两段式干煤粉加压气化技术-2013.10

两段式干煤粉加压气化技术两段式干煤粉加压气化技术及工程应用及工程应用中国华能集团清洁能源技术研究院2013.102013.10气化技术固定床气流床流化床LurgiBGLU.G.I.GE-TexacoE-Gas多元料浆多喷嘴HTWKRWU-gasTransport灰熔聚水煤浆气化干煤粉气化ShellPrenfloGSP/HT-LMHICERI（TPRI）航天炉气化技术核心竞争要素对比项目固定床流化床气流床干煤粉水煤浆气化效率单元煤耗较小较小最小较小单元氧耗较大较小最小较大蒸汽耗大较小较小-运行可靠性可靠-较可靠可靠煤种适应性适合于块煤、弱粘煤好好适合于低灰分、低灰熔点、高活性、内水低环境友好差较好好较好项目投资小大大大提高运行的可靠性：设备质量，运行规律进一步降低投资：优化设计，激冷工艺，关键设备的国产化提高煤种适应性：大于1500℃提高气化效率：两段式气化、全热回收等工艺进一步提高单炉出力：大于3000t/d干煤粉气流床气化技术的发展方向两室两段反应多喷嘴分级气化水冷壁寿命长液态排渣气化岛自耗功小煤气冷却器和除尘器尺寸小冷煤气效率高比氧耗低检修维护方便两室两段反应两室两段反应多喷嘴分级气化分级气化水冷壁寿命长液态排渣气化岛自耗功小气化岛自耗功小煤气冷却器和除尘器尺寸小煤气冷却器和除尘器尺寸小冷煤气效率高冷煤气效率高比氧耗低比氧耗低检修维护方便单炉最大出力两段式干煤粉气化炉创新点采用水冷壁式气化炉，不需设备用炉；煤粉喷嘴不需雾化，寿命长，可使用两年而无需维护；气化炉冷煤气效率高，可达80~85%，氧耗低；合成气有效成分含量高，（CO+H2）可达90%；碳转化率高，可达99%，灰渣含碳量小于1%；气化炉负荷调节性能好，可在50~120%负荷下运行；煤种适应性好，次烟煤、烟煤、褐煤、无烟煤、石油焦均可气化，可气化灰熔点1500℃以上的煤种；对灰含量要求低，含灰量5%-35%均可气化；最大单炉容量可达3500吨/小时；气化炉设计使用寿命20年；两段式干煤粉加压气化技术特点研发历程关键技术和设备研究开发36t/d中试装置建设36t/d中试装置试验研究168小时考核试验天津IGCC0.7t/d试验装置和试验研究数值模拟和冷模试验19901996200320052006关键技术放大研究废锅流程工艺包设计研究200720082009激冷流程工艺包设计研究2009华能新疆内蒙世林四川金象陕西府谷美国IGCC1000~3000t/d气化炉研制1000~3000t/d气化炉研制9小试中试工业规模700kg/d,1997年“九五”攻关，36t/d，2005年“十五”863项目2000t/d，2012年“十一五”863项目两段式干煤粉加压气化技术开发历程国家十二五863项目“褐煤气流床气化技术研发与示范”，2012-2015国家十一五863项目“250MWIGCC系统运行与示范”，2006-2010国家十一五863项目“2000吨／天级干煤粉加压气化技术开发与示范”2006-2009国家十一五863项目“IGCC联产系统运行及控制技术”，2006-2009国家十一五863项目“2000t/d煤气冷却器开发与示范”，2007-2010国家国际合作重点项目“干煤粉加压气化技术研究开发”，中－英，2002国家“十五”863项目“干煤粉加压气化技术”（前期）2001国家“十五”863项目“带静电促进的移动颗粒层过滤高温除尘技术研究开发”（2003AA522030），2002－2004国家“十五”863重点项目“干煤粉加压气化技术”（中试）2002－2005国家“十五”863重点项目“干煤粉加压气化技术中试研究”（后续）2005－2006国电公司项目“干煤粉加压气化评价装置和粉煤气化特性研究”，1996得到国家863计划的持续支持111213100μm250μm400μm800μm温度和速度分布1402040608010005101520253035Time(min)Weight(%,daf)0.25MPa1.0Mpa2.0MPa3.0MPa051015202500.511.522.533.5Pressure(Mpa)Half-life(min)He1000℃He1500℃He2000℃CO21000℃05101520253035404500.511.522.533.5Pressure(MPa)Gasificationextent(%,daf)1500℃1000℃01020304050607000.511.522.533.5Pressure(MPa)Totalvolatile(%,daf)2000℃1500℃1000℃高温、高压、高升温速率煤气化反应特性研究15煤种褐煤神木煤华亭煤伊南煤CO（%）61.962.3862.7964.96H2（%）27.8429.3628.4626.61CH4（%）0.050.260.170.01CO2（%）3.592.763.417.64H2S+COS（%）0.110.370.250.19N2（%）6.514.874.920.59气化试验结果16煤种黄陵煤晋城无烟煤韩城贫煤煤气成份CO（%）62.3669.9367.31H2（%）28.9821.7823.39CH4（%）0.140.120.13CO2（%）4.294.404.32H2S+COS（%）0.240.140.98N2（%）3.993.613.87其他指标（CO+H2）含量91.3491.7190.7碳转化率（%）99.198.798.4冷煤气效率（%）80.780.479.7比氧耗Nm3O2/l000Nm3(CO+H2)332341347气化测试结果（高灰熔点煤）两段式气化炉的应用业绩（22台）项目名称项目地点最终产品装置数量原料类型单炉原料消耗量（t/d）单炉有效气产量(Nm3/h)投产时间科技部863计划项目陕西合成气1多种煤4025002005.5华能绿色煤电项目天津250MW发电1烟煤20001376002012.4世林煤化工30万吨/年甲醇内蒙古30万吨甲醇1烟煤1000715002012.8中化集团淮河化工合成氨技改项目江苏6万吨/年合成氨1烟煤250200002013四川金象集团三聚氰胺联产硝基复合肥项目新疆10万吨/年三聚氰胺60万吨/年硝基复合肥1烟煤20001440002014中化集团辛集化工制乙二醇项目河北3万吨/年乙二醇1烟煤250200002014山东阿斯德化工煤制甲酸项目山东甲酸1烟煤250200002014青岛三力化工煤制氢项目山东7000Nm3/h氢气1烟煤150100002014陕西府谷恒源煤焦电化项目陕西60万吨甲醇+氢气2半焦20001600002014华能满洲里煤制甲醇项目内蒙古60万吨/年甲醇1褐煤30001600002015华能新疆准东煤制天然气项目新疆40亿标方/年天然气8烟煤30001600002016美国EmberClearIGCC项目美国270MW电力1无烟煤22001750002016美国EmberClear煤制油项目美国1万桶汽油/天2无烟煤22001650002017两段式气化炉的废锅工艺华能绿色煤电示范工程气化炉处理煤量:2000t/d(全废锅流程）煤种：烟煤操作压力:3.0~3.5MPaG操作温度:1400~1500℃煤气流量:137500Nm3/h氧耗：290-310Nm3O2/1000Nm3（CO+H2）比煤耗：520~550kg/1000Nm3（CO+H2）冷煤气效率：82-84%碳转化率：大于99%蒸汽产量:150t/h发电功率:250MWCOH2CO2N2H2SCH4%%%%%ppm60302.670.2400~1200华能天津IGCC系统流程图20华能天津IGCC示范电站建成投运•我国第一座250MWIGCC示范电站•我国第一套自主知识产权的2000t/d级干煤粉气化炉•自主设计、建设、调试、运行华能天津IGCC示范电站气化空分净化燃机重要工程节点232011年1月空分装置开始分系统调试，8月制出合格氮氧2012年4月17日气化装置首次投料点火成果，累计运行超过1000小时2012年9月MDEA脱硫生产合格硫磺产品2012年11月6日，我国首个IGCC示范工程顺利完成72+24小时整套连续运行，标志进入商业运行。2010年10月气化炉开始安装气化炉运输气化炉运输20102010年年99月月2929日日气化炉吊装气化炉吊装20102010年年1010月月3131日日IGCC国家863计划研发基地天津IGCC项目投产报道两段式气化炉的激冷工艺内蒙世林30万吨甲醇项目气化炉处理煤量:1000t/d(激冷流程）煤种：烟煤操作压力:4.0MPa操作温度:1400~1500℃输送气体：CO2煤气流量:71500Nm3/h比氧耗：290-310Nm3O2/1000Nm3（CO+H2）比煤耗：520~550kg/1000Nm3（CO+H2）冷煤气效率：83%碳转化率：大于99%蒸汽产量:40~60t/hCOH2CO2N2H2SCH4%%%%%ppm55367.810.1400~1000气化炉到达世林化工项目现场气化炉到达世林化工项目现场20102010年年77月月2020日日世林气化炉吊装世林气化炉吊装20102010年年99月月2727日日世林项目于世林项目于20122012年年88月开车成功月开车成功内蒙世林内蒙世林3030万吨万吨//年甲醇项目年甲醇项目美国宾西法尼亚IGCC项目气化炉处理煤量:2300t/d煤种：无烟煤操作压力:3.0MPa操作温度:~1500℃输送气体：N2有效合成气流量:175000Nm3/h比氧耗：330Nm3O2/1000Nm3（CO+H2）冷煤气效率：82%2014年投产华能新疆准东煤制天然气（SNG）项目项目规模：40亿立方米天然气/年气化装置处理煤量:3000t/dX10套煤种：烟煤操作压力:4.0MPa操作温度:~1500℃输送气体：CO2有效气流量：165000Nm3/hX10套比氧耗：330Nm3O2/1000Nm3（CO+H2）冷煤气效率：81%有效气成份（CO+H2）：89%谢谢您的关注！[e-mail]