iData_科林CCG粉煤气化技术介绍_
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科林CCG 气化技术来源及背景
德国科林工业技术有限责任公司
（CHOREN Industrietechnik GmbH ）在干粉煤气流床气化技术领域拥有40多年的研发、设计、制造、建设及运行经验，拥有科林CCG 粉煤气化技术独立完整的知识产权及工业解决方案。
科林公司的创始人是前德国燃料研究所研发部部长Wolf 博士，其核心技术团队来自于前德国燃料研究所及黑水泵气化厂(Gaskombinat SCHWARZEPUMPE),该团队全面参与了3MW 中试装置(1979年)及黑水泵气化厂200MW （日投煤量720t ）工业化装置（1984年）的研发、设计、制造、建设及运行工作。上世纪90年代，Wolf 博士与其同事共同创立了科林公司，
并在黑水泵气化厂200MW 工业化装置的基础上完成了CCG 粉煤气化技术的研发工作。2
科林CCG 气化工艺流程及简介
德国科林CCG 粉煤气化技术是干粉煤加压
进料，以氧气作为氧化剂并通过液态排渣的煤气化技术。该技术工艺（见图1科林CCG 粉煤气化技术工艺流程简图）包括：煤粉制备系统、煤粉输送系统、气化与激冷，合成气净化系统及黑水处
理等单元。
原料煤被碾磨为200μm<100%，65μm<90%的粒度后,经过干燥,通过浓相气流输送系统送至烧嘴，在气化炉反应室内与工业氧气（年老煤种还需添加少量水蒸气）
在高温高压的条件下反应，产生以一氧化碳和氢气为主的合成气。
根据灰组分和灰熔融特性，
气化温度操作控制在1400~1700℃之间（高于灰熔点200℃左右）。气化炉反应温度可通过氧气流量进行调节（控制炉内化学反应剧烈程度）
。反应室内壁为水冷壁，由于形成了固态渣层保护，所以反应产生的液态灰渣不会直接接触炉内壁。
生成的合成气及液态灰渣离开燃烧室向下流动，在激冷室中直接被水冷却，液态灰渣被水浴固化成颗粒状，冷却后的灰渣经过锁斗排出系统，从排放的水中分离并通过捞渣机运出。合成气被蒸汽饱和，以大约210℃温度离开气化炉。
原料气化和达到气体平衡所需的热量由原料碳氧化成CO 2和CO 的反应所释放。气化温度的选择主要由煤的灰熔点确定,气化压力的确定主要取决于产品煤气的利用工艺，通常为4.0MPa 。
科林CCG 粉煤气化技术介绍
（德国科林工业技术有限责任公司
北京
100004）
摘要简要介绍科林CCG 粉煤气化的工艺流程、主要设备气化炉的结构及该气化技术的特点和优势，并介绍该技术工
业化的应用业绩以及在贵州开阳化工的应用情况。
关键词CCG 粉煤气化技术特点应用
The introduction of CHOREN CCG pulverized coal gasification technology
（CHOREN Industrietechnik GmbH,Beijing 100004）
Abstract
The paper briefly introduces technological process,main equipment structure of gasifier,characteristics and
advantage of gasification technology of CHOREN CCG Pulverized coal gasification.It also introduces industrialization application results of technology and application situation in Guizhou Kaiyang Chemical Industry.
Keywords
CCG pulverized coal gasification;technical characteristics;application
氮肥技术
2015年第36卷第1期5
氮肥技术3
科林CCG 气化炉结构气化炉由烧嘴、燃烧室、激冷室、水冷壁、外
壳等部分组成。日投煤量为1500t 的气化炉的尺寸大约是16m 高，直径3.2m ，质量约200t 。图2是气化炉的示意图。3.1
烧嘴
CCG 气化炉为多喷嘴顶置的形式，分为引燃烧嘴和煤粉烧嘴。在首次开车和停车后再开车的时候，利用液化气混合氮气作为引燃烧嘴的燃气。在气化炉运行过程中，
出于安全的考虑，引燃烧嘴在较小的功率下运行
（长明灯）。可以利用循环回送的合成气作为引燃烧嘴的燃料。由于长明灯反应放热也是气化反应所需要的，所以并不会造成额外的能量损耗。
由于烧嘴是一个承载高温的部件，故每个烧嘴自身都有冷却循环系统。经由泵、
泵接收器和热交换器组成一个循环，
形成强制冷却，使热量间接传导到冷却水系统。烧嘴顶部寿命一般为4a ，每半年检修一次烧嘴的顶部。如有损坏仅需更换烧嘴顶部。图3、图4、图5为400MW （日投煤1500t ）烧嘴分布图、引燃烧嘴示意图和粉煤烧嘴示意图。
图1科林CCG 粉煤气化技术工艺流程简图
煤炭
破碎
煤粉锁斗
常压煤粉仓
气化炉
氧气工艺蒸汽
文丘里
洗涤塔
合成气
工艺冷凝液
灰水利用
释放气
滤饼
废水
渣
捞渣机
锁斗
煤粉给料罐
磨煤机
黑水处理
图2
气化炉示意图
图3
气化炉烧嘴分布图
图4
引燃烧嘴示意图
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3.2燃烧室
煤粉、氧气和水蒸气通过烧嘴进入燃烧室，发生部分氧化反应。燃烧室是由齿形蛇管卷水冷壁围成的圆柱形空间,上部为烧嘴,下部为排渣口,原料与氧气、水蒸气的气化反应就在此空腔内进行。第一次开车后水冷壁被挂上一层渣，在后续运行中利用以渣抗渣的原理保护水冷壁。正常运行时炉体内温度为1400~1700℃,经过渣层以后,温度降低到500℃左右,再经过16.5 mm厚的屏壁和SiC填充物,温度降低到270℃左右,水冷壁内的加压冷却水的温度为250℃左右。水冷壁气化炉体的优点是炉体实际承受的温度较低，水冷壁承温＜500℃，外层壳体内壁的温度＜250℃,气化炉外壳的表面温度＜100℃，不容易损坏，故可以气化灰熔点较高的煤种。该水冷壁在黑水泵厂使用8a后,没有破坏性的损坏。科林CCG炉还对原有水冷壁结构做了改进，分别设立了4处吹扫口，使炉壁间的吹扫更充分，大大延长了水冷壁的寿命。
3.3激冷室
激冷室位于气化炉的下部，由激冷环、下降管、破泡条以及气化炉筒体组成。高温粗煤气和熔渣从气化室下部一个喇叭形的排渣口通过激冷环及下降管进入激冷室液面以下,高温合成气在激冷室内经水浴洗涤，而后经破泡条出气化炉激冷室进入下游文丘里及碳洗塔继续精洗，冷却后的灰渣经过锁斗排出系统。
4科林CCG气化技术特点
（1）煤种适应性强：干煤粉进料克服了部分煤种制浆浓度无法达到要求的难题，适用于对多种煤种进行气化。
（2）技术指标好：相比水煤浆技术，科林CCG 粉煤气化技术的比氧耗低15%～20%，比煤耗相应降低。由于科林CCG粉煤气化技术气化操作温度高（1400～1700℃），碳转化率可达到99%以上，不含重烃、焦油等，合成气有效成分高达90%～93%左右，冷煤气效率可达80%～83%左右；
（3）整体投资低：根据项目规模可提供日投煤量从750t到3000t的不同气化炉设计，并且设备制造已经实现国产化；
（4）运行维护费用低：工艺流程紧凑，设备使用寿命长，采用水冷壁结构，无耐火砖，多烧嘴顶置，负荷调节范围宽，主体设备寿命可达25a左右。开、停车操作方便，且时间短（从冷态到满负荷仅需1～2h）；
（5）节能环保效果突出：科林CCG粉煤气化技术煤耗更低；系统所产废水中不含苯、酚等大分子物质；炉渣不含可溶性有机物质，可作建材原料；黑水通过两级闪蒸实现水循环再利用。
（6）多种炉型可供选择：德国科林气化技术依据客户需要，炉型以日投煤量可分为750t、1200t、1500t、2000t、2500t、3000t供客户选择。科林公司可提供技术许可、工艺包设计、专有设备供货、人员培训及现场技术服务等整套的工业解决方案。
（7）独特的流场设计：科林气化炉采用三烧嘴顶置下喷结构，流场分布均匀，三股煤粉在炉膛中心通过旋流作用相互碰撞可实现充分燃烧，气化炉内壁挂渣均匀。由于流场设计合理，气化炉可在3.5MPa以上压力下直接低负荷投料生产，合成气放空量很少。
5科林CCG气化技术优势
5.1煤种适应性广
（1）德国黑水泵厂200MW项目中气化装置，运行时间从1984年至2007年，1990年之前所用煤种为德国当地褐煤，该装置是世界上最早成功转化褐煤的工业化粉煤气化装置。
（2）内蒙古康乃尔30万t/a乙二醇项目采用科林CCG粉煤气化装置，使用煤种为当地褐煤。
（3）贵州开阳项目煤种为贵州本地三高劣质煤（高灰、高灰熔点、高硫分），其灰熔点在
图5粉煤烧嘴示意图科林CCG粉煤气化技术介绍
第1期
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氮肥技术
1500℃左右，含灰分的质量分数25%~35%，含硫的质量分数＞3%，含钾、钠氧化物的质量分数平均超过4%，该装置是目前世界上首次成功以三高煤种为单一煤种的大型气流床气化装置。
（4）克服了部分煤种难以制浆的问题，避免将大量的水带入气化炉。与水煤浆气化技术相比，氧耗降低约15%～20%。粗合成气中有效气（CO+H2）的体积分数可高达90%～93％，冷煤气效率可达80%～83%，碳转化率≥99％。这些效率指标均大大高于水煤浆气化技术。
（5）德国科林公司拥有完整的煤种数据库和气化用煤的理论体系，能够针对项目的不同煤种提供多种配煤或配灰方案。
5.2水冷壁结构
（1）寿命长，检修少，在线率高。水冷壁的寿命可达25a，每半年检修一次。如果是采用耐火砖结构则需每年更换，拱顶砖的寿命更短。
（2）采用水冷壁结构，在开车时不存在热壁炉的烘炉问题，从冷态开车到满负荷仅需要1h，可以快速响应下游对合成气需求。
（3）采用水冷壁进行以渣抗渣，气化反应的温度可以较高，不会对炉体有所损害，而对于热壁炉则需要考虑气化温度对耐火材料的影响。故水冷壁气化炉可以气化灰熔点较高的煤种，进一步提高了煤种的适应性。而且气化炉操作温度高于灰熔点200℃，完全可以应付煤质一定范围内的变化。CCG气化工艺可以气化质量分数高达35%灰分的煤种。
（4）因为气化反应温度高，粗合成气中基本不会含有碳氢化合物（如甲烷等），因而简化了对气体净化的要求。
（5）水冷壁采用间接副产低压蒸汽，通过监控水冷壁的进、出水温差，判断炉壁的挂渣状况，有利用于气化炉稳定操作及设备的寿命延长。5.3激冷流程
（1）采用激冷工艺流程，设备结构简单，外形尺寸小，装置投资少，除尘效果好。
（2）由于采用全激冷方式，整个化工流程较废锅流程大大缩短（没有废热锅炉，陶瓷过滤器，循环气压缩机等），故整个装置的可靠率增加。而且由于装置投资成本较低，能够负担双炉运行，大大提高了气化岛在线率。
（3）经过激冷和水洗，粗合成气含尘量低（＜1mg/Nm3），粗合成气夹带的水蒸汽可以满足变换工艺所需90%～100%的蒸汽。
5.4多烧嘴同向顶置下喷
（1）烧嘴顶置下喷在德国黑水泵厂的气化炉有过实际运转经验。
（2）将引燃烧嘴和煤粉烧嘴分开使得烧嘴结构较简单，每个烧嘴对应单独的氧气路和煤粉路，可以实现独立控制，降低故障率。
（3）烧嘴顶置下喷的方案可以使高温粗合成气及灰渣流向相同以确保燃烧室排渣顺畅，可以克服气渣上下分流工艺排渣困难的问题。
（4）烧嘴同向布置可以克服对置烧嘴间相互磨蚀的问题。
（5）多喷嘴布置保证了粉煤在反应空间分布均匀，流场分布更加合理，在相同的气化温度下，与单喷嘴相比可以实现更高的碳转化率。
（6）多喷嘴结构可以更好地实现气化炉内壁挂渣，尤其在气化炉顶部可以形成较好的渣层。良好的挂渣是保证气化炉较高操作温度的前提，科林气化炉可以直接气化灰熔点在1500℃以上的贵州三高煤正是基于这一点。
（7）多喷嘴方案的负荷调节余地比单喷嘴方案要大，更有利于气化炉的大型化。
（8）如某一烧嘴故障，系统还可短时间继续运行，排除故障后带压连续投料。
5.5投资运行费用低
（1）工艺流程紧凑，操作运行简单。
（2）开、停车操作方便，从冷态点火开车到满负荷运行可控制在2h内，热备开车可在0.5h内实现。
（3）在贵州开阳50万t/a合成氨项目中，科林气化炉可以在3.8MPa压力下实现50%~110%的负荷调节，原始开车时直接在3.8MPa压力下半负荷投煤生产，产生的合成气直接送往变换装置，避免了低压投料时产生的大量合成气放空问题，可以大大节约开车阶段的消耗成本。
（4）根据项目规模可提供日投煤量从750t/d 到3000t/d的不同气化炉设计，气化炉等主要设备制造已完全实现国产化，整个装置的投资建设成本较低。
（5）对于规模较大的煤化工项目，单台炉气
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化装置的投煤量越大，所需要的气化炉数量越少，气化炉的大型化可以大大降低投资成本。5.6节能环保优势
气化装置固体排放物中70%是粗渣，粗渣中的残碳的质量分数可控制在1%左右，灰渣由于经过高温煅烧，热阻系数大，是优良的建筑隔热材料。细灰占气化装置固体排放物质量分数的30%，由于产量相对小，可直接掺混到电厂燃料煤中。
在废水排放方面，由于气化温度高，渣水系统中不含苯、酚等大分子物质。在贵州开阳，气化废水中的COD平均值＜150mgO2/l，NH3-N平均值＜50mg/l，灰水的平均浊度仅有15mg/l，一套气化装置的平均连续外排水量约25m3/h。
5.7合成气含尘量低
（1）由于顶置多喷嘴气化炉的流场分布合理，碳转化率高，未反应的残碳较低，带入到后续系统的细灰量大大减少，可以有效降低洗涤系统的负荷。
（2）气化炉激冷室洗涤结构改为水浴激冷的形式，黑水处理和合成气洗涤单元利用国内成熟的工艺技术，保证了合成气出口含尘量低于1mg/Nm3。
（3）与空间激冷方式相比，水浴激冷所需要的设备少，流程短，处理效果好。
5.8结合本土化的优势
（1）目前，贵州开阳化工的科林气化装置将作为德国科林CCG气化技术在中国重要的实习和培训基地。并可为业主提供专业化的开车和技术服务支持。
（2）科林公司与兖矿集团正在开展深层次合作，利用兖矿集团在煤化工行业有几十年实践经验的优势，易于嫁接国内成熟技术，利于实现科林CCG气化技术在中国市场的本土化。
（3）科林CCG气化技术的工程转化主要由国内有工程经验的设计院和工程公司完成，科林公司仅提供工艺包。
6科林CCG气化工业化业绩
6.1德国黑水泵厂多喷嘴气流床气化炉
从1983年运行到1990年，日投煤量720t，煤种为褐煤，产品用作城市燃气。1990年东西德合并，东德城市燃气改为天然气，原黑水泵厂改造成为综合物料处理中心，其粉煤气化装置改为浆体进料，用于处理液态有机废料，产生的合成气用于IGCC发电并联产甲醇。
6.2贵州开阳化工50万t/a合成氨项目
科林CCG粉煤气化技术已成功应用于贵州开阳化工50万t/a合成氨装置。该项目自2009年底开工，2012年10月开始试车，2013年1月打通全流程产出合格的合成氨产品，现在已经逐步进入稳定运行阶段。
6.3内蒙古康乃尔30万t/a乙二醇项目
2013年7月上旬，内蒙古康乃尔化学工业有限公司与科林公司就60万t/a（一期30万t/a）乙二醇项目签署了科林CCG粉煤气化技术授权与技术服务合同。该项目位于内蒙古通辽市扎鲁特旗，采用两台科林CCG粉煤气化炉（单台日投煤量1200t），计划于2015年9月建成。目前，科林公司正在进行工艺包设计。
7贵州开阳化工CCG气化炉开车情况
贵州开阳化工有限公司位于贵州省贵阳市开阳县，由兖矿集团与贵州开磷集团共同投资建设的50万t/a合成氨项目，2007年7月科林公司、兖矿集团、开阳化工三方签署工艺包许可合同，德国科林公司提供技术许可、工艺包设计、专有设备及部件的供货。
项目于2010年底动工建设，2012年6月气化装置机械竣工。2012年6月转入联动试车阶段。期间主要解决了磨机震动、煤粉流量调控、煤粉流动不畅、固体质量流量计标定、逻辑顺控及安全联锁优化等问题，为后期的化工投料顺利开展奠定了良好的基础。2012年10月气化炉转入投料试车阶段。10月25日气化炉点火成功；31日气化炉成功投煤。2013年1月21日，A＃炉连续运行109h，并打通全流程，顺利产出合成氨。该阶段解决的主要问题包括点火开工烧嘴的点火成功率过低、气化炉压力调控、灰水水质差等问题。2013年3月转入试生产阶段，期间主要完成了合成气初步净化系统优化和指标调整，对文丘里混合器、旋风分离器和洗涤塔等设备进行了优化改进，强化了合成气的除尘能力，除尘效果明显，合成气含尘量可控制在1mg/Nm3以下，试生产阶段最长运行记录41d。2013年8月至今，气化装置进入连续运行阶段，其中8月～10月份，
科林CCG粉煤气化技术介绍
第1期9
单炉连续运行超过110d ，气化炉可实现118％负荷下正常运行。
贵州开阳化工气化装置的生产运行情况，充分体现了科林CCG 气化技术的特点及优越性，为贵州当地甚至全国三高劣质煤的综合高效利用开创了先例。
贵州开阳化工气化装置设计用煤分析数据见表1、气化装置性能指标见表2、合成气成分分析结果见表3、气化灰水分析结果见表4、合成气尘含量检测结果见表5、粗渣/滤饼分析结果见表6。
2013年9月~12月对合成气出口含尘量进行了检测，检测结果如表5。实际运行中，合成气对后续变换催化剂没有任何影响，目前对该指标已经不再检测。
表1
开阳化工气化设计煤种分析数据（质量分数%）
项目设计煤种工业分析
水分，Mad 2.20灰分，And 26.67挥发分，Vad 6.42固定碳，Facd
64.71元素分析
C ，Cad 63.69H ，Had 2.52N ，Nad 0.90S ，Sad 3.14O ，Oad
0.88Cl （由工程师在现场估算）0.012As/×10-60.8F/×10
-6
366灰溶性初变温度IDT/℃1090软化温度ST/℃1350流动温度FT/℃
1420灰分分析
（干基）
SiO 244.66Al 2O 328.35Fe 2O 312.84CaO 2.77MgO 0.92SO 3 1.32TiO 2 1.58K 2O 3.52Na 2O 0.79MnO 2
0.035
表2
开阳化工气化装置性能指标
项目指标气化温度/℃1550~1650冷煤气效率/%≥79合成气有效气成分/%
86~91比氧耗/Nm 3·[1000Nm 3
（CO+H 2）]-1≤350比煤耗/kg ·[1000Nm 3（CO+H 2）]-1
≤580
灰渣比率/%粗渣60~80细渣20~40
粗渣含碳的质量分数/%0~2细渣含碳的质量分数/%
25~35
投煤量/t ·d -1＞1200硫转化率/%≥98表3
开阳化工合成气成分分析结果（体积分数%）
取样
CO H 2N 2H 2S CO 2160.829.0 6.0 1.1 3.7231.228.4 5.6 1.1 3.7361.127.5 5.9 1.1 4.34
60.8
26.6
6.7
1.2
4.7
表4
开阳化工灰水水样分析结果
项目pH 悬浮物浊度NH 3-N COD mg ·l -1mg ·l -1mg ·l -1mg ·l -1最大值7.2310537.9660.61204最小值 5.5910 2.1321.5079平均值
6.93
56
14.22
42.11
145
注：两台炉气化装置排水量＜50t/h 。
表5
开阳化工合成气尘含量检测结果
A 炉
B 炉
9月14日0.589月10日0.569月17日0.869月11日0.6611月30日0.1612月14日0.6512月17日0.3212月15日0.5912月18日
0.22
12月17日
0.32
日期含尘量/mg ·（Nm 3）
-1
日期含尘量/mg ·（Nm 3）
-1
9月12日0.379月9日0.34表6
开阳化工粗渣/滤饼分析结果
（质量分数%）取样时间分析时间取样部位挥发分Vad
灰分Aad 固定碳Facd 热值kJ ·kg -1
5月16日5月17日压滤机 1.4470.2727.844480.835月17日5月17日压滤机 1.39
79.62
18.603640.98
5月16日5月17日捞渣机5月17日
5月17日
捞渣机
全水Mar 内水Mad 45.800.4536.030.39
13.01可燃物：010.16
可燃物：1.5
（下转第12页）
8综述
科林CCG粉煤气化技术是世界领先的环保节能煤气化技术之一，是现代煤化工产业的核心工艺技术之一。采用该气化工艺，可以把价格低廉、直接燃烧污染较大的煤、石油焦等原料转化为清洁的、高附加值的有效气，即一氧化碳与氢气。有效气是生产化工产品的基本原料，可用于生产合成氨、醇、醚、烃类、合成天然气等高附加值化工产品，以及汽、柴油燃料，可有效替代传统石油天然气化工产品，为我国的化工生产和能源安全提供一种切实可行的替代选择，为客户打造下游产业链奠定良好基础。
（收稿日期：2014-11-11）
煤加压气化，设两台干粉煤加压气化炉。气化炉采用水冷壁结构，无耐火材料衬里，使用寿命长，维修工作量小，运行周期长。同时气化炉水冷壁的冷却水还能产低压蒸汽，供气化装置自身和其他装置使用，粗合成气通过旋风分离器和洗涤塔进行洗涤除尘，洗涤后的水煤气无需经过降温脱硫过程，直接进变换装置变换炉进行变换，最终调整出口变换气中CO的体积分数为4.0%（干），后进入废热锅炉副产蒸汽。低温甲醇洗工段的主要任务是脱除变换气中的H2S、COS、CO2等对氨合成催化剂有害的气体，使净化气满足氨合成工段的要求。同时将含H2S 的酸性气浓缩到其体积分数达30％以上送克劳斯硫回收装置。硫回收装置处理净化装置送来的富含硫化氢酸性气体及变换含氨冷凝液汽提气，将硫化氢转化成单质硫加以回收，从而减少污染物排放，且尾气排放达到环保要求。氨合成工段是合成氨厂生产中的关键环节，采用15.0MPa低压氨合成工艺，副产4.0MPa的中压蒸汽。冷冻站采用氨压缩制冷技术为低温甲醇洗装置和氨合成装置提供冷量。
3设计理念和依据
（1）贯彻执行国家有关工程建设的规定，依据主管部门对项目可行性研究报告和环境影响评价报告及劳动安全卫生预评价的批复。充分利用我国多年来在合成氨领域积累的经验，力争把本工程建设成一个样板工程；
（2）工厂设计采用国家认可的安全标准，以提供一个安全的工作环境以及保护人员、设备、机械和材料的安全；
（3）本工程充分考虑贵州当地情况，设计上大胆创新，以求节约建设投资，缩短建设周期；
（4）设备布置要努力做到一体化、露天或半露天化。因建设场地为高原山地，不利于大型化工项目建设，因此，全厂设计要充分考虑设备及管道布置，缩短管线长度，降低工程造价。
4设计特色
本工程生产装置和附属项目的总平面布置密切结合本工程的特点及区域、场地的现状，进行合理的功能分区及运输组织，避免人流与物流的交叉，满足风向及建筑朝向的要求。工艺装置的布置，采取集中、联合布置，辅助生产装置和厂房就近布置，以达到缩短工程管线、降低成本及工程造价、节约用地的目的。总平面布置还考虑装置的发展，定向预留发展用地。
本工程生产工艺采用了目前我国煤制气最先进的洁净生产工艺——
—干煤粉加压气流床气化技术，属于无污染的环保工艺。对此，本工程的环评报告及其批复都给出了定论。本设计依据环评报告及其批复，采取了具体措施，以保证工程建成后的环境质量。
设计过程中充分与开阳化工公司进行技术路线和细节协商，充分借鉴其他项目工程设计的经验和教训，对装置设计进行优化。
目前装置的实际运行情况，装置负荷达到并且超过设计能力，单系列合成氨装置日产合成氨达到1550t左右。
（收稿日期：2014-11-07）
（上接第10页）
科林气化技术
科林CCG粉煤加压气化技术 技术拥有单位：德国科林工业技术有限责任公司 2014-5-20来源：《中国煤化工》编辑部作者:德国科林工业技术有限责任公司德国科林工业技术有限责任公司（简称科林公司）是世界著名的洁净煤利用技术的研发者、拥有者及工业解决方案供应商，全部拥有科林粉煤气化（CHOREN Coal Gasification）技术。科林的前身是欧洲洁净煤利用技术领域的先驱和领导者——前德国燃料研究所（DBI）。上世纪90年代，前德国燃料研究所研发部部长Wolf博士创立了科林，科林名称的由来是：“C-Carbon-碳，H-Hydrogen-氢，O-Oxygen-氧，REN-RENewable-可再生”。科林核心技术团队来自于前德国燃料研究所及黑水泵气化厂。公司总部及技术研发工程中心位于德国萨克森州的德累斯顿。科林在干粉煤气流床气化技术领域拥有40多年的研发、设计、制造、建设及运行经验，能够为业主提供全方位、立体化的煤气化解决方案。 科林CCG粉煤气化工艺过程主要是由给料、气化与激冷等系统组成，采用干粉煤加压进料，以纯氧作为氧化剂（部分煤种需添加少量水蒸气），在气化室内在高温高压的条件下反应，产生以一氧化碳和氢气为主的合成气，并实现高温液态排渣。原料气化和达到气体平衡所需的热量由原料碳氧化成一氧化碳和二氧化碳所释放。气化温度的选择主要由煤的熔融特性及粘温特性确定,气化压力的确定主要取决于产品煤气的利用工艺，通常为4.0MPa。通过科林CCG气化工艺可以把原煤、石油焦等转化为清洁的、高附加值的一氧化碳和氢气，可用于生产合成氨、甲醇、合成油、合成天然气等化工产品，还可用于发电或者生产城市煤气。
生物质气化技术概述
生物质气化技术概述 1. 背景 生物质气化以木头等为原料，在氧气不充足情况下，加热使木头等生物质裂解产生合成天然气，再用合成天然气加热却暖或发电。生物质气化与传统的烧木头等方式加热不同，传统烧木头、秸秆等是在氧气充足情况下燃烧，而生物质气化是在氧气不充分情况下加热。 气化的基本定义为：不完全氧化的热化学反应过程，把含碳物质转化成一氧化碳、氢气、二氧化碳及碳氢化合物如甲烷等。反应温度一般大于700?C，一般在700－1000?C 间。 生物质气化主要过程如下： 生物质预处理后→进入气化炉→加氧气或水蒸气→燃烧气化→产生的气体出来除 焦油→气体冷却→气体净化（除硫化氢、除二氧化碳）→甲烷化→合成天然气（合成气）。 合成气在此作为加热及其他燃料驱动蒸汽机及发电机发电。合成气进一步加工，比如经过费－托反应可以生成液体生物柴油。此过程在二战时，被德国比较大规模地采用，弥补石化柴油不足。 如今，生物质气化的研究与应用主要以奥地利、芬兰、英国和德国为主要国家。 2. 生物质气化主要工艺 2.1生物质气化过程发生了如下反应：
1）水－气反应：C＋H2O＝H2+CO 2）还原反应：CO2+C=2CO 3）甲烷化：C+2H2=CH4 4）水－气转换反应：CO+H2O=CO2+H2 CO热值：12.64MJ/Nm3 H2热值：12.74~18.79MJ/Nm3 CH4热值：35.88~39.82MJ/Nm3 空气、氧气和水蒸气可作为气化媒介。但不同媒介对过程与结果有不同的影响。空气便宜，但产出气的热值低；氧气贵，产出气热值高；用水蒸气做媒介产生热值与氧气相当，但也耗费比较高的热能。 2.2 生物质气化炉类型 生物质气化炉主要分三种类型，但还6~有其他个性化炉子： 1. 固定／移动床气化炉 －向上排气炉（气体与原料对流） －向下排气炉（气体与原料同方向流动） －错流移动床 2. 流化床气化炉 －循环流化床 －气泡流化床 －气流床（携带床，Entrained flow bed)
科林粉煤气化技术
科林粉煤气化技术(CCG)简介 德国科林工业集团 二零一零年七月 1. 公司简介 德国科林工业集团是全球著名的煤气化、煤干燥和生物质气化技术提供商。该集团是前东德燃料研究所 (DBI)和黑水泵工业联合体（Gaskombinat Schwarze Pumpe，简称GSP）气化厂最大的后裔公司。 科林（CHOREN）名称的由来是：“C-Carbon-碳H-Hydrogen-氢O-Oxygen- 氧REN-RENewable-可再生”。 科林集团总部位于德国弗莱贝格市，原东德燃料研究所旧址，著名的黑水泵气化厂就在附近。戴姆勒奔驰汽车公司、德国大众汽车公司为科林的战略投资者。
目前集团拥有近300名研发及工程技术人员，其中主要技术骨干为前徳燃所和黑水泵厂的员工。科林公司的发起人Wolf博士即为前东徳燃料研究所研发部部长，煤气化运行总监贡瓦先生是前黑水泵气化厂厂运行主任。 科林集团拥有40多年气流床气化技术研发、设计、设备制造、建设以及运行的经验，可以为客户提供粉煤气化技术（CCG）和生物质气化技术（Carbo-V®）从工艺包设计到关键设备制造和开车运行等一系列综合性服务。 此外，科林集团也是蒸汽流化床煤干燥技术的创始人和专利持有人，在全世界煤干燥领域，特别是褐煤干燥领域具有多年成功运行经验。 科林能化技术（北京）有限公司是科林集团的全资子公司，负责集团在亚太地区的业务。 2. 技术来源及技术开发背景 科林高压干粉煤气化炉简称为CCG炉(Choren Coal Gasifier),该技术起源于前东德黑水泵工业联合体（Gaskombinat Schwarze Pumpe，简称GSP）下属的燃料研究所，于上世纪70年代石油危机时期开始开发，目的是利用当地褐煤提供城市燃气。1979年在弗莱贝格市建立了一套3MW中试装置，完成了一系列的基础研究和工艺验证工作。试验煤种来至于德国、中国、前苏联、南非、西班牙、保加利亚、澳大利亚、捷克等国家。1984年在黑水泵市（SCHWARZ PUMPE）建立了一套130MW（日投煤量为720吨）的水冷壁煤气化炉工业化装置，气化当地褐煤用作城市燃气，有运行8年的工业化生产经验。之后改用工业废液废油作为进料，继续运行至今。燃料研究所和黑水泵工厂的技术骨干后来发起成立了科林的前身公司，继续致力于煤气化技术的研发,并把运行中出的问题进行了设计更改和完善，推出了一套完整优化的新气化技术 - CCG。 3. CCG技术介绍 （A）气化工艺 CCG气化工艺过程主要是由给料、气化与激冷系统组成。原料煤被碾磨为100%<200μ，90%<65μ的粒度后, 经过干燥, 通过浓相气流输入系统送至烧嘴，在 反应室内与工业氧气（年老煤种还需添加少量水蒸气）在高温高压的条件下反应，产生以一氧化碳和氢气为主的合成气。
生物质气化制氢
生物质气化制氢 Hydrogen Production from Biomass Gasification 院系: 环境科学与工程学院 专业: 环境工程 姓名: 陈健 学号: M201373228 导师: 胡智泉副教授
2013 年 12 月
摘要 在人类面临严重的能源危机与环境污染的背景下，世界各国都在致力于对洁净能源氢的开发和研究，并取得了一定的研究成果。生物质气化制氢是一项富有前景的制氢技术，已引起了世界各国研究者的普遍关注。 本文重点讨论生物质催化气化制氢的基本原理和基本过程，阐述了氢气的净化分离方法，指出目前我国生物质气化制氢存在的问题和将来的研究方向。 关键词：生物质；气化；制氢。
Abstract In the context of humans face with a series of serious energy crisis and environmental pollution，the world are committed to developing and researching clean energy, and it has made some achievements. The prospective future of hydrogen from biomass gasification makes it a major concern all over the world. This article focuses on the basic principles and fundamental processes of hydrogen from biomass gasification, describes the purification and separation method of hydrogen, pointed out that at present China's biomass gasification problems and future research directions. Key words: Biomass; gasification; Hydrogen production.
粉煤加压气化技术的开发现状和应用前景
第1期(总第90期)煤 化 工No.1(Tota l No.90) 2000年2月 Coa l Che m ica l I ndustry Feb.2000 干法粉煤加压气化技术的开发现状和应用前景 门长贵 西北化工研究院 710600 摘 要 干法粉煤加压气化是一种高效低污染的先进煤气化方法。本文简要介绍了干法粉煤加压气化的工艺原理、技术特点及开发现状,并指出了这种煤气化工艺技术在联合循环发电和煤化工等领域内的应用前景。 关键词 干法粉煤气化 技术特点 开发现状 应用前景 引 言 目前我国一次能源消费中煤炭约占75%,在今后相当长的一段时间内煤炭仍是我国的主要能源,国家已把煤的高效、洁净利用技术列入21世纪的发展计划,因此发展先进的煤气化技术是当前的重要课题。 近年来,为了减少环境污染,提高煤炭的利用率,增加装置的生产能力,降低氧耗和煤耗,拓宽原料煤种的使用范围,充分利用煤炭资源,先后成功地开发出了新一代先进的煤气化工艺技术,有代表性的主要为鲁奇公司的碎煤移动床熔渣气化(B GL)工艺,水煤浆进料的T exaco气化工艺,干法粉煤进料的SCGP(Shell)气化工艺和P renflo、GSP工艺。上述几种煤气化工艺中,干法粉煤进料的加压气化工艺因其技术经济性具有明显的优势和较强的竞争力,预计它是今后煤气化工艺技术的发展方向。 1 干法气化的原理及技术特点 原料煤经破碎后在热风干燥的磨机内磨制成< 100Λm(90%)的煤粉,由常压料斗进入加压料斗,再由高压惰性载气送至气化炉喷嘴,来自空分的高压氧气预热后与过热蒸汽混合送入喷嘴。煤粉、氧气和蒸汽在气化炉高温高压的条件下发生碳的部分氧化反应,生成CO与H2总含量大于90%的高温煤气,经废热回收、除尘洗涤后的粗合成气送后序工段。 干法气化工艺具有如下技术特点: (1)对原料煤的适应性广,可气化褐煤、烟煤、无烟煤及石油焦。对煤的反应活性几乎没有要求,对高灰熔点、高灰分、高水分、高含硫量的煤种同样也适应。 (2)氧耗和煤耗低,与湿法进料的水煤浆气化工艺相比较,氧气消耗降低15%～25%,原料煤消耗降低10%～15%。 (3)单位重量的原料煤可以多产生10%的合成气,合成气中的有效气体成分(CO+H2)高达94%左右。 (4)原料煤能量的83%转换在合成气中(水煤浆气化工艺只有70%～76%),约15%的能量被回收为蒸汽。由此可见干法气化的热效率高。 (5)干法气化工艺的气化炉一般采用水冷壁结构,以渣抗渣,无昂贵的耐火砖衬里,水煤浆气化工艺气化炉耐火砖的费用约为10美元 tN H3,因多喷嘴操作,干法工艺气化炉运行安全可靠。 (6)单台气化炉生产能力大,目前已投入运行的气化炉操作压力3.0M Pa,日处理煤量2000t。如Shell干法进料气化工艺可采用多喷嘴加料(4只～8只),喷嘴的设计寿命可保证达到8000h,气化装置可以长周期运行。 (7)碳转化率高,可达99%,气化炉排出的熔渣为玻璃状的颗粒,对环境没有污染。气化污水中不含酚、氰、焦油等有害物质,容易处理,可做到零排放。 (8)工艺操作采用先进的控制系统,自动化程度高,利用专有的计算机控制技术可使工艺操作处于最佳状态下运行。 2 干法气化技术的现状 第一代干法粉煤气化技术是K2T炉,目前在南非和印度等国仍有部分装置在运行,该炉型为常压气化,已基本停止发展。我国80年代由西北化工研究院在临潼完成了K2T炉的中间试验,后在山东黄
粉煤加压气化技术
粉煤加压气化技术简介 一、背景 “九五”期间华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂（水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心）、中国天辰化学工程公司共同承担了国家“十五”科技攻关计划课题“粉煤加压气化制合成气新技术研究与开发”，建设具有自主知识产权的粉煤加压气化中试装置。装置处理能力为15～45吨煤/天，操作压力2.0～2.5Mpa，操作温度1300～1400℃。 该课题于2001年年底启动，2002年10月完成研究开发阶段中期评估，中试装置进入设计施工阶段。2004年7月装置正式投运，首次在国内展示了粉煤加压气化技术的运行结果，填补了国内空白，技术指标达到国际先进水平。中试装置于2004年12月6日至9日顺利通过科技部组织的现场72 小时运行专家考核，2004年12月21日于北京通过科技部主持的课题专家验收。同年，该成果入选2004年度煤炭工业十大科学技术成果。 二、装置流程与技术优势 1、整个工艺流程如图1，具体流程为：原煤除杂后送入磨煤机破碎，同时由经过加热的低压氮气将其干燥，制备出合格煤粉存于料仓中。加热用低压氮气大部分可循环使用。料仓中的煤粉先后在低压氮气和高压氮气的输送下，通过气化喷嘴进入气化炉。气化剂氧气、蒸汽也通过气化喷嘴进入气化炉，并在高温高压下与煤粉进行气化反应。出气化炉的高温合成气经激冷、洗涤后并入造气车间合成气管线。熔融灰渣在气化炉激冷室中被激冷固化，经锁斗收集，定期排放。洗涤塔出来的黑水经过二级闪蒸，水蒸汽及一部分溶解在黑水中的酸性气CO 2、H2S 等被迅速闪蒸出来，闪蒸气经冷凝、分离后与气化分厂生产系统的酸性气一并处理，闪蒸黑水经换热器冷却后排入地沟，送气化分厂生产装置的污水处理系统。
中级职称 生物质与生物质气化 考题
单选题 1.以下哪个被认为是当前生物质气化的技术瓶颈？（5.0分） A.水分问题 B.灰分问题 C.焦油问题 D.温度问题 我的答案：C√答对 2.固定床气化过程中，下列哪个阶段的温度最高？（5.0分） A.干燥层 B.热解层 C.氧化层 D.还原层 我的答案：C√答对 3.下列选项属于下吸式固定床气化炉优点的是（）。（5.0分） A.气化效率高 B.燃气热值高 C.焦油量较低 D.热利用率高 我的答案：C√答对 4.固定床气化过程中，下列哪个是生物质反应的第一阶段？（ 5.0分）
A.干燥层 B.热解层 C.氧化层 D.还原层 我的答案：A√答对 5.固定床气化炉中提供主要热源的是（）。（5.0分） A.干燥层 B.热解层 C.氧化层 D.还原层 我的答案：C√答对 6.生物质的元素组成中，与煤炭相比，下列哪个元素的含量比较高？（5.0分） A.C B.H C.O D.S 我的答案：C√答对 7.生物质气化生产的可燃气体主要用于发电。目前小型系统常采用（）气化炉和（）发电。（5.0分） A.固定床；燃气轮机
B.流化床；燃气轮机 C.流化床；内燃机 D.固定床；内燃机 我的答案：D√答对 8.秸秆的化学组成中，下列哪个组成含量最高？（5.0分） A.纤维素 B.半纤维素 C.木质素 D.提取物 我的答案：A√答对 9.下列哪个不属于生物质的热转化技术？（5.0分） A.燃烧技术 B.气化技术 C.热解技术 D.沼气技术 我的答案：D√答对 10.在气化技术路线中，通常规模最小的是？（5.0分） A.下吸式固定床 B.上吸式固定床 C.流化床
几种常用煤气化技术的优缺点
几种煤气化技术介绍 煤气化技术发展迅猛，种类很多，目前在国内应用的主要有：传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等，下别分别加以介绍。 一Texaco水煤浆加压气化技术 德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后，发展迅速，目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行，在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。 Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序：将煤、石灰石<助熔剂）、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机中，与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆；煤浆同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉，在1300～1400℃下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔，冷却除尘后进入CO变换工序，一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水，经泵进入气化炉，另一部分灰水作废水处理。 其优点如下： <1）适用于加压下<中、高压）气化，成功的工业化气化压力一般在 4.0MPa 和6.5Mpa。在较高气化压力下，可以降低合成气压缩能耗。 <2）气化炉进料稳定，因为气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压力容易得到保证。便于气化炉的负荷调节，使装置具有较大的操作弹性。 <3）工艺技术成熟可靠，设备国产化率高。同等生产规模，装置投资少。 该技术的缺点是： <1）因为气化炉采用的是热壁，为延长耐火衬里的使用寿命，煤的灰熔点尽可能的低，通常要求不大于1300℃。对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样就降低了煤浆的有效浓度，增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益。而且，煤种的选择面也受到了限制，不能实现原料采购本地化。 <2）烧嘴的使用寿命短，停车更换烧嘴频繁<一般45～60天更换一次），为稳定后工序生产必须设置备用炉。无形中就增加了建设投资。 <3）一般一年至一年半更换一次炉内耐火砖。 二多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术 该技术由华东理工大学洁净煤技术研究所于遵宏教授带领的科研团队，经过20多年的研究，和兖矿集团有限公司合作，成功开发的具有完全自主知识产权、国际首创的多喷嘴对置式水煤浆气化技术，并成功地实现了产业化，拥有近20项发明专利和实用新型专利。目前在山东德州和鲁南均有工业化装置成功运行。
Dup(1)HT-L粉煤气化工艺
北 京 航 天 动 力 研 究 所 北京航天石化技术装备工程公司
HT–L煤气化工艺介绍
中国航天科技集团公司
HT–L煤气化工艺系统介绍
1、主要技术路线：干煤粉作原料 采用激冷流程 ? ? ? ? ? ? 主要特点： 技术先进，具有的热效率(可达95%) ，碳转化率高(可达99%)； 气化炉为水冷壁结构结构，气化温度能到1500至1700度； 对煤种要求低，可实现原料本地化； 具有自主知识产权，专利费用低； 关键设备全部国产化，投资少。
气化炉专利号： 发明申请号：200510053511.0 实用新型申请号：200520005280.1 烧嘴专利： 发明申请号：200510079701.X 实用新型申请号：200520110717.8 破渣机专利： 发明申请号：03141353.6 实用新型申请号：03272196.X
已申请专利
2006-7-26
HT–L煤气化工艺系统介绍
2、工艺流程：
备煤系统
原料煤 S-1103 粉煤过滤器 V-1302 中压汽包 P-1301A/B 汽包循环泵 V-1201 粉煤贮仓 E-1309 氧气加热器 V-1309 氧气缓冲罐 中压蒸汽
气化及合成气洗涤系统
锅炉给水 中压过热蒸汽 氧气 粗合成气去火炬 粗合成气 脱盐水 闪蒸气去火炬
V-1101 原料煤贮仓 X-1101 称重给煤机
C-1301 洗涤塔 V-1204 粉煤锁斗 F-1301 气化炉
渣及灰水处理系统
高压氮气
A-1101 磨煤机 F-1101 惰性气体发生器 空气 燃料气 渣 V-1303 渣锁斗
冷凝液来自变换 V-1401 高压闪蒸罐 V-1404 真空闪蒸罐 V-1408 除氧器 低压饱和蒸汽 S-1402 过滤机 滤饼
V-1205 粉煤给料罐
三条相同 的进煤管 线
Q-1401/V-1411 捞渣机
T-1401 灰水罐
S-1401 沉降槽
污水
2006-7-26
生物质气化技术
生物质气化技术 一、常见生物质气化炉类型 1、生物质气化按照使用的气化炉类型不同分为固定床气化和 流化床气化两种。固定床气化炉是将切碎的生物质原料由 炉子顶部加料口投入固定床气化炉中，物料在炉内基本上 是按层次地进行气化反应。反应产生的气体在炉内的流动 要靠风机来实现，安装在燃气出口一侧的风机是引风机， 它靠抽力（在炉内形成负压）实现炉内气体的流动；靠压 力将空气送入炉中的风机是鼓风机。固定床气化炉的炉内 反应速度较慢。按气体在炉内流动方向，可将固定床气化 炉分为下流式（下吸式）、上流式（上吸式）、横流式（横 吸式）和开心式四种类型。 a、 下流式固定床气化炉示意
气固呈顺向流动。运行时物料由上部储料仓向下移动，边移动边进行干燥与热分解的过程。在经过缩嘴时，与喷进的空气发生燃烧反应，剩余的炭落入缩嘴下方，与气流中的CO2, 和水蒸气发生反应产生CO 和H2。可以看出，下吸式气化炉中的缩嘴延长了气相停留时间，使焦油经高温区裂解，因而气体中的焦油含量比较少；同时，物料中的水分参加反应，使产品气中的H2含量增加。 b、 上流式固定床气化炉示意 气固呈逆向流动。在运行过程中湿物料从顶部加入后被上升的热气流干燥而将水蒸气带走，干燥后的原料继续下降并经热气流加热而迅速发生热分解反应。物料中的挥发分被释放，剩余的炭继续下降时与上升的CO2及水蒸气发生反应产生CO和H2。在底部，余下的炭在空气中燃烧，放出热量，为整个气化过程供热。由图2 , 可见，上吸式气化炉具有结构简单，操作可行性强的优点，但湿物料从顶部下降时，物料中的部分水分被上升的热气流带走，使产品气中H2的含量减少 横流式固定床气化炉示意
HT-L粉煤加压气化炉
航天炉又名HT-L粉煤加压气化炉 长期以来，国内煤化工之所以不能大规模地发展，就是因为国内缺乏自主的粉煤加压气化技术。而进口的技术也不能完全满足国内煤化工的需求——如果选用德士古煤气化技术，无法实现原料煤的本地化；选用壳牌煤气化技术的投资又太大。所以，开发具有自主知识产权的高效、洁净、煤种适应性广的国内煤气化技术，一直是业界的梦想。 气化炉的核心部件是气化炉燃烧喷嘴，该喷嘴必须具有超强的耐高温特性，这个特性要实现起来难度较大。而与此类似，火箭上天时喷嘴所经受的温度也很高，而且比气化炉燃烧喷嘴要经受的温度高得多。如果把航天技术“嫁接”到煤化工产业，那就有点像杀鸡用上宰牛刀，技术难度上是没有问题的。 航天炉的主要特点是具有较高的热效率（可达95%）和碳转化率（可达99%）；气化炉为水冷壁结构，能承受1500℃至1700℃的高温；对煤种要求低，可实现原料的本地化；拥有完全自主知识产权，专利费用低；关键设备已经全部国产化，投资少，生产成本低。据专家测算，应用航天炉建设年处理原煤25万吨的气化工业装置，一次性投资可比壳牌气化炉少3亿元，比德士古气化炉少5440万元；每年的运行和维修费用比壳牌气化炉少2500 万元，比德士古气化炉少500万元。 它与壳牌、德士古等国际同类装置相比，有三大优势：一是投资少，比同等规模投资节省三分之一；二是工期短，比壳牌炉建设时间缩短三分之一；三是操作程序简便，适应中国煤化工产业的实际，易于大面积推广。 HT-L粉煤气化煤质要求 HT-L粉煤气化工艺对煤种的适应性广泛，从较差的褐煤、次烟煤、烟煤到石油焦均可作为气化的原料。即使是高灰分、高水份、高硫的煤种也能使用。但从经济运行角度考虑，并非所有煤种都能够获得好的经济效益。因此，使用者应该认真细致地选择合适的煤种，在满足设计要求的前提下，保证装置的稳定运行。 HT-L粉煤气化装置对煤种的一般要求 煤种分析项目数据范围 总水（AR；%） 4.5~30.7
煤气化技术的现状及发展趋势分析
煤气化技术是现代煤化工的基础，是通过煤直接液化制取油品或在高温下气化制得合成气，再以合成气为原料制取甲醇、合成油、天然气等一级产品及以甲醇为原料制得乙烯、丙烯等二级化工产品的核心技术。作为煤化工产业链中的“龙头”装置，煤气化装置具有投入大、可靠性要求高、对整个产业链经济效益影响大等特点。目前国内外气化技术众多，各种技术都有其特点和特定的适用场合，它们的工业化应用程度及可靠性不同，选择与煤种及下游产品相适宜的煤气化工艺技术是煤化工产业发展中的重要决策。 工业上以煤为原料生产合成气的历史已有百余年。根据发展进程分析，煤气化技术可分为三代。第一代气化技术为固定床、移动床气化技术，多以块煤和小颗粒煤为原料制取合成气，装置规模、原料、能耗及环保的局限性较大；第二代气化技术是现阶段最具有代表性的改进型流化床和气流床技术，其特征是连续进料及高温液态排渣；第三代气化技术尚处于小试或中试阶段，如煤的催化气化、煤的加氢气化、煤的地下气化、煤的等离子体气化、煤的太阳能气化和煤的核能余热气化等。 本文综述了近年来国内外煤气化技术开发及应用的进展情况，论述了固定床、流化床、气流床及煤催化气化等煤气化技术的现状及发展趋势。 1．国内外煤气化技术的发展现状 在世界能源储量中，煤炭约占79%，石油与天然气约占12%。煤炭利用技术的研究和开发是能源战略的重要内容之一。世界煤化工的发展经历了起步阶段、发展阶段、停滞阶段和复兴阶段。20世纪初，煤炭炼焦工业的兴起标志着世界煤化工发展的起步。此后世界煤化工迅速发展，直到20世纪中叶，煤一直是世界有机化学工业的主要原料。随着石油化学工业的兴起与发展，煤在化工原料中所占的比例不断下降并逐渐被石油和天然气替代，世界煤化工技术及产业的发展一度停滞。直到20世纪70年代末，由于石油价格大幅攀升，影响了世界石油化学工业的发展，同时煤化工在煤气化、煤液化等方面取得了显著的进展。特别是20世纪90年代后，世界石油价格长期在高位运行，且呈现不断上升趋势，这就更加促进了煤化工技术的发展，煤化工重新受到了人们的重视。 中国的煤气化工艺由老式的UGI炉块煤间歇气化迅速向世界最先进的粉煤加压气化工艺过渡，同时国内自主创新的新型煤气化技术也得到快速发展。据初步统计，采用国内外先进大型洁净煤气化技术已投产和正在建设的装置有80多套，50%以上的煤气化装置已投产运行，其中采用水煤浆气化技术的装置包括GE煤气化27套（已投产16套），四喷嘴33套（已投产13套），分级气化、多元料浆气化等多套；采用干煤粉气化技术的装置包括Shell煤气化18套（已投产11套）、GSP2套，还有正在工业化示范的LurgiBGL技术、航天粉煤加压气化（HT-L）技术、单喷嘴干粉气化技术和两段式干煤粉加压气化（TPRI）技术等。
生物质气化技术发展分析
文章编号:0253?2409(2013)07?0798?07 收稿日期:2013?06?09;修回日期:2013?06?24三 基金项目:国家科技支撑计划(2012BAA 09B 03);国家自然科学基金(51176194)三 联系作者:阴秀丽,E?mail :xlyin @https://www.360docs.net/doc/cb8637762.html, 三 生物质气化技术发展分析 吴创之,刘华财,阴秀丽 (中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点试验室,广东广州 510640) 摘 要:生物质气化技术在世界范围内得到了广泛应用三研究综述了生物质气化技术的发展现状和应用情况,阐明了生物质气化技术目前存在的主要问题;对中国生物质气化生活供气和工业供气典型项目的经济性进行了分析,在此基础上对中国生物质气化技术应用前景进行了展望;结合中国生物质气化产业发展面临的新形势,为生物质气化产业的发展提出建议三关键词:生物质;气化技术;气化应用;现状;前景中图分类号:TK 6 文献标识码:A Status and prospects for biomass gasification WU Chuang?zhi ,LIU Hua?cai ,YIN Xiu?li (Key Laboratory of Renewable Energy ,Guangzhou Institute of Energy Conversion , Chinese Academy of Sciences ,Guangzhou 510640,China ) Abstract :Biomass gasification for energy utilization has been wildly used.The development and applications of biomass gasification technologies were reviewed in this paper.Special attention was paid to major problems encountered in practical use.A comparison of economical performances of gas supply for livelihood and industry was made.The prospects of biomass gasification in China were put forward.Taking into account the new situation ,several suggestions were given for the development of biomass gasification industry.Key words :biomass ;gasification ;applications ;status ;prospects 1 国外生物质气化技术发展现状 1.1 技术现状 经过几十年的发展,欧美等国的生物质气化技术取得了很大的成就三生物质气化设备规模较大,自动化程度高,工艺较复杂,主要以供热二发电和合成液体燃料为主,目前,开发了多系列已达到示范工厂和商业应用规模的气化炉三生物质气化技术处于领先世界水平的国家有瑞典二丹麦二奥地利二德国二美国和加拿大等三欧洲和美国在生物质气化发电和集中供气已部分实现了商业化应用,形成了规模化产业经营三20世纪80年代末90年代初,主要利用上吸式和下吸式固定床气化炉来发电或供热,规模大都较小三由于下吸式产气焦油含量较低,近来已逐渐占据主导地位,尤其以发电为目的时,主要在中国和印度使用三近年的大中型气化发电系统多采用常压循环流化床,容易扩大,原料适应性好,对原料尺寸和灰分要求不高三空气气化常用于发电和供热,富氧气化常用于气化合成,加压气化则用于IGCC (整体气化联合循环发电系统)二气化合成燃料或化工品三在过去的二三十年里,欧洲和北美的研究和 技术都有了显著的进展,建立了一批示范或商业工程,部分典型工艺和应用见表1三1.2 应用情况 生物质气化目前主要应用于供热二窑炉二发电和合成燃料,具体见图1三各种应用的规模都在增长,CHP (热电联产)的增长尤其快,已成为目前最主要的利用方式三除了上述技术,生物质气化还有其他新型利用,比如燃料电池等三 从20世纪80年代起,生物质气化被美国二瑞典和芬兰等国应用于水泥窑和造纸业的石灰窑,既能保证原料供给又能满足行业需求,这种应用方式简单可靠,具有较强的竞争力,但应用却不多三 20世纪90年代起,生物质气化开始被应用于 热电联产,多用柴油或燃气内燃机,对燃料品质和系统操作的要求较高,成本也较高,其应用推广受到限制,常常需要政府的支持和补贴三受煤的IGCC 应用结果的推动,生物质IGCC 成为90年代的关注热点,IGCC 系统有望在中等成本和中等规模下提供高发电效率,研究者对其进行了大量的研究并建设了几个示范工程,主要集中在欧洲,但由于系统运行 第41卷第7期2013年7月 燃 料 化 学 学 报 Journal of Fuel Chemistry and Technology Vol.41No.7 Jul.2013
13种煤气化工艺的优缺点及比较
13种煤气化工艺的优缺点及比较 我国是一个缺油、少气、煤炭资源相对而言比较丰富的国家，如何利用我国煤炭资源相对比较丰富的优势发展煤化工已成为大家关心的问题。近年来，我国掀起了煤制甲醇热、煤制油热、煤制烯烃热、煤制二甲醚热、煤制天然气热。有煤炭资源的地方都在规划以煤炭为原料的建设项目，这些项目都碰到亟待解决原料选择问题和煤气化制合成气工艺技术方案的选择问题。现就适合于大型煤化工的比较成熟的几种煤加压气化技术作评述，供大家参考。 1、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术 这是目前我国生产氮肥的主力军之一，其特点是采用常压固定层空气、蒸汽间歇制气，要求原料为25-75mm的块状无烟煤或焦炭，进厂原料利用率低，单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风气放空对大气污染严重。从发展看，属于将逐步淘汰的工艺。 2、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术 这是从间歇式气化技术发展过来的，其特点是采用富氧为气化剂，原料可采用8-10mm粒度的无烟煤或焦炭，提高了进厂原料利用率，对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低，适合于有无烟煤的地方，对已有常压固定层间歇式气化技术的改进。 3、鲁奇固定层煤加压气化技术 主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤，要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性，适用于生产城市煤气和燃料气，不推荐用以生产合成气。 4、灰熔聚流化床粉煤气化技术 中科院山西煤炭化学研究所的技术，2001年单炉配套20kt/a合成氨工业性示范装置成功运行，实现了工业化，其特点是煤种适应性宽，可以用6-8mm以下
的碎煤，属流化床气化炉，床层温度达1100℃左右，中心局部高温区达到1200-1300℃，煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状排出。床层温度比恩德气化炉高100-200℃，所以可以气化褐煤、低化学活性的烟煤和无烟煤，以及石油焦，投资比较少，生产成本低。缺点是气化压力为常压，单炉气化能力较低，产品中CH4含量较高（1%-2%），环境污染及飞灰综合利用问题有待进一步解决。此技术适用于中小氮肥厂利用就地或就近的煤炭资源改变原料路线。 5、恩德粉煤气化技术 恩德炉实际上属于改进后的温克勒沸腾层煤气化炉，适用于气化褐煤和长焰煤，要求原料为不粘结或弱粘结性、灰分小于25%-30%，灰熔点高（ST大于1250℃）、低温化学活性好的煤。至今在国内已建和在建的装置共有9套，14台气化炉。属流化床气化炉，床层温度在1000℃左右。目前最大的气化炉，用富氧气化，最大产气量为40000m3/h半水煤气。缺点是气化压力为常压，单炉气化能力还比较低，产品气中CH4含量高达1.5%-2.5%，飞灰量大、对环境的污染及飞灰综合利用问题有待解决。 6、GE德士古（Texaco)水煤浆加压气化技术 GE德士古（Texaco)水煤浆加压气化技术，属气流床加压气化技术，原料煤经磨制成水煤浆后用泵送进气化炉顶部单烧嘴下行制气，原料煤运输、制浆、泵送入系统比Shell和GSP等干粉煤加压气化要简单得多，安全可靠、投资省。单炉生产能力大，目前国际上最大的气化炉日投煤量为2000t，国内已投产的最大气化炉日投煤量为1000t。国内设计中的气化炉能力最大为1600t/d。该技术对原料煤适应性较广，气煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、高硫煤及低灰熔点的劣质煤、石油焦等均能作气化原料。但要求原料煤含灰量较低，煤中含灰量由20%降至6%，可节省煤耗5%左右，氧耗10%左右。另外，要求煤的灰熔点低。由于耐火砖衬里受高温抗渣的限制，一般要求煤的灰熔点在还原性气氛下的T4＜1300 ℃，对于灰熔点稍高的煤，可以添加石灰石作助熔剂，降低灰熔点。还要求灰渣粘温特性好，粘温变化平稳，煤的成浆性能要好。气化压力从2.7、4.0、6.5到8.5 MPa 皆有工业性生产装置在稳定长周期运行，装置建成投产后即可正常稳定生产。气化系统的热利用有两种形式，一种是废热锅炉型，可回收煤气中的显热，副产高
生物质气化技术
在原理上，气化和燃烧都是有机物与氧发生反应。其区别在于，燃烧过程中氧气是足量或者过量的，燃烧后的产物是二氧化碳和水等不可再燃的烟气，并放出大量的反应热，即燃烧主要是将生物质的化学能转化为热能。而生物质气化是在一定的条件下，只提供有限氧的情况下使生物质发生不完全燃烧，生成一氧化碳、氢气和低分子烃类等可燃气体，即气化是将化学能的载体由固态转化为气态。相比燃烧，气化反应中放出的热量小得多，气化获得的可燃气体再燃烧可进一步释放出其具有的化学能。 生物质气化技术首次商业化应用可追溯1833年，当时是以木炭作为原料，经过气化器生产可燃气，驱动内燃机应用于早期的汽车和农业灌溉机械。第二次世界大战期间，生物质气化技术的应用达到了高峰，当时大约有100万辆以木材或木炭为原料提供能量的车辆运行于世界各地。我国在20世纪50年代，由于面临着能源匮乏的困难，也采用气化的方法为汽车提供能量。 20世纪70年代，能源危机的出现，重新唤起了人们对生物质气化技术的兴趣。以各种农业废弃物、林业废弃物为原料的气化装置生产可燃气，可以作为热源，或用于发电，或生产化工产品（如甲醇、二甲醚及氨等）。 生物质气化有多种形式，如果按照气化介质分，可将生物质气化分为使用气化介质和不使用气化介质两大类。不使用气化介质称为干馏气化；使用气化介质，可按照气化介质不同分为空气气化、氧气气化、水蒸气气化、水蒸气-氧气混合气化和氢气气化等。 生物质气化炉是气化反应的主要设备。生物质气化技术的多样性决定了其应用类型的多样性。在不同地区选用不同的气化设备和不同的工艺路线来使用生物质燃气是非常重要的。生物质气化技术的基本应用方式主要有以下四个方面：供热、供气、发电和化学品合成。生物质气化供热是指生物质经过气化炉气化后，生成的生物质燃气送各入下一级燃烧器中燃烧，为终端用户提供热能。此类系统相对简单，热利用率较高。
煤气化技术那种最好
煤气化技术那种最好？ 煤气化是煤化工的关键技术和龙头技术，核心是煤气化炉，包括固定床（移动床，记者误写，固定床是鲁奇气化或BGL等加压气化工艺，移动床就是传统的固定层气化工艺，概念不同）、流化床、气流床3 种类型，其中气流床成为当今煤气化技术发展的主流。近10年来，我国煤气化技术开发明显加快，相继开发成功清华气化炉、多喷嘴对置式水煤浆气化炉、航天加压粉煤气化炉、两段式干粉煤气化炉以及灰熔聚流化床粉煤气化炉等煤气化技术，形成了与国外技术竞相发展的局面。 “新型煤气化技术主要指粉煤加压气化技术和新型水煤浆气化技术。与固定床煤气化技术相比，新型煤气化技术在节能环保、煤种适应性等方面具有十分突出的优势。”中国化工信息中心副主任李中说，在此次煤气化技术/经济发展论坛上，国内自主煤气化技术与美国GE、壳牌、西门子GSP、科林CCG 等国外先进技术同台竞技，各展风采。由于是商业性会议、用户业主只来了10家左右、基本上是参会众多技术单位和专家自我欣赏居多！ 记者注意到，国产化技术毫不逊色，一些甚至达到国际领先水平。“在第一代清华气化炉应用世界首个氧气分级气流床煤气化技术的基础上，我们又创新将燃烧凝渣保护和自然循环膜式壁技术引进气化领域，成功开发了新一代清华水冷壁气化炉，装置全部采用我国自主技术和国产设备，解决了水煤浆气化技术的煤种限制和高能耗点火问
题，形成了世界第一个水煤浆水冷壁煤气化工艺。” 清华大学盈德气体煤气化联合研究中心主任张建胜教授自豪地说，水冷壁保护结构水煤浆气化技术，具有水煤浆耐火砖和干粉水冷壁气化炉的优点，比如气化炉操作温度不再受耐火砖的限制，可以使用灰熔点更高的煤作为原料，煤种适应性更宽，覆盖了褐煤、烟煤到无烟煤全煤阶。除此以外，清华水冷壁气化炉的水冷壁按照自然循环设计，强制循环运行。即便在停电、停泵等事故状态下无法强制供水，水汽系统仍可自然循环，水冷壁不会损坏，保证气化炉安全停车。采用水冷壁结构，也不必每年停车更换锥底砖和全炉向火面砖，单炉年运转可达8000小时以上。与其他水冷壁炉相比，清华水冷壁气化炉系统压力高50%～100%，粗合成气中H2 含量高50%以上，后续变换、净化、合成等工序能耗降低，设备投资和运行成本大幅下降。去年9 月，清华水冷壁气化炉技术通过中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定，总体技术处于国际领先水平。 华东理工大学洁净煤技术研究所所长于广锁告诉记者，其多喷嘴对置式水煤浆气化炉由于采用四喷嘴对置设计，不存在短路物流现象，具有高效节能、碳转化率高等优点。今年4月，日处理煤2000吨级多喷嘴对置式水煤浆气化技术通过了中国石油和化学工业联合会成果鉴定，专家给予高度评价，认为该成果创新性强，总体处于同类技术的国际领先水平。 中国华能集团清洁能源技术研究院研发的两段式干煤粉加压气化技术，创新采用两室两段多喷嘴反应、分级气化，有效气含量可
科林气化技术
科林气化技术
科林CCG粉煤加压气化技术 技术拥有单位：德国科林工业技术有限责任公司 2014-5-20 来源：《中国煤化工》编辑部作者:德国 科林工业技术有限责任公司 德国科林工业技术有限责任公司（简称科林公司）是世界著名的洁净煤利用技术的研发者、拥有者及工业解决方案供应商，全部拥有科林粉煤气化（CHOREN Coal Gasification）技术。科林的前身是欧洲洁净煤利用技术领域的先驱和领导者——前德国燃料研究所（DBI）。上世纪90年代，前德国燃料研究所研发部部长Wolf博士创立了科林，科林名称的由来是：“C-Carbon-碳，H-Hydrogen-氢，O-Oxygen-氧，REN-RENewable-可再生”。科林核心技术团队来自于前德国燃料研究所及黑水泵气化厂。公司总部及技术研发工程中心位于德国萨克森州的德累斯顿。科林在干粉煤气流床气化技术领域拥有40多年的研发、设计、制造、建设及运行经验，能够为业主提供全方位、立体化的煤气化解决方案。 科林CCG粉煤气化工艺过程主要是由给料、气化与激冷等系统组成，采用干粉煤加压进料，以纯氧作为氧化剂（部分煤种需添加少量水蒸气），在气化室内在高温高压的条件下反应，产生以一氧化碳和氢气为主的合成气，并实现高温液态排渣。原料气化和达到气体平衡所需的热量由原料碳氧化成一氧化碳和二氧化碳所释放。气化温度的选择主要由煤的熔融特性及粘温特性确定,气化压力的确定主要取决于产品煤气的利用工艺，通常为4.0MPa。通过科林CCG气化工艺可以把原煤、石油焦等转化为清洁的、高附加值的一氧化碳和氢气，可用于生产合成氨、甲醇、合成油、合成天然气等化工产品，还可用于发电或者生产城市煤气。
SE粉煤气化技术
SE粉煤气化技术“武装”新型煤化工 由中国石化和华东理工大学共同开发完成的、具有自主知识产权的单喷嘴冷壁式粉煤加压气化(SE-东方炉)技术，上周通过了中石化科技部主持召开的成果鉴定会。鉴定委员会专家对示范装置的优异性能指标给予了肯定，一致认为SE(SINOPEC+ECUST)粉煤气化技术达到了单喷嘴粉煤气化技术的国际领先水平。该技术的成功示范为新型煤化工产业提供了重要技术支撑。 鉴定专家认为，该技术煤种适应性好，装置高效节能、环境友好、可靠性和灵活性高，各项技术经济指标达到单喷嘴粉煤气化技术的国际领先水平，经济效益和社会效益显著。 今年10月，该示范装置完成了72小时满负荷运行考核，考核结果显示，示范装置采用贵州无烟煤(60%)与神华煤(40%)配煤，满负荷运行有效气(H2+CO)成分88.7%、比煤耗569kg/1000Nm3(H2+CO)、比氧耗331Nm3/1000Nm3(H2+CO)、碳转化率98.3%;变换出口合成气中CO含量0.8%～1.4%;气体净化度CO2≤13ppm(v)，总硫≤0.1ppm(v);气化“三废”排放指标先进。上述各项性能指标达到或超出合同值。 粉煤气化技术具有煤种适应性强、原料消耗低、气化效率高、气化炉与烧嘴使用寿命长的技术优势。基于华东理工大学在气流床煤气化领域近30年的研究积累和技术储备，中石化在煤化工领域深厚的工程转化能力和丰富的工程实践，2011年8月10日，中国石化与华东理工大学签订了单喷嘴冷壁式粉煤加压气化技术合作协议，联合开发SE粉煤气化技术。随后，中石化科技部将该技术列入中石化“十条龙”科技攻关项目，确定由中石化扬子石化有限公司、中石化宁波工程有限公司和华东理工大学共同完成日处理1000吨煤的SE粉煤气化及合成气净化制氢工业化示范。 面对工期紧、任务重、设计与施工穿插进行等困难，项目承担单位密切配合，充分发挥集团联合攻关优势，创下了从技术许可合同签订到成套示范装置开车运行25个月的最短用时纪录。今年1月23日，日处理煤千吨级SE粉煤气化示范装置一次性投料成功，并屡创国内煤气化示范装置的相关最好纪录：首次开车投煤连续运行时间最长(275h)、首次开车投煤到产出合格产品氢气的时间最短(5天)、烧嘴首次运行使用寿命最长(超过180天)、首次开车3个月后即实现长周期运行(53天)等，充分展现了SE粉煤气化烧嘴和气化炉运行的良好可靠性和先进性。 据悉，目前中安联合化工有限公司的年产170万吨甲醇制烯烃项目已采用该技术建设了7套日处理煤1500吨级的SE粉煤气化装置。新疆、贵州等地中石化大型煤化工项目也将采用该技术。 主要创新点 先进高效的气化炉与烧嘴匹配技术，构成了直流同轴受限射流流场，高温区位于炉膛中心，近壁面的温度分布均匀，挂渣效果好，气化温度操作弹性大，兼顾水冷壁挂渣和液态排渣需要，同时气化炉细灰生成量少、碳转化率高;多功能长寿命复合式粉煤气化烧嘴，实现点火、开工、运行各阶段不同功能的作用，确保气化炉与烧嘴自身安全;简化结构的立管膜式水冷壁，水动力分布均匀，耐高温性能好，副产中压蒸汽，热利用率较高;智能化气化炉操作控制技术，实现一键式点火开工和投煤，确保系统安全;高可靠性的煤粉载气平稳切换技术;分股配气、两段中温变换的合成气耐硫变换工艺和改进型全贫液合成气净化工艺。此外，研究人员还开发出了水冷壁炉膛直接测温、可视化火焰检测、煤粉流量在线标定等专有设备，保证气化炉安全、稳定、长周期运行。