣化島自耗功小

煤氣冷卻器和除塵器尺寸小

冷煤氣效率高

比氧耗低檢修維護(hù)方便

單爐最大出力兩段式干煤粉加壓氣化爐特點(diǎn)采用水冷壁式氣化爐，不需設(shè)備用爐；煤粉噴嘴不需霧化，壽命長(zhǎng)，可使用兩年而無(wú)需維護(hù)；氣化爐冷煤氣效率高，可達(dá)80~85%，氧耗低；合成氣有效成分含量高，（CO+H2）可達(dá)90%；碳轉(zhuǎn)化率高，可達(dá)99%，灰渣含碳量小于1%；氣化爐負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好，可在50~120%負(fù)荷下運(yùn)行；煤種適應(yīng)性好，次煙煤、煙煤、褐煤、無(wú)煙煤、石油焦均可氣化；對(duì)灰含量要求低，含灰量5%-35%均可氣化；最大單爐容量可達(dá)3500噸/小時(shí)；氣化反應(yīng)溫度高，可氣化灰熔點(diǎn)1500℃以上的煤種；氣化爐設(shè)計(jì)使用壽命>20年；兩段式干煤粉加壓氣化爐特點(diǎn)

廢鍋式氣化爐兩段式氣化爐的廢鍋工藝兩段式氣化爐的兩種爐型兩段式氣化爐的兩種爐型

激冷式氣化爐兩段式氣化爐的激冷工藝制造完成的兩段式氣化爐兩段式氣化爐的關(guān)鍵部件氣化爐煤粉噴嘴氣化爐減溫噴水噴嘴

煤氣化專利兩段式干煤粉氣化爐，發(fā)明專利號(hào)：ZL01131780.9上行高溫煤氣激冷裝置。專利號(hào)：ZL200720031840X。一種干煤粉加壓氣化激冷裝置及激冷工藝，發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枺?00610042718.1；干煤粉氣化工藝，專利號(hào)：ZL01240407.1一種多支路輸送的煤粉加壓濃相輸送裝置，專利號(hào)：ZL200520042918.3一種多出料口的粉體加壓濃相輸送裝置，發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枺?00610042619.3。(增加一些)移動(dòng)顆粒層過(guò)濾除塵器，實(shí)用新型專利號(hào)：ZL99235010.7一種煤氣凈化洗滌裝置，實(shí)用新型專利號(hào)：ZL200820029293.6干煤粉加壓固態(tài)排渣氣流床氣化裝置，實(shí)用新型專利號(hào)：ZL200720031839.7多級(jí)粉煤攜帶床固態(tài)排渣氣化爐，實(shí)用新型專利號(hào)：ZL200620135961.4

煤氣化專利十年來(lái)國(guó)家項(xiàng)目的持續(xù)支持

國(guó)家十一五863課題“2000噸／天級(jí)干煤粉加壓氣化技術(shù)開(kāi)發(fā)與示范”，2006~2009

國(guó)家十一五863課題“IGCC聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行及控制技術(shù)”，2006~2009

國(guó)家十一五863課題“2000t/d煤氣冷卻器開(kāi)發(fā)與示范”，2007~2010

國(guó)電公司項(xiàng)目“干煤粉加壓氣化評(píng)價(jià)裝置和粉煤氣化特性研究”，1996－2000

國(guó)家國(guó)際合作重點(diǎn)項(xiàng)目“干煤粉加壓氣化技術(shù)研究開(kāi)發(fā)”，中國(guó)科技部－英國(guó)貿(mào)工部合作項(xiàng)目，2000－2002

國(guó)家“十五”863項(xiàng)目“干煤粉加壓氣化技術(shù)”（前期）（2001AA522020），2001－2002

國(guó)家“十五”863項(xiàng)目“帶靜電促進(jìn)的移動(dòng)顆粒層過(guò)濾高溫除塵技術(shù)研究開(kāi)發(fā)”（2003AA522030），2002－2004

國(guó)家“十五”863重點(diǎn)項(xiàng)目“干煤粉加壓氣化技術(shù)”（中試）（2003AA522030），2002－2005

國(guó)家“十五”863重點(diǎn)項(xiàng)目“干煤粉加壓氣化技術(shù)中試研究”（后續(xù)）（2005AA522040），2005－2006兩段式氣化爐的應(yīng)用業(yè)績(jī)項(xiàng)目名稱中國(guó)華能綠色煤電項(xiàng)目世林30萬(wàn)噸甲醇項(xiàng)目滿洲里60萬(wàn)噸甲醇項(xiàng)目中國(guó)華能新疆SNG項(xiàng)目美國(guó)GoodSpringIGCC項(xiàng)目鑫盛30萬(wàn)噸甲醇項(xiàng)目用戶綠色煤電公司內(nèi)蒙古世林化工公司滿洲里煤化工有限公司華能新疆能源開(kāi)發(fā)公司EmbeClearCompany山西鑫盛煤化工公司項(xiàng)目地點(diǎn)天津內(nèi)蒙古鄂爾多斯市內(nèi)蒙古滿洲里新疆準(zhǔn)東美國(guó)賓夕法尼亞州山西夏縣開(kāi)車時(shí)間2011年6月2011年12月2014年6月2014年12月2014年6月2014年12月氣化爐尺寸(mm)Φ4630*43100Φ3850*30780Φ4660*53600Φ4700*43000Φ4650*21220Φ3850*30780氣化裝置數(shù)量1111011氣化原料煙煤煙煤褐煤煙煤無(wú)煙煤煙煤最終產(chǎn)品250MW電力30萬(wàn)噸/年甲醇60萬(wàn)噸/年甲醇40億立方米/年天然氣270MW電力30萬(wàn)噸/年甲醇有效氣產(chǎn)量（Nm3/h）137,600(CO+H2)71,500(CO+H2)170,000(CO+H2)1,606,000(CO+H2+CH4)175174.2(CO+H2+CH4)71,500(CO+H2)原料消耗量（T/D,）

2000100033002800022701210煤氣化技術(shù)工藝包(PDP)和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)包(BDEP)

工藝過(guò)程描述

工藝流程圖(PFD)

物料和能量平衡圖(MHB)

管道和儀表圖(PID)

主要設(shè)備基本布置圖(PlantPlotPlan)

設(shè)備數(shù)據(jù)表

儀表數(shù)據(jù)表

公用工程消耗表主要排放物

主要控制邏輯圖

氣化裝置運(yùn)行操作手冊(cè)技術(shù)使用和技術(shù)服務(wù)設(shè)備供貨

氣化關(guān)鍵設(shè)備的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)氣化關(guān)鍵設(shè)備的供貨氣化裝置的操作仿真機(jī)供貨

氣化設(shè)備的采購(gòu)咨詢技術(shù)使用和技術(shù)服務(wù)技術(shù)服務(wù)

氣化裝置的調(diào)試和考核氣化裝置的運(yùn)行指導(dǎo)

氣化裝置的運(yùn)行人員培訓(xùn)主要設(shè)計(jì)進(jìn)度具備設(shè)計(jì)條件開(kāi)始計(jì)算BDP初版60日BDP初版審查70日BDP終版90日BDP終版審查100日氣化爐及合成氣冷卻器技術(shù)規(guī)格書(shū)180日BDEP初版105日BDEP初版審查110日BDEP終版150日BDEP初版審查160日兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)開(kāi)發(fā)歷程關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備研究開(kāi)發(fā)36t/d中試裝置建設(shè)36t/d中試裝置試驗(yàn)研究168小時(shí)考核試驗(yàn)華能天津示范0.7t/d試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)研究數(shù)值模擬和冷模試驗(yàn)19901996200320052006關(guān)鍵技術(shù)放大研究廢鍋流程工藝包設(shè)計(jì)研究200720082009激冷流程工藝包設(shè)計(jì)研究2009華能新疆內(nèi)蒙世林山西鑫盛滿洲里煤化工美國(guó)IGCC1000~3000t/d氣化爐研制1000~3000t/d氣化爐研制

小試：700kg/d，1997年中試：36～40t/d（10MWth）2004年

工業(yè)裝置：2000t/d，2011年兩段式干煤粉加壓氣化基礎(chǔ)研究高溫高壓煤氣化反應(yīng)特性研究使用英國(guó)帝國(guó)理工大學(xué)的高壓絲網(wǎng)試驗(yàn)裝置（Hp-WireMeshReactor），在較高的溫度和壓力條件下進(jìn)行了14種中國(guó)煤的熱解和氣化反應(yīng)特性研究；試驗(yàn)條件最高溫度：2000℃

最高壓力：15.0MPa

最高升溫速度：2000℃/s該裝置是目前世界上最先進(jìn)的高溫高壓速熱的煤化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究試驗(yàn)裝置。冷模試驗(yàn)700kg/d干煤粉加壓氣化試驗(yàn)裝置40t/d干煤粉加壓氣化中試驗(yàn)裝置40t/d干煤粉加壓氣化中試驗(yàn)裝置氣化爐內(nèi)排渣口附近氣化爐內(nèi)形成的渣層干煤粉加壓氣化中試驗(yàn)裝置DCS控制系統(tǒng)氣化試驗(yàn)煤種（低灰熔點(diǎn)煤）項(xiàng)目符號(hào)單位褐煤神木煤華亭煤伊南煤全水分Mt%26.54.912.517.6空氣干燥基水分Mad%6.084.867.528.42收到基灰分Aar%9.9210.6817.2410.13干燥無(wú)灰基揮發(fā)分Vdaf%44.9536.0938.1031.61干燥無(wú)灰基固定碳FCdaf%55.0563.9161.9068.39收到基碳Mt%47.4366.7155.1658.23收到基氫Mad%3.134.093.573.00收到基氮Aar%0.550.780.570.58收到基氧Vdaf%12.2511.9710.4210.06全硫FCdaf%0.220.870.540.40收到基低位發(fā)熱量Qnet,ar

MJ/kg18.8026.5721.8022.13收到基高位發(fā)熱量Qgr,ar

MJ/kg17.5525.6120.7821.11變形溫度DT℃1140115013001220軟化溫度ST℃1160119013701230流動(dòng)溫度FT℃1190125014101250氣化測(cè)試結(jié)果煤種褐煤神木煤華亭煤伊南煤CO（%）61.962.3862.7964.96H2（%）27.8429.3628.4626.61CH4（%）0.050.260.170.01CO2（%）3.592.763.417.64H2S+COS（%）0.110.370.250.19N2（%）6.514.874.920.59氣化試驗(yàn)煤種（高灰熔點(diǎn)煤）項(xiàng)目符號(hào)單位黃陵煤晉城無(wú)煙煤韓城貧煤全水分Mt%8.26.86.1空氣干燥基水分Mad%1.211.340.76收到基灰分Aar%22.1513.7628.81干燥無(wú)灰基揮發(fā)分Vdaf%35.178.8818.93干燥無(wú)灰基固定碳FCdaf%58.0391.1281.07收到基碳Mt%58.0372.3956.33收到基氫Mad%3.582.632.59收到基氮Aar%0.831.000.79收到基氧Vdaf%6.663.083.05全硫FCdaf%0.550.342.33收到基低位發(fā)熱量Qnet,ar

MJ/kg23.4627.7322.09收到基高位發(fā)熱量Qgr,ar

MJ/kg22.5327.0321.42變形溫度DT℃14001390>1500軟化溫度ST℃1470>1500>1500流動(dòng)溫度FT℃>1500>1500>1500煤種黃陵煤晉城無(wú)煙煤韓城貧煤煤氣成份CO（%）62.3669.9367.31H2（%）28.9821.7823.39CH4（%）0.140.120.13CO2（%）4.294.404.32H2S+COS（%）0.240.140.98N2（%）3.993.613.87其他指標(biāo)（CO+H2

）含量91.3491.7190.7碳轉(zhuǎn)化率（%）99.198.798.4冷煤氣效率（%）80.780.479.7比氧耗Nm3O2/l000Nm3(CO+H2)332341347氣化試驗(yàn)煤種（高灰熔點(diǎn)煤）中試試驗(yàn)結(jié)果碳轉(zhuǎn)化率：98.9%比氧耗：298.6Nm3O2/1000Nm3（CO+H2）比煤耗：518.2kg/1000Nm3（CO+H2）冷煤氣效率：83.2%有效氣成份（CO+H2）：91.74%。神木煤渣樣

黃陵煤渣樣

晉城煤渣樣

韓城煤渣樣

中試裝置氣化試驗(yàn)結(jié)果煤氣成分神木煤華亭煤一段氣化二段氣化一段氣化二段氣化CO（%）62.3860.6362.7960.50H2（%）29.3832.6428.4631.93CH4（%）0.260.720.170.77CO2（%）2.761.073.412.81H2S+COS（%）0.370.350.250.25N2（%）4.854.594.923.74技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析（與水煤漿技術(shù)比較）兩段式氣化反應(yīng)溫度約1400～1700℃，碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)99%以上；煤氣中有效氣體（CO+H2）達(dá)到90%以上,比水煤漿氣化高10個(gè)百分點(diǎn)；兩段式氣化爐煤種適應(yīng)性好,可氣化高灰熔點(diǎn)、高灰分煤以及褐煤、石油焦、生物質(zhì)等，氣化爐運(yùn)行穩(wěn)定、可靠；燒嘴安全可靠，設(shè)計(jì)壽命為10年，水煤漿氣化由于噴嘴需要進(jìn)行霧化，磨損嚴(yán)重，壽命僅為2－3月；氣化爐灰渣含碳量小于1％,可再完全利用；干煤粉氣化副產(chǎn)蒸汽，可節(jié)省燃煤10％左右，熱效率高；采用兩段式干法進(jìn)料，冷煤氣效率高7～10％，氧耗降低10％～20％，因而配套的空分裝置規(guī)?？蓽p少，投資降低；氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，壽命在20年以上，設(shè)備維護(hù)方便;技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析（與水煤漿技術(shù)比較）技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

（與同類干煤粉氣化技術(shù)比較）兩段式氣化技術(shù)有兩種工藝流程，適合于化工領(lǐng)域的激冷流程和適合于電力領(lǐng)域的廢鍋流程；由于采用兩段式氣化，比其他干法氣化冷煤氣效率高1～2個(gè)百分點(diǎn)；氣化爐比氧耗低，空分規(guī)模小，可以節(jié)省壓縮機(jī)功耗；兩段式氣化單爐造價(jià)低;采用廢鍋流程時(shí)，氣化設(shè)備造價(jià)可降低20%；采用激冷工藝時(shí)，氣化設(shè)備造價(jià)可降低50%；激冷工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，無(wú)干法除塵系統(tǒng)，更加適合化工工藝系統(tǒng)；華能綠色煤電示范工程氣化爐處理煤量:2000t/d(全廢鍋流程）煤種：煙煤操作壓力:3.0~3.5MPa操作溫度:1400~1500℃煤氣流量:137500Nm3/h比氧耗：310Nm3O2/1000Nm3（CO+H2）冷煤氣效率：83%有效氣成份（CO+H2）：91%發(fā)電功率:250MW2011年上半年投產(chǎn)華能綠色煤電示范工程2000t/d氣化爐的制造“綠色煤電”氣化爐發(fā)運(yùn)儀式

2010年9月29日“綠色煤電”現(xiàn)場(chǎng)施工情況2010年10月13日“綠色煤電”現(xiàn)場(chǎng)施工情況2010年10月13日GasifierLiftingofGreenGenProjecton31thOtc.2010內(nèi)蒙世林30萬(wàn)噸甲醇項(xiàng)目氣化爐處理煤量:1000t/d(激冷流程）煤種：煙煤操作壓力:4.0MPa操作溫度:1400~1500℃輸送氣體：CO2煤氣流量:71500Nm3/h比氧耗：310Nm3O2/1000Nm3（CO+H2）冷煤氣效率：83%有效氣成份（CO+H2）：91%2011年上半年投產(chǎn)1000t/d氣化爐的制造氣化爐到達(dá)世林化工項(xiàng)目現(xiàn)