1、煤气化技术简介主要内容主要内容1、有关煤气化的概念、有关煤气化的概念2、壳牌（、壳牌（shell）气化）气化3、德士古（、德士古（texaco）气化）气化4、多喷嘴气化技术、多喷嘴气化技术5、GSP气化技术气化技术煤炭的生成煤炭的生成 煤炭是地球上迄今为止能得到的最丰富煤炭是地球上迄今为止能得到的最丰富的化石燃料，煤的使用年限估计在几百的化石燃料，煤的使用年限估计在几百年，它将是替代不断下降的石油资源的年，它将是替代不断下降的石油资源的可靠能源。因此，煤化学工业的发展将可靠能源。因此，煤化学工业的发展将替代石油化学工业。替代石油化学工业。 我国的能源结构特点：我国的能源结构特点：少油少油 富煤
2、富煤 贫气贫气煤炭的生成煤炭的生成 煤炭是由古植物经过复杂的生物化学、煤炭是由古植物经过复杂的生物化学、物理化学和地球化学作用转变而成的固物理化学和地球化学作用转变而成的固体有机可燃矿物。体有机可燃矿物。 煤炭生成过程：植物煤炭生成过程：植物泥炭（腐泥）泥炭（腐泥）褐煤褐煤烟煤烟煤无烟煤，这一过程也称为无烟煤，这一过程也称为煤化序列煤化序列 。 由泥炭到无烟煤的演变过程统称为煤化由泥炭到无烟煤的演变过程统称为煤化作用，作用的程度称为煤化程度。作用，作用的程度称为煤化程度。煤气化概念煤气化概念 煤的气化是指煤与气化剂作用，进行各煤的气化是指煤与气化剂作用，进行各种化学反应，把煤炭转化为燃料煤气或
3、种化学反应，把煤炭转化为燃料煤气或合成气的过程。合成气的过程。 煤气化过程是一个热化学过程。它是以煤气化过程是一个热化学过程。它是以煤或煤焦为原料，以氧气（煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧空气、富氧或纯氧或纯氧）、水蒸汽或氢气等作气化剂）、水蒸汽或氢气等作气化剂（或称气化介质），在高温条件下通过（或称气化介质），在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体。为气体。煤气化基本概念煤气化基本概念由气化定义可以得出：由气化定义可以得出：1、气化剂：、气化剂：氧气、空气、富氧、蒸汽氧气、空气、富氧、蒸汽。2、产品气的组成：气化时所得的可然气称为、产品气
4、的组成：气化时所得的可然气称为气化煤气，其主要成分包括气化煤气，其主要成分包括CO、H2、CO2、CH4等，其中等，其中CO、H2 在化工原料气中也被在化工原料气中也被称为称为有效气有效气。气化煤气可用作城市煤气、工。气化煤气可用作城市煤气、工业燃气和化工原料气；业燃气和化工原料气；3、产品气用途：用作化工原料气时是碳一化、产品气用途：用作化工原料气时是碳一化学的重要原料来源。下游可以生产的产品有学的重要原料来源。下游可以生产的产品有合成氨、甲醇等。合成氨、甲醇等。煤气化反应原理煤气化反应原理 煤气化反应主要指煤与气化剂反应生成气体产物、气体产物与原料及与气化剂、反应产物与反应产物之间的化学反
5、应，反应机理非常复杂。 一般来讲，煤气化主要反应有： C+O2CO+Q C+O2CO2+Q CO+O2CO2+Q C+H2OCO+H2Q C+H2OCO2+H2Q CO+H2OCO2+H2Q煤气化过程煤气化过程 干燥：湿煤加入气化炉后，煤与热气流干燥：湿煤加入气化炉后，煤与热气流之间进行热交换，煤中的水分蒸发。之间进行热交换，煤中的水分蒸发。 热解：受热后自身发生的一系列物理和热解：受热后自身发生的一系列物理和化学变化的复杂过程。化学变化的复杂过程。 气化：气化炉中的气化反应是一个非常气化：气化炉中的气化反应是一个非常复杂体系，主要有碳与氧的反应、碳与复杂体系，主要有碳与氧的反应、碳与水蒸气的
6、反应。水蒸气的反应。 燃烧：反应产物与氧之间的反应。燃烧：反应产物与氧之间的反应。 上述过程同时存在、同时进行。上述过程同时存在、同时进行。气化反应机理气化反应机理 煤气化反应必须经过煤气化反应必须经过7步步 1、反应气体从气相扩散到固体碳表面；、反应气体从气相扩散到固体碳表面； 2、反应气体再通过颗粒的孔道进入小孔的内、反应气体再通过颗粒的孔道进入小孔的内表面；表面； 3、反应气体分子吸附在固体表面上，形成络、反应气体分子吸附在固体表面上，形成络合物；合物； 4、络合物之间、络合物与气体分子之间进行、络合物之间、络合物与气体分子之间进行反应；反应； 5、吸附态的产物从固体表面脱附；、吸附态的
7、产物从固体表面脱附； 6、产物分子从固体的内部孔道扩散出来；、产物分子从固体的内部孔道扩散出来； 7、产物分子从颗粒表面扩散到气相中。、产物分子从颗粒表面扩散到气相中。煤的性质对气化反应的影响煤的性质对气化反应的影响 反应活性反应活性 反应活性是指在一定条件下，煤炭与不反应活性是指在一定条件下，煤炭与不同的气体介质（同的气体介质（CO2、O2、水蒸汽、水蒸汽、H2）相互作用的反应能力。相互作用的反应能力。 反应活性强的煤，在气化和燃烧过程中反应活性强的煤，在气化和燃烧过程中反应速度快、效率高。反应活性的强弱直接反应速度快、效率高。反应活性的强弱直接影响到产气率、耗氧量、灰渣含碳量和热效影响到产
8、气率、耗氧量、灰渣含碳量和热效率。率。反应活性高的煤有利于各种气化工艺。反应活性高的煤有利于各种气化工艺。 年轻煤（褐煤）和焦炭反应活性高。年轻煤（褐煤）和焦炭反应活性高。 年老煤（无烟煤）反应活性低。年老煤（无烟煤）反应活性低。煤的性质对气化反应的影响煤的性质对气化反应的影响 黏结性黏结性 黏结性是指煤被加热到一定温度后，受黏结性是指煤被加热到一定温度后，受热分解并产生胶质体，最后黏结成块状焦炭热分解并产生胶质体，最后黏结成块状焦炭的能力。的能力。 煤的黏结性不利于气化过程的进行，特煤的黏结性不利于气化过程的进行，特别是移动床气化，对气流床气化影响不大。别是移动床气化，对气流床气化影响不大。
9、煤的性质对气化反应的影响煤的性质对气化反应的影响 结渣性结渣性 结渣性是指煤中的矿物质在高温和活性结渣性是指煤中的矿物质在高温和活性气体的作用下，转变为牢固的黏结物或熔融气体的作用下，转变为牢固的黏结物或熔融物的能力。物的能力。 对于移动床气化，大块的炉渣会破坏床对于移动床气化，大块的炉渣会破坏床内的透气性，从而影响生成气体的质量；严内的透气性，从而影响生成气体的质量；严重时炉箅不能排渣。重时炉箅不能排渣。煤的性质对气化反应的影响煤的性质对气化反应的影响 热稳定性热稳定性 热稳定性是指煤在高温燃下燃烧或气化热稳定性是指煤在高温燃下燃烧或气化过程中，对温度剧烈变化的稳定程度，也就过程中，对温度剧
10、烈变化的稳定程度，也就是块煤在温度急剧变化时，保持原来力度的是块煤在温度急剧变化时，保持原来力度的性能。性能。 对于移动床气化来说，热稳定性差的煤，对于移动床气化来说，热稳定性差的煤，将会增加炉内阻力，降低煤的气化效率，并将会增加炉内阻力，降低煤的气化效率，并使带出物增多。使带出物增多。 一般烟煤的热稳定性较好，褐煤、无烟一般烟煤的热稳定性较好，褐煤、无烟煤、贫煤的热稳定性较差。煤、贫煤的热稳定性较差。煤的性质对气化反应的影响煤的性质对气化反应的影响 机械强度机械强度 煤的机械强度是指块煤的抗碎强度、耐煤的机械强度是指块煤的抗碎强度、耐磨强度和抗压强度等综合性物理和机械性能。磨强度和抗压强度等
11、综合性物理和机械性能。 机械强度高的煤在移动床气化炉的输送机械强度高的煤在移动床气化炉的输送过程中容易保持其粒度，从而有利于气化过过程中容易保持其粒度，从而有利于气化过程均匀进行，减少带出物，机械强度低的煤程均匀进行，减少带出物，机械强度低的煤宜采用流化床、气流床气化。宜采用流化床、气流床气化。 无烟煤的机械强度较大。无烟煤的机械强度较大。煤的性质对气化反应的影响煤的性质对气化反应的影响 粒度分布粒度分布 移动床气化要求移动床气化要求10100mm的且较均匀的的且较均匀的块煤块煤 流化床气化要求流化床气化要求08mm的细粒煤的细粒煤 气流床气化则要求气流床气化则要求0.1mm的粉煤的粉煤煤气化
12、的应用领域煤气化的应用领域煤气化在煤化工领域的应用煤气化在煤化工领域的应用 煤气化在煤化工领域的应用重点体现在碳一煤气化在煤化工领域的应用重点体现在碳一化学及其下游产业中。化学及其下游产业中。煤气化在煤化工领域的应用煤气化在煤化工领域的应用煤气化在煤化工领域的应用煤气化在煤化工领域的应用煤气化技术分类煤气化技术分类煤气气化的分类类方法有多种种 按制取得煤气热值气热值分类类，分为为： 制取低热值热值煤气气、中热值热值煤气气、高热值热值煤气气 按供热热方式分为为： 自热热式气气化法 间间接供热气热气化法 热载热载体供热热 煤的水蒸汽气气化和加氢气氢气化相结结合法 按气气化剂剂分类类 空气气-蒸汽气
13、气化法 氧气氧气-蒸汽气气化法 氢氢气气气气化法 按固体燃料的运动状态运动状态分为为： 移动动床（固定床）气气化法 流化床气气化法 气气流床气气化法几种煤气化炉 灰熔聚流化床粉煤气化恩德型煤气化移动床气化工艺介绍移动床气化工艺介绍 移动床气化法移动床气化法 也称为块煤气化，包括常压固定床和也称为块煤气化，包括常压固定床和加压固定床气化；主要的炉型有加压固定床气化；主要的炉型有UGI炉、炉、鲁奇（鲁奇（lurgi）炉）炉和和液态排渣鲁奇液态排渣鲁奇（lurgi）炉）炉。移动床气化工艺移动床气化工艺常压炉常压炉以以块煤和焦炭块煤和焦炭为原料，以为原料，以空气和水蒸汽空气和水蒸汽为气为气化剂制取合成
14、原料气和燃料气。国内现有化剂制取合成原料气和燃料气。国内现有多台在运行。多台在运行。优点：优点：设备制造容易，操作简单，投资少。设备制造容易，操作简单，投资少。缺点：原料单一，单炉能力小，气量缺点：原料单一，单炉能力小，气量12000m3/h； 操作和设备管理难度大；操作和设备管理难度大； 现场环境差；现场环境差； 污水含有焦油酚及氢化物，污染环境。污水含有焦油酚及氢化物，污染环境。移动床气化移动床气化固定层造气固定层造气移动床气化工艺介绍移动床气化工艺介绍鲁奇（鲁奇（lurgi）加压气化炉）加压气化炉 世纪联邦德国鲁奇公司开发的，属于第一世纪联邦德国鲁奇公司开发的，属于第一代煤气化工艺，目前
15、世界上有多台，压力代煤气化工艺，目前世界上有多台，压力.P，反应温度，反应温度，反应气适宜作城市煤气。反应气适宜作城市煤气。 优点：优点：固定床气化，固态排渣，适宜弱黏结性碎固定床气化，固态排渣，适宜弱黏结性碎煤煤 单炉能力比大，（单炉能力比大，（1530038000m3/h） 缺点：气化炉结构复杂，制造维修费用大缺点：气化炉结构复杂，制造维修费用大 原料煤必须是块煤（），来原料煤必须是块煤（），来源受限。源受限。 煤气中含有焦油酚及氢化物，煤气净化和煤气中含有焦油酚及氢化物，煤气净化和污水处理污水处理 复杂。复杂。 进料阀寿命短，最长个月，依赖进口。进料阀寿命短，最长个月，依赖进口。移动床气
16、化移动床气化鲁奇气化炉鲁奇气化炉移动床气化工艺介绍移动床气化工艺介绍液态排渣鲁奇炉（）液态排渣鲁奇炉（） 鲁奇公司与英国煤气公司联合开发，操作压力鲁奇公司与英国煤气公司联合开发，操作压力2.53.0 a，气化温度，气化温度 ，液态，液态排渣。排渣。与固态排渣比有以下优点：与固态排渣比有以下优点： 气化强度高，生产能力大；气化强度高，生产能力大； 水蒸汽耗量低，水蒸汽分解率提高；水蒸汽耗量低，水蒸汽分解率提高； 煤气中的可燃组分增加，热值升高；煤气中的可燃组分增加，热值升高； 煤种适应性增强煤种适应性增强; 碳转化率气化效率和热效率均有提高；碳转化率气化效率和热效率均有提高； 环境污染少。环境污
17、染少。BGL气化气化BGL气化气化BGL气化IGCC流程流化床气化流化床气化流化床气化指气化反应在以气化剂与煤流化床气化指气化反应在以气化剂与煤形成的流化床内进行，通常用气化剂形成的流化床内进行，通常用气化剂将煤流化，原料煤粒度将煤流化，原料煤粒度10mm。流化床的炉型有流化床的炉型有:美国美国:U-GAS、 KRW、 HY-GAS、 CO-GAS、 CO2- Acceeptor 、Exxon德国德国:温克勒温克勒（Winkler）、）、高温温克勒高温温克勒（HTW） 鲁奇循环流化床气化炉鲁奇循环流化床气化炉（CFBG）中国中国:灰熔聚气化灰熔聚气化、双器流化床、分区流、双器流化床、分区流化床
18、、循环制气流化床水煤气炉以及化床、循环制气流化床水煤气炉以及加压流化床。加压流化床。流化床气化工艺流化床气化工艺流化床气化工艺特点流化床气化工艺特点: 直接利用碎粉煤，不用加工，备煤费用低。直接利用碎粉煤，不用加工，备煤费用低。 床内物料均匀，便于操作。床内物料均匀，便于操作。 气化强度大，便于大规模建设，单炉产气气化强度大，便于大规模建设，单炉产气量量 40000m3/h。 炉内可添加固硫剂，脱硫效果更佳。炉内可添加固硫剂，脱硫效果更佳。 炉温高，污水处理简化，污染少。炉温高，污水处理简化，污染少。 炉温炉温1000，不需特殊耐火材料。，不需特殊耐火材料。 适宜气化高灰劣质煤。适宜气化高灰劣
19、质煤。温克勒（温克勒（Winkle）气化）气化 流化床炉的典型代表是德国的流化床炉的典型代表是德国的Winkle，最初，最初用来利用廉价的细煤，后大量用于合成氨工用来利用廉价的细煤，后大量用于合成氨工业。业。U-GAS气化气化 U-Gas气化炉是美国燃气工艺研究院（IGT）从1974年开始研究的流化床气化技术，并于1994年在上海焦化总厂建成了世界上第一套U-Gas气化工业装置。U-GAS气化气化高温温克勒（高温温克勒（HTW） 由于常压温克勒（由于常压温克勒（Winkler）气化炉存）气化炉存在种种问题，至今运行的不多；针对这在种种问题，至今运行的不多；针对这些问题，德国又开发了高温温克勒些
20、问题，德国又开发了高温温克勒（HTW），即提高了温克勒（），即提高了温克勒（Winkler）法的压力和温度，生产合成气；另外，法的压力和温度，生产合成气；另外，又以氢气为气化剂，取代氧气和蒸汽，又以氢气为气化剂，取代氧气和蒸汽，生产代用天然气，即开发煤的加氢气化生产代用天然气，即开发煤的加氢气化法（法（HKV）。）。气流床气化气流床气化 粉煤（水煤浆或干煤粉）由气化剂夹带入炉，进粉煤（水煤浆或干煤粉）由气化剂夹带入炉，进行并流式燃烧和气化反应（火焰反应），反应温行并流式燃烧和气化反应（火焰反应），反应温度较高度较高13001600，反应时间很短（，反应时间很短（110s），），入炉煤粒度很细（
21、入炉煤粒度很细（0.1mm）。）。 主要技术特点主要技术特点: 煤种适应性强煤种适应性强，除褐煤外均可使用，高灰熔点，除褐煤外均可使用，高灰熔点及煤化程及煤化程 度较高的煤度较高的煤 ， 需加入助熔剂。需加入助熔剂。 反应物在炉内反应物在炉内停留时间短停留时间短。 常采用纯氧作气化剂，常采用纯氧作气化剂，反应温度高，液态排渣，反应温度高，液态排渣，渣中含渣中含 碳量低碳量低。 煤气组分以煤气组分以CO、H2 、CO2 、H2O 为主，为主，CH4量低，量低， 热值不高热值不高 为维持高炉温，为维持高炉温，氧气耗量较大氧气耗量较大，影响其经济性。，影响其经济性。 出炉煤气温度较高。出炉煤气温度较
22、高。气流床气化工艺气流床气化工艺已经工业化的气流床炉型有: 常压气流床粉煤气化炉，简称K-T炉 水煤浆加压气化德士古炉（TEXACO） Destec（现E-Gas）炉 水煤浆多喷嘴对置加压气化炉 粉煤加压气化即SCGP（shell煤气化） 加压气流床（Prenflo） GSP气化炉 航天炉几种气流床气化炉介绍几种气流床气化炉介绍 重点介绍几种气流床气化炉 SHELL TEXACO 多喷嘴对置气化炉 GSP 介绍SHELL 与TEXACO的区别 介绍TEXACO 与多喷嘴的区别K-T气化炉气化炉 K-T炉是最早工业化的常压气流床粉煤气化方法（又称GKT法）。第一台工业化K-T炉1949年在法国建
23、成，至今已经建有近50台。 K-T气化炉气化炉u气化炉炉头有两个相邻的烧嘴，并与对面的炉头的烧嘴在同一条直线上，气化炉壳体设有水夹套，与汽包构成夹套锅炉，产生低压蒸汽。u气化工艺分为5个部分：粉煤制备（破碎和干燥）、粉煤给料、气化炉、废热回收、煤气除尘冷却系统。u气化炉温度15001600，液态排渣，气化能力逐渐增大，早期230t/d，现450 t/d，已经设计出600 t/d的气化炉。Shell气化气化 Shell气化法原名气化法原名shell-koppers法，它组合法，它组合了了shell国际石油公司在高压下油气化的经验国际石油公司在高压下油气化的经验和柯柏斯公司在气化方面的经验。和柯柏
24、斯公司在气化方面的经验。 试验室试验试验室试验 ： 1976年，在阿姆斯特丹的壳年，在阿姆斯特丹的壳牌试验室建立了一个小型试验装置，壳牌气牌试验室建立了一个小型试验装置，壳牌气化工艺的开发正式开始。主要任务是通过对化工艺的开发正式开始。主要任务是通过对煤种的测试，验证壳牌气化理论。煤种的测试，验证壳牌气化理论。 德国汉堡中试装置：德国汉堡中试装置：1978年在德国汉堡的德年在德国汉堡的德国壳牌炼油厂设计、建设和投产了一套日处国壳牌炼油厂设计、建设和投产了一套日处理理150吨煤的中试装置，主要任务是根据阿吨煤的中试装置，主要任务是根据阿姆斯特丹试验装置的试验结果验证煤气化数姆斯特丹试验装置的试验
25、结果验证煤气化数据与工艺模型，并进行有关方面的测试，包据与工艺模型，并进行有关方面的测试，包括对煤气化设备（气化器、合成气冷却器、括对煤气化设备（气化器、合成气冷却器、烧嘴、高压阀门等）的设计；经过烧嘴、高压阀门等）的设计；经过6000小时小时的试验，的试验，1983年结束。年结束。Shell气化气化 美国休斯敦工厂示范：美国休斯敦工厂示范：1983年开始设计，年开始设计，1987年开始运转，日处理煤量年开始运转，日处理煤量250400吨，吨，装置的目的是：证明工艺的可靠性，提供设装置的目的是：证明工艺的可靠性，提供设备寿命及环境方面额外的信息，并试烧不同备寿命及环境方面额外的信息，并试烧不同
26、的煤种。在运行的煤种。在运行15000小时、气化约小时、气化约18中煤中煤（其中含褐煤和石油焦）后，示范装置于（其中含褐煤和石油焦）后，示范装置于1991年关闭。年关闭。 荷兰布根伦工业化厂：荷兰布根伦工业化厂：1988年，荷兰发电局年，荷兰发电局拟在荷兰布根伦建立一座拟在荷兰布根伦建立一座250MW的整体煤的整体煤气化联合循环发电，最终选用了壳牌气化工气化联合循环发电，最终选用了壳牌气化工艺。艺。1990年开工建设，年开工建设，1993年年3月燃气轮机月燃气轮机开始用天然气试运转，开始用天然气试运转，1993年年12月气化炉首月气化炉首次运转，次运转，1994年首次用煤发电。年首次用煤发电。
27、Shell气化气化荷兰布根伦工业化厂 Shell 粉煤气化技术特点粉煤气化技术特点气化炉结构较复杂，内部为膜式水冷气化炉结构较复杂，内部为膜式水冷壁，无任何耐火砖，烧嘴寿命长，所壁，无任何耐火砖，烧嘴寿命长，所以气化炉坚固耐用，操作可靠。以气化炉坚固耐用，操作可靠。煤种适应性好，灰熔点高时只需加入煤种适应性好，灰熔点高时只需加入助熔剂石灰石，干粉进料，气化效率助熔剂石灰石，干粉进料，气化效率高，氧耗低于高，氧耗低于Texaco工艺（约工艺（约15）。）。高效率。原料煤所含能量之中，大约高效率。原料煤所含能量之中，大约8083%以合成气形式回收，另外以合成气形式回收，另外1416以蒸汽形式回收。
28、以蒸汽形式回收。Shell气化Shell气化气化对称式多烧嘴，混合效果好，碳转化率对称式多烧嘴，混合效果好，碳转化率高。高。 熔渣气化，熔渣可保护膜式水冷壁，并熔渣气化，熔渣可保护膜式水冷壁，并确保确保 产生无毒废渣及灰。产生无毒废渣及灰。 高温气化，碳转化率大于高温气化，碳转化率大于99%，有效气，有效气体成体成 份含量高（份含量高（90），），CO2含量低。含量低。几乎无几乎无CH4及酚类、焦油等生成。及酚类、焦油等生成。Shell粉煤气化工艺的优势粉煤气化工艺的优势 煤种适应范围较宽（能使用周边高煤种适应范围较宽（能使用周边高灰熔点灰熔点 原料煤）原料煤） 工艺指标先进（煤耗、氧耗低，气
29、工艺指标先进（煤耗、氧耗低，气化效率化效率 高，冷煤气效率可达高，冷煤气效率可达 8083%） 。 操作和维护费用低（无耐火砖，炉操作和维护费用低（无耐火砖，炉子及烧子及烧 嘴寿命较长）；嘴寿命较长）； 灰渣可直接利用，有利于环保。灰渣可直接利用，有利于环保。 Shell气化Shell气化Shell气化气化Shell气化气化Shell气化气化Shell气化气化Shell气化炉内壁销钉和隔热层 Texaco气化是第二代气流床水煤浆气化技术气化是第二代气流床水煤浆气化技术的代表，以水煤浆单烧嘴顶喷进料，耐火砖的代表，以水煤浆单烧嘴顶喷进料，耐火砖热壁炉，激冷流程为主。热壁炉，激冷流程为主。 德士古
30、（Texaco）气化德士古（德士古（Texaco）气化）气化 1948年德士古发展公司首先创造了水年德士古发展公司首先创造了水煤浆气化工艺（煤浆气化工艺（Texaco coal gasification process）并在加利福尼）并在加利福尼亚州洛杉矶近郊的亚州洛杉矶近郊的Montebello建设了建设了第一套日投煤量第一套日投煤量15t的中试装置，这在的中试装置，这在煤气化史上是一个重大的开端。煤气化史上是一个重大的开端。1958年中断了试验。年中断了试验。德士古（德士古（Texaco）气化）气化 20世纪世纪70年代初，出现了第一次石油年代初，出现了第一次石油危机，煤气化的发展出现了转
31、机，德士危机，煤气化的发展出现了转机，德士古公司恢复了古公司恢复了Montebello的试验装置，的试验装置，于于1975年建造了一台压力为年建造了一台压力为2.5MPa的的低压气化炉。低压气化炉。1978年和年和1981年分别再年分别再建两台压力为建两台压力为8.5MPa的高压气化炉，的高压气化炉，主要用于煤种的试烧评价和其他研究任主要用于煤种的试烧评价和其他研究任务，其中就有我国鲁南化肥厂七五煤和务，其中就有我国鲁南化肥厂七五煤和首钢无烟煤。首钢无烟煤。德士古（德士古（Texaco）气化）气化 1973年德士古公司和联邦德国鲁尔公司开始年德士古公司和联邦德国鲁尔公司开始合作，于合作，于19
32、78年在联邦德国建成了一套德士年在联邦德国建成了一套德士古水煤浆气化工业试验装置（古水煤浆气化工业试验装置（RCH/RAG）装置，该装置是将德士古公司中试成果推向装置，该装置是将德士古公司中试成果推向工业化的关键一步。工业化的关键一步。 1975在联邦德国奥伯豪森（在联邦德国奥伯豪森（Oberhausen）的鲁尔化学公司内开始建设一台压力为的鲁尔化学公司内开始建设一台压力为4.0MPa、投煤量为、投煤量为150t/d的工业示范气化的工业示范气化炉（废锅流程）。炉（废锅流程）。 20世纪世纪80年代分别在美国、日本、联邦德国年代分别在美国、日本、联邦德国建设了伊斯曼化学工厂、美国冷水电厂、宇建设
33、了伊斯曼化学工厂、美国冷水电厂、宇部氨厂、部氨厂、SAR工厂等气化装置。工厂等气化装置。 2002年初年初Texaco成为成为Chevron公司一部分，公司一部分，2004年年5月被月被GE公司收购。公司收购。 德士古（德士古（Texaco）气化）气化 Texaco气化炉由喷嘴、气化室、激冷气化炉由喷嘴、气化室、激冷室（或废热锅炉）组成。其中喷嘴为三室（或废热锅炉）组成。其中喷嘴为三通道，工艺氧走一、三通道，水煤浆走通道，工艺氧走一、三通道，水煤浆走二通道，介于两股氧射流之间。水煤浆二通道，介于两股氧射流之间。水煤浆气化喷嘴经常面临喷口磨损问题，主要气化喷嘴经常面临喷口磨损问题，主要是由于水煤
34、浆在较高线速下（约是由于水煤浆在较高线速下（约30m/s）对金属材质的冲刷腐蚀。喷嘴、气化炉、对金属材质的冲刷腐蚀。喷嘴、气化炉、激冷环等为激冷环等为Texaco水煤浆气化的技术水煤浆气化的技术关键。关键。 国外已于上世纪八十年代被成功用商业运行国外已于上世纪八十年代被成功用商业运行 19831983年美国年美国EASTMANEASTMAN生产甲醇、醋酐生产甲醇、醋酐 19841984年日本年日本UBEUBE生产氨生产氨 19841984年、年、19961996年美国在年美国在Cool-waterCool-water和和TampaTampa建成建成IGCCIGCC装置。装置。 中国从上世纪中国
35、从上世纪8080年代末开始引进多套德士古年代末开始引进多套德士古装置。装置。德士古（Texaco）气化 我国鲁南化肥厂于我国鲁南化肥厂于19931993年建成首套年建成首套TexacoTexaco气化装置用于生产氨、甲醇。气化装置用于生产氨、甲醇。 现有现有2424台套气化炉投产运行，台套气化炉投产运行，3030多台多台套在建，全部用于化工生产。套在建，全部用于化工生产。 目前目前TexacoTexaco气化装置在第二代气流床气化装置在第二代气流床技术中，建设装置最多、商业运行时技术中，建设装置最多、商业运行时间最长、用于化工生产技术成熟可靠。间最长、用于化工生产技术成熟可靠。德士古（Texa
36、co）气化TEXACO技术特点技术特点 原料范围非常广，可以气化从褐煤到无原料范围非常广，可以气化从褐煤到无烟煤的大多数煤种。烟煤的大多数煤种。 水煤浆进料比干煤粉进料安全易于控制水煤浆进料比干煤粉进料安全易于控制和测量。和测量。 工艺技术成熟，流程简单，过程控制安工艺技术成熟，流程简单，过程控制安全可靠。气化炉结构设计简单，炉内没全可靠。气化炉结构设计简单，炉内没有运转设备。有运转设备。 操作弹性大，碳转化率高。负荷调整范操作弹性大，碳转化率高。负荷调整范围围50110%，碳转化率，碳转化率9599%。TEXACO技术特点技术特点 粗煤气质量高，（粗煤气质量高，（CO+H2CO+H2）可达到
37、）可达到80%80%左左右。右。 气化压力范围广：气化压力范围广：2.5-8.5MPa2.5-8.5MPa。 单台气化炉投煤量范围可从单台气化炉投煤量范围可从400t/d-400t/d-2000t/d2000t/d。 污染少，废水不含苯、酚、焦油等，灰污染少，废水不含苯、酚、焦油等，灰渣可以作建材。渣可以作建材。TEXACO气化炉示意图气化炉示意图TEXACO工艺流程工艺流程TEXACO工艺流程工艺流程工艺烧嘴结构工艺烧嘴三流式喷头图工艺烧嘴工艺烧嘴 三流式喷头三流式喷头工艺烧嘴三流式喷头图 O2煤浆 9393年年4 4月建成，月建成，9494年通过生产考核与技年通过生产考核与技术鉴定，术鉴定
38、，9595年运行年运行328328天，产氨天，产氨8.218.21万万吨，超过设计能力，而后生产负荷稳定吨，超过设计能力，而后生产负荷稳定在设计的在设计的130%130%以上运行，有备炉年运行以上运行，有备炉年运行可以达到可以达到330330天以上天以上 20012001年实现全年双炉无备车运行，平均年实现全年双炉无备车运行，平均单炉运行单炉运行306.4306.4天天 气化炉不停车连续运行可达气化炉不停车连续运行可达136136天，烧天，烧嘴寿命可达嘴寿命可达197197天天 获获9696年度国家科技进步一等奖、年度国家科技进步一等奖、9999年度年度德士古远东和亚洲优秀用户奖德士古远东和亚
39、洲优秀用户奖鲁化对Texaco技术消化、吸收鲁化工艺烧嘴的运行情况鲁化工艺烧嘴的运行情况 一般能够运行80100天 使用耐磨材料后能运行150天以上 第一个新型耐磨烧嘴运行151天 最长运行197天 进料方式不同进料方式不同：shellshell采用采用干煤粉干煤粉进料，用氮进料，用氮气输送，进料系统复杂；气输送，进料系统复杂；TEXACOTEXACO、多喷嘴选、多喷嘴选用用水煤浆水煤浆进料，用泵输送，进料系统相对简进料，用泵输送，进料系统相对简单。单。气化炉结构的区别气化炉结构的区别：德士古气化炉的喷嘴是设：德士古气化炉的喷嘴是设在炉体顶部下喷式在炉体顶部下喷式单一喷嘴单一喷嘴，其喷嘴中心线
40、，其喷嘴中心线与渣口中心线重合；壳牌气化炉有与渣口中心线重合；壳牌气化炉有4 48 8个对个对列式喷嘴列式喷嘴，设在气化炉体下部炉壁上。，设在气化炉体下部炉壁上。德士古气化炉需耐火砖衬里，壳牌采用膜式水德士古气化炉需耐火砖衬里，壳牌采用膜式水冷壁。冷壁。Shell气化与Texaco气化区别比水煤浆气化少气化比水煤浆气化少气化303040%40%的水分，可的水分，可省省煤煤10%10%、省氧气、省氧气151525%25% 冷煤气效率比水煤浆高冷煤气效率比水煤浆高6 6个百分点，达到个百分点，达到808083%83% 有效气成分比水煤浆高有效气成分比水煤浆高7 71010个百分点，达个百分点，达到
41、到909093%93% 碳转化率比水煤浆高碳转化率比水煤浆高1 14 4个百分点，达到个百分点，达到99%99% 用于用于IGCCIGCC可使热效率达到可使热效率达到43%43% 水煤浆耐火砖水煤浆耐火砖1 12 2年，年，ShellShell水冷壁设计水冷壁设计2525年年 水煤浆喷嘴水煤浆喷嘴2 23 3个月，个月，ShellShell喷嘴设计喷嘴设计1 1年年 ShellShell气化炉及其部件气化炉及其部件、烧嘴等关键设备烧嘴等关键设备国国内尚不能制作内尚不能制作, ,完全依赖进口完全依赖进口;texaco;texaco炉已经炉已经完全国产化完全国产化. .Shell气化与Texaco
42、气化区别Shell干煤粉和Texaco 水煤浆气化技术对比 九五国家重点科技攻关项目九五国家重点科技攻关项目“新型多喷嘴对置新型多喷嘴对置式水煤浆气化技术式水煤浆气化技术”，由华东理工大学、兖矿，由华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂、天辰化学工程公司共同承担，鲁南化肥厂、天辰化学工程公司共同承担，并于并于20002000年年1010月通过国家石油和化学工业局月通过国家石油和化学工业局考核和鉴定。考核和鉴定。 十五国家（十五国家（863863）重大课题）重大课题“新型水煤浆气化新型水煤浆气化技术技术”在鲁南建成在鲁南建成11501150吨煤吨煤/ /日多喷嘴对置式日多喷嘴对置式气化炉，配套气化炉，配套
43、2424万吨甲醇万吨甲醇/ /年和年和71.8MW71.8MW联合发联合发电装置，由兖矿集团公司、华东理工大学共电装置，由兖矿集团公司、华东理工大学共同承担，并于同承担，并于20052005年年1212月、月、20062006年年1 1月通过国月通过国家石化协会考核和鉴定。家石化协会考核和鉴定。多喷嘴对置式气化炉多喷嘴对置式水煤浆气化工艺原理简图 磨煤制浆系统净化系统渣水处理系统气化系统IIIIAAVIIIIIIVIVAA烧嘴射流区管流区回流区多喷嘴对置式气化炉流场结构单喷嘴水煤浆气化炉流场结构 射流区、撞击区、撞击流股、回流区、折返流区、管流区。多喷嘴对置式气化多喷嘴对置式气化多喷嘴对置式气
44、化 多喷嘴气化技术特点多喷嘴气化技术特点气流床气化炉气流床气化炉预膜式长寿命高效气化喷嘴预膜式长寿命高效气化喷嘴交叉流式洗涤水分布器交叉流式洗涤水分布器复合床高温煤气冷却洗涤设备复合床高温煤气冷却洗涤设备分级净化的煤气初步净化工艺分级净化的煤气初步净化工艺蒸发分离直接换热式含渣水处理及热回收工艺蒸发分离直接换热式含渣水处理及热回收工艺 已获得一系列发明专利和实用新型专利，是已获得一系列发明专利和实用新型专利，是具有完全自主知识产权的煤气化技术。具有完全自主知识产权的煤气化技术。 多喷嘴气化与多喷嘴气化与TexacoTexaco气化比较气化比较炉型炉型规格规格/t/t煤煤/d/d原料煤原料煤种种
45、有效有效气气CO+HCO+H2 2% %比氧比氧NmNm3 3/KNm/KNm3 3COCOH H2 2比煤比煤Kg/KNmKg/KNm3 3COCOH H2 2C C转转化率化率数据来源数据来源国泰多喷国泰多喷嘴嘴11501150北宿北宿84.984.9309309535535989820052005年考核数据年考核数据鲁化鲁化TexacoTexaco320320北宿北宿82823363365475479696同期同期华鲁恒升华鲁恒升多喷嘴多喷嘴750750神府神府83.583.5581581999920052005年年6 6月月2222日日至至7 7月月1 1日运行统日运行统计计华鲁恒升华
46、鲁恒升TexacoTexaco750750神府神府6316319595同期同期上海焦化上海焦化TexacoTexaco500500神府神府8181412412638638959520042004年年3131（2 2）化肥工业化肥工业渭河渭河TexacoTexaco750750华亭华亭7878415415627627959520052005年年2828（1 1）大氮肥大氮肥淮南淮南TexacoTexaco500500华亭、华亭、义马义马7777425425702702959520022002年年TexacoTexaco用户交流论文集用户交流论文集多喷嘴气化与多喷嘴气化与TexacoTexaco气
47、化比较气化比较单喷嘴受限射流单喷嘴受限射流单喷嘴工作负单喷嘴工作负荷受限荷受限雾化实现混合雾化实现混合混合效果受限混合效果受限存在短路物流存在短路物流转化率受限转化率受限平推流段短气平推流段短气化反应进行程度化反应进行程度受限受限多喷嘴撞击流多喷嘴撞击流多喷嘴工作处多喷嘴工作处理负荷高理负荷高雾化撞击实现雾化撞击实现混合混合效果混合混合效果好好不存在短路物流不存在短路物流转化率高转化率高平推流长气化平推流长气化反应进行完全反应进行完全气化炉结构及流场GE水煤浆气化多喷嘴水煤浆气化多喷嘴气化与多喷嘴气化与TexacoTexaco气化比较气化比较上升管、下降管激冷方式上升管、下降管激冷方式有腾涌现
48、象有腾涌现象带水带灰带水带灰液位难控制液位难控制文丘里碳洗塔文丘里碳洗塔 细灰颗粒在一个塔内细灰颗粒在一个塔内洗涤洗涤 洗涤效果差洗涤效果差 黑水含固量高黑水含固量高喷淋、鼓泡复合床喷淋、鼓泡复合床 无腾涌现象无腾涌现象 避免带水带灰避免带水带灰 液位容易控制液位容易控制混合器旋风分离器水洗塔混合器旋风分离器水洗塔 分级净化分级净化先粗分再先粗分再精分精分 洗涤效果好洗涤效果好 黑水水质好黑水水质好气体初步净化系统GE水煤浆气化多喷嘴水煤浆气化多喷嘴气化与多喷嘴气化与TexacoTexaco气化比较气化比较高压闪蒸间接换热 易结垢、堵灰 换热效果差蒸发热水塔（闪蒸直接换热） 无结垢、堵灰现象
49、换热效果好渣水处理系统系统GE水煤浆气化多喷嘴水煤浆气化多喷嘴气化与多喷嘴气化与TexacoTexaco气化比较气化比较多喷嘴气化与多喷嘴气化与TEXACO区别（动画）区别（动画）兖矿国泰兖矿国泰2台台3.44.01150甲醇、发电甲醇、发电2005年投产年投产华鲁恒升华鲁恒升1台台2.86.5750氨氨2005年投产年投产兖矿国泰兖矿国泰1台台3.44.01150甲醇甲醇2007年年9月投月投产产兖矿鲁化兖矿鲁化1台台3.44.01150氨氨2007年年7月投月投产产滕州凤凰滕州凤凰3台台3.46.51150氨、甲醇氨、甲醇2008年底投产年底投产江苏灵谷江苏灵谷2台台3.884.01800
50、氨氨2009年初投产年初投产江苏索普江苏索普3台台3.46.51500甲醇、醋酸甲醇、醋酸2009年年3月投月投产产神华宁煤神华宁煤3台台3.884.01900二甲醚二甲醚2009年底投产年底投产宁波万华宁波万华3台台3.26.51000甲醇、氨、甲醇、氨、一氧化碳等一氧化碳等2009年年7月投月投产产多喷嘴气化技术推广应用E-GAS气化（原气化（原Destec或或DOW） E-GAS是在德士古基础上发展起来的二是在德士古基础上发展起来的二段式气化工艺，具有生产能力大，氧耗段式气化工艺，具有生产能力大，氧耗低及产率高等特点，而且已经经过较长低及产率高等特点，而且已经经过较长时间的工业化运行，有
