现代煤气化技术发展趋势及应用综述_汪寿建

2016年第35卷第3期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·653·

化工进展

现代煤气化技术发展趋势及应用综述

汪寿建

（中国化学工程集团公司，北京 100007）

摘要：现代煤气化技术是现代煤化工装置中的重要一环，涉及整个煤化工装置的正常运行。本文分别介绍了中国市场各种现代煤气化工艺应用现状，叙述汇总了其工艺特点、应用参数、市场数据等。包括第一类气流床加压气化工艺，又可分为干法煤粉加压气化工艺和湿法水煤浆加压气化工艺。干法气化代表性工艺包括Shell炉干煤粉气化、GSP炉干煤粉气化、HT-LZ航天炉干煤粉气化、五环炉（宁煤炉）干煤粉气化、二段加压气流床粉煤气化、科林炉（CCG）干煤粉气化、东方炉干煤粉气化。湿法气化代表性工艺包括 GE水煤浆加压气化、四喷嘴水煤浆加压气化、多元料浆加压气化、熔渣-非熔渣分级加压气化（改进型为清华炉）、E-gas(Destec)水煤浆气化。第二类流化床粉煤加压气化工艺，主要有代表性工艺包括U-gas灰熔聚流化床粉煤气化、SES褐煤流化床气化、灰熔聚常压气化（CAGG）。第三类固定床碎煤加压气化，主要有代表性工艺包括鲁奇褐煤加压气化、碎煤移动床加压气化和BGL碎煤加压气化等。文章指出应认识到煤气化技术的重要性，把引进国外先进煤气化技术理念与具有自主知识产权的现代煤化工气化技术有机结合起来。

关键词：煤气化；市场应用；气化特点；参数数据分析

中图分类号：TQ 536.1 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2016）03–0653–12

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.03.001

Development and applicatin of modern coal gasification technology

WANG Shoujian

（China National Chemical Engineering Group Corporation，Beijing100007，China）Abstract：Modern coal gasification technology is an important part of modern coal chemical industrial plants，involving stable operation of the entire coal plant. This paper introduces application of modern coal gasification technologies in China，summarizes characteristics of gasification processes，application parameters，market data，etc. The first class gasification technology is entrained-bed gasification process，which can be divided into dry pulverized coal pressurized gasification and wet coal-water slurry pressurized gasification. The typical dry pulverized coal pressurized gasification technologies include Shell Gasifier，GSP Gasifier，HT-LZ Gasifier，WHG (Ning Mei) Gasifier，Two-stage Gasifier，CHOREN CCG Gasifier，SE Gasifier. The typical wet coal-water slurry pressurized gasification technologies include GE (Texaco) Gasifier，coal-water slurry gasifier with opposed multi-burners，Multi-component Slurry Gasifier，Non-slag/slag Gasifier (modified as Tsinghua Gasifier)，E-gas (Destec) Gasifier. The second class gasification technology is fluidized-bed coal gasification process. The typical fluidized-bed coal gasification technologies include U-gas Gasifier，SES Lignite Gasifier，CAGG Gasifier. The third class gasification technology is fixed-bed coal gasification process. The typical fixed-bed coal gasification technologies include Lurgi Lignite

收稿日期：2015-09-14；修改稿日期：2015-12-17。

作者：汪寿建（1956—），男，教授级高级工程师，中国化学工程集团公司总工程师，长期从事化工、煤化工工程设计、开发及技术管理工作。E-mail wangsj@。

化工进展 2016年第35卷·654·

Gasifier，Crushed coal Pressure Gasifier，BGL Gasifier. This paper points out the importance of coal gasification and recommends the strategic goal of combination of foreign advanced coal gasification concepts and modern coal gasification technologies with independent intellectual property rights.

Key words：coal gasification；market applications；characteristics of gasification；parametric data analysis

现代煤气化技术[1-2]是现代煤化工装置当中的重中之重，涉及整个煤化工装置的正常运行。通常煤化工装置生产不好的企业都与选择的煤气化工艺不能稳定长周期运行有关，煤化工生产与煤气化技术的可靠、成熟、稳定和长周期运行状态有密切的关联。

我国现代煤气化市场上应用的先进煤气化技术种类繁多，达几十种，这些气化工艺大致可以分为3类：第一类是气流床加压气化工艺，又可分为干法煤粉加压气化工艺和湿法水煤浆加压气化工艺。干法气化有代表性的工艺有Shell炉干煤粉气化、GSP炉干煤粉气化、HT-LZ航天炉干煤粉气化、五环炉干煤粉气化、宁煤炉干煤粉气化、二段炉干煤粉气化、科林炉（CCG）干煤粉气化和东方炉干煤粉气化。湿法气化有代表性的工艺有GE单喷嘴水煤浆加压气化、四喷嘴水煤浆加压气化、多元料浆加压气化、熔渣非熔渣水煤浆二级气化、清华炉水冷壁水煤浆加压气化和E-gas(Destec)水煤浆气化。第二类是流化床粉煤加压气化工艺，主要有代表性的工艺有U-gas灰熔聚流化床粉煤气化、SES褐煤流化床气化和灰熔聚常压气化（CAGG）。第三类是固定床碎煤加压气化，主要有代表性的工艺有鲁奇褐煤加压气化、碎煤移动床加压气化和BGL碎煤加压气化等。

上述各种气化工艺均以适应不同的煤质差异而得到一定范围的使用，并以一定特点、优势以及与煤的匹配适宜性合理而得到市场的青睐和认可，以至这些煤气化技术在一定范围内、适宜特定煤炭资源而存在。下文分别对一些煤气化工艺的主要特点进行简述。

1 干煤粉气流床加压气化

1.1 Shell干煤粉加压气化

Shell气化工艺[3]于1972年研究，1993年在荷兰推出，用于燃气发电，投煤量2000t/d。装置包括原料煤运输、煤粉制备、气化、除尘和余热回收等工序，其中干粉煤加压输送需要N2或CO2。壳牌气化炉单炉生产能力大，目前国内已投产的气化炉能力最大为3000t/d。该气化工艺对原料煤适应范围广，如气煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、高硫煤及低灰熔点的劣质煤、石油焦等均能用作气化原料。原料煤含灰量在30％左右也能气化，灰熔点可高达1400～1500℃。壳牌炉的主要特点是干煤粉进料、多喷嘴气化、水冷壁内衬，气化的高温煤气上行进入废锅进行冷却回收热量。冷却后的粗煤气经除尘后去气体净化，其中一部分冷合成气去气化炉循环激冷高温煤气。该工艺具有煤转化率高、冷煤气效率高、有效合成气组分高、高位余热回收效果好、系统无需备炉的优点。存在的不足有：①设备造价高，投资高的主要因素是采用带膜式壁的废热锅炉、高温高压陶瓷过滤器以及激冷循环气压缩机；②激冷用的循环合成气需加压，功耗较大，压缩机也易出故障；③气化关键设备结构比较复杂，制造周期长导致项目建设周期长。壳牌干煤粉气化技术在中国的应用[3]见表1。

1.2 GSP干煤粉加压气化

GSP气化工艺[2]于1975年由前民主德国GDR 燃料研究所开发，1984年在德国黑水泵市Laubag 建成第一套130MW的商业装置，用于生产甲醇和联合循环发电，投煤量720t/d。该技术现为西门子德国燃料气化技术公司所有。气化装置包括原料煤输送、煤粉制备、气化、除尘和余热回收等工序，其中干粉煤加压输送需要N2或CO2并从炉子顶部联合烧嘴进入，目前国内已建成的气化炉能力最大为2000t/d。该气化炉与壳牌炉的区别为：1个联合喷嘴（单烧嘴）、合成气下行、喷水激冷降温、水冷壁为水进水出，热水在废锅内与锅炉给水换热副产低压蒸汽。而壳牌为饱和水进，吸热后水汽混合物进入中压汽包分离副产比气化炉高1.0～1.4MPa的中压蒸汽。GSP炉的主要特点是干煤粉进料、单喷嘴气化、水冷壁内衬，气化炉外壳设有水冷夹套，内件反应室由圆管绕成圆筒型的水冷壁，水冷壁向火面敷有碳化硅耐火衬里保护层。煤粉和气化剂（氧气+ 过热蒸汽）通过设在炉头上的一个烧嘴喷入气化反应室，产生的高温煤气通过反应室和激冷室，与激冷室内喷嘴喷入的水进行冷却后从出气口快速