循环流化床粉煤气化技术及工业化应用

循环流化床粉煤气化技术及工业化应用陕西秦能天脊科技有限公司陕西秦晋煤气化工程设备有限公司目录1、前言2、气化工艺原理及工艺流程3、技术特点4、常压技术开发及工业化、产业化示范装置（1）工业化示范（2）环境保护效益（3）产业化装置5、加压技术的开发及工业化、产业化示范装置6、炉型、公称能力、原料规格及要求7、公司业绩一、前言灰粘聚循环流化床粉煤多元气化制合成气工业装置(简称CAGG)(专利号为ZL03262731.9)是陕西秦晋煤气化工程设备有限公司开发的具有完全自主知识产权、技术先进的新型煤气化技术。工业示范装置及产业化装置的运行，已经达到安全、稳定长周期、满负荷运行的水平。现已有数套装置进入安装阶段，明年将陆续有数套工业装置投产。陕西秦能天脊科技有限公司是由陕西华祥工程设备有限公司、天脊煤化工集团有限公司、中国华陆工程科技有限责任公司（化六院）和陕西联合煤气化工程技术有限公司联合组成的高新技术企业。具有雄厚的技术和工程开发能力。近两年来在认真总结工业化示范装置运行的正反两方面的经验和教训的基础上对加压装置的关键点进行了深入的研究和攻关。开发了低压技术（0.3-0.5MPa）及中压技术(1.0MPa)。1.0MPa工业示范装置的建设正在加紧进行，预计明年上半年工业示范装置将建成投产。首套1.0MPa产业化装置预计2007年上半年建成投产。加压选择性排灰循环流化床粉煤气化工业装置已申请了国家专利(专利号为ZL2004200859322)。上述两项技术均被列为国家发改委中小化肥企业原料煤本地化改造重点推荐技术。3.0MPa工业装置的开发已进行前期的准备阶段。二、流化床粉煤气化原理及工艺流程简述1、气化原理：根据流态化原理，粉煤在气化炉内借助吹入的气化剂（氧气、水蒸汽、CO2）在床层中沸腾流化。在高温条件下，气化剂与固体煤两相充分接触，发生煤的热解和氧化还原反应，最终使煤达到完全气化。煤灰在气化炉内中心高温区粘聚形成灰球，借助煤和灰的重量差异，使灰球和煤粉分离，靠自重落到炉底灰斗排出炉外。随煤气带出的煤粉尘经第一级旋风分离器分离回收再返回气化炉内与新加入的煤粉一起进行气化反应。形成的粉煤和煤灰混合物在炉内不断循环从而提高了煤中碳的转化率。灰粘聚循环流化床与一般流化床不同之处在于灰粘聚循环流化床根据射流原理在炉内形成了中心高温区而使炉渣在中心高温区内粘聚成灰球，在炉底设计了灰粘聚分离装置，借助重量差异有选择地使煤粉与灰球分离，从而降低了灰渣的含碳量。2.工艺流程灰粘聚循环流化床粉煤多元气化装置由加压进煤、气化炉、旋风除尘、余热回收、煤气冷却净化及排渣等系统组成，其工艺流程如图。三、技术特点及前景1、技术特点灰粘聚循环流化床粉煤多元气化技术具有以下特点：⑴气化炉结构简单为单级流化床，炉内无转动部件，容易制造和维修。⑵气化炉内中心高温区使灰粘聚成灰球，使煤粉和灰球有效分离，提高了碳的转化率，降低了灰渣中的含碳量。⑶气化炉内分布板处于相对的低温区，可使床层物料充分流化，有效的防止炉内结疤，保证了气化炉的稳定运行。⑷煤气中夹带的细煤粉尘经第一级旋风分离器回收并返回炉内再行气化，进一步提高了碳的利用率。⑸高温煤气经余热回收系统充分回收了煤气的显热，提高了煤气化过程的总热效率,同时产生的水蒸汽自给有余。⑹煤气中不含焦油、酚含量低，污水容易处理，若炉内加CaO还可起脱硫作用，水处理后可循环使用，零排放。⑺煤种适应性宽，烟煤、无烟煤等均适用。入炉煤粒度为0~6mm，充分使用了廉价的粉煤资源，煤气成本低。四、技术开发及工业示范装置运行示范装置CAGG气化炉示范装置自2002年3月进行了考核测定鉴定验收一直正常运行。陕西城化示范装置1、示范装置工艺流程示图原料煤破碎筛分干燥斗式提升机二旋分离器煤锁螺旋给料机气化炉冷却器一旋分离器废热过锅蒸汽过热器软水预热器气柜洗涤塔渣斗空气空分循环物料水水冷却水排水去水处理软水1.8MPa蒸汽0.4MPa蒸汽排渣O2排灰2、示范装置考核的主要指标序号项目单位设计指标考核期平均值最高值备注1进煤量t/h4.204,304.502进氧量Nm3/h200017001800O292%3进蒸汽量t/h4.203.684.14CO+H2%≥6868.5672.965碳转化率%8590.693.16灰渣含碳%107.814.737煤气产量Nm3/h9000885195708废热产蒸汽t/h4.2004.504.653、示范装置的运行示范装置先后使用过陕西彬县烟煤、甘肃华亭烟煤、宁夏无烟煤、陕西铜川烟煤；试烧过山西大同烟煤、山西晋城唐安无烟煤、河南平顶山烟煤等煤种，均取得了良好的工业化示范的效果。4、环境保护效益灰粘聚循环流化床粉煤多元气化装置连续生产无气体排放。该装置是在1000ºC以上高温下反应，所以煤中的焦油、挥发酚等有机物被裂解气化，因此煤气中不含焦油、酚等，煤气洗涤水容易处理并可回收利用，做到闭路循环不排放。环保部门测定的洗气塔排水的水质情况如下：序号分析项目单位彬县烟煤平顶山烟煤大同烟煤唐安无烟煤GB13458-20011含尘量mg/L12122123.5111.51002氰化物mg/L0.140.40.170.321.03挥发酚mg/L0.00350.00550.0010.24氨氮mg/L180.217.5518.785.001005CODmg/L283114187.51331506硫化物mg/L4.5621.231.213.451.0煤气洗涤塔排水水质测定数据为了进一步降低进入洗涤塔气体中的尘含量，工业装置中在洗涤塔前增加了多管除尘器等中、深度除尘设备进一步除去细灰,确保洗涤塔循环水中含尘量不超标。5、产业化装置天津碱厂是一个以氨碱法生产纯碱为主的国有大型化工企业。原采用重油裂解法制取原料气，由于原料紧缺且价格昂贵。该厂经反复调研论证采用灰粘聚流化床粉煤气化技术替代原重油裂解法制取原料气。该项目为2004年度国家发改委原料煤本地化改造项目。2005年6月进行化工试车，2005年8月并入生产系统，取得了良好的运行效果，各项指标均达到设计指标。天津碱厂工业化装置五、加压技术的开发及工业化、产业化示范加压技术与常压技术相比，具有气化强度较高、能耗相对较低、投资较低及气体中带出物较少等优点，所以开发加压技术是非常必要的。现我公司已经解决了加压技术存在的关键难题，实现了加压选择性排灰循环流化床粉煤气化工业装置,并申请了国家专利。中压技术（≥1.0MPa）工业化、产业化装置的示范*1.0MPa工业示范装置的建设正在加紧进行,预计明年上半年将进入工业化示范运行。*首套1.0MPa产业化装置的建设正在加紧工程设计，预计2007年底将建成投产运行。*3.0MPa装置正在做前期准备工作。六.炉型、公称能力6.1主要炉型及能力：序号产品型号炉径mm操作压力MPa操作温度℃气化剂类别公称能力应用范围氨（万吨/年）热功(MW)1CAGGTMIA2600＜0.11050-1150纯氧330氨、醇、燃气2CAGGTMIB3000＜0.11050-1150纯氧445氨、醇、燃气3CAGGTMIA-F2600＜0.11050-1150富氧225氨、燃气4CAGGTMIB-F3000＜0.11050-1150富氧330氨、燃气5CAGGTMIIA26000.31050-1150纯氧660氨、醇6CAGGTMIIB30000.31050-1150纯氧885氨、醇7CAGGTMIIA-K26000.31050-1150空气25燃气8CAGGTMIIB-F30000.31050-1150富氧670氨、燃气9CAGGTMIIIA26001.01050-1150纯氧10100氨、醇10CAGGTMIIIB30001.01050-1150纯氧12130氨、醇11CAGGTMIVA26003.01050-1150纯氧30275氨、醇、IGCC6.2原料煤规格要求1、原料煤的品种：长焰煤、烟煤、无烟煤、焦煤粉等粉末煤。2、原料煤的规格粒度：0-6mm；其中：1mm的不大于15%；6mm的小于1%；外表水分5%；焦渣特性：6；灰熔点:ST1250℃七、公司业绩用户炉型炉径mm压力MPa产品台数状态备注陕西城化CAGGTMIA24000.03合成氨102年3月投产工业化示范天津碱厂CAGGTMIB30000.05合成氨205年7月投产产业化天脊潞化CAGGTMIB30000.08甲醇补碳206年底建成投产产业化平煤飞行CAGGTMIB30000.06合成氨406年初建成投产产业化太化集团CAGGTMIB30000.06合成氨106年上半年建成投产产业化山焦股份CAGGTMIB30000.05甲醇补碳107年建成投产产业化丰喜集团CAGGTMIIIA26001.0合成氨106年下半年建成投产工业化示范榆林煤化科技CAGGTMIIIA26001.0甲醇107年上半年建成投产产业化联系人：张红潮赵正权电话：[phone]-831515591339928596913399285968传真：[phone]网址：：[e-mail]