3 两段式气化技术的进展与工程实践
两段式干煤粉加压气化技术的研究开发
２ 两段式气化炉结构
两 段 式 气 化 炉 结 构 见 图 １２ 该 气 化 炉 的 外 壳 为 ＿。 ］
一
后 煤气化 技术 的发 展方 向。 西 安 热 工 研 究 院 自 １ ９ 年 就 已 开 始 了 干 煤 粉 ９４ ￡ 气 化 技 术 的 研 究 ， 开 发 出 了 一 种 新 型 的两 段 床 ］ 气 流 床 气 化 炉 。１ ９ 年 建 成 一 台 ０７ｔ 的 试 压 ９７ ． ｄ ／
水 冷 壁 ； 炉 膛 为 第 ２反 应 区 ， 度 较 长 ， 上 炉 膛 上 高 在 的 侧 壁 上 开 有 ２个 对 称 的 二 次 粉 煤 和 入 水 进 口 ， 同 时 在 上 炉 膛 内 壁 面 上 也 设 有 用 于 回 收 热 量 的 水 冷
Ｅ ， 完成了 １ 置 并 ４种 中 国 典 型 动 力 煤 种 的 加 压 气
维普资讯
蓟辛燥粉舸鏖 化接恭
（ 西安热工研 究院有限公司 ． 陕西 西安 ７０３ ） １０ ２
究
健
世 森， 任永强 ， 军仓 ， 夏 王保 民， 李小宇， 刚， 东亮 ， 刘 张 刘 沅 ， 李明亮 ， 程
摘
要 ：大 型 煤 气 化 是 煤 气 化 联 合 循 环 发 电 及 多 联 产 系 统 的 核 心 技 术 ，介 绍 了大 容 量 化 的先 进 的 千 煤 粉 加
引言
煤 气化是 洁 净 、 效利 用煤炭 的 主要途 径之 一 ， 高 ｊ 生 产 实 践 表 明 ，在 将 煤 炭 转 变 成 更 便 利 的 能 的
］ 品 形 式 的 各 种 技 术 中 ，煤 气 化 是 最 应 优 先 考 产
第一章 两段式煤气发生炉工艺流程及气化过程原理
1750
≤6500
400-600
98-196
煤气
工作压力 kPa
水封高度mm
≤4.0
550
1820
≤7500
400-600
98-196
煤气
≤4.0
550
工作原理： 煤气带着灰尘以一定的速度沿切线方向进入除尘器，在除尘器内以螺旋线的 形式作回转运动。悬浮的灰尘颗粒在离心力的作用下被抛向圆筒的内表面，在重 力作用下降落至排灰管。而煤气则从下部进入中央管，形成上升的螺旋气流，从 顶部离开除尘器。
4
2、底煤气的产生 原料煤在干馏段被底部煤气干馏后，形成热半焦进入气化段。热半焦的挥发 份一般为3～5%。热半焦因脱去煤中的活性组份，气化活性比烟煤有所降低，其 气化强度一般可达270～350Kg／㎡.h，二段式气化炉气化火层的温度一般为1000 ～1300℃之间。热半焦与蒸汽或空气混合气发生以下反应： C+O2=CO2+408840千焦/千摩尔 C+1/2O2=CO+123217千焦/千摩尔 CO2+C=2CO-162405千焦/千摩尔 C+ H2O =CO+ H2-118821千焦/千摩尔 C+ 2H2O =CO2+ 2H2-75237千焦/千摩尔
排渣方式
上段
煤气
出口
公称 直径
下段
mm
3.5 50-65 0.25 ≥0.20 0.294
2.97 7.5×2 DN350
400×400
5.0
6.5
6.5
50-65
50-65
50-65
0.25
0.25
0.25
≥0.20 0.294
两段式(冷站)煤气发生炉操作规程.doc
第一章煤气发生炉及净化设备一、工艺流程1.冷煤气站煤两段式煤气发生炉产生的煤气分为上段煤气和下段煤气。
上段煤气先进入一级电捕焦油器脱除重质焦油及灰尘，其工作温度80-150℃之间，再进入间冷器，在间冷器内煤气冷却至35-45℃左右。
下段煤气经旋风除尘器除尘，继而进入余热换热器，煤气温度降至200-230℃，再进入风冷器冷却，温度降至65-80℃，通过间冷器冷却至35-45℃。
被间冷器冷却后的上、下段煤气进入二级电捕焦油器脱油、除尘，通过煤气加压机输送到用户。
二、发生炉及净化设备主要结构及工作原理：两段式煤气发生炉由料仓、给煤机构、干馏段、气化段、出渣结构、汽包等六大部分组成。
分离好的20-60mm煤块，经过输煤系统储存于料仓，料仓中的煤经过给煤机构，根据需要均匀地加入干馏段与下部上升的制气进行热交换，温度逐渐上升。
煤中的机械水析出，以后是结晶水析出，随着煤块位置下降，煤块温度不断上升，煤块进行着复杂的热分解，析出不同馏分的挥发份，直到900℃以上基本结束。
残留的部分为固定碳及灰份，与外部鼓入的水蒸汽与空气组成的气化剂反应，生成H2、CO2、CO、CH4、N2等气化反应产物，同时放出大量的热，除了满足吸热反应外，均表现为气体的闲热带入上部，残留的灰份由出灰机排出。
气化段上升的热煤气，在干馏段充分热交换以后，由炉顶出口引出，称为上段煤气。
温度约80-120℃，约占煤气产量的40%。
气化段生成的煤气除了一部分作为载热气流上升进入干馏段外，另一部分从炉内中心管砖壁及中心收集管引出，称为下段煤气，温度约400-600℃，约占煤气产量的60%。
主要结构及工作原理：电捕焦油器又称静电除尘器，主要由筒体、电晕极、沉淀极、分气隔板、绝缘子箱组成，当含有焦油及固体颗粒的煤气经分气隔板均匀地进入电气滤清器，在高压电场直流电压为40-60kv的作用下，带负电的电晕极周围的气体被电离，产生大量的电子与正负离子，气体在流动的过程中，其中的焦油被电子与带正电的离子所吸引，形成了电子焦油粒子与带正电的焦油粒子，这些带电粒子在高压电场的作用下，各自向它们相对的极移动，即带负电的粒子向沉淀极移动，带正电的粒子向电晕极移动，在移动的过程中不断吸收其它粒子，使其变成更大的颗粒，最终到达沉淀极被吸附粘着于管壁，因自重沉到电捕焦底部，达到除焦油的目的。
两段式干煤粉加压气化技术介绍及气化炉结构特点分析
起送 进 气化炉 的一段 喷嘴 。 另 外 ， 有 部 分 煤 粉 经 干 燥 处 理 后 用 还 起 送进 气 化炉 的二 段 喷嘴 。 喷 入 一 段 气 化 炉 的煤 粉 、 化 炉 的 煤 气 粉 、 气 和 蒸 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 的 混 合 物 在 ３０ ４０ ａ 氧 ．～ ． ＭＰ 、 １０ － １０ ℃条 件下 发 生化 学反应 。 ５ ０ ６０
余 热 锅 炉 ２ １ ． ０ ２１
１ ３
两段 式干煤粉 加压气化 技术介绍 及气化炉结构特 点分析
杭州锅炉集团股份有限公司 黄长江 杨 文 姚 飞奇 摘 要 本文介绍 了两段式干煤粉加压技术的原理、 流程及技术特点， 并对其 匕
炉的结构 特点进行 分析 。
关键 词 两段 式干煤粉加压 煤 气化 气化炉 结构
两 段式 干 煤 粉加 压 气 化 技术 。 州 锅炉 集 团 杭 制 造 的 １０ ０ ０吨 ／ 级 两 段 式 干 煤 粉 加 压 气 天 化 炉 （ 冷 流 程 ） 已经 应 用 于 内蒙 古 世林 激 ， 化： 限公司年产 ３ 工有 ０万 吨 甲醇 项 目。 文 本
步 生产 成千 上 万个 化 工 产 品 ， 应用 到 国 民经
２两段 式干煤 粉 加压 气 化技 术
２ １工艺 原理 ．
该 工艺 是 煤 粉 部 分氧 化 工 艺 的 一种 形 式 ， 化 炉 内 部 分 为 两 个 反 应 区 ， 化 炉 下 气 气
段 为第 一 反应 区 ， 在此 粉 煤 （ 带 Ｎ２ 、０ 夹 ） ２ 和 蒸 汽 进 行 高 温 化 学 反 应 ， 生湿 煤 气 。 产 此
喷 入 二 段 气 化 炉 的煤 粉 与蒸 汽 的混 合
磨 ， 磨煤 的 同 时 向磨煤 机 内吹 入 由惰 性气 Ｎ２加压 送 入贮 罐 ， 中 压过 热 蒸 汽 混合 后 ， 在 与
两段式干煤粉加压气化技术的工业化进展
两段式干煤粉加压气化炉特点
煤种适应性好，次烟煤、烟煤、褐煤、无烟煤、石油 焦均可气化；
对灰含量要求低，含灰量5%-35%均可气化； 最大单炉容量可达3500吨煤/天； 气化反应温度高，可气化灰熔点1500 ℃以上的煤种； 气化炉设计使用寿命>20年；
华能清洁能源技术研究院
谢 谢！
华能绿色煤电示范工程
2000t/d 气化炉的制造
“绿色煤电”气化炉发运仪式 2010年9月29日
气化炉吊装 2010年10月31日
绿色煤电项目现场建设和调试 2011年10月4日
燃气轮机机机房
气化炉框架
冷却塔
硫回收装置
余热锅炉
蒸汽轮机机房
合成气脱硫装置
绿色煤电项目现场建设和调试 2011年10月4日
RS C1 (Radi ant)
S team 102.9 p 144.1 M
26.89 p 1371.1 T 159.3 M
Gas ifier T ype 1
Oxygen 34.47 p 110.7 T 67.78 M
S l urry 99.28 M
Pitts burgh No. 8 25 T 68.65 M
煤电项目
甲醇项目 吨甲醇项目 IGCC 项目
制油项目
绿色煤电公司
内蒙古世林 化工公司
满洲里煤化 工有限公司
EmbeClear Company
EmbeClear Company
天津
内蒙古鄂尔 内 蒙 古 满 洲 美国宾夕法尼亚 美国宾夕法
多斯市
里
州
尼亚州
开车时间
2012年4月 2012年8月 /
/
/
气化炉尺寸 (mm)
两段式干煤粉加压气化技术及工程应用
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2010年第29卷增刊·290·化工进展两段式干煤粉加压气化技术及工程应用许世森，王保民（西安热工研究院有限公司，陕西西安710032）摘 要：大规模煤气化技术是煤气化联合循环发电及多联产系统的核心技术。
西安热工研究院经过十余年的努力，开发出了具有自主知识产权的两段式干煤粉加压气流床气化技术，并进行了试验研究，结果表明两段式干煤粉加压气化工艺具有冷煤气效率高、比氧耗小、自耗功大幅度降低、煤气冷却器及净化系统的设备尺寸减小、造价降低等优点。
在完成中试试验的基础上，目前该技术已经进入工程应用阶段，主要应用于清洁煤发电和煤化工领域。
与目前国内外已经工程化的几种煤气化技术相比较，两段式干煤粉加压气化技术在工程造价、系统经济性等方面都有比较明显的优势。
关键词：气化炉；干煤粉气化；工程应用中国是一个能源大国，但又是一个人均能源资源占有量的贫国。
一次能源结构中75%以上是煤。
预计到21世纪中叶，甚至到21世纪末，中国以煤为主的能源结构将不会改变。
煤的高效、清洁利用，是中国经济和社会可持续发展的战略选择，是保证中国能源稳定可靠供应以及可持续发展的重要科技基础。
这也充分表明了中国发展洁净煤技术的重要性和紧迫性。
为了满足未来经济、社会和环境协调发展对能源的需求，煤炭的洁净利用必须以科学的发展观，依靠科技进步，走出一条兼顾高效、环保和经济的煤炭利用的新型工业化道路，发展基于煤气化的煤基能源及化工系统是在可预见范围内最有效的技术途径，已成为能源领域科技界和企业界的共识。
煤气化技术是发展煤基化学品、煤基液体燃料、联合循环发电、多联产系统、制氢、燃料电池等过程工业的基础，是这些行业的共性技术、关键技术和龙头技术，对中国经济和保障国家安全具有重要的战略意义。
长期的生产实践表明，在将煤炭转变成更便利的能源和产品形式的各种技术中，煤气化是最应优先考虑的一种加工方法。
GSP与两段炉煤气化技术比较
GSP煤气化技术与两段式煤气化技术比较一 . 气化技术概况1. 技术研发★ GSP煤气化技术是由德国西门子集团拥有的，由前民主德国燃料研究所（DBI）于20世纪70年代末开发并投入商业化运行的大型粉煤气化技术，是世界先进的大型粉煤进料气流床加压技术之一。
★两段式干煤粉加压气化技术是西安热工研究院有限公司历经10余年的研究，并与2004年，建成了日处理煤量36～40t/d（10MWth）的干煤粉加压气化中试装置；2006年，开发成功1000～2000t/d级的干煤粉加压气化工业装置的大型粉煤气化技术。
2.技术应用〈中国〉★ 07年1月17日北京索斯泰克煤气化技术有限公司与中国神华宁夏煤业集团有限责任公司签订了83万吨/年二甲醚一期工程GSP气化技术专有设备采购合同以及52万吨煤基烯烃项目GSP技术合作谅解备忘录。
★具有自主知识产权的两段式干煤粉加压气化技术，其干煤粉加压气化的核心技术和整体工艺获得国家发明专利，所制造的水冷壁式干煤粉加压气化装置属于我国第一套，填补了国内空白。
07年1月13～14日，由中国华能集团公司西安热工院主持完成的国家“十五”863计划项目“两段式干煤粉加压气化技术中试研究”分别通过了由科技部委托中国电机工程学会组织进行的项目验收和成果鉴定，这标志着“两段式干煤粉加压气化技术”的发展全面进入工业化阶段。
2000吨/天级两段式干煤粉加压气化炉（废锅流程）将应用于华能集团“绿色煤电”项目；1000吨/天级两段式干煤粉加压气化炉（激冷流程）将应用于内蒙古世林化工有限公司年产30万吨甲醇项目。
二 . 煤气化工艺〈激冷流程〉1.相同1.1 两种煤气化技术均采用干粉进料、纯氧气流床气化、液态排渣。
1.2 煤种适应性强：两种煤气化技术均采用干煤粉作气化原料，不受成浆性的影响；由于气化温度高，可以气化高灰熔点的煤，故对煤种的适应性更为广泛，从较差的褐煤、次烟煤、烟煤、无烟煤均可使用。
1.3 工艺技术条件优越两种煤气化炉气化温度均可达到1400℃以上，气化反应压力可达到4.0 MPa，碳转化率达99%以上，有效气体成份（CO+H2）达90%以上。
浅谈煤气化技术发展及应用现状
浅谈煤气化技术发展及应用现状摘要：本文介绍了固定床气化技术、流化床气化技术和气流床气化技术这三个煤气化技术中的典型代表技术的发展及应用，从而对我国现阶段煤气化技术的发展及应用现状做一个简单的综述。
关键词：煤气化技术发展及应用煤化工产业作为化学工业的极为重要的组成部分，是以煤为主要原料生产化工产品的产业，包括煤热解、煤气化、煤焦油加氢、煤气化制合成氨、煤气化制甲醇、煤气化制乙二醇、煤制油、煤制烯烃、煤气化制SNG液化生产LNG等行业，其产品涵盖合成氨、甲醇、尿素、油品、乙二醇、乙烯、丙烯、液化天然气等。
而煤气化是煤化工产业的龙头技术。
在目前的社会条件下，根据其是否可以作为大型工业化运行的技术，可以将煤气化技术分为固定床气化技术、流化床气化技术和气流床气化技术。
1、固定床气化技术的发展及应用1.1 常压固定床煤气化技术在常压下，将空气、蒸汽等作为气化剂，将煤转化为煤气的过程就是常压固定床煤气化。
这个技术较为成熟可靠，具有简单的操作流程、较少的投资和较短的建设周期，因此在被广泛应用于国内冶金、机械等行业的燃气制取工作中；同时在中小型合成氨厂、甲醇厂的合成气制取中都有极其广泛的应用[1]。
但是，这种煤气化技术对原料煤有比较高的要求，而且单炉具有较小的生产能力、较高的渣中残碳和在气化为常压煤气时较高的的压缩功耗。
随着社会经济和技术的飞速发展，煤气化技术也得到了较大的发展。
又由于国家提高了对煤化工准入生产规模的要求，因此，这种技术已经很少在新建的大型煤化工装置中使用了。
1.2 加压固定床煤气化技术加压固定床气化技术的典型代表是鲁奇加压气化技术。
该气化技术的原料具有较广的适应范围，除了具有较强黏结性的烟煤不能气化之外，可以气化包括具有较高的可气化灰分的劣质煤在内的从褐煤到无烟煤的所有煤。
鲁奇气化炉中的煤和气化剂运动方向是相反的，具有较低的炉温，采用固态排渣。
鲁奇加压气化技术较为成熟可靠，具有较高的气化效率、碳转化率等，同时，在各类气化工艺中，它消耗的氧气量较低，而且具有极其简单的原料制备和排渣处理工艺，在城市煤气生产中得到了极其广泛的应用。
两段气化技术
8
Wabash River IGCC Plant
• 262 MWe Net Output by repowering 1953vintage PC 100MW STG (+ GTG) 262兆瓦净输出，由1953年的旧电站改造。 • USDOE Clean Coal Technology Program Project 美国能源部洁净煤技术项目 • Operational since 1995 at Duke Energy’s Wabash River Station 1995年开始运行
94.3%
100% 99.8% 98.7% 99.2%
99.4%
99.9% 100.0% 100% 100%
97.8%
99.7% 97.3% 99.9% 100 %
Single Train TBL Reliability 单系列可靠性
Slag ByProduct
HP Steam Product
Other processes outside gasification TBL are similar for all licensors of entrained-flow gasification
A World of Solutions
Residence Vessel
Syngas Cooler
Syngas
Slurry/Gas/ Water Slurry Char
75% of slurry into first stage with oxygen
O2
Slag
Ungasified petcoke is collected and educted back to first stage of gasifier
西安热工院两段式干煤粉加压气化技术
6.1 0.76 28.81 18.93 81.07 56.33 2.59 0.79 3.05 2.33 22.09 21.42 >1500 >1500 >1500 24
气化测试结果（高灰熔点煤） TPRI
煤种
煤
CO（%） H2（%）
气
CH4（%）
成
CO2（%）
份
H2S+COS（%） N2（%）
其
国家十一五863课题“2000吨／天级干煤粉加压气化技术开发与示范”， 2006~2009
国家十一五863课题“IGCC 联产系统运行及控制技术”，2006~2009
国家十一五863课题“2000 t/d煤气冷却器开发与示范”，2007~2010
国电公司项目“干煤粉加压气化评价装置和粉煤气化特性研究”，1996－ 2000
0～4.0MPa
17
TPRI
18
TPRI
气化炉内形成的渣层
气化炉内排渣口附近
19
TPRI
20
TPRI
21
气化试验煤种（低灰熔点煤） TPRI
项目 全水分 空气干燥基水分 收到基灰分 干燥无灰基挥发分
干燥无灰基固定碳 收到基碳 收到基氢 收到基氮 收到基氧
全硫
收到基低位发热量
收到基高位发热量 变形温度 软化温度 流动温度
Qnet,ar Qgr,ar
DT ST FT
% % % % %
% % % % % MJ/kg MJ/kg ℃ ℃ ℃
8.2 1.21 22.15 35.17 58.03 58.03 3.58 0.83 6.66 0.55 23.46 22.53 1400 1470 >1500
大规模煤气化技术的开发与进展
大规模煤气化技术的开发与进展韩启元1，许世森2（1.中国石油化工股份有限公司安庆分公司 2.西安热工研究院有限公司）摘 要：煤气化技术是发展煤基化学品、煤基液体燃料、联合循环发电、多联产系统、制氢、燃料电池等工业的关键技术，其中气流床气化具有易大规模化、煤种适应范围广、碳转化率高等特点，近年来得到规模应用。
介绍以水煤浆为原料的GE Texaco （德士古）、Global E-Gas （原Destec ）技术，以及国内开发的水煤浆气化技术和以干煤粉为原料的Shell 、PRENFLO 、Simens GSP 技术及西安热工院有限公司的两段式气化技术。
对这些技术的优缺点进行了对比。
关键词：煤气化；气流床；水煤浆气化；干煤粉气化1 各类气流床气化技术现状1.1 干煤粉进料1.1.1 Shell 和 PRENFLO 气化技术干煤粉气化工艺的前身是常压 K-T 炉，起源于德国 Koppers 公司（1938年），K-T 炉最大单炉投煤量为500 t/ d ，主要用于生产合成氨。
随着技术进步，常压K-T 炉逐步被加压操作的干粉炉所取代。
荷兰Shell 公司与德国 Krupp-Koppers 公司在荷兰联合开发出 6 t/ d 的试验装置，并在此基础上，1978年在德国汉堡附近建成第一座干煤粉加压气化中试装置，容量为 150 t/ d ，操作压力3.0 MPa ，其主要工艺特点是采用密封料斗加煤装置和粉煤浓相输送。
1987年，Shell 公司在美国休斯顿建成并投运了一座名为SCGP-1 的干煤粉加压气化示范装置，气化压力 2～4 MPa ，日处理煤量为 250～400 t ，累计运行4 400 h ，最长连续运行1 528 h 。
1994 年，Shell 煤气化炉在荷兰Buggenum 250 MW IGCC 电站投入运行，日处理煤量为2 500 t ，气化压力为 2.8 MPa 。
该电站的运行表明，Shell 气化炉可靠性和可用率都已达到了商业化的水平 。
二段式干煤粉气流床气化技术的模拟研究与分析
二段式干煤粉气流床气化技术的模拟研究与分析徐越1, 吴一宁1, 危师让2(1. 西安交通大学能源与动力工程学院，陕西西安710049;2. 国电热工研究院, 陕西西安710032）摘要: 提出了将煤的热解模型、气固间非均相反应模型和气相间均相反应模型与ASPEN PLUS图形建模法相结合的二段式干煤粉气流床气化工艺的模拟计算方法，并对其性能进行了模拟研究与分析。
模拟研究表明，二段式干煤粉气流床气化工艺可以降低出口煤气的温度，为简化工艺过程，降低煤气冷却器的几何尺寸提供了可能。
采用该气化方式可以提高气化炉的冷煤气效率2~6个百分点。
关键词：煤气化；二段式气化工艺；气化炉；干煤粉气流床1 引言煤的气化技术是洁净煤燃烧技术的关键。
现有已商业化的干煤粉加压气化技术几乎均采用一级气化。
为使气化炉出口热煤气中的熔融态灰渣凝聚，多采用急冷的方式以实现凝渣的目的。
这一过程增加了能量损失，使干煤粉气化过程的冷煤气效率有所降低。
而采用增加辐射废锅受热面来冷却炉内煤气的方法会引起气化炉体积增大，制造成本增加，并易引起炉膛出口结渣。
为了解决这一问题，进一步提高干煤粉气化过程的冷煤气效率，提出了一种二段式干煤粉加压气化的概念[1]。
本文在干粉加压气流床气化性能模拟模型[2]基础上，提出了二段式干煤粉气流床气化过程的模拟方法，并对其性能进行了模拟研究，结果表明二段式干煤粉气流床气化技术有可能较大幅度地提高气化炉的冷煤气效率。
2 气化炉模型2.1 概述在二段式干煤粉气流床气化炉中，一段气化区，由于在富氧环境中，反应区的温度很高，煤粉加热速度极快，可以认为煤粉中的水分瞬间蒸发；同时，由于热解速度大大高于煤粉的燃烧及气化反应速度，因此将此过程进行简化处理[3,4]，只考虑起主导作用的半焦与H2、O2、CO2、H2O之间的气固间非均相反应过程，以及同时发生的气相间均相反应过程。
在二段气化区，由于在煤粉进入时只加入水蒸气，反应所需要的热量来自一段反应区的高温煤气，在缺氧的环境下，煤粉发生热解反应后的热解产物没有与氧发生氧化燃烧，只是作为气固间非均相反应中的气相部分与半焦发生反应。
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Φ4630*43100 Φ3850*30780 Φ4660*53600 Φ4650*21220 1 烟煤 250MW 137,600 (CO+H2) 2000 电力 1 烟煤 1 褐煤 1 无烟煤
30万吨/年 甲 60万吨/年 甲 270MW 电力 醇 醇 71,500 170,000 175174.2 (CO+H2) (CO+H2) (CO+H2+CH4) 1000 3300 2270
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冷 模 试 验
两段式干煤粉加压气化基础研究
两段式干煤粉加压气化基础研究
中间面温度分布
XZ面速度矢量图
700kg/d 干煤粉加压气化试验装置
40t/d 干煤粉加压 气化中试验装置
40t/d 干煤粉加压气化中试验装置
气化炉内排渣口附近
气化炉内形成的渣层
气化试验煤种（低灰熔点煤）
项目 全水分 空气干燥基水分 收到基灰分 干燥无灰基挥发分 干燥无灰基固定碳 收到基碳 收到基氢 收到基氮 收到基氧 全硫 收到基低位发热量 收到基高位发热量 变形温度 软化温度 流动温度 符号 单位 % % % % % % % % % % MJ/kg MJ/kg ℃ ℃ ℃ 褐煤 26.5 6.08 9.92 44.95 55.05 47.43 3.13 0.55 12.25 0.22 18.80 17.55 1140 1160 1190 神木煤 4.9 4.86 10.68 36.09 63.91 66.71 4.09 0.78 11.97 0.87 26.57 25.61 1150 1190 1250 华亭煤 12.5 7.52 17.24 38.10 61.90 55.16 3.57 0.57 10.42 0.54 21.80 20.78 1300 1370 1410 伊南煤 17.6 8.42 10.13 31.61 68.39 58.23 3.00 0.58 10.06 0.40 22.13 21.11 1220 1230 1250
两段式干煤粉加压气化基础研究
高温高压煤气化反应特性研究
• 使用英国帝国理工大学的高压丝网试验装置（HpWire Mesh Reactor），在较高的温度和压力条件下 进行了14种中国煤的热解和气化反应特性研究； 试验条件 最高温度：2000℃ 最高压力：15.0MPa 最高升温速度： 2000℃/s 该装置是目前世界上最先进的高 温高压速热的煤化学反应动力学 研究试验装置。
技术使用和技术服务
煤气化技术工艺包 (PDP) 和 基础设计包 (BDEP)
•工艺过程描述 • 工艺流程图 (PFD) • 物料和能量平衡图 (MHB) • 管道和仪表图 (PID) • 主要设备基本布置图 (Plant Plot Plan) • 设备数据表 • 仪表数据表 • 公用工程消耗表 • 主要排放物 • 主要控制逻辑图 • 气化装置运行操作手册
发展目标：成为世界一流清洁能源高技术研发平台，推进清洁能源 发电前沿技术的研发和示范，带动产业结构升级与优化，为中国华 能集团和中国电力工业的可持续发展提供技术支撑。
华能清洁能源技术研究院
绿色煤电技术部 绿色煤电技术部
••煤气化技术研究所 煤气化技术研究所 ••煤气净化技术研究所 煤气净化技术研究所 ••制氢与燃料电池技术研究所 制氢与燃料电池技术研究所
循环流化床技术部 循环流化床技术部
••技术开发研究所 技术开发研究所 ••运行技术研究所 运行技术研究所 ••工程技术研究所 工程技术研究所
煤气化技术分类
固定床
Lurgi BGL U.G.I.
GE-Texaco E-Gas
气 化 技 术
水煤浆气化
气流床
多元料浆 多喷嘴
干煤粉气化
HTW KRW U-gas Transport
Mt Mad Aar Vdaf FCdaf
Mt Mad Aar Vdaf FCdaf Qnet,ar Qgr,ar DT ST FT
气化测试结果
煤
种
褐煤 61.9 27.84 0.05 3.59 0.11 6.51
神木煤 62.38 29.36 0.26 2.76 0.37 4.87
华亭煤 62.79 28.46 0.17 3.41 0.25 4.92
两段式干煤粉加压气化技术
中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
2012-07
中国华能集团公司
中国华能集团公司是经国务院批准成 立的国有重要骨干企业 中国最大、世界第二大发电企业 电力主业发展服务的煤炭、金融、科 技研发、交通运输等产业初具规模 截至2010年底，公司在全国30个省、 市、自治区及海外拥有全资及控股装 机容量11343万千瓦 公司在中国发电企业中率先进入世界 企业500强，2011年排名第275位
华能清洁能源技术研究院
定位：中国华能集团直属清洁能源前沿技术研发机构 主营业务：煤基清洁发电和转化、可再生能源发电和污染物及温室 气体减排等领域的技术研发、技术转让、技术服务、关键设备研制 和工程实施。 研发专业方向：
近零排放燃煤发电、煤气化及煤基清洁转化 CO2捕集、利用和封存； 大型循环流化床锅炉、低质煤利用； 可再生能源发电、发电新材料、能源系统设计优化等。
2007
华 能 天 津 满洲里 示 煤化工 范 美国 IGCC
1000 ~300 0t/d 气化 炉研 制
2008
内 蒙 世 华 林 能 新 山 疆 西 鑫2009 盛
1990
2003
2006
中试： 36～40t/d（10MWth） 2004年
小试：700kg/d， 1997年
工业装置：2000t/d，2011年
十年来国家项目的持续支持（部分）
国家十一五863课题“2000吨／天级干煤粉加压气化技术开发与示范”， 2006~2009 国家十一五863课题“IGCC 联产系统运行及控制技术”，2006~2009 国家十一五863课题“2000 t/d煤气冷却器开发与示范”，2007~2010 国电公司项目“干煤粉加压气化评价装置和粉煤气化特性研究”，1996－ 2000 国家国际合作重点项目“干煤粉加压气化技术研究开发”，中国科技部－英 国贸工部合作项目，2000－2002 国家“十五”863项目“干煤粉加压气化技术”（前期） （2001AA522020），2001－2002 国家“十五”863项目“带静电促进的移动颗粒层过滤高温除尘技术研究开 发” （2003AA522030），2002－2004 国家“十五”863重点项目“干煤粉加压气化技术”（中试） （2003AA522030），2002－2005 国家“十五”863重点项目“干煤粉加压气化技术中试研究”（后续） （2005AA522040），2005－2006
数 值 模 拟 和 冷 模 试 验
0.7 t/d 试 验 装 置 和 试 验 研 究
1996
关 键 技 术 和 设 备 研 究 开 发
36 t/d 中 试 装 置 建 设
36 t/d 中 试 装 置 试 验 研 究
2005
168 小 时 考 核 试 验
关 键 技 术 放 大 研 究
废锅 流程 工艺 包 设计 研究 激冷 流程 工艺 包 设计 研究
两段式气化炉的应用业绩
项目名称 用户 项目地点 开车时间 气化炉尺寸(mm) 气化装置数量 气化原料 最终产品 有效气产量 （Nm3/h） 原料消耗量 （T/D,） 中国华能绿色 世林30万吨甲 满洲里60万吨 煤电项目 醇项目 甲醇项目 内蒙古世林化 满洲里煤化工 绿色煤电公司 工公司 有限公司 内蒙古鄂尔多 内蒙古满洲里 天津 斯市 2012年4月 2012年8月 / 美国Good Spring IGCC 项目 EmbeClear Company 美国宾夕法尼亚 州 / 美国宾州煤制 油项目 EmbeClear Company 美国宾夕法尼 亚州 / Φ4650*21220 2 无烟煤 1万桶/天 油 337610 (CO+H2) 4480 汽
流化床
Shell Prenflo GSP/HT-L MHI CERI（TPRI）
山西煤化所
两段式干煤粉加压气化炉
两室两段反应 多喷嘴 分级气化 水冷壁寿命长 液态排渣 气化岛自耗功小 煤气冷却器和除尘器尺寸小 冷煤气效率高 比氧耗低 检修维护方便 单炉最大出力
两段式干煤粉加压气化炉特点
采用水冷壁式气化炉，不需设备用炉； 煤粉喷嘴不需雾化，寿命长，可使用两年而无需维 护； 气化炉冷煤气效率高，可达80~85%，氧耗低； 合成气有效成分含量高，（CO+H2）可达90%； 碳转化率高，可达99%，灰渣含碳量小于1%； 气化炉负荷调节性能好，可在50~120%负荷下运行；
温室气体减排技术部 温室气体减排技术部
••捕集工艺与设备技术研究所 捕集工艺与设备技术研究所 ••吸收剂技术研究所 吸收剂技术研究所 ••CO2利用与封存技术研究所 CO 利用与封存技术研究所
2
低质煤清洁高效利用技术部 低质煤清洁高效利用技术部
••煤清洁利用技术研究所 煤清洁利用技术研究所 ••煤清洁发电技术研究所 煤清洁发电技术研究所 ••污染物控制技术研究所 污染物控制技术研究所
清洁能源系统设计优化技术部 清洁能源系统设计优化技术部
••清洁能源系统设计集成研究所 清洁能源系统设计集成研究所 ••系统控制技术研究所 系统控制技术研究所 ••联合循环技术研究所 联合循环技术研究所
可再生能源发电技术部 可再生能源发电技术部
••太阳能光伏发电技术研究所 太阳能光伏发电技术研究所 ••太阳能热发电技术研究所 太阳能热发电技术研究所 ••风电技术研究所 风电技术研究所 ••水电技术研究所 水电技术研究所 ••清洁能源新技术研究所 清洁能源新技术研究所
伊南煤 64.96 26.61 0.01 7.64 0.19 0.59
CO（%） H2（%） CH4（%） CO2（%） H2S+COS （%） N2（%）