粉煤气化技术
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6
三. 中试装置流程及运行情况
1、流程
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 CO2、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。
粉煤加压气化技术简介
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
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圆满完成了国家“九五”科技攻关项目“新 型(多喷嘴对置)水煤浆气化炉开发”，在兖矿鲁南化肥厂建成国内首套具有自主 知识产权的水煤浆气化炉及中试装置，并取得突破性成果。
二．技术特点与难点
气流床煤气化是当今国际上最先进的煤气化技术之一，与水煤浆气化技术相 比，粉煤气流床加压气化技术具有煤种适应性广、原料消耗低、碳转化率高、冷 煤气效率高等技术优势，有更强的市场竞争力。但是，目前我国还没有该技术的 应用经历，正在建设和已经签约的十多个粉煤加压气化项目都是引进 Shell 专利 技术，花费了大量外汇。所以该粉煤加压气化中试装置的建设和运行，在国内具 有开创性作用，在我国煤气化技术发展史上具有重要的影响意义。该技术的主要
装置
表 3 几种不同气化装置运行指标比较
(CO+H2) %
碳转 化率
%
比氧耗
Nm3O2 1000Nm3 (CO + H2 )
比煤耗
Kg煤 1000Nm3(CO + H2 )
煤种
新型 气化炉
粉煤 水煤浆
89~93 83
98~99 >98
300~320 380
530~540 550
现鲁化生产装置用煤 （灰份：9.14％）
碳
氢
氮
氧
Mad，% Aad，% Ad，% Vdaf，% FC，% St,d，% Cad，% Cdaf，% Had，% Hdaf，% Nad，% Ndaf，% Oad，% Odaf，% 1250～1360 oC
数值 0.76 9.14 9.21 41.48 52.73 3.51 73.5 81.58 4.98 5.53 1.28 1.42 6.86 7.61
* 数据来源：徐海龙“壳牌公司气化工艺”，中国国际煤化工及煤转化高新技术研讨会论文集
**数据来源：北京索斯泰克气化技术有限公司“GSPTM 煤气化技术的应用”，中国生物质/煤转
油技术交流及投资研讨会，2005.9,上海
（3）总结
该装置的建成、成功运行以及获得的先进技术指标，首次在国内展现了先进
煤气化技术——粉煤加压气化的优越性，是我国煤气化技术进入国际先进行列的
80～83
表 1 所示合成气组成与 Shell 技术基本一致。随着装置负荷增大，氮气含 量降低，有效气成份增加。
（2）几种不同气化装置运行指标比较
将该粉煤气化技术与其它几种气流床水煤浆气化技术以及 Shell 粉煤加压气 化技术的比较列于表 3。从表 3 可以看出，粉煤加压气化技术消耗低，碳转化率 高，在气化炉条件或煤种相同情况下，比水煤浆气化技术节氧 16~21％，节煤 2~4 ％，有效气成份高 6~10 个百分点。
原鲁化生产装置用煤 （灰份：7.67％）
Shell* 粉煤
90
>99
340
590
灰份：18％
GSP** 粉煤
92.5
>99
315
564
6.84％
鲁南生
~83
产装置 水煤浆 (04 年 10 月)
~399
~644
现鲁化生产装置用煤
(03 年 6-12 月) (03 年 6-12 月) （灰份：9.14％）
2005 年 6 月 15 日在该中试装置上成功运行了以 CO2 为输送介质的粉煤加压 气化，取得了宝贵的运行数据。迄今为止，以 CO2 为输送介质的粉煤加压气化 数据国际上未见报道。2005 年年底，在该装置上进行了褐煤的干燥与输送研究， 为拓宽该技术的煤种适用性获得了具有参考价值的数据。
目前，上述三家单位合作，开发水冷壁气化炉，中试装置将于 2006 年年底 建成并运行。将于“十一五”期间，实现自主产权粉煤加压气化技术工业化。
64.6 68.9 49～53
28~31
27.2 23.6 21～24
1.5~7
1.53 3.1 8～13
N2 %
4~7
0.7~0.9
4.18 4.0 15～19
(CO+H2) %
89~93
89~95
91.8 92.5 73～77
4
（淮南煤试烧） Texaco 技术
45～47
35～36
13～16
0.3～0.8
3、中试运行结果
（1） 中试装置典型合成气组成
根据装置运行负荷与工艺条件不同，中试装置运行的典型合成气组成见
表 1。
表 1 中试装置典型合成气组成与比较
本技术 （N2 输送）
本技术 （CO2 输送）
Shell 技术 GSP 技术 GSP 技术
CO
H2
CO2
%
%
%
58~62 29~32
2~4
59~64
氮气 蒸汽
循环氮气
除尘
放空 氧气
原煤
磨煤 干燥
料仓
粉煤 输送
气化
洗涤
粗合成气
氮气
蒸汽
灰渣
3
2、煤质
图 1 粉煤加压气化中试装置单元流程图
气化用煤为兖矿鲁南化肥厂 Texaco 水煤浆气化用煤，即北宿精洗煤，煤质
分析见表 1-1 所示。
表 1-1 煤质分析
工业分析 元素分析
灰熔点
煤质分析项目 水分 灰分 挥发分 固定碳 全硫
依托已有多喷嘴对置式中试气化炉（内衬耐火砖），上述三家单位又共同承 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。
2
特点和难点： • 与水煤浆加压气化相比，粉煤加压气化氧耗低、煤耗低，有效气 （CO+H2）成分高，碳转化率高。 • 粉煤加压气化的核心技术是煤粉在高压、密相条件下稳定、可控输送。 经过数年实验研究和中试检验，已掌握了稳定调控煤粉流量的关键技 术。 • 用于粉煤高压密相输送的设备、管道、阀门、仪表、测量仪器等为国 内首次尝试，在材质、结构和性能等方面历经了探索与考验，积累了 宝贵经验。 • 粉体与气化系统的安全性是粉煤加压气化技术的重要问题。在科学认 识与合理把握下，经过实践探索，掌握了一整套粉煤加压气化装置安 全、稳妥运行的控制与操作方法。
又一个里程碑。72 小时运行现场考核专家与“十五”国家科技攻关计划课题验
收专家均对其做了充分肯定和高度评价，专家一致认为：“该技术具有自主知识
产权，填补国内空白，工艺指标达到了国际先进水平。பைடு நூலகம்“该项成果对于清洁、
高效利用我国丰富煤炭资源，满足国民经济与社会可持续发展需求具有重要意
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义，已具备工业化的技术应用条件，前景十分广阔。”
三. 中试装置流程及运行情况
1、流程
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 CO2、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。
粉煤加压气化技术简介
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
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圆满完成了国家“九五”科技攻关项目“新 型(多喷嘴对置)水煤浆气化炉开发”，在兖矿鲁南化肥厂建成国内首套具有自主 知识产权的水煤浆气化炉及中试装置，并取得突破性成果。
二．技术特点与难点
气流床煤气化是当今国际上最先进的煤气化技术之一，与水煤浆气化技术相 比，粉煤气流床加压气化技术具有煤种适应性广、原料消耗低、碳转化率高、冷 煤气效率高等技术优势，有更强的市场竞争力。但是，目前我国还没有该技术的 应用经历，正在建设和已经签约的十多个粉煤加压气化项目都是引进 Shell 专利 技术，花费了大量外汇。所以该粉煤加压气化中试装置的建设和运行，在国内具 有开创性作用，在我国煤气化技术发展史上具有重要的影响意义。该技术的主要
装置
表 3 几种不同气化装置运行指标比较
(CO+H2) %
碳转 化率
%
比氧耗
Nm3O2 1000Nm3 (CO + H2 )
比煤耗
Kg煤 1000Nm3(CO + H2 )
煤种
新型 气化炉
粉煤 水煤浆
89~93 83
98~99 >98
300~320 380
530~540 550
现鲁化生产装置用煤 （灰份：9.14％）
碳
氢
氮
氧
Mad，% Aad，% Ad，% Vdaf，% FC，% St,d，% Cad，% Cdaf，% Had，% Hdaf，% Nad，% Ndaf，% Oad，% Odaf，% 1250～1360 oC
数值 0.76 9.14 9.21 41.48 52.73 3.51 73.5 81.58 4.98 5.53 1.28 1.42 6.86 7.61
* 数据来源：徐海龙“壳牌公司气化工艺”，中国国际煤化工及煤转化高新技术研讨会论文集
**数据来源：北京索斯泰克气化技术有限公司“GSPTM 煤气化技术的应用”，中国生物质/煤转
油技术交流及投资研讨会，2005.9,上海
（3）总结
该装置的建成、成功运行以及获得的先进技术指标，首次在国内展现了先进
煤气化技术——粉煤加压气化的优越性，是我国煤气化技术进入国际先进行列的
80～83
表 1 所示合成气组成与 Shell 技术基本一致。随着装置负荷增大，氮气含 量降低，有效气成份增加。
（2）几种不同气化装置运行指标比较
将该粉煤气化技术与其它几种气流床水煤浆气化技术以及 Shell 粉煤加压气 化技术的比较列于表 3。从表 3 可以看出，粉煤加压气化技术消耗低，碳转化率 高，在气化炉条件或煤种相同情况下，比水煤浆气化技术节氧 16~21％，节煤 2~4 ％，有效气成份高 6~10 个百分点。
原鲁化生产装置用煤 （灰份：7.67％）
Shell* 粉煤
90
>99
340
590
灰份：18％
GSP** 粉煤
92.5
>99
315
564
6.84％
鲁南生
~83
产装置 水煤浆 (04 年 10 月)
~399
~644
现鲁化生产装置用煤
(03 年 6-12 月) (03 年 6-12 月) （灰份：9.14％）
2005 年 6 月 15 日在该中试装置上成功运行了以 CO2 为输送介质的粉煤加压 气化，取得了宝贵的运行数据。迄今为止，以 CO2 为输送介质的粉煤加压气化 数据国际上未见报道。2005 年年底，在该装置上进行了褐煤的干燥与输送研究， 为拓宽该技术的煤种适用性获得了具有参考价值的数据。
目前，上述三家单位合作，开发水冷壁气化炉，中试装置将于 2006 年年底 建成并运行。将于“十一五”期间，实现自主产权粉煤加压气化技术工业化。
64.6 68.9 49～53
28~31
27.2 23.6 21～24
1.5~7
1.53 3.1 8～13
N2 %
4~7
0.7~0.9
4.18 4.0 15～19
(CO+H2) %
89~93
89~95
91.8 92.5 73～77
4
（淮南煤试烧） Texaco 技术
45～47
35～36
13～16
0.3～0.8
3、中试运行结果
（1） 中试装置典型合成气组成
根据装置运行负荷与工艺条件不同，中试装置运行的典型合成气组成见
表 1。
表 1 中试装置典型合成气组成与比较
本技术 （N2 输送）
本技术 （CO2 输送）
Shell 技术 GSP 技术 GSP 技术
CO
H2
CO2
%
%
%
58~62 29~32
2~4
59~64
氮气 蒸汽
循环氮气
除尘
放空 氧气
原煤
磨煤 干燥
料仓
粉煤 输送
气化
洗涤
粗合成气
氮气
蒸汽
灰渣
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2、煤质
图 1 粉煤加压气化中试装置单元流程图
气化用煤为兖矿鲁南化肥厂 Texaco 水煤浆气化用煤，即北宿精洗煤，煤质
分析见表 1-1 所示。
表 1-1 煤质分析
工业分析 元素分析
灰熔点
煤质分析项目 水分 灰分 挥发分 固定碳 全硫
依托已有多喷嘴对置式中试气化炉（内衬耐火砖），上述三家单位又共同承 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。
2
特点和难点： • 与水煤浆加压气化相比，粉煤加压气化氧耗低、煤耗低，有效气 （CO+H2）成分高，碳转化率高。 • 粉煤加压气化的核心技术是煤粉在高压、密相条件下稳定、可控输送。 经过数年实验研究和中试检验，已掌握了稳定调控煤粉流量的关键技 术。 • 用于粉煤高压密相输送的设备、管道、阀门、仪表、测量仪器等为国 内首次尝试，在材质、结构和性能等方面历经了探索与考验，积累了 宝贵经验。 • 粉体与气化系统的安全性是粉煤加压气化技术的重要问题。在科学认 识与合理把握下，经过实践探索，掌握了一整套粉煤加压气化装置安 全、稳妥运行的控制与操作方法。
又一个里程碑。72 小时运行现场考核专家与“十五”国家科技攻关计划课题验
收专家均对其做了充分肯定和高度评价，专家一致认为：“该技术具有自主知识
产权，填补国内空白，工艺指标达到了国际先进水平。பைடு நூலகம்“该项成果对于清洁、
高效利用我国丰富煤炭资源，满足国民经济与社会可持续发展需求具有重要意
5
义，已具备工业化的技术应用条件，前景十分广阔。”