煤气化技术学习材料.ppt

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1、煤气化技术煤制烯烃项目组2005年10月20日,提 纲,一、煤气化技术介绍二、各项技术情况对比,一、煤气化技术介绍,1、德士古水煤浆气化 2、华东理工水煤浆气化 3、Shell粉煤气化 4、GSP粉煤气化,德士古（Texaco）公司由重油气化工艺启发，于1948年提出水煤浆气化工艺第一套中试装置于1948年在洛杉矶孟特培罗实验室建成，规模1.5吨煤/天 德国鲁尔化学/鲁尔煤公司（RCH/RAG）于1978年对水煤浆制备、烧嘴、耐火材料、渣水处理和废热回收等进一步研究和改进，为工业化奠定了基础,德士古水煤浆技术概况,国外德士古气化装置概况,中国德士古气化装置概况,中国德士古气化装置概况,水煤浆进

2、料简单可靠，气化炉结构简单，有利于稳定操作 工艺灵活，合成气质量高，产品气可适用于化工合成、制氢和联合循环发电 碳转化率高达98%以上 调节比大、负荷变换简单,德士古水煤浆气化工艺特点,德士古水煤浆气化工艺特点,不污染环境，三废处理较方便 德士古法对煤种有较强的选择性，其最适宜气化低灰分、低灰熔点的年轻烟煤 氧耗较高工艺中烧嘴使用寿命不长，一般约2个月就需停炉更换,磨煤工艺流程,气化工艺流程,灰水处理工艺流程,2、华东理工水煤浆气化,发展概况,“九五”期间，华东理工大学、水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心(兖矿鲁南化肥厂)成功完成了四喷嘴对置式水煤浆气化技术的中试研究(22吨煤/天)“十五”期

3、间，分别于山东鲁南、山东德州建设了工业示范装置。,发展概况,在山东华鲁恒升化工股份有限公司大氮肥国产化工程中，建设了一台四喷嘴撞击流气化炉(6.5MPa，日处理煤750吨)。装置由中国华陆工程公司设计，气化炉由哈尔滨锅炉厂制造，耐火砖由新乡耐火材料厂生产。2004年12月该气化装置投入试运转。在该气化炉试运转初期，曾发生由于烧嘴室“窝火”导致的烧嘴室耐火砖烧损和煤气外泄。经整改于2005年6月初投入运行。,发展概况,现该气化炉运转平稳，无异常情况，运行情况良好，工艺指标优于单喷嘴顶置的气化炉(比煤耗降低9%；气体中H2含量高0.440.88个百分点；碳转化率大于98%)。该装置自2005年6月

4、初至2005年7月24日，已累计运行近800小时，最长连续运行时间488小时。导致停车的因素均与气化装置本身无关。2005年7月30日入炉检查发现，该气化炉内耐火砖等设备构件情况正常。,发展概况,山东鲁南(兖矿国泰化工有限公司)建设多喷嘴对置式水煤浆气化炉及配套工程，利用两台日处理1150吨煤多喷嘴对置式水煤浆气化炉(4.0MPa)配套生产24万吨甲醇、联产71.8MW发电；气化炉由哈尔滨锅炉厂制造，耐火砖由洛阳耐火材料研究院高耐厂、新乡耐火材料厂生产气化装置于2005年7月21日11:26一次投料成功，一次打通整个工艺流程，在完成80小时连续、稳定运行后，于2005年7月25日8:00计划停

5、车。80小时连续运行以北宿原煤为原料，初步的运行结果统计表明：有效气CO+H282%，碳转化率98%。2005年10月17日，打通全部流程，出甲醇；目前累计运行525小时，最长连续运行175小时,工艺特点,工艺流程与德士古水煤浆气化技术相似，在气化炉、灰水处理装置上进行了改进气化炉：上部水平对置4个喷嘴激冷室：增加多层横相分隔器，破除泡沫，减少灰水夹带灰水处理：三级/四级闪蒸；换热器改为蒸发热水塔，不易堵塞,工艺流程示意图,工艺流程图,1-磨煤机;2-煤浆槽;3-多喷嘴对置式气化炉;4-锁斗;5-水洗塔;6-蒸发热水塔;7-真空闪蒸器;8-澄清槽;9-灰水槽,3、Shell粉煤气化,壳牌粉煤气

6、化技术概况,Shell粉煤气化技术始于1972年先在荷兰阿姆斯特丹建了日处理6吨煤试验装置后在德国汉堡建了日处理150吨煤装置第三套建在美国休斯敦，日处理400吨煤装置第四套建在荷兰布根伦（Demkolec工厂)，日处理2000吨煤装置。,Shell干煤气化技术的关键设备是气化炉、气体冷却器（废热锅炉）和陶瓷过滤器气化炉包括固膜式水冷室、环形空间和高压容器Shell干煤气化技术优点：固膜式水冷壁设计（以渣抗渣）及烧嘴寿命长决定气化炉坚固耐用，烧嘴寿命可达到3年 碳转化率高（大于99%）氧气和煤的消耗低 原料的高灵活性（操作温度15001700度）有利于环境保护,中国壳牌粉煤气化装置概况,中国壳

7、牌粉煤气化装置概况,甲醇,制氢,甲醇,甲醇,Demkolec示范工厂概述,1989-1990年工程设计，1991-1992年施工安装，1993年投产。项目总投资约3.8亿美元，日处理煤2000吨，发电253MW，气化为高框架装置，最高层为54M，最高设备高度为63M，框架在15M以下为混凝土结构，15M以上是6层钢结构。安装工作量：桩1800个、混凝土18000M3、阀门10000个、电缆450KM、钢结构5000吨、配管2500吨、设备1100台、电仪6000台。,壳牌粉煤气化工艺流程示意图,壳牌粉煤气化工艺流程示意图,壳牌粉煤气化工艺流程简图,备煤部分,备煤：磨煤与干燥,备煤：加压与进料,

8、气化部分,气化部分,气化：除渣,壳牌气化炉示意图,壳牌气化炉内件图,壳牌气化炉内件图,气化炉水冷壁原理,气体冷凝器示意图,气体冷凝器内件图,气体冷凝器内件图,气体冷凝器内件图,除灰部分,HPHT：飞灰过滤器,HPHT：飞灰过滤器,HPHT：飞灰过滤器,除灰部分：湿洗,除灰部分：灰水处理,4、GSP粉煤气化,发展概况,GSP 工艺技术由前民主德国的德意志燃料研究所(German Fuel Institute)开发,始于上世纪70 年代末。最初目的是用高灰分褐煤生产民用煤气1979年在弗来堡(Freiburg)分别建立了一套3MW 和5MW中试装置1984 年,在黑水泵市的劳柏格(Laubag)电

9、厂建立了一套130MW 冷壁炉的商业化装置,原料处理能力为30t/h,发展概况,技术归属：原属于DBI 1991，并入Novell GmbH公司 1999，并入Deutsche Babcock AG公司 2002，由瑞士投资成立未来能源公司,弗莱堡实验装置,弗莱堡实验装置,130MW商业装置,GSP煤气化工艺流程简图,技术特点,单一集成烧嘴粉煤+激冷工艺返回干净合成气保护烧嘴及炉壁使用普通碳钢（炉体及水冷壁）,带翅钢管焊接内壁SiC涂层,水冷壁,集成烧嘴,玻璃态灰渣,二、各项技术情况对比,1、工艺技术特点比较2、原料与产品规格3、性能保证4、消耗与三废排放5、设备6、仪表控制7、引进范围8、进

10、度9、小结,1、工艺技术特点比较,1、工艺技术特点比较,1、工艺技术特点比较,1、工艺技术特点比较,2、原料与产品规格,湿法设计煤种和校核煤种,2、原料与产品规格,干法设计煤种和校核煤种,2、原料与产品规格,3、性能保证,4、消耗与三废排放,消耗指标,三废排放,4、消耗与三废排放,5、设备,气化炉,5、设备,气化炉,5、设备,设备概况,5、设备,设备特点及评价,6、仪表控制,6、仪表控制,7、引进范围,8、进度,Shell、GE、GSP及华东理工四家专利商的气化技术都很先进，各有特色。Shell工艺技术先进（气化部分），但综合前端制粉、加压进料，空分的送氮量以及后端耐硫变换的补加蒸汽，节能效果

11、乃至工艺技术的先进性要大打折扣，工程实施技术要求高、难度大，施工周期相对长，试生产到正常连续生产的磨合期（化工型国内外当无经验可能鉴，要摸索）预计不会短（不少于6个月）；对下游为甲醇产品的气化装置，在设计中首次采用CO2作为输送介质，该设计有待于工业装置验证。,9、小结,GE工艺气化指标比干法气化差些，煤耗、氧耗等主要指标均高，分别约高出10%和15%，但其工艺配置、流程简洁，专有设备台件少，系统设备国产化率高达90%，而且国内已经有过引进消化吸收的工程开发，积累了建设和生产管理的经验，建成投产后很快能达标生产，可利用率90%有保证的。缺点是煤种选择上要注意内水低些（不宜超过8%10%）以使煤

12、浆浓度60%；灰融点不超过1320，以便运行费用降低；另外TCGP要设置备用系列，本项目为5+1，因此要求经常性的维修工作组成严密，作业计划按排有序。,9、小结,GSP工艺配置，为流化床密相进料器，气化炉水冷壁和急冷相结合，吸取了Shell和Texaco的优点，粗煤气最终经二级文丘里冷却除尘等，工艺流程新颖,生产控制也简明合理，扬长避短，先进很可行。土建工程量也比Shell小，估计工期在30个月左右，有独到之处。但缺乏工业化的业绩，对本项目不得不慎重考虑存在的风险。,9、小结,华东理工的对置式四喷嘴气化工艺技术，属国内自主开发技术，在消化吸收GE-TEXACO工艺的基础上，加以改进创新，克服了GE-TEXACO气化技术的弱点及弊端，有利于气化系统长周期稳定运行；该工艺配置、流程简洁，没有专有设备，系统设备国产化率高达95%，国内有一定的建设和生产管理经验。但到目前为止，工艺烧嘴的结构、材质及使用寿命，在工业化装置上的业绩还不足，优待于长时间运行考验；气化炉设置备用系列（本项目为4+1），但弹性高达135%（有待确认）；磨机单系列能力2000t/d，给料煤浆槽设置2台等系统设备设置有待于进一步优化。,9、小结,欢迎各位领导、同事批评指导!,