煤气化技术现状发展及产业化应用

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1、煤气化技术现状发展及产业化应用1、固定床气化技术1.1常压固定床煤气化技术常压固定床煤气化是以空气、蒸汽、氧气为气化剂，在常压下将煤转化成煤气的过程。于该技术成熟可靠、操作简单、投资少、建设期短，在国内冶金、建材、机械等行业广泛用于制取燃气；在中小型合成氨厂、甲醇厂用于制取合成气；在用气量较少的小型化工装置中用于制取CO和H2。这种煤气化技术的缺点是原料煤要求较高，且单炉生产能力小、渣中残碳较高、气化为常压煤气的压缩功耗高。随着煤气化技术的不断发展，及国家对煤化工准入生产规模要求的提高，在新建的大型煤化工装置中一般不采用此技术。1.2加压固定床煤气化技术鲁奇加压气化（Lurgi）技

2、术是加压固定床气化技术的代表，在20世纪30年代已实现工业化，该气化技术原料适应范围广，除黏结性较强的烟煤外，从褐煤到无烟煤均可气化，且可气化灰分高的劣质煤。Lurgi气化炉中煤与气化剂逆向运动，炉温较低，采用固态排渣。Lurgi固定床气化工艺成熟可靠，包括所副产焦油在内的气化效率、碳转化率、气化热效率都较高，氧耗是在各类气化工艺中最低的，且原料制备、排渣处理简单。由于煤气中含有CH4，热值是各类气化工艺中最高的，适合于生产城市煤气。2、流化床气化技术流化床气化又称为沸腾床气化，以小颗粒煤为气化原料。这些细粒煤在自下而上的气化剂吹力作用下，保持着连续不断、无秩序沸腾和悬浮状态的运动

3、，迅速地进行混和及热交换，使整个床层温度和物料组成均一。为适应装置大型化的要求，流化床煤气化有向高压发展的趋势，但压力增加，会造成进煤和排灰工段的困难。由于其气化温度较气流床低，且气化煤的颗粒比气流床大，使其气化不彻底，飞灰和渣中的残碳均较高；如果气化原料中小于1mm的粉煤太多，也会造成气化炉带出物多、操作困难及增加消耗等问题，所以流化床煤气化技术发展较慢。2.1美国U-gas煤气化技术U-gas煤气化工艺由美国煤气化工艺研究所开发。现U-gas煤气化技术归美国综合能源系统有限公司拥有，该公司在山东枣庄建了2台U-gas煤气化炉，气化压力为0.25MPa，现已产出合格煤气。目前该公

4、司正在开发0.5MPa和1.0MPa的气化炉。2.2灰熔聚流化床煤气化技术中科院山西煤炭化学研究所进行灰熔聚流化床粉煤气化技术研发已20多年，于1990年完成大规模低压中间试验工作。2001年，常压下单炉处理能力100t/d，配套20kt/a合成氨规模的工业示范装置在陕西省汉中固城化肥厂成功运行，该技术的工业化应用，引起了国内外产业界的重视和关注。但该技术的规模、压力等级等技术指标与化工合成或未来发电的要求还有一定差距，因此研究组近10年来着力进行了加压气化工艺的研发。2005年~2006年设计并建立了可获得工业放大数据和经验的大型加压灰熔聚流化床粉煤气化半工业装置。2007年初完

5、成建设，经半年的设备调试和完善，2007年12月完成了1.0MPa的长周期试验，取得了较好的数据并积累了一定的运行经验。现能够达到的操作压力为0.03MPa~0.6MPa，单台气化炉处理煤的能力为100t/d~300t/d，可配套20kt/a~60kt/a合成氨或甲醇。目前正在实施的工业项目有：（1）山西晋城无烟煤矿业集团有限公司6台0.6MPa灰熔聚流化床粉煤气化装置生产100kt/a汽油所需的化工合成气；（2）内蒙古霍煤双兴煤气化有限责任公司0.6MPa气化装置生产60km3/h煤气；（3）河北石家庄金石化肥厂0.6MPa3灰熔聚流化床粉煤气化装置生产50kt/a合成氨等。3、

6、气流床气化技术3.1水煤浆气化技术3.1.1德士古气化技术德士古气化技术是由美国德士古开发公司开发的。它是将煤磨成水煤浆，加入添加剂、助熔剂等形成黏度为0.8Pa·s~1.0Pa·s、煤浆质量分数为60%以上的浆状物，加压后喷入炉内，与纯氧进行燃烧和部分氧化反应，在1300℃~1400℃下气化，生产合成原料气。该技术在世界上已有几十套工业化装置正在运行。鲁南化肥厂用于生产合成氨原料气，采用激冷流程，操作压力为3.0MPa；淮南化肥厂年产合成氨30万t，尿素52万t，气化压力6.5MPa，采用激冷流程，气化炉3台，目前运行良好；上海焦化厂三联供装置气化压力4.0MPa，气化炉4台，激

7、冷流程，用于生产甲醇。由于其专利费较高，而国内有自主知识产权的水煤浆气化技术也成功开发，预计未来新建水煤浆气化装置会更多采用国内技术。3.1.2多喷嘴对置式水煤浆气化技术多喷嘴对置式气化炉是由华东理工大学开发的一种水煤浆气化技术。2005年10月，兖矿国泰化工有限公司建成2台处理能力为1150t/d的多喷嘴对置式水煤浆气化炉（4.0MPa），并投入运行。多喷嘴对置式气化技术和德士古气化技术相比优势在于：(1)比煤耗和比氧耗分别降低2.2%和7.9%；(2)负荷调节速度