1、潔凈煤氣化技術比較20世紀70年代的石油危機，掀起了煤氣化技術研究的高潮，一些發達國家如美國、聯邦徳國、英國等乂重新開發所謂第二代煤氣化技術，如美國徳士古(Texaco)、德國高溫溫克勒(HTW)、荷蘭謝爾(Shell)、原民主德國的GSP、徳國的Penflo和英國/徳國BGL等技術相繼開發問世，并取得突破性進展。本文選取了目前世界上最先進的三種加壓純氧煤氣化技術TexacoShell.GSP加以介紹并比較。一、Texaco水煤漿純氧加壓氣化技術1、發展歷史鑒丁-在加壓下連續輸送粉煤的難度較大，1948年美國徳士古發展公司(TexacoDevelopmentCoiporation)受重汕氣化的

2、啟發，首先創建了水煤漿氣化-藝(Texacocoalgasificationprocess),并在加利福尼亞州洛杉磯近郊的Montebello建設第一套投煤量15t/d的中試裝置。當時水煤漿制備采用干磨濕配工藝，即先將原煤磨成定細度的粉狀物，再與水等添加物混合一起制成水煤漿，其水煤漿濃度只能達到50%左右。為了避免過多不必要的水分進入氣化爐，采取了將人爐前的水煤漿進行預熱、蒸發和分離的方法。由丁水煤漿加熱汽化分離的技術路線在實際操作中遇到一些結垢堵塞和磨損的麻煩，1958年中斷了試驗。早期的徳士古氣化工藝存在以下明顯的缺點。如、配置煤漿不會應用水煤漿添加劑和未掌握粒級配比技術，煤漿濃度較低；、

3、水煤漿制備采用干磨濕配,操作復雜，環境較差；、煤漿在蒸發過程中易結垢和磨損；、分離出的部分蒸汽(約50%)夾帶少量煤粉無法利用，且在放空時造成污染。由于在20世紀5060年代油價較低，水煤漿氣化無法發揮資源優勢，再加上工程技術上的問題，水煤漿氣化技術的發展停頓了10多年，宣到20世紀70年代初期發生了第一次世界性石油危機才出現了新的轉機。徳士古發展公司重新恢復了Montebello試驗裝置，于1975年建設一臺壓力為2.5MPa的低壓氣化爐,采用激冷和廢鍋流程可互相切換的工藝，由丁水煤漿制備技術得到長足的進步，水煤漿不再經過其他環節而H接噴人爐內。1978年和1981年再建兩臺壓力為8.5MP

4、a的高壓氣化爐，這兩臺氣化爐均為激冷流程，用丁煤種評價和其他研究。1973年徳士古發展公司與聯邦徳國魯爾公司開始合作，于1978年在聯邦徳國建成了一套徳士古水煤漿氣化工業試驗裝置(RCH/RAG裝置)，該裝置是將徳士古發展公司中試成果推向工業化的關鍵性一步，通過實驗獲得了全套工程放大技術，并為以后各套工業化裝置的建設奠定了良好的基礎。2、國內外水煤漿氣化裝置到目前為止，國內外已建、在建和擬建徳士古水煤漿加壓氣化裝置，加上技術上相似的道化學氣化裝置，已達20多座，如下表所示：國外水煤漿氣裝置概況一覽表序號氣化裝置氣化爐臺數和形式煤漿制備單爐干煤量（t/d）用途主要工藝條件備注1美國蒙特貝羅中試裝

5、置3臺，第1臺為廢鍋流程和激冷流程可切換的氣化爐，其余2臺為激冷流程棒磨機，試燒評價20多個煤種,低壓煤漿泵用螺桿泵，高壓煤漿泵用柱塞泵1520中試裝置。油、煤氣化試驗；氣體放空燃燒第1臺設計壓力2.5MPa其余2臺8.5MPa3臺分別于75、78、81年投運2原聯邦德國RCHRAG示范裝置1臺，廢鍋流程試燒20多種煤,設計煤漿濃度55%60%,實際最人71%150示范裝置80年2月并入魯爾工廠作炭基合成氣氣化壓力4.0MPa,溫度12001600C78年1月投用3美國阿拉巴馬國際肥料開發中心1臺，激冷流程美國東部煤，煤漿濃度大J;55%170-200研究犬然氣改煤經濟性，制氨示范裝氣化壓力3

6、.6MPa,溫度1300C左右80年10月投用，設計投資4320萬美元4美國伊斯曼氣化裝置2臺，激冷流程，法國和奧地利耐火磚，襯里Co50等。隨著近兒年國內各項技術的迅速發展，燒嘴，破渣機，刮板輸送機，激冷水泵，鎖斗循環泵，耐火材料等已經實現了國產化，并且使用效果良好。低壓煤漿泵，部分黑水閥門等也有國產化應用的使用經驗。因此，目前需耍引進的技術與設備主要包括專利和工藝軟件包、高壓煤漿泵以及極個別的設備和特殊材料需進口外，大部分技術和設備可以立足丁國內市場。8、專利許可費與裝置投資徳士古水煤漿氣化技術專利與許可費用，在我國前兒套引進的裝置中費用很高，大約為4USD/Nn?(CO+H2)/d左右。

7、隨著Shell氣化技術在我國的高速擴張與推廣，給徳士古技術帶來了極大的挑戰。所以他們的許可費用正呈逐年下降趨勢，目前已經下降到1.8USD/Nm3(CO+H2)/d左右。如果裝置規模較大，單位許可費用還會更加優惠。徳士古裝置的投資，以3套2800mm、壓力4.0MPa的氣化裝置為例，其投資約為2.5億人民幣左右。二、Shell氣流床粉煤加壓氣化技術1發展歷史Shell煤氣化工藝(ShellCoalGasflcationProcess)簡稱SCGP,是由荷蘭Shell國際石油公司(ShellhiternationalOilProductsB.V.)開發的一種加壓氣流床粉煤氣化技術。20世紀70年

8、代初期的石油危機引發了Shell公司對煤氣化的興趣，1972年Shell公司決定開發煤氣化工藝。1976年Shell在荷蘭阿姆斯特丹建成了規模為6t/d煤的小試裝置，在1978-1983年試驗期間，先后對21個煤種進行了氣化試驗。目前該裝置仍可根據需耍進行特定煤種評價及試驗。在小試的基礎上，ShellT1978年在原聯邦徳國的漢堡-哈爾堡（Hambuig-Harburg）殼牌煉汕廠內建設了一套日處理150噸煤中試裝置。中試裝置累計進行了6000h（包括1000h的連續運轉）的氣化試驗，于1983年結束運轉。在漢堡中試的基礎上，Shell對氣化和煤氣冷卻系統的設計進行了大幅度的改進，并在美國休斯

9、頓郊區殼牌的DeeiPaik總廠建設了一套名為SCGP-1的粉煤氣化工業示范裝置，該裝置T1983年開始設計，1986年開始運轉，氣化規模為250400t/d煤，氣化壓力2-4MPa,日產32.5萬n?中熱值煤氣和16t/h蒸汽。該示范試驗裝置累計運行1500011,最長連續運行150011,氣化了大約18種煤（其中包括-褐煤和石油焦），獲得了比期望值更好的工藝效果。該示范裝置丁1991年關閉。1993年采用Shell煤氣化工藝的第一套大型工業化生產裝置在荷蘭布根倫（Buggenum）市的Denikolec建成，用丁整體煤氣化燃氣-蒸汽聯合循環發電，發電量為250MW。設計采用單臺氣化爐和單臺

10、廢熱鍋爐，氣化規模為2000t/d煤。煤電轉化總（凈）效率43%（低位發熱量）。1994年4月首次用煤氣化發電，到1998年初聯合循環發電已經累計運行時間超過lOOOOh,燒嘴壽命超過750011,成功地氣化了14種煤（其中部分混燒），在1997年下半年裝置總運轉率超過85%。運轉初期曾發生過一些問題，主耍發電嫌氣輪機的問題占95%,于1996年9月最終得到解決。在1998年1月1日該裝置已經轉交給當地公用事業部門，進入商業化運行。2、國內外Shell粉煤氣化裝置由丁Shell粉煤純氧加壓氣化技術非常誘人的經濟數據，以及Shell公司特別是在中國的成功推介，到目前為止，國內外已建、在建和擬建S

11、hell粉煤加壓氣化裝置，已達將近20座，如下表所示：序號廠家地點投料量t/d產品數量開工時間1小試裝置荷蘭阿姆斯特丹6煤氣放空176年投運2中試裝置德國漢堡150煤氣178年投運，累計運行6000113示范裝置美國休斯敦250蒸1脾汽186111投運，累計運行15000114Shell公司Denikolec工廠荷蘭布根倫2000聯合循環發電193年投運，98年1月并入荷蘭電力系統5ATI聯盟SulcisIGCC意大利Sardinia,Poitoscueo5000450Mwe電22003開工6印度OIC有限公司印度奧里薩邦Paradip2900電和氫氣32003開工7Smopec/Shell合

12、資東亭湖南岳陽2000合成氨12003簽訂協議8湖北雙壞化工集團公司湖北應城900合成氨12003簽訂協議9柳州化工股份有限公司廣西柳州1200合成氨12004簽訂協議10Smopec/Shell介資湖北湖北2000合成氨12004簽訂協議11中石化安慶分公司安慶2000煤合成氨12003簽訂協議12云南天安化工有限公司安寧市2800合成氨12003簽訂協議13云南沾化有限責任公司云南曲靖2900合成氨12003簽訂協議14人化集團有限責任公司遼寧人連1000甲醇12004簽訂協議15永城煤電集團有限公司河南永城2000甲醇12004簽訂協議16神華煤制油有限公內蒙古包頭40002（氣2200

13、4簽訂協議17中原人化有限公司河南濮陽市2000甲醇12004簽訂協議18河南開祥化工有限公川河南義馬市1100甲醇12004簽訂協議3、Shell粉煤加壓氣化技術優缺點Shell煤氣化工藝屈加壓氣流床粉煤氣化，是以干煤粉進料，純氧作氣化劑,液態排渣。干煤粉由少量的氮氣（或二氧化碳）吹入氣化爐，對煤粉的粒度耍求也比較靈活，一般不需耍過分細磨，但需耍經熱風干燥，以免粉煤結團，尤其對含水量高的煤種更需耍干燥。氣化火焰中心溫度隨煤種不同約在1600-2200之間，出爐煤氣溫度約為14001700o產生的高溫煤氣夾帶的細灰尚有一定的黏結性，所以出爐需與一部分冷卻后的循環煤氣混合，將其激冷至900左右后

14、再導入廢熱鍋爐，產生高壓過熱蒸汽。干煤氣中的有效成分CO十H?可高達90%以上，甲烷含量很低。煤中約有83%以上的熱能轉化為有效氣，大約有15%左右的熱能以高壓蒸汽的形式回收。其主要工藝技術特點如下：工藝技術主要優點如下：、干煤粉進料，氣化效率高，與濕法進料相比，其冷煤氣效率比濕法進料約提高10%o、煤種適應性廣，從無煙煤、煙煤、褐煤到石油焦均可氣化，對煤的活性兒乎沒有耍求，對煤的灰熔點范圍比其他氣化工藝較寬。對丁高灰分、高水分、含硫量高的煤種同樣能夠氣化。、氣化操作溫度高，約在14001700C,在高的氣化溫度下碳轉化率高達99%,產品氣體相對潔凈，不含重怪，甲烷含量很低，煤氣品質好，煤氣中

15、有效氣體(CO+H2)高達90%以上。、碳轉化率高達99%o氧耗、煤耗低，與濕法進料水煤漿氣化相比，比煤耗約低6%,比氧耗約低17%,與之配套的空分裝置投資可相對減少。、加壓操作，單爐生產能力大。目前已投入運轉的單爐氣化壓力3.0MPa,日處理煤量已達2000to、氣化爐無耐火磚襯里，維護量少，氣化爐內無轉動部件，運轉周期長，無需備用爐。、熱效率高，釆用廢鍋流程，煤中約83%的熱能轉化為煤氣的化學能，另外約有15%左右的熱能被回收為高壓或中壓蒸汽，總的熱效率可達98%左右。、環保性能好，氣化爐熔渣經激冷后成為玻璃狀顆粒，性質穩定，對環境兒乎沒有影響。氣化污水中含孰化合物少，容易處理，必要時可做

16、到零排放。、生產調幅能力強，因為采用最多達4-12個燒嘴，并且不需象水煤漿那樣需要霧化，因此氣化爐操作彈性高，從30%到100%負荷可調。、連續運轉周期長，Shell公司專利氣化燒嘴設計保證壽命為SOOOh,荷蘭Denikolec電廠使用的燒嘴運行近1000011尚未更換過，累計運行時間超過750011,為氣化裝置長周期運行提供了基礎。氣化爐采用水冷壁，不需耍定期更換耐火磚,節約了換磚時間與費用。工藝技術主要缺點如下：、受加壓進料的影響，最高氣化壓力沒有濕法氣化壓力高。濕法氣化操作壓力一般為2.8-8.7MPa,最高可達8.7MPa,有利丁節能。干法氣化由丁受粉煤加料方式的限制，氣化壓力一般為

17、3.0MPao、粉煤制備投資高、能耗高，且沒有水煤漿制備環境好。粉煤制備對原料煤含水量耍求比較嚴格，需進行干燥，能量消耗高。粉煤制備一般采用氣流分離,排放氣需進行洗滌除塵，否則易帶來環境污染，這樣使制粉系統投資增加。、安全操作性能不如濕法氣化。主要體現在粉煤的加壓進料的穩定性不如濕法進料，會對安全操作帶來不良影響。、氣化爐與廢熱鍋爐結構復雜，制造難度大，要求高。國內第一套Shell氣化裝置湖北雙環的項目，便是因為設備交貨期的影響而未能如期建成投產，計劃是2004年底投產，實際可能耍到2006年初才能建成。、為防止氣體中夾帶的粘性灰渣對廢熱鍋爐產生不利影響，需要將冷卻到300C左右的粗煤氣循環回

18、氣化爐頂部出口以激冷熱的合成氣到900C,該股循環氣的循環比達到1，量大、溫度較高、含灰多，給循環機提出了很高的耍求，并且耗能較多。此外，雖然Shell公司宣稱被激冷到900C的熱灰已不具有粘結性，從而不會粘附在對流廢鍋上，但是可以想象，這種含灰的氣流對廢鍋的沖刷和阻塞是難免的。、因為是采用氮氣將粉煤送入氣化爐，并且流程中有許多密封氮氣，導致合成氣里氮氣含量較高，一般達5%。這種氣體用來生產合成氨沒有問題，如果用來生產甲醇，會導致甲醇弛放氣量很大。、工藝尚未獲得充分的工業化生產檢驗，世界唯一一套工業化裝置1994年投運后，到2001年開工率只有83%O4、工藝流程及技術特點如下圖所示，是She

19、ll粉煤加壓氣化工藝流程圖。原料煤在風燥磨內磨制符合氣化要求的粉煤（粒度小于O.lnmi,煙煤含水量1%、褐煤含水量10%）,借惰性氣體送至氣化界區，經分離后進人常壓料倉而惰性氣經過濾、除塵后放空。粉煤由常壓料斗進入增壓料斗（密封料斗），由此被氮氣或二氧化碳氣經濃相輸送至爐前煤粉儲倉及煤鎖斗，再經由加壓氮氣或二氧化碳氣加壓將細煤粒子由煤鎖斗送入周向相對布置的氣化燒嘴。氣化需要的氧氣和水蒸氣也送入燒嘴。通過控制加煤量，調節氧量和蒸汽量，使氣化爐在14001700C范圍內運行。氣化爐操作壓力為2-4MPao在氣化爐內煤中的灰分以熔渣形式排出。絕大部分熔渣從爐底離開氣化爐，用水激冷，再經破渣機進入渣

20、鎖系統，最終泄壓排出系統。出氣化爐的粗煤氣挾帶著飛散的熔渣粒子被循環冷卻煤氣激冷，使熔渣固化而不致粘在合成氣冷卻器壁上，然后再從煤氣中脫除。合成氣冷卻器采用水管式廢熱鍋爐，用來產生中壓飽和蒸汽或過熱蒸汽。粗煤氣經省煤器進一步回收熱量后進人陶瓷過濾器除去細灰(20mg/ms)。部分煤氣加壓循環用于出爐煤氣的激冷。粗煤氣經脫除氯化物、氨、氤化物和硫化物，HCN轉化為N?或NH3,硫化物轉化為單質硫。工藝過程大部分水循環使用。廢水在排放前需經生化處理。如果要將廢水排放量減少到零，可用低位熱將水蒸發。干法氣化的技術關鍵在于干粉煤的加壓進料，早在20世紀50年代初期就有人探索粉煤加壓連續輸送技術，但未取

21、得實質性進展。H到1978年Shell-Koppers工藝問世，才開發出一種粉煤間斷升壓和加壓下連續進料的半連續式加煤工藝。干煤粉加壓進料及氣化技術關鍵有：、加料閥。密封加料系統的各類閥門開閉頻繁，磨損嚴重，對閥門的結構及材料耍求十分嚴格。一般采用球閥、座板閥等，密封而有軟硬結合和硬硬結合兩種結構。、料斗中粉煤料位的測量。常壓煤斗、密封料斗和工作料斗的粉煤料位的測量有一定的難度，特別在粉煤較濕易架橋的情況下會出現假料位，增加料位測量及輸送的難度。目前，大多用Cs7或Co同位素儀器測量料位。、粉煤密相輸送。粉煤的密相輸送是加壓粉煤氣化技術的主要技術關鍵之一。為減少煤氣中含N2量，耍求盡可能提高粉

22、煤輸送的固氣比，減少人爐粉煤載氣量。目前，每立方米氮氣可輸送50500kg粉煤，載氣和粉煤呈非連續相,即一股載氣推動一股柱狀粉煤直到進入氣化爐燃燒器。、入爐物料的精確計量。氣流床部分氧化反應耍求人爐物料精確計量，對丁氧氣和蒸汽的計量技術比較成熟，而對丁入爐粉煤的精確計量則難以做到。粉煤精確計量技術的關鍵是確保粉煤供應的連續性和穩定性。、冷壁式氣化爐。目前己經工業化的兒種干法氣化爐無一例外都采用冷壁式結構，其中GSP爐從氣化爐頂部加煤，其結構形式與水煤漿氣化爐類似。另外的爐型如Shell、Penflo氣化爐與K-T爐都采用對置式燒嘴，設備結構比較復雜。、安全及環保問題。粉煤氣化從氣化爐出來的煤氣

23、都夾帶有粉煤灰，而粉煤灰的捕集和返燒都比較困難。此外，在安全操作方而，干法氣化也存在著一定的缺陷，如粉煤的穩定供料問題，燃燒器的回火問題，飛灰安全收集和排放等。5、主要工藝與技術經濟指標Shell粉煤純氧加壓氣化典型的工藝指標如下所示:項目指標氣化壓力MPaG2.7氣化溫度。C1400-1500合成氣組份mol%(典型)CO62H：CO：ch4n2311.00.053.1有效氣組份mol%90-93比氧耗m3/1000m3(CO+H2)340比煤耗kg/1000m3(CO+HJ600碳轉化率99冷煤氣效率833總熱效率96產品綜合能耗GJ/t(以甲醇為例)496、主要設備(1)、氣化爐Shel

24、l煤氣化裝置的核心設備是氣化爐。氣化爐采用膜式水冷璉形式。它主耍由內筒和外筒兩部分構成：包括膜式水冷壁、環形空間和高壓容器外殼。膜式水冷壁向火側敷有一層比較薄的耐火材料，一方面為了減少熱損失；另一方面更主要的是為了掛渣，充分利用渣層的隔熱功能，以渣抗渣，以渣護爐壁，可以使氣化爐熱損失減少到最低，以提高氣化爐的可操作性和氣化效率。環形空間位丁壓力容器外殼和膜式水冷壁之間。設計環形空間的目的是為了容納水/蒸汽的輸入/輸出管和集汽管，另外，環形空間還有利于檢查和維修。氣化爐外殼為壓力容器，一般小直徑的氣化爐用藥合金鋼制造，其他用低珞鋼制造。對丁日產lOOOt合成氨的生產裝置，氣化爐壁設計溫度一般為3

25、50C,設計壓力3.5MPaGo氣化爐內筒上部為燃燒室(氣化區)，下部為熔渣激冷室。煤粉及氧氣在燃燒室反應，溫度為1700C左右。Shell氣化爐由丁采用了膜式水冷壁結構，內壁襯里設有水冷卻管，副產部分蒸汽，正常操作時壁內形成渣保護層，用以渣抗渣的方式保護氣化爐襯里不受侵蝕，避免了因高溫、熔渣腐蝕及開停車產生應力對耐火材料的破壞而導致氣化爐無法長周期運行。由丁不需耍耐火磚絕熱層，運轉周期長，可單爐運行，不需備用爐，可靠性高。(2)、燒嘴氣化爐燒嘴是Shell煤氣化工藝的關鍵設備及核心技術之一。氣化爐加料采用側罹燒嘴，在氣化高溫區對稱布置，并且可根據氣化爐能力由4一8個燒嘴中心對稱分布。由丁采用

26、多燒嘴結構，氣化爐操作負荷具有很強的可調幅能力。單爐生產能力大，在氣化壓力為3.0MPa的條件下，單爐氣化能力可達20003000t/d煤。根據資料介紹目前氣化燒嘴連續操作的可靠性和壽命不低丁75001“、廢熱鍋爐廢熱鍋爐采用水管式結構。是由水管焊上管板組成，管板上有在線清洗裝置,以免積灰。這種結構的廢熱鍋爐在美國休斯頓的示范裝置上和荷蘭Denikolec的工業化裝置上已成功應用。破渣機Shell煤氣化原設計沒有破渣機，在生產操作過程中曾發生過大渣堵塞鎖斗閥的現象，影響正常生產操作。現設計已經增加了破渣機，防止類似現象的發生。渣罐、撈渣機渣罐是一個空殼壓力容器，氣化排渣由鎖渣系統，通過渣罐做到

27、間斷鬥動排So撈渣機主耍是將固體渣粒從渣水中撈出，再由輸送帶或汽車運至渣場。、煤粉加壓進料系統該系統由鎖斗和料斗組成。一旦鎖斗裝滿后，充氮氣加壓，將煤排放至料斗。加壓后的粉煤從料斗中排出并由氮氣氣流輸送至氣化爐燒嘴。、原料煤儲運系統原料煤的接收和儲運設施主要包括：卸料斗、振動加料器、運輸機、煤倉等,與傳統的燃煤鍋爐原料煤的儲運設施類似。磨煤及干燥系統磨煤機將煤磨成合適的有利丁煤氣化的煤粉(約90%小丁0.15mm)。在磨煤過程中，采用熱惰性氣流同步干燥。悄性氣流夾帶系統中的水蒸氣通過一臺內部分選器將粉煤吹至分離和收集容器，干燥研磨后的煤通過氣流輸送系統輸送到氣化爐進料系統。干燥煤所需熱能可以H

28、接或間接提供。可用燃燒油、煤氣或回收氣燃燒氏接供熱。在間接供熱的情況下，循環氣中需添加氮氣以補充由丁排出煤中水汽所帶出的那部分循環氣。煤氣除塵、洗滌系統粗煤氣離開廢熱鍋爐后，經陶瓷過濾器或旋風除塵器來進行脫除部分灰，氣化壓力4.0MPa時，陶瓷過濾器操作壓力3.9MPaG,操作溫度350C左右，過濾后煤氣含塵20mg/m3(標)。再經過濕法洗滌裝置進一步凈化，使飛灰殘留量不大T1mg/m3(標)。通過洗滌系統也可以脫除煤氣中其他微量雜質如可溶堿鹽、鹵化氫及氨等。洗滌系統的排放水送至酸氣汽提塔，經澄清后再循環使用，以最大程度減少需生化處理或蒸發后的排放量。從酸氣脫除系統以及酸氣汽提塔來的酸氣可送

29、至克勞斯裝置回收硫堿。7、Shell技術與主要設備國產化可行性我國引進Shell粉煤氣化技術剛處于起步階段，因此除了專利和工藝軟件包需要進口以外，需要引進的設備非常多，上面提到的主要設備基本上均需進口。因此，裝置一次性投資相當巨大。此外，由丁目前中國擬上馬Shell氣化裝置的廠家已達12家之多，所以國外的設備制造進度也成為項目如若進行的一個大問題。8、專利許可費與裝置投資Shell氣化技術的專利許可費一般在1.76USD/Nm3（CO+H2）/d左右。Shell裝置的投資，以1套投煤量1000t/d的氣化裝置為例，其投資約為5億人民幣左右。三、GSP煤氣化工藝1、發展歷史原民主徳國VEBGas

30、koniliant的黑水泵公司丁1976年研究開發了加壓氣化工藝，取名為GSP（徳文GaskombiantSchwarzePumpe的簡稱）煤氣化工藝。1980年在民主徳國的弗萊堡（Fieibuig）燃料學院建成了W100和W5000兩套氣化試驗裝置。1983年12月在黑水泵聯合企業建成一套W30工業規模的氣化裝置。W100氣化裝置的能力為處理煤量100-250kg/h,操作壓力約為3MPa,氣化劑采用氧氣/蒸汽或者空氣/蒸汽。反應器氣化室體積為0.075m3oW5000氣化裝置能力為處理煤量5-25訕，壓力為4MPa。W30氣化裝置投煤量為30t/h（干煤）,工作壓力為3MPa,產氣量為40

31、000m3/h,氣化用蒸汽約6th,氧氣耗量12000-15000m3/ho該裝置1985年正式投入運行，產品煤氣主要供作城市煤氣調峰氣源，氣化原料煤種主要為褐煤。該套裝置裝置運行到1991年徳國統一，徳國統一后由丁各種原因，GSP技術沒有及時向市場廣。2、國內外GSP粉煤氣化裝置除了以上提到的徳國黑水泵公司的一套工業化裝置以外，世界上沒有其它的工業化GSP裝置在運行。鑒丁該技術兼具Texaco與Shell煤氣化技術的優點，因此目前已引起國內外許多公司的興趣。2005年2月，寧夏煤業集團有限公司與瑞士可持續發展技術控股公司就引進GSP煤氣化技術，在銀川舉行了簽字儀式，從而該技術引起了中國業界人

32、士的廣泛關注。目前淮南化肥廠也就引進該技術正在與徳國黑水泵公司在洽談。3、GSP粉煤加壓氣化技術優缺點GSP粉煤加壓氣化是將干燥過的粉煤或石油焦等固體碳氫化合物與氣化劑一起通過噴嘴，垂肖噴入水冷壁式氣化爐內，進行火焰型非催化部分氧化反應。反應生成以CO、H?為主要組分的合成氣，灰渣采用液態排渣。GSP粉煤加壓氣化技術兼具Texaco和Shell煤氣化技術的特點。工藝技術主要優點如下：、原料來源廣，適應性強。從年青的泥、褐煤到年老的無煙煤系列中的所有煤種，灰分1%的石油焦、油渣、工業污泥等均可作為氣化原料。、氣化操作溫度高，約在14001700C,在高的氣化溫度下碳轉化率高達99%,產品氣體相對

33、潔凈，不含重怪，甲烷含量很低，煤氣品質好，煤氣中有效氣體(CO+H2)高達90%以上。如果用CO2作為輸送介質，則有效氣可達94.5%以上。、干煤粉進料，氣化效率高，與濕法進料相比，其冷煤氣效率比濕法進料約提高10%。碳轉化率高達99%O氧耗、煤耗低，與濕法進料水煤漿氣化相比,比煤耗約低6%,比氧耗約低15%,與之配套的空分裝置投資可相對減少。、氣化爐采用水冷壁，不需耍定期更換耐火磚，節約了換磚時間與費用。連續運轉周期長。、加壓操作，單爐生產能力大。、氣化爐無耐火磚襯里，維護量少，氣化爐內無轉動部件，運轉周期長，無需備用爐。、熱效率高，冷煤氣效率達80%,熱效率達90%o、環保性能好，氣化爐熔

34、渣經激冷后成為玻璃狀顆粒，性質穩定，對環境兒乎沒有影響。氣化污水中無酚、氤、焦油等，容易處理。、流程簡單、操作方便，投資省。工藝技術主要缺點如下：、受加壓進料的影響，最高氣化壓力沒有濕法氣化壓力高，一般為3.0-4.0MPao、粉煤制備投資高、能耗高，且沒有水煤漿制備環境好。粉煤制備對原料煤含水量要求比較嚴格，需進行干燥，能量消耗高。粉煤制備一般采用氣流分離,排放氣需進行洗滌除塵，否則易帶來環境污染，這樣使制粉系統投資增加。、安全操作性能不如濕法氣化。主要體現在粉煤的加壓進料的穩定性不如法進料，會對安全操作帶來不良影響。、氣化爐結構相對復雜，制造難度大，要求高。、工業化生產運行經驗少。4、工藝

35、流程及技術特點如下圖所示，是GSP粉煤加壓氣化工藝流程圖。1-氣化爐：2-輻射鍋爐：3-錐體密封閥：4-灰鎖：5-灰斗：6-渣池：7-撈渣機：8-夾套水循環泵9-夾套水循壞冷卻器：10-冷壁水循環泵：11-廢鍋：12-循環水泵；13-冷卻器：14-低壓蒸汽包；15-對流廢鍋，16-高壓潑汽包：17,18-文丘里洗滌器：19,20-洗滌器：21-循環泵；22-黑水閃蒸罐：23-閃煎汽洗滌器：24-沉降槽:25儲槽:2&黑水/灰水換熱器;27.黑水泵:28-儲槽:29-過濾器,30-過濾機：31濾液槽:32高壓灰水泵，33-濾液泵：34-汽提塔：35-清水泵，36-脫氧水槽：37-高壓軟水泵；38

36、-破渣機：39-灰水池；40-渣水泵：41-灰水泵；42-渣水過濾器：43-儲槽在干燥器中經過干燥的粉煤接著在球磨機中磨碎到小于0.2111111粒級含量達80%以上的煤粉，并同除塵器中的煤灰一起，經煤倉系統加到氣化爐中，在氣化爐中，粉煤在2000條件下與氧氣、蒸汽氣化反應，產生的粗煤氣和形成的液渣并流向下離開反應器進入激冷器。高溫煤氣在激冷室被噴灑的水冷卻到220200C左右，然后依次進入文丘里洗滌器和洗滌塔，將煤氣中塵體積濃度降至1mg/m3（干），然后送入后續工序。氣化燃燒室里產生的高壓蒸汽可用作動力。反應所需的工藝蒸汽由氣化系統內的廢熱鍋爐提供。熔渣在激冷室降溫固化成粒狀落人激冷室下部

37、的水浴中，通過灰鎖斗排人渣水槽，用撈渣機將渣撈上皮帶送人渣倉，然后用汽車運至處理場。出冷激室含塵（渣、碳）約0.4%的黑水送到固體物分離器，經初步分離殘余碳/塵后的水再經過濾器、貯槽用泵送回冷激室。分離器下部出來的含塵黑水經減壓閃蒸后，在絮凝劑作用下混凝沉淀，再經濃縮、過濾脫水，清水用泵返氣化冷激室過濾并送出界外處理。為保持冷激水中鹽類平衡，約占黑水總量15%的廢水排出界外處理。5、主要工藝與技術經濟指標GSP粉煤純氧加壓氣化典型的工藝指標如下所示:項目指標氣化壓力MPaG3.0氣化溫度。C1400-1600合成氣組份mol%(典型)CO56.2h232.5co：6.7ch40.1n24.1有

38、效氣組份mol%90比氧耗m3/1000m3(CO+H2)361比煤耗kg/1000m3(CO+HJ600比汽耗kg/1000m3(CO+HJ169碳轉化率99冷煤氣效率80總熱效率90產品綜合能耗GJ/t(以甲醇為例)386、主要設備、粉煤制備高水分含量的原煤首先在備煤裝置中破碎成粒度小于6niin的碎煤，接著送人煙氣干燥器進行干燥。干燥煙氣由帶有輻射加熱面的燃燒室生成，用一小部分破碎成粒度小T-limn的煤粉作原料。在燃燒室的加熱面設有水冷壁，同時可產生壓力約8MPa,溫度為460的蒸汽，將煙氣冷卻至700800C。煙氣進入干燥器，將粉煤干燥至水分小于10%。煙氣和干燥時產生的水蒸氣離開干

39、燥器的溫度為120C,經過濾后放空。當燃燒高硫煤時，煙氣排至大氣前耍進行脫硫。當有足夠量的低壓蒸汽時，也可以采用管式干燥器進行干燥。經過干燥的碎煤送入球磨機中，磨碎成小丁0.211U11粒級含量達80%以上的煤粉。、粉煤加料GSP煤氣化工藝加料系統采用風力輸送和調節系統，能經濟有效地向氣化器投加粉末燃料。粉末燃料由載氣通過輸送管送入儲倉，輸送物料的氣體經過濾后排出系統。兩個帶球閥的加壓鎖斗交替裝入粉煤燃料，并使壓力增至4MPao料位由檢測裝置控制，儲倉內的粉末燃料經輸送管送入稱重加料器和星形加壓計量器。壓力鎖斗交替工作，使稱重加料器能連續加料，在稱重加料器底部有一氣體分配盤，使粉末燃料呈流化狀

40、態，借助丁風力輸送，粉末燃料以很高的密度進入輸送管，并壓入氣化爐的燃燒室。一臺稱重加料器可同時給兒個燃燒室加料。以高密度（或濃相）輸送粉末燃料時，氣流速度2-SiiVs,輸送氣中粉末燃料量500kg/m3,輸送能力1200kg/（cm2h）（3）、氣化爐及煤氣激冷系統GSP工藝的特點是粉煤的氣化在以氧氣和蒸汽為氣化劑的火焰反應中進行。氣化爐工作壓力為3MPa,物料平均在爐內停留時間約10s,氣化火焰溫度約在18002200。GSP氣化爐結構如右圖所示。氣化爐由一圓柱形反應室組成，其上部有軸向開孔，用丁安裝燃燒器（或噴嘴）。氣化爐底部是液態渣排放口。物料經噴嘴入爐，噴嘴處裝有點火及測溫裝置。粗煤

41、氣出口溫度比灰渣流動溫度高100150。煤氣和液渣并流向下進入煤氣激冷系統。反應器的四周裝有水冷壁管，壓力為4MPa,高于反應室壓力，水受熱沸騰變成蒸汽，降低爐壁溫度。在冷卻管靠近爐中心側有密集的抓釘，用來固定碳化硅耐火層。耐火層厚度約20nmio因有盤管冷卻，耐火層表面溫度低丁液態的凝固溫度,因而會在耐火層表面結一層凝固渣層，最后形成流動渣膜，對耐火粉煤、I/魚/英汽層起到保護作用。膜壁與承壓外殼間有約50mm間隙，間隙間充一小股流動的常溫合成氣（或CO2、N2）o水冷壁水冷管內的水采用強制密閉循環，在這循環系統內，有一個廢熱鍋爐生產0.5MPaG低壓蒸汽，將其熱量移走，使水冷壁水冷管內水溫

42、始終保持一恒定范圍。激冷室為一承壓空殼，外徑和氣化室一樣，上部設有若干冷激水噴頭。在此將煤氣驟冷至220Co煤氣由冷激室中部引出，激冷室下部為一錐形，內充滿水，熔渣遇冷固化成顆粒落入水浴中，排人灰鎖斗。GSP氣化爐除燒嘴為不銹鋼和少量特殊不銹鋼外，其余全為碳鋼材料。氣化爐及其水冷壁壽命10年20年，燒嘴壽命10年（頭部一年維修一次）。（4）、粉煤燃燒噴嘴如左圖所示，為兩種不同類型的粉煤氣化噴嘴。A型：粉煤沿中心管進料，氧氣/蒸汽由側旁環隙進入。B型：氧氣/蒸汽沿中心進入，粉煤沿繞中心管的螺旋管進料。兩種型號的噴嘴都能使粉煤、氧/蒸汽充分混合、運動和反應，使火焰形狀、位置及穩定性達到最佳。、監控

43、系統監控和測量的核心儀器是氣化爐的觀測鏡，它可傳出高負荷反應室的光信號，實現對氣化爐內部反應情況的連續觀察。它還裝置有傳感器和測溫探頭，亦可通過附加接口，經視頻連接線將反應室的情況反映在熒光屏上。火焰傳感器的信號傳給電子監控系統，并與氣化爐的安全系統相連接。光學火焰監控是一綜合體，一方面可以監測點火噴嘴的火焰的紫外光，另一方面可評判可見光范圍的典型火焰脈沖。氣化爐觀測器上的光學探頭，在一定光譜范圍，借助丁光學過濾器處理輻射信號，放大后的輸出信號送到計算機進行處理。為確保安全可靠，計算單元為雙通道型結構，并設有穩定的通道監測系統，測量原理是釆用比較高溫測量法。7、GSP技術與主要設備國產化可行性

44、目前我國引進GSP粉煤氣化技術尚處丁論證階段，因此除了專利和工藝軟件包需耍進口以外，還需耍引進的相當多的設備，包括氣化爐、燒嘴、粉煤加料系統、關鍵閥門、儀表等。煤氣洗滌、黑灰水處理系統與Texaco相似，因此完全可以做到國產化。8、專利許可費與裝置投資據了解，GSP氣化技術的專利許可費一般在2.1USD/Nn?(CO+H2)/d左右。GSP裝置的投資，在生產規模相同的情況下，大致與徳士古爐相當。四、三種氣化技術綜合比較下面，以氣化壓力4.0MPa,生產能力200000m3(CO+H2)年操作天數300天的裝置為例，對三種氣化技術進行綜合比較。GSP、Shell、Texaco三種氣化工藝比較名稱

45、GSPShellTexaco原料要求褐煤到無煙煤全部煤種，石油焦、汕渣、生物質；粒徑250um500um含水2%干粉煤(褐煤8%)；灰熔融性溫度V1500G灰分1-20%碣煤到無煙煤全部煤種：90%100目含水2%干粉煤(褐煤8%)；灰熔融性溫度1500C：灰分8-20%煙煤、無煙煤.油渣；40%-45%200目:水煤漿濃度60%：灰熔點1400C：灰分15%氣化溫度，C1450-16001450-16001300-1400氣化壓力MPaG2.5-4.02.5-4.02.5-S.7氣化爐特點F粉煤供料，頂部單噴嘴,承壓外殼內有水冷璧，激冷流程,由水冷壁回收少雖蒸汽，除噴嘴外材質全為碳鋼干粉煤供

46、料，下部多噴嘴對噴，承壓外殼內有水冷壁，廢鍋流程，充分冋收副產蒸汽，材質碳鋼、合金鋼.不水煤漿供料，頂部單噴嘴.熱壁，Al2OrCr2O3-Zi0?耐火襯里.冷激或廢鍋流程.除噴嘴外全為碳鋼銹鋼投煤2000t/d的單爐尺寸，mm內-3500,H-17000曠4600（投煤2300t/d）,H-316400-4500o標準爐0-2794和外-3175（投煤1000t/d）,H-11500耐火磚或水冷壁壽命，a20201噴嘴壽命10a,前端部分lala-1.5a60d60萬血甲醉臺數21（內約為5000mm）4+1激冷室或廢鍋尺寸，mm冷激室曠3500約為25002794除塵冷卻方式分離+洗滌干式過濾、洗滌洗滌去變換溫度,C22040210建筑物（不包括變換）裝理占地：9000m2高約55m（氣化部分）裝直占地：9000nr高約S5m-90m（氣化部分）裝置占地:9100m2高約55m（氣化部分）技術成熟度成熟度一般，丁業化裝咒運行經驗很少成熟度一般.工業化裝代運彳亍經驗很少非常成熟,有10多套工業化裝世成功運行經驗GSP、SheikTexaco三種氣化工藝投資比較（萬元）名稱GSPSheUTexaco煤粉制備與輸送（包括干燥）1080010800水煤漿制備與制送15000煤氣化（包括排渣.洗滌、除塵）2880059393（其中陶瓷過濾器7100）28000高壓co輸