气流床气化技术的现状及对比

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1、气流床气化技术的现状及对比1　技术简介气流床煤气化就是煤浆或煤粉和气化剂（或氧化剂）以射流的形式喷入气流床气化炉内，在均匀高温下，快速转化为有效气体的过程，炉内的高温使煤中的灰熔解，作为熔渣排出。现代气流床气化的共同点是加压（3.0～6.5MPa）、高温、细煤粒，但在煤处理、进料形态与方式、实现混合、炉壳内衬、排渣、余热回收等技术单元存在不同，从而形成了不同风格的技术流派。气流床对煤种（烟煤、褐煤）、粒度、含硫、含灰都具有较大的兼容性，其清洁、高效代表着当今煤气化技术的发展潮流。目前最具代表性的气流

2、床气化技术有美国的Texaco水煤浆加压气化技术和荷兰的Shell干煤粉加压气化技术；另外，还有与上述气流床气化技术相似的Destec水煤浆加压两段式气化技术及Prenflo干煤粉气化技术。1.1　Texaco煤气化工艺Texaco气化炉有两种结构，一种是直接激冷式气化炉，一种为装有煤气冷却器的气化炉。美国Texaco公司开发的水煤浆气化工艺是将煤加水磨成浓度为60%～65%的水煤浆，用纯氧作气化剂，水煤浆和纯度为95%的氧气从安装在炉顶的燃烧喷嘴喷入气化室，在高温、高压下进行气化反应，气化压力在3

3、.0～8.5MPa，气化温度1400℃左右，液态排渣，煤气中CO+H2占80%左右，不含焦油、酚等有机物质，对环境无污染，碳转化率为96%～99%，气化强度大，炉子结构简单，能耗低，运转率高，而且煤种适应范围较宽，是目前较为先进的煤气化技术之一。烧嘴是Texaco气化工艺的关键部件，其寿命和运行状况直接决定着装置能否长周期经济运行。烧嘴多为三通道结构，中间走煤浆，外层和内层走氧气，内层氧气通过量占总氧量的8%～20%。气化炉内镶嵌耐火砖，使用寿命一般在6～18个月，煤中灰分、烧嘴运行质量、炉内温度、

4、开停车频度等都对耐火砖有较大的影响。Texaco水煤浆气化炉与1952年开发成功的渣油气化炉相似。在1975年、1978年的低压与高压中试装置（激冷流程）以及1978年原西德Oberhausen的RCH/RAG示范装置（日处理煤150t，410MPa）基础上，于1982年建成TVA装置（日处理煤180t，2台炉，一开一备，6.5MPa），1984年建成日本UBE装置（日处理煤1500t，4台炉，三开一备，316MPa）以及CoolWaterIGCC（联合循环发电）电站（日处理煤910t，2台炉，4.

5、0MPa），这些装置投运后都取得了成功。目前Texaco最大商业装置在Tampa电站，属于DOE的CCT23，1996年7月投运，12月宣布进入验证运行。该装置为单炉，日处理煤2000t，气化压力2.8MPa，氧纯度95%，煤浆浓度68%，冷煤气效率76%，净功率250MW。辐射锅炉直径5.18m，高30.5m，重900t。水煤浆气化技术成熟，煤浆制备、计量、输送、控制简单，运行安全可靠，操作压力高（可达6.5MPa），投资省，在世界范围内的商业化市场占有量大。美国能源部提出近期将对现有技术进行完善

6、与提高，以进一步降低成本、降低风险、提高效率。1.2　Shell煤气化工艺Shell煤气化装置的核心设备是气化炉和废热锅炉。煤粉、氧气和蒸汽是在加压条件下并流进入气化炉内，在极短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。气化炉设有侧壁烧嘴，根据气化炉能力中心对称分布4～8个；炉上部为燃烧室，下部为激冷室，煤粉和氧气在燃烧室内反应，温度为1600℃左右；为了确保气化炉长周期运行，内筒采取水冷壁结构。废热锅炉用于回收高温煤气的显热，需要承受高温、高压以及煤粉的冲刷，操作条件

7、较为恶劣。4壳牌公司的气化历史可回溯到20世纪50年代（首先开发了壳牌油气化技术SGP），1972年开始煤气化技术的研究，1976年在阿姆斯特丹建成一座6t/d中试厂，试验了30多种不同的煤种。1978年，壳牌公司在德国汉堡附近的哈尔堡炼油厂建成了一座处理煤量为150t/d的示范厂，至1983年，累计运行了6100h，最长连续运行1000h。在汉堡试验的基础上，1987年壳牌公司在美国休斯顿的DeerPark石化中心建了一座示范工厂，规模为日气化250t高硫煤或400t高湿、高灰分褐煤。该装置累计运

8、行了15000h，并验证了SCGP气化多种类型煤的能力。1989年，荷兰国家电力局下属的Demkolec公司在荷兰南部的Buggenum兴建了一座IGCC电厂，采用SCGP煤气化技术，装置单炉设计能力为日处理2000t煤，气化压力2.8MPa，1993年试车，截止到2001年，气化装置运转率为95%以上，碳转化率达99%。1.3　GlobalE-Gas煤气化工艺GlobalE2Gas（原称DowDestec，2000年更名）工艺采用水煤浆加料，具有水煤浆进料的共同优缺