1、幾種煤氣化技術介紹煤氣化技術發展迅猛，種類很多，目前在國內應用的主要有：傳統的固定床間歇式煤氣化、德士古水煤漿氣化、多元料漿加壓氣化、四噴嘴對置式水煤漿氣化、殼牌粉煤氣化、GSP氣化、航天爐煤氣化、灰熔聚流化床煤氣化、恩德爐煤氣化等等，下別分別加以介紹。一 Texaco 水煤漿加壓氣化技術德士古水煤漿加壓氣化技術 1983 年投入商業運行后，發展迅速，目前在山東魯南、上海三聯 供、安徽淮南、山西渭河等廠家共計 13 臺設備成功運行，在合成氨和甲醇領域有成功的使用經 驗。Texaco 水煤漿氣化過程包括煤漿制備、煤漿氣化、灰水處理等工序：將煤、石灰石<助熔劑）、添加劑和 NaO H稱量后加

2、入到磨煤機中，與一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤漿；煤漿 同高壓給料泵與空分裝置來的氧氣一起進入氣化爐，在13001400 C下送入氣化爐工藝噴嘴洗滌器進入碳化塔，冷卻除塵后進入 CO 變換工序，一部分灰水返回碳洗塔作洗滌水，經泵進入氣化 爐，另一部分灰水作廢水處理。其優點如下：<1）適用于加壓下 <中、高壓）氣化，成功的工業化氣化壓力一般在4.0MPa和6.5Mpa。在較高氣化壓力下，可以降低合成氣壓縮能耗。<2）氣化爐進料穩定，因為氣化爐的進料由可以調速的高壓煤漿泵輸送，所以煤漿的流量和壓 力容易得到保證。便于氣化爐的負荷調節，使裝置具有較大的操作彈性。<3）工藝

3、技術成熟可靠，設備國產化率高。同等生產規模，裝置投資少。 該技術的缺點是：<1 ）因為氣化爐采用的是熱壁，為延長耐火襯里的使用壽命，煤的灰熔點盡可能的低，通常要 求不大于1300 C。對于灰熔點較高的煤，為了降低煤的灰熔點，必須添加一定量的助熔劑，這樣 就降低了煤漿的有效濃度，增加了煤耗和氧耗，降低了生產的經濟效益。而且，煤種的選擇面也受 到了限制，不能實現原料采購本地化。<2 ）燒嘴的使用壽命短，停車更換燒嘴頻繁 <一般 4560天更換一次） ，為穩定后工序生產必 須設置備用爐。無形中就增加了建設投資。<3）一般一年至一年半更換一次爐內耐火磚。二多噴嘴對置式水煤漿加壓

4、氣化技術該技術由華東理工大學潔凈煤技術研究所于遵宏教授帶領的科研團隊，經過20多年的研究，和兗礦集團有限公司合作，成功開發的具有完全自主知識產權、國際首創的多噴嘴對置式水煤漿氣 化技術，并成功地實現了產業化，擁有近 20項發明專利和實用新型專利。目前在山東德州和魯南 均有工業化裝置成功運行。該技術的水煤漿氣化壓力為3.06.5MPa，溫度為1300C。技術特點：多噴嘴對置的水煤漿氣流床氣化爐及復合床煤氣洗滌冷卻設備；分級凈化的煤氣初步凈化工藝；蒸發分離直接換熱式含 渣水處理及熱回收工藝。<1）多噴嘴對置式氣化及煤氣初步凈化 "3煤漿經隔膜泵加熱，通過四個對稱布置在起對噴進入氣化

5、爐，對置氣化爐的流場結構_11 匚I I爐內的氣化過程經歷了以下管流區組成煤漿顆粒在氣化對流加熱一顆粒的輻 反應、灰渣的形成等廠氣化反應是水平 流股步驟：顆粒的湍流彌散、顆中揮發份的析出、揮發產物的,4粒的振煤焦的多相與二次反應面的工藝噴嘴，與氧氣相反應、f反應同時存在的極為復雜的反應體系，可分為次反應'+渣的含采用混合器、旋風分離出氣化室的夾帶熔融態灰渣的高溫合成氣，在復合床結構的洗滌冷卻室內完成合成氣的膨冷 卻和熔渣的初步分離。量降到最低，并且減少壓力損失。<2）含渣水處理氣化爐及煤氣初步凈化系統來的含渣水分別減壓后導入含渣水處理系統，含渣水首長進入蒸發 熱水塔蒸發室，蒸發室

6、內含渣水大量汽化，溶解在水中的酸性氣體一起解吸，蒸發室產生的蒸汽進 入熱水室與循環灰水直接接觸，使灰水得到最大程度升溫。蒸發室底部含固量得到增濃的液相產物再進行真空閃蒸，進一步降低含渣水溫度和濃縮含渣水的含固量，將酸性氣體完全解吸 該技術的主要優點如下：<1）適用于加壓下 <中、高壓）氣化，成功的工業化氣化壓力一般在4.0MPa和6.5MPa。在較高的氣化壓力下，可以降低合成氣壓縮的能耗。<2 ）氣化爐進料穩定，因為氣化爐的進料由可以調速的高壓煤漿泵輸送，所以煤漿的流量和壓 力容易得到保證。便于氣化爐的負荷調節，使裝置具有較大的操作彈性。<3）工藝技術成熟可靠，設備國產

7、化率高。同等生產規模下，裝置投資低于Texaco技術。該技術的缺點是：<1）為延長耐火襯里的使用壽命，煤的灰熔點盡可能的低，通常要求不大于1450 C。對于灰熔點較高的煤，為了降低煤的灰熔點，必須添加一定量的助熔劑，這樣就降低了煤漿的有效濃度， 增加了煤耗和氧耗，降低了生產的經濟效益。<2）因為拱頂高度不夠，拱頂磚的使用壽命只有6500小時，還有待于進一步改進。三多元料漿加壓氣化工藝多元料漿加壓氣化工藝 <MCSG是一種新型煤氣化技術，由西北化工研究院開發成功的，擁有我國自主知識產權，獲得國家發明專利。該技術以其獨有的先進性、適用性和成熟的工業應用業 績，打破了國外公司在大型

8、煤氣化技術上的壟斷。該技術的工業化推廣，將為推動我國能源結構調 整和相關產業的發展發揮重要作用。多元料漿新型氣化技術屬濕法氣流床加壓氣化技術，是指對固體或液體含碳物質包括煤/石油焦/瀝青/油/煤液化殘渣）與流動相 水、廢液、廢水）通過添加助劑分散劑、穩定劑、PH值調節劑、濕潤劑、乳化劑）所制備的料漿，與氧氣進行部分氧化反應，生產CO+H為主的合成氣。水煤漿加壓氣化屬多元料漿氣化的特定型式。粗合成氣通過激冷、洗滌、凈化后，用于合成氨、合成甲 醇、制氫、合成油品、聯合循環發電等。1. 多元料氣化反應原理C+O 2=CO2+409.4C+CO 2=2CO 160.7C+H2O=CO+H 2 117.

9、8CO+H 2O =CO2+H2 92.5C+H 2 = CH 4+87.41/2S2+H2 = H2S+82.O1/2S2+CO = COS+55.82. 工藝過程料漿穩定性（24h析水率/%渣的排放碳轉化率/%有效氣體（CO+H2含量/%冷煤氣效率/%50010合成氣60 68.5多元料漿氣化反應的工藝過程包括料漿制備、加壓氣化、粗煤氣凈化、灰渣排放、灰水處理。 工藝流程簡圖如下：1.896 9880.6 86.270 75.8357420485620氧耗 /m3/1000 m3(CO+H2>原料消耗 /kg/1000 m3(CO+H2>4.技術特點1）原料適應性廣，包括煤、石

10、油焦、石油瀝青、渣油、煤液化殘渣、生物質等含碳物質以及 紙漿廢液、有機廢水等液體廢棄物。2）新型結構的氣化爐及獨特的激冷器，具有結構簡單，操作安全易控的特點，而且有利于熱量回收、耐火材料保護及固液分離。<3 ）富有特色的固態排渣和液態排渣技術，不僅解決了高灰熔點原料的氣化難題，而且從技術 角度拓寬了原料適用范圍。具體體現為： 固態排渣工藝不存在堵爐、拉絲等現象，有利于實現氣化爐長周期穩定運行。 固態排渣因灰渣未形成熔融狀態，不會對氣化爐耐火材料形成化學侵蝕，耐火材料壽命延長 2倍以上，大大降低操作和維護費用。 根據不同原料，同一氣化爐中，既可采用固態排渣，也可采用液態排渣，擴大了原料范圍

11、， 提高了操作彈性，且無需增加投資。<4）成熟完善的系統放大技術，解決了不同規模、不同壓力等級氣化裝置的項目化問題。已工業化裝置的壓力等級為 1.37.0 MPa，生產規模從年產 3萬噸合成氨到年產 90萬噸甲醇，單爐日 投料量為1502000噸。<5）通過氣化原料的優化組合，既解決了原料成漿性問題，又解決了灰熔點問題，特別是難成 漿原料的制漿問題，大大提高料漿的有效組成，降低了氣化消耗。同時，解決了高濃度、高粘度料 漿長距離輸送的難題。<6）獨具特色的灰水處理技術 <1山 級換熱閃蒸），減少了設備投資，簡化了工藝流程。<7）設備完全立足于國內，投資少，效益顯著。

12、<8）三廢排放少，環境友好，屬于潔凈氣化技術。<9）通過40余年的開發和完善，多元料漿氣化技術形成了完整、系統的專利體系。四GSP煤氣化技術GSP是一種先進成熟的煤氣化技術：干粉進粒，水冷壁氣化反應器，激冷流程，液態排渣。它 的優點是：原料適應性廣，投資省、粗煤氣成本較低、工藝運行可靠，兼有Shell與Texaco的優點。下面就對 GSF技術作一概要介紹。一、原料來源廣，適應性強從年青的泥、褐煤到年老的無煙煤系列中的所有煤種，灰分 >1 %的石油焦、油渣、工業污泥等 均可作為氣化原料。它對入爐煤或其他原料必須滿足粒徑、水分、灰分的基本要求。粒徑主要影響 碳轉化率，水分主要影響

13、煤粉輸送，灰分要求1 %以上，否則水冷壁無法掛渣形成膜式壁。各種不同的入爐原料粒徑、水分、灰分要求見表1。表1各種入爐原料的料徑、水分及灰分要求名稱粒徑分布/%水分/%灰分/%泥煤v 100m > 5512> 1v 500 i m > 99褐煤v 250 i m > 948> 1煙煤v 250 i m > 942> 1v 500 i m 100焦v 250 i m > 992> 1v 500m> 100無煙煤v 63 i m> 50 902> 1石油焦v 200 i m> 100、GSP工藝過程<1） GSP工

14、藝過程包括：合格粉煤制備及輸送，有低壓氮氣濃相輸送和高壓C02濃相輸送系統，通過煤鎖斗、壓力供料倉、燒嘴噴入氣化爐。<2）粉煤、純氧、蒸汽 <年青煤可以不加）在 4MPa 1400 C 1500 C下煤轉化成煤氣和熔融的渣。因為原料煤年青，C02供料，水蒸氣加入較少，煤氣成分中有效氣（CO+H2稿達94.5 %, C024%, CH4 0.02 %, N2 0.7 %，其他 0.78 %。<3 ）高溫煤氣在激冷室被噴灑的水冷卻到220 C,進入文丘里洗滌器，將煤氣中塵體積濃度降至Img/ m3 （干，煤氣中飽和的水供變換用。<4）熔渣在激冷室降溫固化成粒狀落入激冷室下部

15、的水浴中，通過灰鎖斗排人渣水槽，用撈渣 機將渣撈上皮帶送入渣倉，然后用汽車運至處理場。<5）出冷激室含塵（渣、碳 >約0. 4%的黑水送到固體物分離器，經初步分離殘余碳/塵后的 水再經過濾器、貯槽用泵送回冷激室。分離器下部出來的含塵黑水經減壓閃蒸后，在絮凝劑作用下 混凝沉淀，再經濃縮、過濾脫水，清水用泵返氣化冷激室過濾并送出界外處理。為保持冷激水中鹽 類平衡，約占黑水總量 15%的廢水排出界外處理。<6 ）煤粉鎖斗功能是將常壓下煤粉料供入加壓氣化系統。灰鎖斗的功能是將壓力氣化系統的渣 水送入常壓排渣系統。它們時刻處在一個由常壓到加壓，又從加壓到常壓的周期性交變過程。煤鎖 斗充

16、壓用C02,灰鎖斗充壓用水，此過程用可編程序控制器來實現。<7 ）通過鎖斗將粉煤供入加壓料倉，在此通入的C02與煤粉處于一種密相流化狀態，然后通過供料管送至氣化爐燃燒噴嘴。<8）供料倉到氣化爐燒嘴的供料管安有原料密度儀，質量流量儀測量煤粉供入量，并與供入的 氧氣及氣化爐、氣化室與激冷室壓差組成一套控制氣化爐操作的調節系統。三、GSP煤氣化爐結構特征GSP氣化爐由一個主燒嘴和一個點火燒嘴、氣化室、冷激室及承壓外殼組成。氣化室內設有水 冷壁，水冷壁主要作用是抵抗1450C1500 C高溫及熔渣的侵蝕，水冷壁系由水冷盤管及固定在盤管上的抓釘與 SiC耐火材料共同組成的一個圓筒形膜式壁。膜

17、壁與承壓外殼間有約50mm間隙，間隙間充一小股流動的常溫合成氣<或 C02、N2）。水冷壁水冷管內的水采用強制密閉循環，在這循環系統內，有一個廢熱鍋爐生產0.5Mpa<g ）低壓蒸汽，將其熱移走，使水冷壁水冷管內水溫始終保持一恒定范圍。激冷室為一承壓空殼，外徑和氣化室一樣，上部設有若干冷激水噴頭。在此將煤氣驟冷至220 C。煤氣由冷激室中部引出。激冷室下部為一錐形，內充滿水，熔渣遇冷固化成顆粒落入水浴 中，排入灰鎖斗。GSP 氣化爐除燒嘴為不銹鋼和少量特殊不銹鋼外，其余全為碳鋼材料。氣化爐及其水冷壁壽命10年20年，燒嘴壽命10年（頂端部一年維修一次>。四、GSP氣化技術指標

18、先進性及原材料動力消耗分析<1 ）技術指標碳轉化率： 99.5%；氣化效率： 80% 82%；氣化熱效率： 90%<含飽和煤氣帶入變換的水蒸氣）。<2）原材料及動力消耗 <每 1000m3<C0+H）2 ）原料煤 <收到基、熱值 Qnet.ar=21351kJ kg 煤）： 708kg；氧 <99.6%）： 320m3；蒸汽 <4.5MPa, 350C）： 17kg30kg<與煤質有關）；C02<4.5MPa, 40C）： 85m3電： 55kWh。五灰熔聚流化床粉煤氣化技術一、灰熔聚流化床粉煤氣化技術的基本原理灰熔聚流化床粉煤氣化以

19、碎煤為原料（v 68mm>以空氣或富氧或氧氣為氧化劑，水蒸氣或二氧化碳為氣化劑 , 在適當的煤粒度和氣速下，使床層中粉煤沸騰，床中物料強烈返混，氣固兩相充 分混合，溫度到處均一，在部分燃燒產生的高溫<9501100C ）下進行煤的氣化。煤在床內一次實現破粘、脫揮發份、氣化、灰團聚及分離、焦油及酚類的裂解等過程。流化床反應器的混合特性有利于傳熱、傳質及粉狀原料的使用，但當應用于煤的氣化過程時，受煤的氣化反應速率和寬篩分物料氣固流態化特性等因素影響，爐內的強烈混合狀態導致了爐頂帶 出飛灰 <上吐）和爐底排渣 <下瀉）中的碳損失較高的缺點。常規流化床為降低排渣的碳含量，必須

20、保持床層物料的低碳灰比；而在這種高灰床料工況下，為維持穩定的不結渣操作，不得不采用較低 的操作溫度 （ v 950C >，這又決定了傳統流化床氣化爐只適用于高活性的褐煤或次煙煤。灰熔聚流 化床粉煤氣化工藝根據射流原理，設計了獨特的氣體分布器和灰團聚分離裝置，中心射流形成床內 局部高溫區<12001300C），促使灰渣團聚成球，借助重量的差異達到灰團與半焦的分離，在非 結渣情況下連續有選擇地排出低碳含量的灰渣，提高了床內碳含量和操作溫度<達 1100C） , 從而使其適用煤種拓寬到低活性的煙煤乃至無煙煤。二、灰熔聚流化床粉煤氣化工藝的特點<1 ） 煤種適應性廣，可實現氣化

21、原料本地化。<2） 操作溫度適中，無特殊材質要求，操作穩定，連續運轉可靠性高。<3） 工藝流程簡單，氣化爐及配套設備結構簡單，造價低，維護費用低。<4） 灰團聚成球，借助重量的差異與半焦有效分離，排灰碳含量低（<10%>。<5）爐內形成一局部高溫區 <12001300C），氣化強度高。<6） 飛灰經旋風除塵器捕集后返回氣化爐，循環轉化，碳利用率高。<7） 產品氣中不含焦油，洗滌廢水含酚量低，凈化簡單。<8） 設備投資低，氣化條件溫和，消耗指標低，煤氣成本低。<9） 中國自主專利 , 同等規模下，與引進氣化技術相比，投資低50%。

22、三、灰熔聚流化床粉煤氣化工藝流程<圖略）<1）備煤系統粒徑為030mm的原料煤（焦，先篩分、破碎到08mm粒度，回轉干燥器烘干（煙煤水分v5%，褐煤 <12% > 待用。<2> 進料系統 備好的入爐煤經斗式提升機進入煤鎖斗系統，由螺旋給料器計量，氣力輸送進入氣化爐下部。<3）供氣系統氣化劑 （空氣 /蒸汽、氧氣 /蒸汽 >分三路計量調節，由分布板、環形管、中心射流管進入氣化 爐。<4> 氣化系統煤在氣化爐中部分燃燒產生的高溫<9501100 C）下與氣化劑 < 氧氣、蒸汽）進行反應，一次實現破粘、脫揮發份、氣化、灰團聚及分

23、離、焦油及酚類的裂解等過程，生成煤氣。<5> 除塵系統高溫煤氣帶出的飛灰，大部分經一級旋風分離器捕集，返回氣化爐進一步氣化，二級旋風分離器捕集的少量飛灰排出系統。<6> 廢熱回收系統及煤氣凈化系統 除塵后的熱煤氣依次進入廢熱鍋爐、蒸汽過熱器和脫氧水預熱器回收熱量，再經洗滌塔凈化冷 卻，送至下一工序。<7> 操作控制系統采用集散型控制系統 <DCS實現控制室集中對整個氣化生產過程主要工藝參數進行自動監測和 控制，由DCS系統完成實時監測指示、自動調節、順序控制、安全連鎖、報警、趨勢記錄和報表生 成。四、灰熔聚流化床粉煤氣化工藝的適用范圍 “灰熔聚流化床粉

24、煤氣化技術”工業示范成功標志著我國煤氣化技術完全依賴進口的時代即將結束，中國科學院山西煤炭化學研究所目前已有能力設計單臺處理量100300 噸煤/日的氣化爐（0.030.5MPa, $ 2.4m,配套26萬噸合成氨/年。經大量煤種實驗證明對絕大多數煤種的適應 性，使得實現原料本地化成為可能，對我國中小氮肥廠改變原料路線，降低生產成本，提供了高 效、先進、經濟、適用的國產煤氣化技術。通過選擇不同的氣化劑及其配比可以制取適合工業燃燒 和合成化學品等用戶不同需求的合成氣與工業燃料氣。五、灰熔聚流化床粉煤氣化技術的現狀與發展方向 灰熔聚流化床粉煤氣化技術當前亟待改進的主要問題是：提高氣化爐操作壓力,從

25、而提高單臺 氣化爐0 2400mm的處理能力。此外，碳利用率、冷煤氣效率和煤氣有效成分也有待進一步改 善。六 殼牌煤氣化一、Shell 煤氣化工藝Shell煤氣化工藝（SCGP以干煤粉為原料、純氧作為氣化劑，液態排渣，屬加壓氣流床氣化。 原煤先行破碎研磨成煤粉并經干燥處理，再用氮氣送進入貯罐，貯罐內的煤粉與氧氣和蒸汽一起， 送進氣化爐的燃燒器。上述過程所用的氧氣和氮氣，均由一套低溫空氣分離裝置產生。噴入的煤粉、氧氣和蒸汽的混合體在3.54.0MPa壓力下，1400- 1700C的溫度范圍內發生化學反應。此操作溫度使煤所含的灰份熔化并滴到氣化爐底部，變成一種玻璃狀不可瀝濾的爐渣而排出。這個溫度

26、亦防止形成不合需要的有毒熱解副產物，例如苯酚和多環芳香烴。出氣化爐的合成氣溫度1400-1500C，用循環氣體激冷冷卻至900C，然后進入一個合成氣冷卻器作進一步冷卻，同時產生高、中壓蒸汽。從氣化爐出來的合成氣中所攜帶的少量灰份顆粒，在一個旋風分離器和陶瓷過濾器中分離除 去，再部分循環返回氣化爐，以確保碳轉化率達到99%以上。離開氣化工序的合成氣中含有 80-83%的原煤能量，它被稱為冷煤氣效率。由氣化爐和合成冷 卻器產生的蒸汽 ,含有另外的 14-16%能量。相比之下，以水煤漿為原料的氣化工藝的冷煤氣效率大 約為 74-77%。煤炭中所含的硫、鹵素及氮化合物，在氣化過程中生成氣態的硫化物、鹵

27、素、分子態氮、痕量氨及氰化氫。氰化氫及硫化羰 （COS被催化轉化為氨及硫化氫。鹵素和氨經水洗去除。水洗過的合 成氣送入后工序變換裝置。Shell 氣化爐為水冷壁型式，內壁布有水冷卻管，副產部分蒸汽。操作時壁內形成一層渣，用 “以渣抗渣”方式保護襯里不受侵蝕。因為不需要耐火磚絕熱層，運轉周期長，單爐運行，不需要 備用爐，可靠性高。 Shell 煤氣化裝置能力大，氣化壓力為 3.5-4.0MPa ，單爐處理煤量為 2000 2600 噸 / 日。二、Shell 的煤氣化對煤質的要求及用煤的處理 "Shell 煤氣化工藝的原料是干煤粉，用高壓氮氣輸送入氣化爐，對煤種的適用范圍寬，能夠以 當

28、地煤種為原料，而且碳轉化率超過99。該工藝過程對煤的特性，例如煤的粒度、粘結性、含水量、含硫量、含氧量及灰分含量均不敏感，但對于灰熔點較高的煤如灰熔點1400C須加入助熔劑（石灰石，改變溶渣性能。在荷蘭Demkolec 工廠工業化裝置上已使用過包括澳大利亞煤、哥倫比亞煤、印尼煤、南非煤、美國煤、波蘭煤等 14 個煤種進行氣化，均能正常生產。只要有煤質分 析數據，不需進行試燒、認定，即可根據用戶提供煤種進行裝置設計。另外，殼牌氣化是干法除塵，無灰水處理系統。干灰容易處理，對環境有利。三、Shell 煤氣化技術特點1 、氣化爐結構較簡單，內部為膜式水冷壁，無任何耐火磚，燒嘴壽命長，導致氣化爐堅固耐

29、用，故氣化爐操作可靠2、任何煤都可氣化，灰熔點高時只需加入助熔劑（ 石灰石 >，干粉進料，氣化效率高，氧氣消耗低 Texaco 氣化 15-25%，原料制備系統較簡單，進料靈活。3、高效率，原料煤所含能量之中，大約80-83%以合成氣形式回收，另外 14-16%以蒸汽形式回收。蒸汽可以用于驅動空氣分離裝置的空氣壓縮機，以及用來發電或作其它用途。4、對稱式多燒嘴，混合效果好，轉化率高。5、熔渣氣化，熔渣可以保護渣膜水冷壁，并確保產生無毒的廢渣及灰。6、 高溫氣化，碳轉化99%有效氣體成份含量高，C02含量低，幾乎無 CH4及酚類、焦油等 生成。7、有利于環保，SCGP工藝的硫氧化物及粉塵排

30、放量實際上為零。煤的灰份則被轉變成一種惰 性爐渣，可以用作道路建筑材料。 SCGP裝置產生相當少廢液排放，這種廢液不含有機污染物，工 藝用水可循環利用，做到廢水的零排放。 %六、Shell 煤氣化爐特點 通過大量的設備開發工作，殼牌確定了氣化爐的形狀，實際上是膜式水冷壁室的形狀。氣化爐 包括：膜式水冷壁室、環形空間和壓力外殼容器。項目設計方面的主要問題是設計膜式水冷室和它 在壓力殼體中的懸掛問題。<1）膜式水冷壁Shell 在阿姆斯特的實驗氣化爐內都有耐火襯里，但根據操作經驗，Shell 認為既使對最先進的耐火磚在高熱負荷和熔渣不斷侵蝕的環境下難以保證高和長壽命運行。所以，確定在氣化爐的

31、高 壓殼體中，安裝用沸水冷卻的膜式水冷壁 （ 以下簡稱“膜式壁” >。使工藝過程實際上在膜式壁圍成 的空腔里發生。氣化壓力是由外部的高壓殼體隨。中試和示范裝置中都裝有膜式壁。在工業化的溶 渣鍋爐中，膜式壁有廣泛的使用經驗。膜式壁一方面提高了SCGP的效率，不需額外加入蒸汽，并可副產中、高壓蒸汽，同時也增強了工藝操作強度 （ 因為膜式壁設計時，考慮了超過設計條件的情況和操作干擾>，另一方面，膜式壁增加了項目設計的難度、工業化的復雜程度和投資。項目設計還涉及高溫和還原性合成氣氣氛等因 素，所以在設計過程中，膜式壁必須適應這些條件。同時，還要滿足高負荷水/ 蒸汽系統的要求。<2）環

32、形空間環形空間位于壓力容器和膜式壁之間，設計環形空間是為了容納水/蒸汽的輸出 / 輸入管和集管，另外，環形空間便于檢查和維修。為了上述的要求，在休斯敦的示范裝置中，Shell 采用裝置模型有效地確定了環形空間的尺寸大小。最終，完成了一個簡單、有效且易于制造的膜壁懸掛系 統。在Buggenum的工業化裝置中，設計并完成了此膜壁懸掛系統。<3）壓力殼體Shell 氣化爐的壓力殼體是標準化設計，可按一般壓力容器標準進行制造。材料一般用低鉻 鋼。<4）材料SCGP勺項目開發工作中，Shell在有限的范圍內對材料做了實驗。為了確保材料能承受實際的工藝條件，中試和示范裝置開發研究中重點對不同的

33、材料做了實驗，其中部分是在實際設備上完成 的，部分在實驗裝置付線上做的，測試基本指標是材料必須滿足煤氣化的工藝條件，如材料要易于 制造和維修，便于安裝和焊接，適于在當地維修和保養，且價格比較低廉。測試的結果是：SCGP的材料主要是低合金鋼材料。5）燒嘴燒嘴的空氣動力學設計和所產生的熱流量效果是SCGP多年研究開發后確定的。項目設計不僅要考慮噴嘴慮的基本機械設計要求 （ 如滿足空氣動力學設計和所得的熱流量數據的要求還要考慮制造方面的要求。燒嘴的可行性和壽命連續一年以上運轉。Shell 休斯敦的示裝置證實，燒嘴壽命可在 9500 小時以上。將此示范裝置的經驗用于 Buggenum 的工業化裝置中發

34、現，燒嘴未發生操作故 障，到 1998 年 2月 11日，這些燒嘴的使用時間分別達到為7607 個小時（兩個和 4467 小時（另兩個。燒嘴有時因操作原因也需更換，如停車和安裝前的除氧過程，一般可用備用燒嘴來代替。七航天爐煤氣化HT-L煤氣化工藝是航天一所借鑒荷蘭SHELL德國GSR美國TEXACC煤氣化工藝中先進技術，配置自己研發的盤管式水冷壁氣化爐而形成的一套結構簡單、有效實用的煤氣化工藝。現將該 工藝在煤化工項目中的應用介紹如下：一、工藝介紹1、磨煤與干燥系統磨煤與干燥系統的工藝流程、運行原理、控制參數都與SHELL工藝相同，兩套系統一開一備，單套能力35噸/小時，目的是制造出粒度小于9

35、0微M的大于80%水含量小于2%勺煤粉。沒有單獨的石灰石加入系統，只是利用皮帶秤通過比值調節將粒狀石灰石加到輸煤皮帶上，一塊進入磨煤 機研磨。2 、加壓輸送系統加壓輸送系統的工藝流程、運行原理、控制參數都與SHELL工藝相同，目的是將制出的合格煤粉利用壓差輸送至氣化爐進行燃燒氣化。不同是 V1205下面是三條腿，三條線輸送，到燒嘴處匯合 從燒嘴環隙呈螺旋狀噴入爐膛。3、氣化及凈化燒嘴設計同 GSR采用單燒嘴頂燒式氣化，氣化爐采用TEXACO激冷工藝，氣化爐升壓到1MRa時，煤粉及氧、蒸汽混合以一定的氧煤比進入氣化爐，穩壓1 小時掛渣，爐膛內設置有 8 個溫度檢測點，可以作為氣化溫度的參考點，也

36、可以判斷掛渣的狀態。設計氣化溫度1400-1600 C,氣化壓力4.0MRa。熱的粗煤氣和熔渣一起在氣化爐下部被激冷，也由此分離，激冷過程中，激冷水蒸 發，煤氣被水蒸汽飽和，出氣化爐為199 C，經文丘里洗滌器、洗滌塔洗滌后，194 C、固體含量小于 0.2mg/m3 的合成氣送去變換。4、渣及灰水處理系統渣及灰水處理系統的工藝流程、運行原理、控制參數都與TEXACO工藝相同。渣經破渣機，高壓變低壓鎖斗，排到撈渣機，進行渣水分離，水回收處理利用；灰水經高壓閃蒸、真空閃蒸后到沉 降池，清水作為激冷水回收利用 ，漿水經真空抽濾后制成濾餅。二、技術特點1、原料的適應性 據設計方介紹，該工藝煤種適應性

37、廣，從煙煤、無煙煤到褐煤均可氣化，對于高灰份、高水 分、高硫的煤種同樣適用。龍宇生產用過兩種煤，神木炭廠和永煤新橋，工況穩定，有效氣含量基 本能夠達到設計要求，但因為神木炭廠的煤灰分含量低<v 10%，掛渣情況不是太好，爐膛上部還可以，下部基本掛不上渣。永煤新橋煤運行時間較短，還不能完全反應其結渣性。附神木炭廠和永煤新橋的煤質分析:內水硫份灰分揮發份固定碳神木炭廠5.720.838.7335.8850.37新橋礦1.470.8422.568.8467.132 、單系列能力現設計單臺氣化爐生產能力為有效氣體<CO+H2)4.2萬NM3/H,可生產甲醇15-20 萬噸 /年，正在研發年

38、產甲醇 35 萬噸的配套氣化技術和設備。3、設計碳轉化率高，達到98%，渣中殘碳控制在1-2%，實際殘碳含量： 2.74% ， 3.98% ，1.59%;設計有效氣含量 90%其中CO70% H220%實際見下面合成氣分析:合成氣氧氣氮氣一氧化碳氫氣二氧化碳神木炭廠0.01 6.1252.5727.014.3新橋礦0.022.5354.9227.1315.4注: 煤粉輸送介質為二氧化碳，負荷為60%4、熱效率總的熱效率為 95-96%,實際冷煤氣效率為80-83%,蒸汽產量只有 3T/H，大部分的熱量都由粗煤氣及熔渣帶入激冷水中，造成熱量損失。5、氧耗設計生產每千方有效氣耗氧330-360Nm

39、3,實際生產中用新橋礦煤，60%的負荷時產的有效氣及耗氧數據進行計算,每千方有效氣耗氧為 382.45 Nm3。6、煤耗原設計用固定碳為 74%的鶴壁煤作為原料煤，煤耗為600Kg/KNm3有效氣，實際生產中用新橋礦煤, 60%的負荷時產的有效氣及煤、氧數據進行計算,每千方有效氣耗煤為693 Kg。7、污水排放設計每小時有 9.76 噸污水排放到水處理裝置,實際運行中最高排放量達到20 噸/小時,但平均排放量小于 10噸每小時,基本達到了設計要求。8、氣化爐水冷壁氣化爐水冷壁采用盤管式，水管內徑為DN4Q保證水流量分配均勻，不會堵管使水流量過低造成爆管。但阻力較大，換熱效果差。三、關鍵設備及儀

40、表1、磨煤機磨煤機采用沈重的 G168型，運行效果較好，70%下負荷磨輥加壓到 6.5MPa,70%以上負荷加 壓到7.5 MPa ;磨出的煤粉 80%上小于90um,其中w 40um的占3-27%, 般在10%£右。售后服 務較差。2、燒嘴HT-L氣化爐的燒嘴是航天一所自己制造，與德國GSP氣化燒嘴相似，只是煤粉噴入的方向有一些改變。采用點火燒嘴、開工燒嘴、煤燒嘴一體,點火燒嘴在中心,使用0.2 MPa 的天然氣,開工燒嘴采用天然氣壓縮機出口的 1.7 MPa 的天然氣,爐膛升壓到 1.0 MPa 后,三條煤粉管線同時 投煤 因為氧管線只有一條,氧煤比按總量控制）,投煤后,開工點火燒嘴退出。設計方說,燒嘴 一般損壞的都是燒嘴頭,燒嘴頭需半年到一年更換一次價格說不清）。試車三個月來,已更換三個燒嘴,說是燒嘴本身沒有問題,只是為了實驗減少燒嘴阻力。3、HT-L 氣化爐 氣化爐采用頂燒式,只要保證燒嘴壓差,一般不會燒壞燒嘴。水冷壁采用盤管式,循環水分配環管相對均勻引出 DN40的四根水管，四根水管平