西安热工研究院干煤粉加压气化技术

1. 煤气化技术简介

    西安热工研究院有限公司在国家863计划的支持下，历经10余年的研究，开发出两段式干煤粉加压气化技术。
    气化炉采用水冷壁炉膛、液态排渣。运行时，向下炉膛内喷入粉煤、水蒸气和氧气，向上炉膛喷入少量粉煤和水蒸气。利用下炉膛的煤气显热进行上炉膛煤的热解和气化反应，以提高总的冷煤气效率；同时显著降低热煤气温度，使得炉膛出口的煤气降温至灰熔点以下，从而省去冷煤气激冷流程。两段式干煤粉加压气化炉结构下图。该气化炉已经获得国家发明专利。

两段式干煤粉加压气化炉结构示意

两段式干煤粉加压气化炉专利证书

  2.技术特色与优势：

• 气化温度范围1300～1700℃，气化反应压力0.5～4.0 MPa，碳转化率达99%以上，有效气体成份（CO+H2）达90%以上。不产生焦油、酚等凝聚物，不污染环境，合成气质量好；
• 煤种适应性好，可气化褐煤、烟煤、贫煤、无烟煤以及高灰分、高灰熔点煤，运行稳定可靠；
• 气化炉采用水冷壁结构，以渣抗渣，无耐火砖衬里，维护量少，无需备炉。水冷壁寿命长达20年，烧嘴寿命长达10年；
• 与国外先进干法气化技术相比，冷煤气效率提高2～3个百分点，比氧耗低10～15％；与水煤浆气化技术相比，冷煤气效率提高7～10％，比氧耗降低20％～30％；
• 可省略冷煤气循环激冷流程，使得系统自耗功大幅度降低，同时煤气冷却器及净化系统的设备尺寸减小1/2；
• 两段式干煤粉气化炉可配套适合于化工领域的激冷流程和适合于电力领域的废锅流程；
• 气化系统全部国产化，比国外先进干法气化炉造价低40%左右。

  3.技术发展历程

• 上世纪九十年代，提出了两段式干煤粉加压气化技术的概念；
• 1995年，建立了基于ASPEN PLUS（化工过程设计平台）的气化过程的模拟方法，并对两段式干煤粉加压气化性能进行了模拟研究；

  
  使用计算机模拟的两段式气化炉内温度场

• 1997年，建成了处理煤量为0.7～1.0t/d的干煤粉加压浓相输送和气化试验装置，并利用该装置完成了14种中国典型动力煤种的干煤粉加压气化试验研究。

  
  0.7～1.0t/d的干煤粉浓相输送和气化试验装置

• 2004年，建成了处理煤量36～40t/d（10MWth）的干煤粉加压气化中试装置。

  
  36～40t/h两段式干煤粉加压气化中试装置

• 2006年，开发成功1000～2000t/d级的干煤粉加压气化工业装置。

  4.气化技术指标

    已经建成的36～40吨/天的两段式干煤粉加压半工业性装置（国家863重点项目—“干煤粉加压气化技术”），通过了168小时连续运行考核试验，累计运行达2200小时以上，达到了如下的技术指标：

• 碳转化率≥98%
• 比氧耗：300Nm3O2/1000Nm3（CO+H2）
• 比煤耗：520kg/1000Nm3（CO+H2）
• 冷煤气效率≥83%
• 有效气成份（CO+H2）≥91%

典型煤种的气化合气成分

褐煤

烟煤

贫煤

无烟煤

CO（%）

61.9

62.38

62.36

69.93

H2（%）

27.84

29.36

28.98

21.78

CH4（%）

0.05

0.26

0.14

0

CO2（%）

3.59

2.76

4.29

4.52

H2S+COS（%）

0.11

0.37

0.24

0.14

N2（%）

6.51

4.87

3.99

3.61

与主要进口煤气化炉合成气成分指标的对比

国外湿法气化

国外干法气化

两段式气化炉

CO（%）

39.35

63.5

62.38

H2（%）

30.78

26.50

29.36

CH4（%）

11.43

1.60

0.26

CO2（%）

16.43

1.90

2.76

H2S+COS（%）

0.04

0.02

0.37

N2（%）

0.49

5.00

4.87

可气化煤种的范围包括：褐煤、烟煤、贫煤、无烟煤等；
可气化的煤种水分范围为：4%～35%
可气化的煤种灰分范围为：5%～31%
可气化的煤种灰熔点范围为：1200℃～>1500℃

36～40 t/d半工业性装置控制机房


36～40 t/d半工业性装置火炬

36～40t/d半工业性装置DCS控制系统


冷煤气效率与合成气成份随二段给煤比的变化趋势

  5.工程应用情况：

• 2000吨/天级两段式干煤粉加压气化炉（废锅流程）已经应用于华能集团“绿色煤电”项目，将于2009年建成。
• 1000吨/天级两段式干煤粉加压气化炉（激冷流程）已经应用于内蒙古世林化工有限公司年产30万吨甲醇项目，将于2008年投运；

中国华能集团绿色煤电示范工程

  6.近年来国家重大科研项目的支持

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