1、氣化工藝各有千秋 1.常壓固定床間歇式無煙煤（或焦炭）氣化技術 目前我國氮肥產業主要采用的煤氣化技術之一，其特點是采用常壓固定床空氣、蒸汽間歇制氣，要求原料為準 2575mm的塊狀無煙煤或焦炭，進廠原料利用率低，單耗高、操作繁雜、單爐發氣量低、吹風放空氣對大氣污染嚴重，屬于將逐步淘汰的工藝。 2.常壓固定床無煙煤（或焦炭）富氧連續氣化技術 其特點是采用富氧為氣化劑、連續氣化、原料可采用?準 810mm粒度的無煙煤或焦炭，提高了進廠原料利用率，對大氣無污染、設備維修工作量小、維修費用低，適合用于有無煙煤的地方，對已有常壓固定層間歇式氣化技術進行改進。 3.魯奇固定床煤加壓氣化技術 主要用于氣化褐

2、煤、不粘結性或弱粘結性的煤，要求原料煤熱穩定性高、化學活性好、灰熔點高、機械強度高、不粘結性或弱粘結性，適用于生產城市煤氣和燃料氣。其產生的煤氣中焦油、碳氫化合物含量約1%左右，甲烷含量約10%左右。焦油分離、含酚污水處理復雜，不推薦用以生產合成氣。 4.灰熔聚煤氣化技術 中國科學院山西煤炭化學研究所技術。其特點是煤種適應性寬，屬流化床氣化爐，煤灰不發生熔融，而只是使灰渣熔聚成球狀或塊狀灰渣排出。可以氣化褐煤、低化學活性的煙煤和無煙煤、石油焦，投資比較少，生產成本低。缺點是操作壓力偏低，對環境污染及飛灰堆存和綜合利用問題有待進一步解決。此技術適合于中小型氮肥廠利用就地或就近的煤炭資源改變原料路

3、線。 5.恩德粉煤氣化技術 屬于改進后的溫克勒沸騰床煤氣化爐，適用于氣化褐煤和長焰煤，要求原料煤不粘結或弱粘結性，灰分25%30%，灰熔點高、低溫化學活性好。在國內已建和在建的裝置共有13套22臺氣化爐，已投產的有16臺。屬流化床氣化爐，床層中部溫度10001050。目前最大的氣化爐產氣量為4萬m3/h半水煤氣。缺點是氣化壓力為常壓，單爐氣化能力低，產品氣中CH4含量高達1.5%2.0%，飛灰量大、對環境污染及飛灰堆存和綜合利用問題有待解決。此技術適合于就近有褐煤的中小型氮肥廠改變原料路線。 6.GE水煤漿加壓氣化技術 屬氣流床加壓氣化技術，原料煤運輸、制漿、泵送入爐系統比干粉煤加壓氣化簡單，

4、安全可靠、投資省。單爐生產能力大，目前國際上最大的氣化爐投煤量為2000t/d，國內已投產的氣化爐能力最大為1000t/d。設計中的氣化爐能力最大為1600t/d。對原料煤適應性較廣，氣煤、煙煤、次煙煤、無煙煤、高硫煤及低灰熔點的劣質煤、石油焦等均能用作氣化原料。但要求原料煤含灰量較低、還原性氣氛下的灰熔點低于1300，灰渣粘溫特性好。氣化系統不需要外供過熱蒸汽及輸送氣化用原料煤的N2或CO2。氣化系統總熱效率高達94%96%，高于Shell干粉煤氣化熱效率（91%93%）和GSP干粉煤氣化熱效率（88%92%）。氣化爐結構簡單，為耐火磚襯里，制造方便、造價低。煤氣除塵簡單，無需價格昂貴的高溫

5、高壓飛灰過濾器，投資省。國外已建成投產6套裝置15臺氣化爐；國內已建成投產7套裝置21臺氣化爐，正在建設、設計的還有4套裝置13臺氣化爐。 已建成投產的裝置最終產品有合成氨、甲醇、醋酸、醋酐、氫氣、CO、燃料氣、聯合循環發電，各裝置建成投產后，一直連續穩定長周期運行。裝備國產化率已達90%以上，由于國產化率高、裝置投資較其他加壓氣化裝置都低，有備用氣化爐的水煤漿加壓氣化與不設備用氣化爐的干煤粉加壓氣化裝置建設費用的比例大致為Shell法 : GSP法 : 多噴嘴水煤漿加壓氣化法 : GE水煤漿法=（2.02.5）:（1.41.6）:1.2:1.0。缺點是氣化用原料煤受氣化爐耐火磚襯里的限制，適

6、宜于氣化低灰熔點的煤；碳轉化率較低；比氧耗和比煤耗較高；氣化爐耐火磚使用壽命較短，一般為12年；氣化爐燒嘴使用壽命較短。 7.多元料漿加壓氣化技術 西北化工研究院開發的具有自主知識產權的煤氣化技術，屬氣流床單燒嘴下行制氣。典型的多元料漿組成為含煤60%65%，油料10%15%，水20%30%。筆者認為在制備多元料漿時摻入油類的辦法不符合當前我國氮肥工業以煤代油改變原料路線的方針，有待改進。 8.多噴嘴（四燒嘴）水煤漿加壓氣化技術由華東理工大學、兗礦魯南化肥廠、中國天辰化學工程公司共同開發。屬氣流床多燒嘴下行制氣，氣化爐內用耐火磚襯里。在山東德州華魯恒生化工股份有限公司建設1套氣化壓力為6.5M

7、Pa、處理煤750t/d的氣化爐系統，于2005年6月正式投入運行，至今運轉良好。在山東滕州兗礦國泰化工有限公司建設2套氣化壓力為4.0MPa、處理煤1150t/d的氣化爐系統，于2005年7月21日一次投料成功，運行至今。以北宿洗精煤為原料氣化，多噴嘴水煤漿加壓氣化與單燒嘴加壓氣化氣化技術指標見表1。表1 多噴嘴氣化與單燒嘴氣化結果對比( kg/km3)有效氣成分/碳轉化率/ 有效氣比煤耗/m3km-3 有效氣比氧耗多噴嘴氣化84.9 98.8535 314單燒嘴氣化82839698 547336多噴嘴氣化爐調節負荷比單燒嘴氣化爐靈活，適宜于氣化低灰熔點的煤。已建成及在建的有11套裝置30臺

8、氣化爐。已順利投產的有3套裝置4臺氣化爐。在建最大的氣化爐投煤量為2000t/d，氣化壓力6.5MPa。目前暴露出來的問題是氣化爐頂部耐火磚磨蝕較快；同樣直徑同等生產能力的氣化爐，其高度比GE單燒嘴氣化爐高，多了3套燒嘴和與其相配套的高壓煤漿泵、煤漿閥、氧氣閥、止回閥、切斷閥及連鎖控制儀表，1套投煤量1000t/d的氣化爐投資比單燒嘴氣化爐系統的投資多2000萬3000萬元。但該技術屬我國獨有的自主知識產權技術，在技術轉讓費方面比引進GE水煤漿氣化技術具有競爭力。 9.Shell干煤粉加壓氣化技術 屬于氣流床加壓氣化技術。可氣化褐煤、煙煤、無煙煤、石油焦及高灰熔點的煤。入爐原料煤為經過干燥、磨

9、細后的干煤粉。干煤粉由氣化爐下部進入，屬多燒嘴上行制氣。目前國外最大的氣化爐處理量為2000t/d煤，氣化壓力為3.0MPa。這種氣化爐采用水冷壁，無耐火磚襯里。可以氣化高灰熔點的煤，但仍需在原料煤中添加石灰石做助熔劑。國內2000年以來已引進19臺，其目標產品有合成氨、甲醇，氣化壓力3.04.0MPa。我國引進的Shell煤氣化裝置只設1臺氣化爐單系列生產，沒有備用爐，在煤化工生產中能否常年連續穩定運行尚待檢驗。1套不設備用爐的裝置投資相當于設備用爐的GE氣化裝置或多噴嘴水煤漿氣化裝置的投資的22.5倍，排出氣化爐的高溫煤氣用龐大的、投資高的廢熱回收鍋爐回收顯熱副產蒸汽后，如用于煤化工，尚需

10、將蒸汽返回后續CO變換系統，如用于制合成氨和氫氣，副產的蒸汽量還不夠用。同時還需要另設中壓過熱蒸汽系統用于氣化爐的過熱蒸汽。筆者認為目前Shell帶廢熱鍋爐的干煤粉加壓氣化技術并不適用于煤化工生產，有待改進。 10.GSP干煤粉加壓氣化技術 屬于氣流床加壓氣化技術，入爐原料煤為經過干燥、磨細后的干煤粉，干煤粉由氣化爐頂部進入，屬單燒嘴下行制氣。氣化爐內有水冷壁內件，目前國外最大的GSP氣化爐投煤量為720t/d褐煤。因采用水激冷流程，投資比Shell爐省，適用于煤化工生產。正常時要燃燒液化氣或其他可燃氣體，以便于點火、防止熄火和確保安全生產。目前世界上采用GSP氣化工藝技術的有3家，但是現在都

11、沒有用來氣化煤炭，其中黑水泵煤氣化廠只有6年氣化褐煤的業績，沒有長期氣化高灰分、高灰熔點煤的業績。神華寧夏煤業集團有限責任公司已決定采用GSP干煤粉加壓氣化技術建設83萬t/a二甲醚，一期60萬t/a甲醇項目，單爐投煤量約2000t/d。 11.兩段式干煤粉加壓氣化技術 西安熱工研究院開發成功的具有自主知識產權的煤氣化技術。可氣化煤種包括褐煤、煙煤、貧煤、無煙煤，以及高灰分、高灰熔點煤，不產生焦油、酚等。其特點是采用兩段氣化，其缺點是合成氣中CH4含量較高，對制合成氨、甲醇、氫氣不利。廢熱鍋爐型氣化裝置適用于聯合循環發電，其示范裝置投煤量2000t/d級兩段式干煤粉加壓氣化爐（廢熱鍋爐流程）已

12、決定用于華能集團“綠色煤電”項目，另一套示范裝置投煤量1000t/d級兩段式干煤粉加壓氣化爐（激冷流程）已決定用于內蒙古世林化工有限公司30萬t/a甲醇項目。 12.四噴嘴對置式干粉煤加壓氣化技術 由華東理工大學、兗礦魯南化肥廠（水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心）和中國天辰化學工程公司通力合作開發的具有自主知識產權的煤氣化技術。中試裝置投煤能力為1545t/d，建于兗礦魯南化肥廠。氣化爐為熱壁爐，內襯耐火磚。干粉煤由氣化爐上部經4個燒嘴加入，產生的合成氣下行經水激冷后出氣化爐。屬氣流床煤氣化爐。以兗礦魯南化肥廠GE水煤漿氣化工業裝置生產用煤為原料進行試驗。中試裝置作了以氮氣和CO2為輸送載氣

13、的試驗。氣化溫度為13001400，氣化壓力為2.03.0MPa，工藝數據見表2。 表2 四噴嘴對置式干粉煤加壓氣化技術中試數據(kg/km3)有效氣碳轉化率/冷煤氣效率/有效氣比煤耗有效氣比氧耗/m3km-3有效氣比蒸汽耗8993988384530-540300-320110-130該氣化爐屬熱壁爐，適用于氣化低灰熔點的煤，在技術指標上與多噴嘴水煤漿加壓氣化爐相差并不太大，但是增加了過熱蒸汽的投資及消耗和加壓氮氣或CO2載氣的投資及能耗。有待在冷壁爐上再做些工作，以期取得完善的成果。 工藝技術選擇和評述 評價煤氣化工藝技術必須建立在其是否屬于潔凈煤氣化技術的基礎上。目前為止，還沒有開發出萬能

14、的煤氣化爐型和技術，各種煤氣化爐型和氣化技術都有其特點、優點和不足之處，都有其對煤種的適應性和對目標產品的適用性。建設煤化工項目必須選擇經過大量試驗、工業性示范和工業生產實踐的工藝，要擇優選用節能、投資省、成本低、效率高、對環境無污染或輕度污染但能很好處理的潔凈煤氣化技術。在評價時要從全廠總流程的觀點上作技術經濟分析評價，切不可只從某一種煤氣化工藝技術的角度作局部和不客觀的評價。同時，也切不可以只聽專利商的片面性介紹，作局部的不全面的技術經濟評價。現有的12種煤氣化工藝技術，可以分為以下幾種類型。 （1）逐步淘汰型如常壓固定層間歇式無煙煤（或焦碳）氣化技術。 （2）適用于中小型氮肥廠改變原料路

15、線和進行技術改造如常壓固定層無煙煤（或焦碳）富氧連續氣化技術、灰熔聚煤氣化技術和恩德粉煤富氧氣化技術。 （3）適用于聯合循環發電如GE水煤漿加壓氣化技術、Shell干煤粉加壓氣化技術。 （4）已完成中間試驗，有待經受商業化運行考驗如兩段式干煤粉加壓氣化技術、四噴嘴對置式干粉煤加壓氣化技術。 （5）國內外已有成功經驗，適用于大型化裝置如GE水煤漿加壓氣化技術、多元料漿加壓氣化技術、多噴嘴（四燒嘴）水煤漿加壓氣化技術。 （6）國外已有商業化運行經驗，國內正在建立示范裝置如GSP干煤粉加壓氣化技術。 （7）適用于制造城市煤氣和燃料氣如魯奇固定層煤加壓氣化技術。本土氣化工藝經濟技術指標優異 選擇She

16、ll和GSP兩種干煤粉加壓氣化工藝技術與多噴嘴和GE兩種水煤漿加壓氣化工藝技術（激冷流程）作技術經濟比較，比較結果見表4表6。比較的基準是： （1）采用北宿水洗精煤為原料，原料物相數據見表3。 表3 原料物相數據項目灰分含量灰熔點DTSTHTFT水煤漿濃度指標7.32%109011001120113061% 表4 4種煤氣化工藝（可比部分）消耗指標比較(kg/km3)項目ShellGSP多噴嘴GE有效氣比煤耗515515535547日投煤量/t2000200020672100有效氣比氧耗/m3km-3305305314336氧氣/m3h348800488005024053760電/kWh103

17、709000400040005MPa過熱蒸汽/th120204.5MPa過熱蒸汽/th118756副產4.5MPa蒸汽/th1-130-40-22-22副產0.5MPa蒸汽/th1-20-38-10-10脫氧脫鹽水/th1209863636注：GSP法中尚未計入經常的安全防護用液化氣或煤氣消耗表5 4種煤氣化工藝（可比部分）投資比較表(萬元)項目ShellGSP多噴嘴GE煤貯運4200 420042004200干煤粉制備及輸送1250012500水煤漿制備及輸送50005000氣化裝置85400555005000041000氣化裝置（含軟件費）91920588275138643772煤氣化裝置

18、97900680005500046000煤氣化裝置（含軟件費）104420713275638648772投資比2.141.461.16 1CO變換7600760052005200可比項目合計1397001098009440087400可比項目合計（含軟件費）146220113127 9578690172表6 4種煤氣化工藝（可比部分）有效氣成本估算(元/Nm3)項目ShellGSP多噴嘴GE有效氣成本 0.496 0.442 0.422 （2）氣化壓力4MPa。 （3）碳轉率：Shell、GSP、多噴嘴取98%，GE取96%。 （4）產合成氣量為16萬Nm3(CO+H2)/h。 （5）比較范圍：煤貯運、干煤粉制備及輸送、水煤漿制備及輸送、氣化裝置、空分、CO變換等可比部分。從比較結果可以得出： （1）用于煤化工生產，干煤粉加壓氣化投資高于水煤漿加壓氣化；廢熱鍋爐流程投資高于激冷流程；多噴嘴水煤漿加壓氣化投資高于GE水煤漿加壓氣化；Shell法的軟件費遠高于其他3種；煤氣化裝置的投資比（含軟件費）為Shell:GSP:多噴嘴:G