科林粉煤气化工艺.docVIP

1、前言 中国目前是世界上最大的煤炭生产和消费国，煤炭的年产量在12亿吨以上，随着我国石油和化学工业产业发展与能源、资源短缺矛盾的上升及西、北部煤炭资源的开发，新型煤化工产业蓬勃发展，但西、北部煤种大部分为褐煤，这就为煤气化工艺的选择增加了许多局限性。由于褐煤制浆性不好，对煤质改性的研究尚未达到工业化生产的需要，具有工业化生产基础的水煤浆气化工艺列在了选择范围之外，适用范围广、能耗低的粉煤气化技术成为被选择的对象。但由于废锅流程的粉煤气化工艺在中国的推广不成功，对粉煤气化工艺的选择成了煤化工产业发展的一个难题。 煤气化工艺是煤化工、IGCC、加氢工艺、煤液化等的龙头和基础，气化工艺在很大程度上影响到煤化工产品（电力）的成本和效益，因此选择高效、低耗、无污染的煤气化技术是发展煤化工的前提。现将国内近期引进的激冷流程的科林粉煤加压气化技术进行总结，以供参考。 2、科林粉煤气化工艺的技术来源及发展历程 科林高压干粉煤气化炉简称为CCG炉(Choren Coal Gasifier),该技术起源于前东德燃料研究所，于上世纪70年代末开始开发，目的是利用当地褐煤提供城市燃气。1979年在弗莱贝格市建立了一套3MW中试装置，完成了一系列的基础研究和工艺验证工作。试验煤种来至于德国、中国、前苏联、南非、西班牙、保加利亚、澳大利亚、捷克等国家。1984年在黑水泵市（SCHWARZ PUMPE）建立了一套130MW（日投煤量为720吨）的水冷壁煤气化炉工业化装置， 气化当地褐煤用作城市燃气，有运行8年的工业化生产经验。燃料研究所和黑水泵厂的技术骨干发起成立了科林的前身公司，继续致力于煤气化技术的研发,并把运行中出的问题进行了设计更改和完善，推出了一套完整优化的气化技术。 3、科林CCG技术与西门子GSP技术的联系和区别 科林和西门子所提供的煤气化技术均是在燃料研究所早年的过期专利和黑水泵厂130MW气化炉的基础上进行放大和改进后的技术，然后形成了自己的新的专利体系。 两种技术均是干煤粉进料，磨煤和干燥的要求相似；均是环状盘管水冷壁结构；对化工项目均采用全激冷流程，西门子为IGCC发电项目也开发了部分激冷流程；均是烧嘴顶置下喷，不同的是西门子采用了联合烧嘴设计，将点火烧嘴和煤粉烧嘴集成到一起，而科林公司沿用了黑水泵气化炉检验过的多喷嘴设计。两种技术在烧嘴上的不同布置， 使得两种技术具有了一定的独立性，各自有自己的专利保护，避免了知识产权冲突。组合烧嘴和多烧嘴虽各有优劣，但都由于都是顶置下喷设计，其实并不构成本质差异。 西门子传统上是一家设备制造公司，所以除了收取专利费和设计费以外，西门子要求烧嘴、气化炉甚至给料斗都必须从西门子购买，从德国进口。而科林公司是一家专利商，只要求用户从科林公司购买其生产的烧嘴，可以做到95%设备国产化。兖矿贵州开阳50万吨合成氨项目采用的科林气化炉由大连金州重型机械厂整体制造。 这就构成了气化岛投资的巨大差异：西门子的宁煤项目采用了5台日投煤量为2000吨的气化炉，气化岛造价约为25-28亿， 科林的兖矿开阳项目采用两台日投煤量1500吨的气化炉，气化岛造价仅约为5亿。 4、科林粉煤气化工艺流程 与其他粉煤气化工艺一样, CCG气化工艺过程也主要是由给料系统、气化炉、粗煤气洗涤系统组成, 即备煤、气化、气体处理三部分组成。原料煤被碾磨为100%100μ，80%65μ的粒度后, 经过干燥, 通过浓相气流输入系统送至烧嘴，在反应室内与工业氧气和水蒸气在高温高压的条件下反应，产生合成气。 气化温度操作在1400℃--1700℃之间，根据煤炭的组份和灰熔特性，可通过氧煤比流量进行调节（控制炉内化学反应剧烈程度）。反应室内壁为水冷壁，水冷壁传热面形成固定渣层，进行炉壁冷却并防止流动渣的冲刷。 生成的合成气及液态灰渣离开反应室向下流动，在激冷室中被水冷却，液态灰渣被水浴固化成颗粒状，灰渣经过锁斗系统排出，从排放的水中分离并通过捞渣机运出。合成气被蒸汽饱和，以大约 210 ℃温度离开气化炉。气化炉外壳的表面温度小于100℃。 原料气化和达到气体平衡所需的热量由原料碳氧化成CO2和CO所释放。气化温度的选择是由原料煤的物理化学性质(如灰熔点)决定的,。 5、科林粉煤气化的技术特点 (1) CCG气化炉为多喷嘴顶置的形式，分为1个引燃烧嘴和3个煤粉烧嘴。在开车和停车时候，利用液化气混合氮气作为引燃烧嘴的燃气。在气化炉运行过程中，出于安全的考虑，引燃烧嘴在较小的功率下运行（长明灯）。可以利用循环回送的合成气作为引燃烧嘴的燃料。由于长明灯反应放热也是气化反应所需要的，所以并不会造成额外的能量损耗。 (2) 煤粉、氧气和水蒸气通过烧嘴进入反应室，发生部分氧化反应。反应室是由齿形蛇管卷水冷壁围成的圆柱形空间, 上部为烧嘴, 下部为排渣口, 原