煤氣化主題知識(shí)講座

粉煤氣化工藝主講人：劉平均煤氣化主題知識(shí)講座第1頁(yè)一、化肥生產(chǎn)中原料氣制備以天然氣為原料，稱為氣頭以石油為原料，稱為油頭以煤為原料，稱為煤頭煤氣化主題知識(shí)講座第2頁(yè)基本概念1.煤化工:以煤為原料生產(chǎn)化工產(chǎn)品工業(yè)2.煤氣化:煤或煤焦與氣化劑(氧氣、水蒸氣等)在一定溫度和壓力下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將煤或煤焦中有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為煤氣過(guò)程。3.冷煤氣效率：氣化生成煤氣化學(xué)能與氣化用煤化學(xué)能之比(用低位發(fā)燒量計(jì)算)。4.熱煤氣效率：氣化生成煤氣化學(xué)能與氣化爐和熱煤氣顯熱利用系統(tǒng)中產(chǎn)生蒸汽之焓值增量二者之和與氣化用煤化學(xué)能之比。煤氣化主題知識(shí)講座第3頁(yè)二、煤氣化方法以氣化爐內(nèi)煤料與氣化劑接觸方法分為：固定床氣化(移動(dòng)床):粒度50—100mm流化床氣化:0—10mm顆粒在氣化爐內(nèi)懸浮分散在垂直上升氣流中，在沸騰狀態(tài)下氣化反應(yīng)氣流床氣化:是并流氣化，粒度在100μm以下，形成水煤漿和煤粉，用泵或氣體載體打入氣化爐內(nèi)熔浴床氣化:是將粉煤和氣化劑以切線方向高速噴入一溫度較高且高度穩(wěn)定熔池內(nèi)，把一部分動(dòng)能傳給熔渣，使池內(nèi)熔融物做螺旋狀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并氣話。當(dāng)前已不再發(fā)展煤氣化主題知識(shí)講座第4頁(yè)氣化用煤分類無(wú)煙煤

有煙煤褐煤泥炭煤質(zhì)對(duì)氣化影響水分對(duì)氣化影響:內(nèi)水分、外水分、結(jié)晶水灰質(zhì)對(duì)氣化影響:凈煤氣產(chǎn)量下降揮發(fā)分對(duì)氣化影響:低揮發(fā)分對(duì)氣化有利硫?qū)饣绊?腐蝕設(shè)備，能使催化劑中毒粒度對(duì)氣化影響:粒度大小與傳熱、傳質(zhì)、生產(chǎn)強(qiáng)度相關(guān)灰熔點(diǎn)和結(jié)渣性對(duì)氣化影響:灰熔點(diǎn)越高，灰分越難結(jié)渣；結(jié)渣性增加排灰難度，影響煤氣產(chǎn)生；

縮短氣化爐使用壽命煤氣化主題知識(shí)講座第5頁(yè)煤工業(yè)分析國(guó)家標(biāo)準(zhǔn):煤工業(yè)分析是指包含煤水分（M）、灰分（A）、揮發(fā)分（V）和固定碳（Fc)

四個(gè)分析項(xiàng)目指標(biāo)測(cè)定總稱。做為氣化煤正常分析:硫分(全硫St)；

恒容高位發(fā)燒量Qgr

發(fā)燒量

恒容低位發(fā)燒量Qnet煤氣化主題知識(shí)講座第6頁(yè)煤各種基準(zhǔn):

ad——分析基d——干燥基ar——收到基daf——干燥無(wú)灰基.maf——恒溫?zé)o灰基dmmf——干燥無(wú)礦物質(zhì)基灰熔性分析：

DT——變形溫度HT——豐球溫度ST——軟化溫度FT——流動(dòng)溫度元素分析:

C、H、O、N、S五個(gè)項(xiàng)目標(biāo)總稱煤氣化主題知識(shí)講座第7頁(yè)分析方法

按目標(biāo):快速檢測(cè)法

慣用指標(biāo)及符號(hào):f:外在或游離水inh:內(nèi)在水

t:全水gr:高位熱量net:地位熱量V:恒容P:恒壓煤氣化主題知識(shí)講座第8頁(yè)氣流床煤氣化工藝分為濕法和干法

1、水煤漿加壓氣化工藝(濕法)2、粉煤加壓氣化工藝(干法)水煤漿加壓氣化工藝GE德士古(Texaco)氣化技術(shù):業(yè)績(jī)多、技術(shù)成熟、可靠、易操作;2.華東理工大學(xué)同兗礦合作開(kāi)發(fā)四噴嘴撞擊流氣化技術(shù)3.北京清華大學(xué)、北京達(dá)立科、山西豐喜肥業(yè)共同研發(fā)非熔渣—熔渣分級(jí)氣化技術(shù),氣化爐拱頂磚壽命短煤氣化主題知識(shí)講座第9頁(yè)4.西北化工研究院多元料漿技術(shù)

多元料漿氣化技術(shù)使用工藝氧氣，對(duì)固態(tài)或液態(tài)含碳物質(zhì)所制備料漿進(jìn)行部分氧化反應(yīng)，生產(chǎn)合成氣。投資比較：

裝置投資+技術(shù)使用費(fèi)費(fèi)用最低是非熔渣-熔渣分級(jí)氣化技術(shù)，其次是GE技術(shù)，最高是四噴嘴技術(shù)煤氣化主題知識(shí)講座第10頁(yè)濕法氣化特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)較多，但也有缺點(diǎn):耗氧量多，400Nm3/1000Nm3(CO+H2)需要備用爐爐內(nèi)耐火材料壽命短爐膛內(nèi)熱電偶?jí)勖坦に嚐靿勖蹋?5天/個(gè)(8萬(wàn)美元一個(gè)！)后續(xù)清洗投資大激冷環(huán)壽命短煤氣化主題知識(shí)講座第11頁(yè)濕法氣化要求條件水煤漿濃度：60—65%氧煤比：0.96—1.02煤粉粒度：＜200目；＜50%氣化壓力：4.0 Mpa；6.7MPa；8.5MPa氣化溫度：1350—1400℃，高于熔灰點(diǎn)50—100℃激冷溫度：250℃，4—10秒完成反應(yīng)煤氣化主題知識(shí)講座第12頁(yè)粉煤加壓氣化技術(shù)

殼牌(Shell)GSP

PRENFLOHT—L(航天爐)煤氣化主題知識(shí)講座第13頁(yè)HT—L特點(diǎn)四個(gè)單元:磨煤與干燥單元(水分在10%以下)煤加壓與輸送

采取鎖斗技術(shù)完成加壓和輸送過(guò)程，在加壓煤斗和氣化爐之間保持恒定壓差。粉煤氣化

粉煤分三路進(jìn)入氣化爐燒嘴三個(gè)煤粉管

，計(jì)量后與空分來(lái)高壓氧氣及過(guò)熱蒸汽混合，由粉煤燒嘴噴入氣化爐d.渣與灰水處理單元煤氣化主題知識(shí)講座第14頁(yè)2.原料煤適用性廣

要求粒度：

＜90μm，90%3.開(kāi)車(chē)時(shí)間短，負(fù)荷升降快4.HT—L結(jié)構(gòu)：

燒嘴煤燒室激冷室承壓外殼

水冷壁盤(pán)管，可產(chǎn)生5.0MPa飽和蒸汽5.流程單向，投資小，耗電低

煤氣化主題知識(shí)講座第15頁(yè)消耗方面比氧耗≤310Nm3/1000(CO+H2)比煤耗≤510Kg/1000(CO+H2)碳轉(zhuǎn)比率≥99%有效氣體成份CO+H2≥85%冷煤氣效率≥84%噸甲醇耗煤1.3t/tCH3OH噸甲醇耗有效氣2250Nm3/tCH3OH煤氣化主題知識(shí)講座第16頁(yè)GSP粉煤氣化技術(shù)輸送：經(jīng)磨煤與干燥煤粉由低壓氮?dú)馑偷矫杭訅汉屯读弦?儲(chǔ)倉(cāng)、鎖斗和密相流化床加料斗)鎖斗完成加料后，即用加壓氮?dú)饣蚨趸技訅褐劣诩恿隙废嗤瑝毫?，然后粉煤將依靠重力送至加料斗，再用輸送?N2或CO2)從加料斗中將干燥煤粉送到氣化爐組合燒嘴。粉煤流經(jīng)過(guò)入爐粉煤管上流量計(jì)測(cè)量。煤氣化主題知識(shí)講座第17頁(yè)干煤粉密相輸送系統(tǒng)示意圖煤氣化主題知識(shí)講座第18頁(yè)西門(mén)子GSP氣化技術(shù)工藝流程煤氣化主題知識(shí)講座第19頁(yè)GSP氣化爐主體及水冷壁結(jié)構(gòu)示意圖煤氣化主題知識(shí)講座第20頁(yè)HT—L技術(shù)建設(shè)規(guī)模：粗合成氣210000Nm3/h，耗煤：141t/h

原料規(guī)格項(xiàng)目設(shè)計(jì)煤種備用煤種Mar20.721.6Mad16.5115.19C%69.6368.4H%3.463.56N%0.790.78O%11.3511.51Vd%32.7729.83煤氣化主題知識(shí)講座第21頁(yè)Cd%54.7455.95Ad%12.4914.22HGI75.0066.00QnetarMJ/Kg20.219.76QgdMJ/Kg26.7826.42DT℃11801120ST℃11901130HT℃11901130FT℃12001140煤氣化主題知識(shí)講座第22頁(yè)產(chǎn)品規(guī)格粗煤氣：(CO+H2)210000Nm3/h規(guī)格

：壓力：3.72MPa(G)溫度：207℃組分(%mol)CO+H298.51(干基)CO24.21(濕基)CH40.01H2S0.409N20.226Ar0.015COS0.044NH3≤50PPMHCN≤0.005煤氣化主題知識(shí)講座第23頁(yè)原材料要求

原煤粒度0—90μm純氧≥99.6%(氣態(tài))過(guò)熱蒸汽高于氣化爐5℃以上輸送介質(zhì)CO2/N2氣化壓力4.0MPa(G)煤氣化主題知識(shí)講座第24頁(yè)HT—L特點(diǎn)

耗氧低:330—360Nm3/KNm3(H2+CO),效率高:95%以上；氣化爐為盤(pán)管水冷壁結(jié)構(gòu)，到產(chǎn)中壓蒸汽(5.4MPaG)盤(pán)管六進(jìn)六出；適合各種煤；氣化爐氣化溫度：1200—1800℃，有較高碳轉(zhuǎn)化率，達(dá)99%；水冷壁“自我修復(fù)式”隔熱結(jié)構(gòu)，有效保護(hù)了水冷壁。實(shí)現(xiàn)“以渣抗渣”單一頂置式組合燃燒口(工藝燒嘴和開(kāi)工燒嘴一體)；設(shè)置可視化火焰監(jiān)視系統(tǒng)煤氣化主題知識(shí)講座第25頁(yè)主要技術(shù)指標(biāo)

原料煤141t/h氧氣64900Nm3/hCO236000Nm3/h低壓N218000Nm3/h超低壓N22Nm3/h高壓N23000Nm3/h燃料氣5000Nm3/h循環(huán)水3646t/h鍋爐給水10t/h工藝?yán)淠?0t/h脫鹽水120t/h電7928KWh產(chǎn)5.4MPa蒸汽7t/h(270℃)5.0MPa蒸汽10t/h(400℃)0.5MPa蒸汽42t/h(飽和)煤氣化主題知識(shí)講座第26頁(yè)工藝流程圖煤氣化主題知識(shí)講座第27頁(yè)煤氣化主題知識(shí)講座第28頁(yè)布置圖立面布置圖煤氣化主題知識(shí)講座第29頁(yè)

平面布置圖煤氣化主題知識(shí)講座第30頁(yè)煤氣化主題知識(shí)講座第31頁(yè)主要設(shè)備HT–L粉煤氣化爐氣化壓力：4MPa氣化溫度：1500—1700℃設(shè)計(jì)爐型能力：57070Nm3/h（CO+H2）單爐能力：0—75000Nm3/h（CO+H2）爐體材料：15CrMoR+316L水冷盤(pán)管材料：15CrMo煤氣化主題知識(shí)講座第32頁(yè)關(guān)鍵設(shè)備氣化燒嘴物料名稱狀態(tài)正常流量kg/s最大流量kg/s溫度℃

壓力

Mpa

煤粉固10.7512.9804.1氮?dú)鈿怏w0.931.23804.1氧氣氣體8.719.591804.15蒸汽氣體0.330.963005.0液化氣氣體0.14200.3點(diǎn)火氧氣氣體0.67200.4煤氣化主題知識(shí)講座第33頁(yè)氣化燒嘴結(jié)構(gòu)煤氣化主題知識(shí)講座第34頁(yè)關(guān)鍵設(shè)備破渣機(jī)煤氣化主題知識(shí)講座第35頁(yè)關(guān)鍵設(shè)備激冷水循環(huán)泵鎖斗循環(huán)泵煤氣化主題知識(shí)講座第36頁(yè)熱風(fēng)爐（惰性氣體發(fā)生器）煤氣化主題知識(shí)講座第37頁(yè)氣化裝置關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)氣化率：1.6478Nm3/Kg

比煤耗：606.9Kg/KNm3

比氧耗：330—360Nm3/KNm3

碳轉(zhuǎn)化率：＞99%

冷煤氣效率：80—83%

熱效率：95%煤氣化主題知識(shí)講座第38頁(yè)HT–L、Shell、Texaco三種氣化指標(biāo)比較名稱HT–LShellTexaco比氧耗(Nm3/KNm3)330-360330-360410-430有效氣成份CO+H2(%)89–9189–9378–81碳轉(zhuǎn)化率(%)>99>99>98冷煤氣效率(%)80–8380–8371–76煤氣化熱效率(%)~959686原料煤輸送形式干粉,氣體輸送干粉,氣體輸送水煤漿,泵輸送燒嘴壽命,每6個(gè)月維修頭部,每1.5年維修頭