国内外各种先进煤气化技术

国内外各种先进煤气化技术

一、引言

二、煤气化技术概述：

2.1 固定层制气工艺（移动床）

2.2 流化床气化工艺

2.3 气流床气化工艺

2.4 其他煤气化技术

三、国内主流煤气化技术详解

3.1 Lurgi（鲁奇）煤气化技术

3.2 Texaco（德士古）煤气化技术

3.3 Shell煤气化技术工艺

3.4 GSP煤气化技术

3.5 Dow煤气化工艺

3.6 Texaco、Shell、GSP三种气化技术对比

四、其它煤气化技术

4.1 第三代煤气化技术

4.2 组合气化炉煤气化法

五、国内外煤气化的技术现状和发展趋势

5.1 国外技术现状和发展趋势

5.2 国内的技术现状和发展趋势

5.3 国内工业化煤气化装置技术最新成果

一、引言

我国石油资源相对短缺，仅占化石能源探明储量的51.3％，开采量仅为世界开采量的21.4％，石油供需矛盾日益突出。由于世界资源日趋减少，中东地区战乱不止，石油价格动荡不稳因此大量依赖石油进口将严重威胁我国国民经济的运行安全。同时，我国煤炭资源丰富，探明可采储量2040亿t(2002年)。煤炭在一次能源消费结构中占有主导地位，20世纪80年代以来一直在70％上下。

专家研究认为，在未来相当长时期内，一次能源消费结构中煤炭仍将居主导地位，到2050年将维持在50％以上。目前国内发展煤气化合成化工产品的势头很旺特别是在产地,一批新的煤化工项目开始起步,老企业正以现代新技术改造传统落后的生产装置,以油为原料的大、中型合成氨厂开始进行煤代油的技术改造。通过改造可以达到降低生产成本，改善环境状况之目的。本文针对这一情况综合介绍国内煤气化技术现状，并对目前主流煤气化技术作一横向对比。

煤炭气化，即在一定温度、压力条件下利用气化剂(O

2、H

2

O或CO

2

)与煤炭反应生

成洁净合成气(CO、H

2

的混合物)，是对煤炭进行化学加工的一个重要方法，是实现煤

炭洁净利用的关键。煤炭气化技术，尤其是高压、大容量气流床气化技术，显示了良好的经济和社会效益，代表着发展趋势，是现在最清洁的煤利用技术，是洁净煤技术的龙头和关键。气流床煤气化的优点并不仅仅在于减少空气排放物，它也生成许多具

有商业价值的副产品，如高纯度的硫、CO

2

和无毒的炉渣。随着环境标准的日趋严格，气流床气化的优势越来越突出。

二、煤气化技术：

2.1 固定层制气工艺（移动床）

2.1.1 常压固定层间歇制气工艺

特点：常压气化，固体加料10—70m，固体排渣，间歇气化，空气和蒸汽作气化剂，吹风和制气阶段交替进行。

代表炉型有美国的U.G.I与前苏联的U.G.II；优点：历史悠久，技术成熟，设备简单，投资省，生产经验丰富；缺点：技术落后，原料动力消耗高，碳转化率低，

产品成本高，生产强度低，程控阀门多，维修工作量大，废气废水排放多，污染严重，面临淘汰。

2.1.2 常压固定层连续制气

特点：常压气化，固体加料与排渣，连续制气，富氧空气(氧占50%)或氧气加蒸汽做气化剂，无废气排放；优点：连续制气，操作简单，程控阀门少，维修费用低，生产强度大，碳转化率在80%—84％；缺点：需空分装置，投资比较大。

固定层连续制气工艺的技术突破在于以氧气或富氧空气加蒸汽做气化剂，由于气化剂中氧含量的增加，在气化反应过程中，燃烧产生的热量与煤和蒸汽分解所需要的热量能够实现平衡，这样可得到稳定的反应温度和固定的反应床层，实现连续制气，不用专门吹风，无废气排放，生产强度和能源利用率都有了很大的提高。

2.1.3固定层加压气化工艺(鲁奇公司开发)

特点：加压气化，固体加料5-55m，固体排渣，连续气化，氧气和蒸汽作气化剂，设有加压的煤锁斗和灰储斗：优点：加压气化(3.1MPa)，生产强度大，碳转化率约90％；缺点：反应温度略低，煤气中含有焦油和酚类物质，气体净化和废水处理复杂，且流程较长，投资比较大。

2.2 流化床气化工艺

流化床气化工艺的总体特点是以粉煤或小颗粒的碎煤为原料，气化剂以一定的速度通过物料层，物料颗粒在气化剂的带动下悬浮起来，形成流化床。由于物料层处于流化状态，煤粉和气化剂之间混合更充分，接触面积更大，煤粉和气化剂迅速地进行气化反应，产生的煤气出气化炉后，去废热回收系统和除尘洗涤系统，产生的灰渣由炉底排出。气流床反应，物料间的传热和传质速率更快，过程易控制，生产能力也有了较大的提高。

2.2.1 温克勒(Win-kIer)常压流化床气化工艺

该工艺是由前西德“莱茵褐煤公司”和“伍德公司”于20世纪20年代开发的，是世界上最早的流化床气化工艺。特点：常压气化，粉煤进料粒度小于9mm，干法排渣，氧气或空气加蒸汽作气化剂，炉体上部有分离空间，使煤气夹带的半焦和灰颗粒分离，且用二次空气加蒸汽进一步气化；主要问题：炉底的炉箅经常出现局部高温、结渣、偏炉现象，炉出口气体带出物较多，排灰的含碳量较高。

2.2.2 恩德常压流化床气化工艺

该工艺是由朝鲜恩德郡七七联合化工厂于20世纪60年代在常压温克勒气化工艺的基础上开发的。特点：常压气化，粉煤进料粒度小于10mm，干法排渣，氧气或空气加蒸汽作气化剂，取消了炉箅，改为布风喷嘴向炉内送气，解决了炉底结渣的问题，在炉气出口增设旋风分离器，返料从炉底入炉循环使用；优点：煤种适应性宽，返料循环利用使碳转化率可达76％，极少产生焦油；缺点：气化压力低，难以实现大规模生产，排灰含碳量高。

2.2.3 循环流化床粉煤气化工艺(CFB、20世纪70年代鲁奇公司开发)

特点：其工艺过程和恩德粉煤气化工艺非常相似，所不同的是CFB技术的旋风分离器分离的粉尘直接从气化炉上部进入气化炉炉膛，多重循环，使循环物料和新鲜物料之比高达40倍以上，促使炭粒反复气化，故碳转化率很高，可达90％。夹带固体物料的速度大大低于气流速度，气体和固体间的滑动速度较大，因而物料和气化剂间的混合更充分，接触时间更长，气化效率较高。可以用蒸汽加空气、富氧空气或氧气作气化剂，但产气品质不一样；优点：循环流化床气化，碳转化率更高，单炉生产能力大，煤种适应广；缺点：排灰的含碳量仍较高。

2.2.4 灰熔聚粉煤循环流化床气化工艺（U-Gas气化炉）

该工艺是由美国煤气研究所(IGT)于20世纪70年代开发的。现以U-Gas气化炉为代表介绍一下该技术。

该技术是在常压循环流化床气化工艺的基础上发展起来的，它的技术突破在于采用了灰聚熔排渣技术。所谓灰聚熔指的是在炉底中心有一个氧气或空气入口，该处由于氧气或空气的进入，形成一个局部的高温区，在这里灰渣中未反应的碳进一步反应，煤灰则在高温下开始软化且相互粘结在一起，当熔渣的密度和重量达到一定的程度时灰球就会克服气流的阻力落入炉底，极大地降低了排灰的碳含量，大幅提高了碳转化率，是循环流化床气化技术发展史上的重要里程碑，灰熔聚技术使循环流化床气化炉的碳转化率提高了6％～8％，可达96％～98％。

特点：灰熔聚循环流化床气化工艺具有循环流化床工艺的一切优点，气化剂分两路进入炉内：一路从炉底四周进入，另一路从炉底中心排灰管进入，排灰管处的氧含量高以实现灰熔聚。U—Gas炉操作压力在0.69～2.41MPa，有带压的煤斗和灰斗，煤气中无焦油，不排废气；主要问题：出口气带灰较多，不能长周期运行。