典型的激冷流程干粉气流床煤气化技术比较_

Comparison for Coal Gasification Technology of Typical Quench Process with Dried and Pulverized Coal Gas Flow Bed
JIANG Saihong，YANG Ke， TANG Fengjin，LIANG Yonghuang，YOU Wei，ZHANG Weixing （ Wuhuan Engineering Co． Ltd． ，Wuhan Hubei 430223 China）
Abstract ： Author has introduced the features，application achievement and presently running situation for typical quench process with dried and pulverized coal gas flow bed in furnaces of GSP， CCG and HT － L etc． ； has compared the different and identical features of 3 kinds of coal gasification technology from aspects of pulverized coal transportation system，burner type，byproduced steam，quenching and washing modes of pulverized coal gasification，black water flash mode，largesizing of plant and investment etc． Key words： coal gasification technology； dried and pulverized coal gas flow bed ； quenching process； GSP； CCG； HT － L； comparison doi： 10． 3969 / j． issn． 1004 － 8901． 2014． 04． 003
由于科林炉的创始人及主要技术团队也来自 1984 年建立的黑水泵 200 MW 于黑水泵厂。因此， （ 投煤量 720 t / d ） 煤气化装置也属于该技术的第 1 套工业化装置。 2007 年 8 月底， 科林与贵州开阳 50 万 t / a 合成 氨项目签订了技术转让、 工程设计和专利设备供应 合同。该项目位于贵州省贵州市开阳县永温乡， 以 贵州当地无烟煤为原料， 灰分高达 25% ， 灰熔点在 1 400 ～ 1 480 ℃ ， 采用 2 套 400 MW （ 单台气化炉日 投煤量 1 500 t） 科林 CCG 粉煤气化炉。 内蒙古康乃尔化工年产 60 万 t / a（ 一期 30 万 t / a） 乙二醇项目地点位于内蒙古通辽扎鲁特旗， 以当地 褐煤为原料， 采用 2 台投煤量为 1 200 t / d 的科林粉 煤气化炉。科林公司为该项目提供了 CCG 粉煤气 化技术许可、 工艺包、 专有设备、 关键设备及技术服 务。该项目计划于 2015 年 9 月建成。 科林炉国内 外业绩见表 2 。
从粉煤输送系统、 烧嘴型式、 副产蒸汽、 粉煤气化激冷方式和洗涤方式、 黑水闪蒸方式、 装置大型 化和 投资等方面 对 比了 3 种煤气化技术的异同点。 关键词： 煤气化技术； 干粉气流床； 激冷流程； GSP； 科林炉（ CCG） ； 航天炉（ HT － L） ； 对比 doi： 10． 3969 / j． issn． 1004 － 8901． 2014． 04． 003 中图分类号： TQ546． 2 文献标识码： A 文章编号： 1004 － 8901 （ 2014 ） 04 － 0008 － 05
［2 ］
， 科林炉和航天炉等 而针对激冷流程的 GSP、
不同煤气化技术之间的区别和联系， 目前业内人士 各有见解， 也未见专门的研究和报道。 基于此， 笔 者针对 GSP、 科林炉及航天炉这 3 种激冷流程干粉 气化技术进行介绍分析， 并重点讨论这 3 种技术的 主要异同点。
第4 期 1． 1． 1
表2
序号 工程名称
8 拉特罗布河谷合成氨项目 澳大利亚 AEC 公司 2 台 500 MW 预计 2014 9 Tenaska 公司天然气发电 10 煤制油项目 11 制气项目 12 中电投新疆 SNG 项目 泰勒维尔能源中心 3 台 500 MW 预计 2014 澳大利亚某业主 欧洲某业主 中电投集团 4 台 500 MW 预计 2014 3 台 500 MW 预计 2014 8 台 500 MW 预计 2015
化ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ设计
2014 年第 52 卷 续表
科林炉贵州开阳项目于 2009 年 12 月开工建 2012 年 6 月完成机械竣工， 2012 年 11 月投料试 设， 2013 年 1 月打通全流程生产出合格的合成氨产 车， 2013 年 8 月至今， 品， 科林炉气化装置进入连续运 行阶段， 其中 8 月至 10 月， 气化炉最长连续 运 行 65 d， 单炉实现 112% 负荷下正常运行， 气化炉单炉 运行情况下平均合成氨产量 35 t / h 以上， 合成氨产 量最高达到 849． 7 t / d， 系统能力达到 98% ， 各项经 济指标较好， 为利用云贵川地区高灰分、 高灰熔点 煤种的气化积累了经验。 1． 3 航天炉气化技术 航天炉由中国航天科技集团公司开发， 是我国 拥有独立自主知识产权的干粉气流床煤气化技术。 该技术最早投入运行的是 2008 年 10 月安徽临泉化 工 15 万 t / a 甲醇项目的 750 t / d 的气化装置， 更大 规模投煤量 1 600 t / d 的气化炉已于 2012 年起先后 在山东瑞星合成氨项目和河南晋开合成氨项目顺 利投运。该炉运行监测手段完备， 易于操作控制， 从点火到供气只需 4 h， 其中 750 t / d 的气化装置最 大负荷可达 120% 。 航天炉 目 前 已 基 本 实 现 了 国 产化
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1974 年， 在德国黑水泵市建设了第 1 套 720 t / d 褐煤的 GSP 气化工业运行装置， 用于生产城市燃 气， 运行了 8 年后改用工业废液废油作为原料， 后 于 2008 年停运。此外， 在捷克还有 1 套与黑水泵装 置规模相当的 GSP 气化装置用于 IGCC 发电。在国 内， 神 华 宁 煤 MTP 项 目 气 化 装 置 采 用 5 台 SFG500MW（ 投煤量约合 2 000 t / d ） GSP 气化炉， 该 项目也是西门子 2 000 t / d 级 GSP 气化炉的首次工 业化应 用， 采 用 4 开 1 备 的 方 式 运 行， 气化压力 3. 8 MPa。此外， 山西兰花合成氨项目采用 2 台 2 000 t / d 级 GSP 炉， 目前项目仍在运行中。 国内外 GSP 粉煤气化业绩见表 1 。
表1
序号 工程名称
国内外 GSP 粉煤气化业绩
项目法人 黑水泵厂 Sokolovska 建设规模 投产时间 1 台 200 MW 1 台 200 MW 1984 2008 2010
1 德国黑水泵 2 捷克 IGCC 3 神华宁煤烯烃项目
。 科林气化技术应用业绩
神华宁夏煤业集团 5 台 500 MW
1． 2． 1
修改本论文的毕东煌教授级高级工程师致谢。 致谢： 笔者向审阅、 2008 年毕业于南华 作者简介： 姜赛红（ 1982 年 － ） ， 女， 江苏南通人， 大学化学工程与工艺专业， 硕士， 工程师， 主要从事煤化工工艺设计。
。目
前干法进料的气流床气化技术按热量回收方式的 不同主要分为 2 类： ① 以壳牌废锅煤气化技术为代 表的废锅流程； ②以 GSP、 科林炉和航天炉为代表的 激冷流程。 针对这 2 类不同流程的干粉气流床煤 气化技术， 已有文献对其进行了深入的对比和分 析
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科林炉国内外气化业绩
建设规模 1 台 200 MW 2 台 400 MW 投产日期 1984 2012 2015
1 科林黑水泵工业气化装置 2 贵州开阳化工 50 万 t /a 合成氨项目
3 内蒙古康乃尔化工 30 万 t /a 煤制乙二醇项目 2 台 300 MW
· 10· 1． 2． 2 科林气化技术运行现状
1． 1． 2
GSP 炉运行现状
2006 年， 神华宁煤煤制烯烃项目选用了 5 台 GSP 炉并首次放大到 2 000 t / d。2010 年 10 月完成 2010 年 11 月， 首台气化炉的试车准备， 第 1 台气化 炉试车一次投产成功。2010 年 12 月， 合成气送到 下游产出优质精甲醇。 在前期的试车过程中， 克服 2011 了点火烧嘴点火不顺、 粉煤输送波动等问题， 年 4 月， 进入全厂试生产。 由于实际用煤含灰量与 设计煤种偏差较大， 因而致使除尘系统以及黑水系 统超载， 并出现合成气带灰现象， 故于 2012 年 4 月 至 7 月期间进行大修。 经过大修后， 达到生产甲醇 5 000 t / d。 2013 年的在线率达到 90． 1% ， 其中 4 气化炉 自 2013 年 7 月 11 日至 10 月 27 日 B 类运行 109 d，
姜赛红 等
典型的激冷流程干粉气流床煤气化技术比较
· 9·
GSP 气化技术应用业绩
4 开 1 备最长连续运行 183 d ， 单炉最长连续运行 时间 68 d 。2013 年 气 化 炉 检 修 主 要 以 气 化 炉 常 规检修为主 ， 目前影响装置长 周 期 运 行 的 问 题 主 2013 要集中 在 水 冷 壁 和 煤 粉 系 统 的 稳 定 性 上 ， 年检修多是 围 绕 这 2 个 问 题 出 现 停 车 而 进 行 的 检修 。 1． 2 科林气化技术 德国科林公司成立于 1990 年， 由前东德燃料研 2012 究所研发部长 Wolf 博士及其同事发起成立， 年 2 月经过重组， 成立德国科林工业技术公司 （ 新 现在的总部及研发中心位于德国萨克森州 科林） ， 德累斯顿市， 其主要人员由研发部和黑水泵厂的技 术骨干组成。其在北京设有代表处， 推广科林煤气 化技术， 开拓中国市场， 主要业务是向客户提供专 利技术许可、 工艺包设计、 气化炉的详细设计以及 供应 烧 嘴、 煤粉进料调节器等少量关键核心 部件
干法进料的气流床煤气化技术是当今国际上 最先进的煤气化技术之一， 与其他种类的气化技术 相比具有煤种适应性广、 原料消耗低、 碳转化率高、 冷煤气效率高等优势， 有较强的市场竞争力
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1 3 种典型的激冷流程干煤粉气化技术概况
1． 1 GSP 气化技术 GSP 又称为“黑水泵气化技术 ”， 由前东德于 1956 年开发成功， 现被德国西门子公司收购。 GSP 气化炉采用下喷式液态排渣， 合成气采用喷水 激 冷， 粉煤输送方式用粉仓、 锁斗系统由载气输入气 化炉。为了更好地推广 GSP 煤气化技术在中国煤 化工及煤制油领域的应用， 北京杰斯菲克气化技术 有限 公 司 于 2005 年 5 月 在 北 京 成 立， 该公司是 GSP TM 煤气化专利技术及其商标在中国及其周边地 区唯一的合法提供商， 德国西门子发电集团与中国神 ［ 3 ］ 华宁夏煤业集团各拥有该合资公司 50% 的股份 。
4 山西兰花集团合成氨项目 山西兰花煤化工公司 2 台 500 MW 预计 2015 5 安全能源煤化工项目 6 德克萨斯清洁能源 7 杰纳西 IGCC 电站 美国安全能源公司 2 台 500 MW 预计 2014 德克萨斯清洁能源 2 台 500 MW 预计 2014 资本电力公司 1 台 500 MW 预计 2015
Aug． 2014
· 8· 设计技术
化肥设计 Chemical Fertilizer Design
第 52 卷 第 4 期 2014 年 8 月
典型的激冷流程干粉气流床煤气化技术比较
姜赛红， 杨珂， 唐凤金， 梁永煌， 游伟， 章卫星
（ 中国五环工程有限公司， 湖北 武汉 430223 ） 摘 要： 介绍了 GSP、 科林炉及航天炉等典型 的激冷流程干粉 气 流床 煤气化技术的 特 点、 应用 业 绩以及运行现状；