具有自主知识产权的三种煤气化技术对比_王洪营

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表 2 不同气化工艺的优缺点对比
项目 进料方式
优点
缺点
水煤浆进料
进料方便，对泵要求低气化炉压力可以提高至 6． 5 MPa 或 8． 7MPa，降低后工段压缩功； 合成气中水汽 比较高，后序变换工段可以不加蒸汽
由于物料中含水，需要消耗气化热使水变成高温蒸 汽，增加各种消耗
干粉进料 喷嘴个数
气化效率高，反应温度高； 残炭量低； 合成气有效气 成分高
1 技术及业绩简介
1． 1 多喷嘴对置式水煤浆气化技术 多喷嘴对置式水煤浆气化技术是由华东理工大
学和兖矿集团共同开发的新型水煤浆气化技术。其 特点为： 采用水煤浆进料方式，四个对置式喷嘴进 料，气化炉采用耐火砖隔热形式，出气化室合成气体
与渣采用冷激流程与渣水处理工艺［1］。 自山东华鲁恒升多喷嘴气化炉于 2005 年投运
三种气化技术各有其优点，用户及使用业绩也 气化技术。在企业选择气化技术时，一定要根据自
在不断增加。单从气化炉反应反面考虑，粉煤气化 身情况，从产品及规模、原料煤种，自身资源，环境保
具有其优势，但如果考虑原料介质输送所消耗的功， 护，投资等综合多方面情况考虑，选择出适合自己的
第 9 期（ 上）
王洪营等： 具有自主知识产权的三种煤气化技术对比
WANG Hong － ying ，YANG Yue － jing ，YANG Guo － dong ，GU Zhao － hui
（ Henan XLX Fertilizer Co． Ltd ，Xinxiang 453731 ，China）
Abstract： The coal gasification technology that possess independent intellectual property mainly includes
于提高气化炉的操作压力至 6． 5 MPa 或 8． 7 MPa， 外加蒸汽。
可以实现等压联产甲醇或合成氨，降低后续压缩做 2． 2 多喷嘴与单喷嘴气化炉内流场对比
功。
多喷嘴与单喷嘴气化炉内流声如图 2 所示。多
但水煤浆进料方式进入气化炉内带有大量水 喷嘴气化炉气化室内雾化性能要好于单喷嘴气化
分，水分的蒸发与蒸汽的升温必定要消耗大量的热 炉，初级雾化的物料再相互撞击形成二次雾化，增强
航天炉气化技术是由航天长征化学工程股份有 限公司（ 原北京航天万源煤化工工程技术有限公 司） 开发的新型粉煤气化技术。其特点为采用干粉 进料方式，单个进料喷嘴置于气化炉顶部，采用盘管 式水冷壁，出气化室合成气体与渣采用冷激流程与 渣水处理工艺［2］。
自河南濮阳龙宇，安徽晋煤中能（ 临泉） 一期于 2008 年投运以来，近几年来发展迅速，山东鲁西化 工，安徽临泉二期，河南中新化工航天炉装置现都已
长时间运行时间后，雾化状态改变，流场改变，消耗 有所增加
单喷嘴 控制简单，操作简单，投资较少
单个烧嘴负荷大
衬里形式
耐火砖 热损失相对较少
耐火材料限制了气化反应温度，烧高灰熔点煤需要 添加助熔剂； 气化炉外围温度较高； 需要定期更换 烧坏的耐火砖； 更换筒体砖时间长，需要设置备炉
水冷壁 煤种适应性强，可以烧高灰熔点煤； 不需备炉
2 三种气化工艺技术特点及对比
2． 1 原料介质进料方式对比
表 1 三种气化工艺对比
项目
多喷嘴对置式水煤浆气化炉 航天炉
二代清华炉
进料方式
水煤浆进料 干粉进料
水煤浆进料
喷嘴个数
4个 1个 1个
衬里形式
耐火砖 盘管水冷壁 垂直悬挂水冷壁
渣及显热回收
冷激，渣水处理 冷激，渣水处理 冷激，渣水处理
图 1 原普进料流程对比
coal － water sullry gasification with opposed multi － burner，space furnace gasification technology，tsinghua
furnace gasification technology． In this paper，from feed way，number of nozzles and lining form，the tech-
2012 年 第 29 卷
具有自主知识产权的三种煤气化技术对比
王洪营 ，杨悦敬 ，杨国栋 ，顾朝晖
（ 河南心连心化肥有限公司 ，河南 新乡 453731）
摘 要： 国内自主知识产权的气化技术主要有多喷嘴对置式水煤浆气化技术，航天炉气化技术，清华炉气化技术。
本文从进料方式、喷嘴个数以及衬里形式几个方面就三种工艺中的一些技术特点做对比。
干粉进料对 泵 要 求 高，气 化 炉 压 力 提 高 较 难，现 一 般 4． 0 MPa； 气化炉内需要通入一定量蒸汽； 需要对 干粉进行加热干燥
四喷嘴
雾化性能好，单 个 烧 嘴 承 受 负 荷 低，整 体 负 荷 可 以 提高； 可以仅用一对烧嘴即一半负荷工作； 可以实 现带压连投、无波动倒炉等特有技术
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河南化工 HENAN CHEMICAL INDUSTRY
2012 年 第 29 卷
图 2 气化炉内流场对比
了雾化效果，提高了物料在炉内停留时间，避免了部 分物料从喷嘴口直接运动到渣口形成短路，增强了 气化炉内介质的传质传热，有利于气化反应的进行， 煤气中的有效气成分高，渣中可燃物含量低［3］。
以来，兖矿国泰，兖矿鲁南，江苏灵谷，江苏索普，新 能凤凰，神华宁煤，宁波万华，以及于 2012 年 1 月 20 日投运的安徽华谊，多喷嘴气化炉已经成功在 9 家企业 22 台气化炉投入运行。而 2008 年与美国 Valero 企业签订技术许可合同，更是成功将其技术 成功推广至国外。 1． 2 航天炉气化技术
同时多个喷嘴也易于实现负荷的调整，多喷嘴 炉也具有带压连投与无波动倒炉等其他特有技术。 单喷嘴气化炉控制简单，操作简单，设备维护简单， 投资较少。 2． 3 各种衬里形式对比（ 见图 3）
采用耐火砖炉炉壁的热量损失少，但需要定期 更换损坏的耐火砖。因为更换筒体砖时间较长，一 般需要设置备炉。
图 3 衬里形式对比
同时耐火材料也限制了气化炉温的提高，对于 则其优势将被抵消掉部分。加之后续选择的不同的
高灰熔点的煤，需要添加助熔剂。采用水冷壁形式 耐硫高水汽比变换或低水汽比变换工艺，消耗亦不
则有煤种适应性强，可以烧高灰熔点煤。同时长周 相同。而且各家使用单位所选用煤质不同，操作水
期运行不用设置备炉。减少维修费用与工作量等优 平不同，即便选用同一种气化工艺，消耗也不尽相
进料流程如图 1 所示。单比较进料方式： 水煤 量，其气化效率要低于粉煤气化，氧气消耗也要高于
浆进料方式具有简单，稳定等特点，粉煤输送过程中 粉煤气化。
消耗的化率高，有效气体成
同时采用水煤浆进料方式，相较粉煤进料更易 分高，但在制煤过程中需要加热干燥，气化过程中需
限责任公司独家经营的新型煤气化技术。其特点为 化肥公司浩良河化肥厂已经与之签订气化炉改造协
采用水煤浆进料方式，单个进料喷嘴置于气化炉顶 议，江苏华昌等与之签订了气化技术转让协议。
部，气化炉采用新型垂直悬挂式水冷壁，出气化室合 成气体与渣采用冷激流程与渣水处理工艺。
二代清华炉于 2005 年投入研发，工业装置于
点。新型垂直悬挂式水冷壁采用自然循环设计，强 制循环运行，安全可靠［4］。
同。外加消耗衡算方式也有所差异，因此很难从根 本上说那种气化技术最具优势，三者各有技术侧重
2． 4 气化工艺中各种不同技术的优缺点
点。
不同气化工艺的优缺点对比如表 2 所示。
4 结束语
3 总结
没有最好的气化技术，只有最适合自己企业的
nical feactures of three process are compared．
Key words： opposed multi － nozzles gasifier ； space furnace ； tsiughua furnace
根据国内氮肥行业“十二五”发展要求，今后将 逐步采用以粉煤加压气化、新型水煤浆气化等为代 表的先进煤气化技术对现有的采用间歇式固定床煤 气化技术的合成氨等煤化工企业进行技术改造，以 实现煤炭的清洁高效利用，提高合成氨等煤化工行 业的能效水平和清洁生产水平。目前国内具有自主 知识产权的先进煤气化技术，如航天炉技术、多喷嘴 水煤浆气化技术、清华炉技术等，都已建成了一定数 量的工业化装置，并有数十台气化炉投入实际运行， 具备全面推广的条件。现就国内几种具有自主知识 产权的气化技术的一些特点进行对比与探讨。
透明单壁碳纳米管超薄膜具有很高的透光 率、优异的机械性能、良好的导电性，在低成本柔 性透明触摸屏、高灵敏度传感器、塑料电子等领 域有着广泛应用。近年来关于碳纳米管薄膜的 制备和性能研究受到国际广泛关注，而目前对薄 膜的厚度和性能的可控制备则一直是难点。
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关键词： 多喷嘴对置式气化炉 ； 航天炉 ； 清华炉
中图分类号： TQ546
文献标识码： A
文章编号： 1003 － 3467（ 2012） 17 － 0026 － 04
Comparison of Three Coal Gasification Technology that
Possess Independent Intellectual Property
需消耗一部 分 气 化 热 量 副 产 蒸 汽，降 低 气 化 效 率； 水冷壁与外壳之间需要连续补充保护气； 水汽循环 需要泵做功
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气化技术。希望其他即将进行原料结构升级的单位 早日找到适合自己的气化技术，对现有固定床气化 技术进行升级，一方面降低生产成本，提高市场竞争 力； 另一方面节能减排，为我国的环境保护做贡献。 参考文献：
则采用 4 台航天炉，一期 2 台即将完工，二期 2 台也 区别于水煤浆的最大之处为将炉体的耐火砖改为水
已安装近半。其他已签项目也都处不同施工或设计 冷壁。首次投入运行便实现稳定连续运行 140 d 的
阶段。
良好业绩。
1． 3 二代清华炉气化技术
虽然其工业装置投入运行时间较晚，但其成功
二代清华炉气化技术是由北京盈德清大科技有 的技术已经吸引不少厂家与之合作，黑龙江北大荒
［1］ 于广锁，龚 欣，刘海峰，等． 多喷嘴对置式水煤浆气 化技术［J］． 现代化工，2004（ 10） ： 46 － 49．
［2］ 孙永才，刘 伟 ． 航天炉粉煤加压气化技术浅析［J］． 化肥工业，2010（ 01） ： 55 － 57．
［3］ 孙铭绪． 多喷嘴对置式水煤浆气化技术工程设计［J］． 化工设计； 2007（ 05） ： 3 － 7，37．
具有自主知识产权的三种煤气化技术对比图2气化炉内流场对比了雾化效果提高了物料在炉内停留时间避免了部分物料从喷嘴口直接运动到渣口形成短路增强了气化炉内介质的传质传热有利于气化反应的进行煤气中的有效气成分高渣中可燃物含量低同时多个喷嘴也易于实现负荷的调整多喷嘴3
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河南化工 HENAN CHEMICAL INDUSTRY
收稿日期： 2012 － 05 － 24 作者简介： 王洪营（ 1987 － ） ，男，助理工程师，从事新型气化技术信息研究工作，电话： 15037364230。
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王洪营等： 具有自主知识产权的三种煤气化技术对比
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投产。而在建的河南晋开集团 120 万 t 合成氨项目 2011 年 8 月在山西丰喜临猗分公司投入运行。其
［4］ 王 军，陆 峰，林彬彬． 国内工程应用的几种煤气化 技术简介［C］． 2009 中国煤化工产业可持续发展研讨 会会议论文： 59 － 79．
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碳纳米管超薄膜实现可控制备
中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所的 科研人员日前提出一种新颖巧妙的方法，多次可 控制备性能均一的自支持单壁碳纳米管超薄膜。 研究人员利用水的表面张力，层层剥离出厚度、 尺寸及性能均一的单壁碳纳米管超薄膜，制备的 薄膜厚度在 20 ～ 30 nm，在可见光区的透光率高 达 93% 。