國內(nèi)外先進(jìn)煤氣化技術(shù)比較

 1.常壓固定床間歇式無煙煤（或焦炭）(煤質(zhì)儀器）氣化技術(shù)

      目前我國氮肥產(chǎn)業(yè)主要采用的煤氣化技術(shù)之一，其特點(diǎn)是采用常壓固定床空氣、蒸汽間歇制氣，要求原料為準(zhǔn) 25～75mm的塊狀無煙煤或焦炭，進(jìn)廠原料利用率低，單耗高、操作繁雜、單爐發(fā)氣量低、吹風(fēng)放空氣對(duì)大氣污染嚴(yán)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(xù)氣化技術(shù)

      其特點(diǎn)是采用富氧為氣化劑、連續(xù)氣化、原料可采用?準(zhǔn) 8～10mm粒度的無煙煤或焦炭，提高了進(jìn)廠原料利用率，對(duì)大氣無污染、設(shè)備維修工作量小、維修費(fèi)用低，適合用于有無煙煤的地方，對(duì)已有常壓固定層間歇式氣化技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。

      3.魯奇固定床煤加壓氣化技術(shù)

      主要用于氣化褐煤、不粘結(jié)性或弱粘結(jié)性的煤，要求原料煤熱穩(wěn)定性高、化學(xué)活性好、灰熔點(diǎn)高、機(jī)械強(qiáng)度高、不粘結(jié)性或弱粘結(jié)性，適用于生產(chǎn)城市煤氣和燃料氣。其產(chǎn)生的煤氣中焦油、碳?xì)浠衔锖考s1%左右，甲烷含量約10%左右。焦油分離、含酚污水處理復(fù)雜，不推薦用以生產(chǎn)合成氣。

      4.灰熔聚煤氣化技術(shù)

      中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所技術(shù)。其特點(diǎn)是煤種適應(yīng)性寬，屬流化床氣化爐，煤灰不發(fā)生熔融，而只是使灰渣熔聚成球狀或塊狀灰渣排出?？梢詺饣置?、低化學(xué)活性的煙煤和無煙煤、石油焦，投資比較少，生產(chǎn)成本低。缺點(diǎn)是操作壓力偏低，對(duì)環(huán)境污染及飛灰堆存和綜合利用問題有待進(jìn)一步解決。此技術(shù)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線。

      5.恩德粉煤氣化技術(shù)

      屬于改進(jìn)后的溫克勒沸騰床煤氣化爐，適用于氣化褐煤和長焰煤（煤質(zhì)分析儀器)，要求原料煤不粘結(jié)或弱粘結(jié)性，灰分<25%～30%，灰熔點(diǎn)高、低溫化學(xué)活性好。在國內(nèi)已建和在建的裝置共有13套22臺(tái)氣化爐，已投產(chǎn)的有16臺(tái)。屬流化床氣化爐，床層中部溫度1000～1050℃。目前最大的氣化爐產(chǎn)氣量為4萬m3/h半水煤氣。缺點(diǎn)是氣化壓力為常壓，單爐氣化能力低，產(chǎn)品氣中CH4含量高達(dá)1.5%～2.0%，飛灰量大、對(duì)環(huán)境污染及飛灰堆存和綜合利用問題有待解決。此技術(shù)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(shù)

      屬氣流床加壓氣化技術(shù)，原料煤運(yùn)輸、制漿、泵送入爐系統(tǒng)比干粉煤加壓氣化簡單，安全可靠、投資省。單爐生產(chǎn)能力大，目前國際上最大的氣化爐投煤量為2000t/d，國內(nèi)已投產(chǎn)的氣化爐能力最大為1000t/d。設(shè)計(jì)中的氣化爐能力最大為1600t/d。對(duì)原料煤適應(yīng)性較廣，氣煤、煙煤、次煙煤、無煙煤、高硫煤及低灰熔點(diǎn)的劣質(zhì)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(diǎn)低于1300℃，灰渣粘溫特性好。氣化系統(tǒng)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(tǒng)總熱效率高達(dá)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(jié)構(gòu)簡單，為耐火磚襯里，制造方便、造價(jià)低。煤氣除塵簡單，無需價(jià)格昂貴的高溫高壓飛灰過濾器，投資省。國外已建成投產(chǎn)6套裝置15臺(tái)氣化爐；國內(nèi)已建成投產(chǎn)7套裝置21臺(tái)氣化爐，正在建設(shè)、設(shè)計(jì)的還有4套裝置13臺(tái)氣化爐。

      已建成投產(chǎn)的裝置最終產(chǎn)品有合成氨、甲醇、醋酸、醋酐、氫氣、CO、燃料氣、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，各裝置建成投產(chǎn)后，一直連續(xù)穩(wěn)定長周期運(yùn)行。裝備國產(chǎn)化率已達(dá)90%以上，由于國產(chǎn)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(shè)備用氣化爐的干煤粉加壓氣化裝置建設(shè)費(fèi)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=（2.0～2.5）:（1.4～1.6）:1.2:1.0。缺點(diǎn)是氣化用原料煤受氣化爐耐火磚襯里的限制，適宜于氣化低灰熔點(diǎn)的煤；碳轉(zhuǎn)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1～2年；氣化爐燒嘴使用壽命較短。

      7.多元料漿加壓氣化技術(shù)

      西北化工研究院開發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤氣化技術(shù)，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(rèn)為在制備多元料漿時(shí)摻入油類的辦法不符合當(dāng)前我國氮肥工業(yè)以煤代油改變原料路線的方針，有待改進(jìn)。

      8.多噴嘴（四燒嘴）水煤漿加壓氣化技術(shù)

　　由華東理工大學(xué)、兗礦魯南化肥廠、中國天辰化學(xué)工程公司共同開發(fā)。屬氣流床多燒嘴下行制氣，氣化爐內(nèi)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(shè)1套氣化壓力為6.5MPa、處理煤750t/d的氣化爐系統(tǒng)，于2005年6月正式投入運(yùn)行，至今運(yùn)轉(zhuǎn)良好。在山東滕州兗礦國泰化工有限公司建設(shè)2套氣化壓力為4.0MPa、處理煤1150t/d的氣化爐系統(tǒng)，于2005年7月21日一次投料成功，運(yùn)行至今。
 
      9.Shell干煤粉加壓氣化技術(shù)

      屬于氣流床加壓氣化技術(shù)?？蓺饣?STRONG>褐煤、煙煤、無煙煤、石油焦(煤質(zhì)檢測儀器）及高灰熔點(diǎn)的煤。入爐原料煤為經(jīng)過干燥、磨細(xì)后的干煤粉。干煤粉由氣化爐下部進(jìn)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?？梢詺饣呋胰埸c(diǎn)的煤，但仍需在原料煤中添加石灰石做助熔劑。國內(nèi)2000年以來已引進(jìn)19臺(tái)，其目標(biāo)產(chǎn)品有合成氨、甲醇，氣化壓力3.0～4.0MPa。我國引進(jìn)的Shell煤氣化裝置只設(shè)1臺(tái)氣化爐單系列生產(chǎn)，沒有備用爐，在煤化工生產(chǎn)中能否常年連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行尚待檢驗(yàn)。1套不設(shè)備用爐的裝置投資相當(dāng)于設(shè)備用爐的GE氣化裝置或多噴嘴水煤漿氣化裝置的投資的2～2.5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(chǎn)蒸汽后，如用于煤化工，尚需將蒸汽返回后續(xù)CO變換系統(tǒng)，如用于制合成氨和氫氣，副產(chǎn)的蒸汽量還不夠用。同時(shí)還需要另設(shè)中壓過熱蒸汽系統(tǒng)用于氣化爐的過熱蒸汽。

      10.GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)

      屬于氣流床加壓氣化技術(shù)，入爐原料煤為經(jīng)過干燥、磨細(xì)后的干煤粉，干煤粉由氣化爐頂部進(jìn)入，屬單燒嘴下行制氣。氣化爐內(nèi)有水冷壁內(nèi)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(chǎn)。正常時(shí)要燃燒液化氣或其他可燃?xì)怏w，以便于點(diǎn)火、防止熄火和確保安全生產(chǎn)。目前世界上采用GSP氣化工藝技術(shù)的有3家，但是現(xiàn)在都沒有用來氣化煤炭，其中黑水泵煤氣化廠只有6年氣化褐煤的業(yè)績，沒有長期氣化高灰分、高灰熔點(diǎn)煤的業(yè)績。神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司已決定采用GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)建設(shè)83萬t/a二甲醚，一期60萬t/a甲醇項(xiàng)目，單爐投煤量約2000t/d。

      11.兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)

      西安熱工研究院開發(fā)成功的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤氣化技術(shù)?？蓺饣悍N包括褐煤、煙煤、貧煤、無煙煤，以及高灰分、高灰熔點(diǎn)煤，不產(chǎn)生焦油、酚等。其特點(diǎn)是采用兩段氣化，其缺點(diǎn)是合成氣中CH4含量較高，對(duì)制合成氨、甲醇、氫氣不利。廢熱鍋爐型氣化裝置適用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，其示范裝置投煤量2000t/d級(jí)兩段式干煤粉加壓氣化爐（廢熱鍋爐流程）已決定用于華能集團(tuán)“綠色煤電”項(xiàng)目，另一套示范裝置投煤量1000t/d級(jí)兩段式干煤粉加壓氣化爐（激冷流程）已決定用于內(nèi)蒙古世林化工有限公司30萬t/a甲醇項(xiàng)目。

      12.四噴嘴對(duì)置式干粉煤加壓氣化技術(shù)

      由華東理工大學(xué)、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(xué)工程公司通力合作開發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤氣化技術(shù)。中試裝置投煤能力為15～45t/d，建于兗礦魯南化肥廠。氣化爐為熱壁爐，內(nèi)襯耐火磚。干粉煤由氣化爐上部經(jīng)4個(gè)燒嘴加入，產(chǎn)生的合成氣下行經(jīng)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(yè)裝置生產(chǎn)用煤為原料進(jìn)行試驗(yàn)。中試裝置作了以氮?dú)夂虲O2為輸送載氣的試驗(yàn)。

   （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(shù)。
   （2）適用于中小型氮肥廠改變原料路線和進(jìn)行技術(shù)改造  如常壓固定層無煙煤（或焦碳）富氧連續(xù)氣化技術(shù)、灰熔聚煤氣化技術(shù)和恩德粉煤富氧氣化技術(shù)。
   （3）適用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電  如GE水煤漿加壓氣化技術(shù)、Shell干煤粉加壓氣化技術(shù)。
   （4）已完成中間試驗(yàn)，有待經(jīng)受商業(yè)化運(yùn)行考驗(yàn)  如兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)、四噴嘴對(duì)置式干粉煤加壓氣化技術(shù)。
   （5）國內(nèi)外已有成功經(jīng)驗(yàn)，適用于大型化裝置  如GE水煤漿加壓氣化技術(shù)、多元料漿加壓氣化技術(shù)、多噴嘴（四燒嘴）水煤漿加壓氣化技術(shù)。
   （6）國外已有商業(yè)化運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，國內(nèi)正在建立示范裝置  如GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)。
   （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(shù)。