國內應用的幾種煤化工技術的分析比較

孟艷芳，關建鎖

(新疆國泰新華礦業股份有限公司， 新疆 昌吉 831100 )

國內應用的幾種煤化工技術的分析比較

孟艷芳，關建鎖

(新疆國泰新華礦業股份有限公司， 新疆 昌吉 831100 )

對國內常見幾種比較先進的粉煤氣化、水煤漿氣化技術從不同方面進行分析比較，總結出選擇煤氣化技術應考慮的因素。

Shell粉煤氣化； GE水煤漿氣化 ；天爐粉煤氣化； 清華爐水煤漿氣化

我國是煤炭大國，又是農業大國，制造滿足農業需求的氮肥及煤炭資源的高效利用推動了我國煤氣化技術的發展。目前世界上大型煤氣化工藝大致有以下幾種：固定床或移動床氣化技術、流化床技術技術、氣流床氣化技術。其中固定床氣化技術有魯奇氣化工藝和BGL氣化技術；流化床技術主要有U-Gas氣化技術、灰熔聚氣化技術；氣流床氣化分為水煤漿氣化技術和粉煤氣化技術，其中水煤漿氣化技術有GE水煤漿氣化、華東理工的多噴嘴氣化技術、水冷壁水煤漿氣化技術；粉煤氣化主要有Shell粉煤氣化技術、GSP氣化技術、航天爐氣化技術[1-2]。

但固定床氣化技術因其單爐生產能力小，生產環境惡劣，工藝復雜，污染嚴重，煤氣處理費用高等特點已逐漸被放棄使用，相對而言氣流床氣化工藝在大型煤炭氣化工藝研究及開發中處于優勢地位，也是目前世界上煤氣化技術的發展趨勢。在國內，應用最多、技術比較先進的的氣流床煤氣化技術主要有GE水煤漿氣化、水冷壁水煤漿氣化技術、Shell粉煤氣化技術、航天爐氣化技術，其中GE水煤漿氣化及Shell粉煤氣化技術屬于國外引進技術，水冷壁水煤漿氣化技術及航天爐氣化技術屬于我國自主研發的、具有知識產權的技術[3]。

1 工藝技術介紹

1.1 粉煤氣化技術

1.1.1 Shell粉煤氣化技術工藝簡介

Shell粉煤氣化技術是荷蘭謝爾公司多年開發的一種先進煤氣化技術，1993年在荷蘭建成日處理煤量為2000噸的單系列大型氣化裝置，用于聯合循環發電工廠的商業運營。該種爐型原設計是用于聯合循環發電的，國內自2001年Shell和中石化在湖南岳陽建立第一個合資煤氣化廠以來，已引進19臺氣化爐裝置，其目標產品有合成氨、甲醇。這種氣化爐采用水冷壁，無耐火磚襯里。采用廢熱鍋爐冷卻回收煤氣的顯熱，副產蒸汽，可以氣化高灰熔點的煤，但仍需在原料煤中添加石灰石作助熔劑。

Shell氣化爐操作壓力在2.0-4.2MPa，單爐最大投煤量3000t/d，國內引進的Shell氣化爐生產能力以單爐投煤量2000～2800 t/d為主，操作壓力4.2 MPa。其工藝路線為：來自備煤工程的干粉煤由N2或CO2攜帶輸送進入氣化爐噴嘴，工藝氧與蒸汽也有噴嘴進入，粉煤、氧及蒸汽在氣化爐內高溫高壓條件下發生部分氧化反應，氣化溫度為1300～1700℃。4個噴嘴位于爐子下部同一水平面上，沿圓周均勻布置。爐襯未膜式水冷壁和SiC保護層。煤氣攜帶部分煤灰沿氣化爐軸線向上運動，在接近爐頂處通入循環煤氣激冷，激冷煤氣量約占生成煤氣量的60～70%，煤氣降溫至900℃，熔渣凝固，出氣化爐，再進入廢熱鍋爐熱量回收系統。

Shell氣化爐由承壓殼體、內件及附屬設備構成，是集動、靜設備于一體，集燃燒、反應、換熱、激冷等工藝于一身的復合設備，且出氣化爐的氣體帶有大量灰，需要設置高效灰捕集設備。

1.1.2 HT-L航天爐粉煤氣化技術工藝簡介

HT-L煤氣化工藝是航天十一所在借鑒荷蘭SHELL、德國GSP、美國TEXACO煤氣化工藝中先進設計理念的基礎上，配置自己研發的盤管式水冷壁氣化爐而形成的一套結構簡單、有效實用的氣流床煤氣化工藝。由北京航天萬源煤化工工程技術有限公司自主開發、具有獨特創新的新型粉煤加壓氣化技術。該技術煤種適應性強，2008年該技術在河南濮陽完成了1000t/d氣化爐工業示范裝置的測試。

工藝路線為：經磨煤系統制備合格的粉煤經加壓輸送系統(惰性氣體氮氣或二氧化碳)由3條管線輸送至氣化爐，與高壓氧氣、過熱蒸汽在高溫高壓下進行部分氧化反應。設計氣化溫度1400～1600℃，氣化壓力4.0MPa。生成的粗煤氣、飛灰和熔渣一起在氣化爐下部的激冷室被激冷，熔渣迅速固化，與粗煤氣分離。同時，煤氣被蒸發的水蒸汽飽和后出氣化爐，經文丘里洗滌器和洗滌塔洗滌后、潤濕后去變換單元。

1.2 水煤漿氣化技術

水煤漿進料與干粉進料比較，簡化了干粉煤給料及加壓煤倉加料的問題，具有安全并容易控制的特點，取消了氣化前的干燥，節約了能量。而且采用半封閉供煤、濕法磨煤以及氣流床氣化，全過程污染輕微，無焦油等污染物，是一種先進、可靠的氣化工藝。

1.2 1GE水煤漿氣化技術工藝簡介

水煤漿氣化技術是美國德士古(Texaco)公司根據油氣化技術的思路開發出來的。它是在煤中加入添加劑、助熔劑和水，磨成水煤漿，加壓后噴入氣化爐，與純氧進行燃燒和部分氧化反應。氣化溫度1300～1450℃，氣化爐無轉動部件對于生產合成氣的氣化爐，大多采用激冷流程。

其工藝路線為：原料煤、水、添加劑等物料經磨煤機研磨制成一定濃度的水煤漿后與高壓氧一起經過工藝燒嘴噴入氣化爐內，發生部分氧化還原反應。生成的粗煤氣及熔渣通過向下進入下部的激冷室，熔渣固化，氣固分離，激冷后的合成氣由氣化爐激冷室合成氣出口排出，經文丘里洗滌器、洗滌塔除塵后送變換工序。

1.2．2 清華爐水冷壁水煤漿氣化技術工藝簡介

水煤漿水冷壁清華爐(即第二代清華爐)氣化工藝是清華大學、北京盈德清大科技有限公司和山西陽煤豐喜肥業(集團)有限責任公司合作開發的工藝技術，該技術2011年8月22日在山西陽煤豐喜肥業(集團)有限責任公司一次開車成功，并穩定連續運行140天。2012年9月3日，該技術在北京通過了由中國石油和化學工業聯合會組織的科技成果專家鑒定。第二代清華爐一舉打破了國際煤氣化技術的傳統模式--水煤漿與耐火磚、水冷壁與干煤粉的兩種技術組合，開創了新的煤氣化技術路徑，并成功打造出世界水煤漿水冷壁氣化技術“第一爐”。

第二代清華爐氣化技術具有水煤漿氣化技術的全部優勢，克服了水煤漿耐火磚氣化技術的兩個缺憾：煤種適應窄，難于處理高灰熔點煤；單爐年運轉率低，為達到裝置8000h運轉要求，必須配置備用爐。

第二代清華爐氣化技術具有水冷壁氣化技術的全部優勢，克服了干粉水冷壁爐的兩個缺憾：干煤粉制備、干燥過程的高能耗和危險性；氣化系統壓力難于提高，一般只能達到4.0MPa。

2 四種煤氣化工藝技術的比較

四種煤氣化工藝技術的比較見表1。

表1 四種煤氣化工藝技術

表1(續)

3 煤氣化技術的比較與選擇

到目前為止，所有的煤氣化技術均不是萬能的，都有其各自獨特的優勢和不足。所以在工藝技術選擇上必須慎重考慮，做好調研，從以下幾個方面進行權衡：

(1)煤種適應性。各種煤氣化技術對原料煤質都有一定的要求，沒有哪一種氣化技術能對所有煤種都是最好的，因而，要根據具體項目建設的原料煤條件，選擇適宜的煤氣化技術。

(2)產品要求。不同的產品對煤氣化有不同的要求，如煤制氣用于合成氨，若粗煤氣中的氮成分就屬于有用成分，那么粉煤氣化就占有一定的優勢；如煤制氣用于合成甲醇、二甲醚、制油，那么氮是惰性組分，粉煤氣化的有效氣體含量高的優勢會相應削弱。

(3)技術指標。包括有效氣含量、氧耗、動力消耗與熱效率等項指標。

(4)經濟指標。投資與運行成本。包括前期的投資、建設周期長短、投產后“三廢”的治理難度與運行后的維護成本等。

(5)國產化水平。不僅影響到投資費用，還影響到項目建設的進度，應選擇國產化程度高且運行穩定、可靠的技術。

總之，在煤氣化工藝選型時，結合項目實際特性，擇優選用節能、環保、安全、投資省、成本低、效率高的潔凈煤氣化技術，與國家相關政策接軌，符合節能、環保要求。

[1] 唐宏青. Shell煤氣化工藝的評述和改進意見[J].煤化工， 2005, 33(06):9-14.

[2] 章榮林. 對水煤漿加壓氣化工藝技術的評述[J].氮肥與甲醇，2006(6)：1-3.

[3] 孫永才，任 山，徐 強. 航天爐粉煤氣化裝置試車總結[J].中氮肥，2010(4):22-23.

(本文文獻格式：孟艷芳 ，關建鎖.國內應用的幾種煤化工技術的分析比較[J].山東化工，2016，45(04)：88-89，92.)

浙江豐利超微粉碎設備進軍俄羅斯

日前，國家高新技術企業浙江豐利粉碎設備有限公司生產的一套QWJ氣流式渦旋微粉機，經專程前來公司的俄羅斯客商現場試機、驗收合格，發往俄羅斯。這是豐利公司繼CWM-80型超級渦流磨銷往俄羅斯的又一種超微粉碎設備受到俄羅斯客商的青睞,設備將用于蔬菜、干果、可可殼等食品的超微粉碎深加工。超細粉碎是近年來隨著材料工業的發展而迅速發展起來的一門新技術，目前已在食品行業得到廣泛應用。

作為高檔超微粉碎設備的首創者，浙江豐利研制成功的國家專利產品氣流式渦輪微粉機，集粉碎與氣流分級雙重功能于一體，粉碎效率高，可自由調節產品粒度，分級效果理想，進料量均勻且可調節，散熱性能好，適合加工多種物料，對熱敏性和纖維性物料均能勝任，產品粒度均勻，能粉碎到微米級和亞微米級粒度，是當前性能好、效率高的節能理想微粉生產設備。標志著我國粉碎工業取得突破性進展的CWM-80型超級渦流磨系國家重點新產品、國家火炬項目，該機擁有世界上最先進的機理--超聲波粉碎和噴射功能，能產生高頻振動，連續工作，具有同時進行干燥和粉碎的雙重功能。不但粉碎率高，粉體粒度細，能耗小、噪聲低，還能自動調節細度。尤其對特殊物料和熱敏性物料的粉碎，能加工一般微粉機難以粉碎的韌性、纖維性、熱敏性和含水較高的潮濕物料的超細粉碎。

咨詢熱線：0575-83105888、83100888、83185888、83183618 網址：www.zjfengli.com 郵箱：fengli@zjfengli.cn

2015-11-02

孟艷芳(1981—)，女，山西大同人，工程師，主要從事煤化工安全研究。

TQ546

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