循环流化床纯氧气化技术介绍

降低原料成本是核心 循环流化床煤气化以廉价粉煤为原料
10
褐煤、长焰煤、不粘性烟煤、弱黏性烟煤
75

原料成本 水电气 人员 固定资产折旧
自动化程度高，大幅降低人力成本 连续可用率高，降低维修及其他成本 可靠性好，使用寿命长，固定资产折旧均摊低
11

经济效益分析

不同煤制工业燃气技术煤气成本对比算例
11 12
13 14
广西平果 河北迁安
山东招远 山东茌平
中铝广西分公司 九江焦化
招金金合 信发华宇(三期)
40000 Nm3/h×5 60000 Nm3/h
20000 Nm3/h 60000 Nm3/h×2
冷煤气 冷煤气
冷煤气 冷煤气
2015年5月建成投产 2015年8月建成投产
2016年4月建成投产 预计2016年12月投产
的合成气，有效气体积大于75%；
能耗及成本低：氧耗低；气化剂高温预热回收煤气热量;水蒸汽分解率高； 40~60%，产生H2并替代部分氧气产生CO，进一步降低氧耗；

技术领先：采用循环流化床工艺，容积气化强度大；与间歇式半水煤气炉
相比，连续鼓风生产，负荷调节率高，煤气品质稳定可靠；
23
技术优势及可靠性
气化剂：富氧（~95%）+水蒸汽
主要产品： • 煤气（CO+H2+CH4有效气体积大于75%）
•
外供蒸汽（1.3~3.8 MPa，饱和），
负荷率：50~110% 年操作时间：8000小时，连续生产
工艺先进及持续研发能力强： • 可采用富氧/纯氧气化 • 可50-110%负荷运行
• 产品气不含焦油、酚类等
• 干式除尘无废水产生，煤气净化费用低 • 可实现煤气和蒸汽联合生产
• 低能耗，飞灰残炭直接燃烧进一步处理
• 可靠性高，易操作 • 启停方便 • 连续运转周期长
24
报告提纲
1 2 3 4
已经通过近500小时的中试运行，收集了多煤种的丰富的运行数据
工艺开发历程：
工 程 示 范 及 推 广
0.25 t/d（2008） 2.5 t/d（2008） 5 t/d（2012）
17
5t/d循环流化床富氧/纯氧气化中试试验研究
试验台简介： 2012年建成 运行特性： 给煤量：4~7t/d
中科院工程热物理所的工艺开发基础：
30年成功开发经验，循环流化床技术得到充分验证 2500多台循环流化床锅炉产业化应用，等级覆盖 12MW-25MW-50MW-150MW-300MW
480 t/h循环流化床锅炉
690 t/h循环流化床锅炉
600MW超临界循环流化床锅炉 3
煤制清洁工业燃气技术
本技术与两段炉相比，没有焦油酚水排放，劳动环境明显改善 13
项目鉴定
14
技术示范
迁安九江焦化60000Nm3/h项目 1×60000Nm3/h——500t/d——替代焦炉煤气用于生产LNG 项目2015年8月投运，国内目前最大容量的常压循环流化床气化炉 项目一次投运即通过168小时考核
国内首台此容量等级、首次用于替换焦炉煤气制LNG
8
技术示范
信发华宇40000Nm3/h项目
(1+2）X40000Nm3/h——冷煤气——350t/d 项目一期1台2014年5月投运，二期2台2015年7月投运，已经签订三期合同 项目累计运行：800天+，单次连续244天，热值达到1450kcal/Nm3，均迈上新台阶 国内首次完成此容量等级的工程示范及冷煤气工艺流程验证
阶段 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ VI
名称 点火启动 燃烧升温及蓄热 富氧气化规律探索 富氧气化试验 分级配风试验 返料器给煤试验
运行时间 9小时50分钟 41小时 19小时40分钟 6小时25分钟 22小时30分钟 1小时40分钟
20
试验全过程温度曲线
日期和时间 10月12日12:00~12日19:07 10月12日19:07~13日19:14 10月13日19:14~14日14:00 10月14日14:00~15日07:30 10月15日07:30~15日12:30
炉膛高度：17m
炉膛直径：450mm
运行煤种：褐煤、烟煤、弱粘结性煤
累计运行：近500小时
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煤质特征及反应活性
工业分析及元素分析
元素分析/wt.% Car% 0~4 mm 73.38 Har% 4.42 Oar% 12.40 Nar% 1.04 Sar% 0.26 Mar% 3.78 工业分析/wt.% Aar% 4.72 Var% 33.86 FCar% 57.64 热值/kcal/kg Qnet,ar 6802
煤种 神木煤
变形温度（℃） 1220
100
软化温度（℃） 1220
半球温度（℃） 1230
流动温度（℃） 1270
80
二氧化碳还原率 (%)
60
40
神木煤
20
0 800 850 900 950 1000 1050 1100
温度 (℃)
煤对CO2反应活性
19
试验全过程温度曲线
日期和时间 8月10日12:00~10日21:50 8月10日21:50~12日14:45 8月12日14:45~13日10:25 8月13日10:25~13日16:50 8月13日16:50~14日15:22 8月14日15:11~14日16:50
60000Nm3/h 冷煤气（2015）
报告提纲
1 2 3
煤制工业燃气技术背景 煤制工业燃气应用业绩及效益
循环流化床纯氧气化技术研发 技术优势及可靠性
江苏恒鑫纯氧气化项目技术方案
6
4
5
IET煤气化技术应用业绩（14个用户28台套产品）
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 地点 宁夏吴忠 江苏宿迁 江苏宿迁 山东茌平 山东兖州 山东茌平 印尼 新疆五彩湾 广西河池 辽宁鞍山 单位 华盈镁业 惠然实业 翔翔实业 信发华宇(一期) 齐鲁特钢 信发华宇(二期) 魏桥晨帆国际 新疆其亚 南方有色 褔鞍重工 规模 25000 Nm3/h 25000 Nm3/h×2 15000 Nm3/h×2 40000 Nm3/h 35000 Nm3/h 40000 Nm3/h×2 30000 Nm3/h×4 30000 Nm3/h×3 25000 Nm3/h×2 20000 Nm3/h 产品 冷煤气 热煤气 热煤气 冷煤气 冷煤气 冷煤气 冷煤气 冷煤气 冷煤气 冷煤气 状态 2009年4月建成投产 2013年8月建成投产 2014年11月建成投产 2014年4月建成投产 2014年12月完工 2015年7月建成投产 2016年5月建成投产 预计2017年5月投产 预计2016年12月投产 建设中
环境效益分析

典型煤制工业燃气技术排放数据对比
项目 循环流化床煤气炉 两段式煤气炉
煤气热值（kcal/Nm3）
煤气产量（Nm3/h） 耗煤量（kg/h） 酚水量（kg/h） 焦油量（kg/h） 固体废物（kg/h） 噪声（dBA）
1350
40000 ~14.5 0 0 ~2650 ＜75
1500
6× 6000 ~14.5 3730 4970 ~1350 ＜100
22
4
5பைடு நூலகம்
技术优势及可靠性
技术可靠：在成熟的循环流化床煤制工业燃气技术基础上开发，经过5t/d 中试平台验证，关键部件和成套技术均经过充分验证；

适应性强 :可以使用褐煤、长焰煤、不粘性烟煤、弱粘性烟煤等；可以针
对用户条件和对煤气要求进行针对性设计开发，充分满足用户需求；

指标优异：采用95%纯氧+水蒸汽为气化剂，直接产生（CO+H2+CH4）
基本炉型
煤质适应性强
核心目标
• 以粉煤(0~12mm)为原料
• 以空气（富氧）＋蒸汽为气化剂
空间循环气 化，易放大
煤气中不含
焦油和酚；
无废水
• 采用常压循环流化床煤气化技术 • 低成本地为铝、镁、钢铁、机械、 化工、建材、陶瓷、等行业提供工业 燃气 • 同时可为用户提供煤气、蒸汽、热/ 电的系统解决方案
数十种不同性质的煤为原料

日处理煤量8150吨 稳定产出热值为1100~1450 kcal/Nm3的煤气2030万Nm3/d
技术示范
宁夏华盈项目：1X25000Nm3/h 工艺特点：当地石沟驿褐煤为原料， 为金属镁还原炉提供工业燃气 煤处理量：240t/d，气化炉内径3 m 2011年投运，连续运行600小时 净化工业燃气，1150kcal/Nm3 江苏宿迁项目： 2X25000Nm3/h 工艺特点：粉煤原料生产回转窑冶炼加 热过程的热荒煤气 煤处理量： 240t/d，气化炉内径3.2 m 2013年8月投入商业运行，满负荷运行 热荒煤气，低位热值1150-1250kcal/Nm3
15
报告提纲
1 2 3 4 5
煤制工业燃气技术背景 煤制工业燃气应用业绩及效益
循环流化床纯氧气化技术研发
技术优势及可靠性 循环流化床纯氧气化项目技术参数
16
循环流化床富氧/纯氧气化技术研发
在常压空气循环流化床煤制工业燃气技术的基础上，成功开发了循环流化 床富氧/纯氧气化技术 富氧/纯氧+水蒸气气化：指向大容量合成气技术开发与系统集成 以煤气成分和煤种适应性为目标，提供低成本和低能耗的系统解决方案
序号 1 4 5 6 7 8 10
11
13
项目 项目供热量规模 煤气炉数量 小时用煤量 煤价格 用煤成本 用电功率 用电成本
单位 kcal/h 台 t 元/t 元/h kW 元/h
两段炉 54000000 6台运行 1台备用 12.8 720 9216 3520 1830
循环流化床气化炉 54000000 1台运行 无需备用 13.2 370 4884 1200 624
空气/富氧气化：指向大容量中低热值工业燃气技术开发与系统集成
以热值和煤种适应性为目标
热值：空气气化—1150-1350kcal/Nm3 富氧气化—1500-2600kcal/Nm3 粉煤：0-12mm，褐煤、烟煤、弱粘结性煤；固态排渣适应高灰熔点煤
提供低成本和低能耗的系统解决方案
通过中国石油和化工联合会科技成果鉴定—达到国际领先水平
9
技术先进性
技术适应性和燃料适应性
宁夏-褐煤 山东-神木煤和褐煤 江苏-杂煤 广西平果-印尼煤和烟煤 新疆煤

10
效益分析
典型煤气成本构成：固定投资( -10% )＋运行成本(-15%)+原料成本(-75 %)
1.2 3.2 9.7
煤制工业燃气技术背景 煤制工业燃气应用业绩及效益
循环流化床纯氧气化技术研发
技术优势及可靠性 循环流化床纯氧气化项目技术参数
25
5
循环流化床纯氧气化项目技术参数
有效气用量需求：60000Nm3/h，原料为粉焦
工艺方案及设计范围
设计规模：单台炉有效煤气产量 60000 Nm3/h（干基） 核心装置：循环流化床纯氧煤气化炉、残碳炉
人员
人员成本 消耗、人工、固定等成本
名
元/h 元/h 元/Nm3
65
468 11514 0.288
25
180 5688 0.142
14 15
单位煤气体积产品成本
循环流化床煤制工业燃气与两段炉相比，单位体积煤气成本低0.15元/Nm3， 以单气化炉满负荷年运行8000小时计算，累积节约成本5400万元/年 12
面向工业燃气、系统解决方案
煤制清洁工业燃气技术

13个用户，28台套工业应用 数十种不同性质的煤为原料
日处理煤量8150吨
稳定产出热值为1100~1450 kcal/Nm3的煤气2030万Nm3/d
0.2t/d (2004)
25000Nm3/h 冷煤气（2011）
40000Nm3/h 25000Nm3/h 冷煤气（2014） 5t/d中试 热煤气（2013） (2012)
阶段 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
名称 点火启动 燃烧升温及蓄热 气化蓄热 富氧气化分级配风试验 富氧气化返料器给煤试验
运行时间 5小时 24小时 19小时 17小时30分钟 5小时
21
报告提纲
1 2 3
煤制工业燃气技术背景 煤制工业燃气应用业绩及效益
循环流化床纯氧气化技术研发 技术优势及可靠性 循环流化床纯氧气化项目技术参数
循环流化床纯氧气化 技术介绍
中国科学院工程热物理研究所 中科合肥煤气化技术有限公司 2017年3月
报告提纲
1 2 3 4 5
循环流化床煤气化技术 煤制工业燃气应用业绩及效益
循环流化床纯氧气化技术研发 技术优势及可靠性
循环流化床纯氧气化项目技术参数
2
研发基础
循环流化床技术优势
燃料适应性广 传热传质传递速率高，炉内温度均匀，停留时间长 负荷调节比大，负荷响应快