西安加压粉煤气化技术

【项目名称】单喷嘴粉煤加压气化技术的研究开发

【项目单位】西北化工研究院

【项目概况】

一、项目摘要

加压粉煤气化，以碳转化率高、能效高和煤种适应性广，代表了先进煤气化技术的发展方向。本技术已申报专利3项，获得授权1项。本技术开发成功后，将形成我国自主知识产权的粉煤加压气化技术，使我国煤气化技术与世界一流技术竞争。

二、单位情况简介

西北化工研究院（NWRICI）是原化学工业部直属的综合性科研院所，陕西省高新技术企业，通过ISO 9001:2000质量体系认证。下设煤气化研究所、催化研究所、精细化工研究所、环境保护研究所、农化研究所、设计所、分析测试中心、信息服务中心、中试车间等研究开发机构和催化剂公司、西安高达化工发展总公司、昆山市精细化工研究所有限公司等8个子公司。主要从事煤化工、催化剂(净化剂)、精细化工、新材料、环境保护和农业化学品新工艺、新技术的研究、开发和推广应用以及催化剂（净化剂）、精细化学品和农业化学品的生产。

三、项目背景

1、国内外发展现状、趋势：

我国是一个煤炭资源较为丰富而油气资源相对缺乏的国家。随着油价的持续走高，国内多数以油气为原料的化工企业尤其是合成氨、制氢或羰基合成装置已经或正在转向以煤炭、渣油为原料的技术路线。煤炭在我国一次能源消费中约占70％以上，能源现状来看，在未来相当长时间内，我国能源消费结构仍将以煤为主。从世界范围来看，煤炭高效、清洁利用的主要途径为：煤的直接液化：煤气化制H2→煤加氢液化→油；煤的间接液化：煤气化制合成气→费托合成→油；联合循环发电：煤气化→燃料气→燃气发电;→蒸汽→蒸汽发电；煤化工：煤气化→合成气→NH3，甲醇，二甲醚，其他C1化工产品。由此可见，无论采用何种煤炭资源利用方式，都离不开煤气化技术。可以说煤气化是煤炭资源得以清洁和高效利用的关键过程。煤气化技术分为固定床、流化床和气流床三种，其中气化技术中的干煤粉加压气化技术，代表着世界先进煤气化技术的发展方向。

2、研究成功后对促进行业、产业发展的作用：

陕西有着丰富的煤炭资源，煤的清洁利用和煤化工在我省陕北能源化工基地的发展中有着举足轻重的作地位。综合利用陕北丰富的煤炭资源，发展我省的煤化工项目，对促进我省经济跨越式发展具有重大意义。

四、项目的现有基础条件及进展情况

煤气化技术一直是西北化工研究院的主要研究方向，在煤气化研究涉及固定床、流化床和气流床煤气化法三大领域，以气流床煤气化技术开发研究为主要特长。先后成功开发了常压粉煤气化制合成气技术、长焰煤固定床气化制燃料气及合成气技术、CO2还原制CO原料气技术、水煤浆制备技术、水煤浆加压气化技术、富氧连续气化技术、多元料浆气化技术等20余项成套技术。西北化工研究院开发成功的多元料浆新型气化技术，成功地在浙江丰登化工有限公司、浙江巨化集团、山东华鲁恒升集团、内蒙古三维公司等合成氨、甲醇装置得到应用，实现了工业装置长期、安全、稳定运行。五、项目的主要研究开发内容，总体目标

通过对关键技术及单元设备的开发研究，建立煤处理量为12 t/d、气化压力为2.0～3.0 MPa的煤粉加压气化中间试验装置。对关键技术及关键设备进行试验考核，并完成3～5个煤种的气化试验，为煤粉加压气化的产业化和工程放大提供设计基础数据、设计依据和操作经验。在课题完成后2～3年内，在国内建成煤处理量1000 t/d的工业示范装置。主要技术经济指标：比氧耗：≤320 m3/1 000m3 (CO+H2)；比煤耗：≤550 kg/1 000 m3 (CO+H2)；煤气中有效气体(CO+H2) 含量：＞90％；碳转化率：＞98％；冷煤气效率：＞83％；考核时间：＞7天（168 h）；累计运行时间：＞1 000 h。六、主要技术特点和创新点，关键技术内容

1技术特点和创新点：气化炉采用单喷嘴下喷结构，而国外两段式煤粉气流床气化炉都是多喷嘴上流式结构；与国外已经工业化的煤粉气流床加压气化炉不同，气化炉采用半冷壁式结构，降低了气化炉热损失，还保护了气化炉向火面的耐火材料；气化炉下段采用列管式水冷壁废锅，热量回收利用效率高，结构简单，易于加工制造；气化炉采用折流式气灰分离，捕渣效率高。

2、关键技术内容：

（1）煤粉制备与加料装置研究；（2）煤粉加压气化炉研究；（3）煤粉气化喷嘴的开发；（4）废热锅炉开发；（5）煤粉加压气化控制系统与安全联锁系统开发；（6）建立处理煤量为12 t/d、气化压力为2.0～3.0 MPa的煤粉加压气化中间试验装置；（7）完成煤粉加压气化计算机模拟培训系统软件的开发。

七、项目总投资预算，资金筹措及来源渠道

项目总投资预算：1200万元。单位自筹：400万元；合作单位（西安华陆工程公司）：300万元；申请陕西省重大科技项目专项资金：500万元。

八、项目预期成果的经济、社会、环境效益分析

如果采用自主知识产权的煤气化技术，可节约大量外汇。对于一个年产20万吨合成氨厂，如果以煤粉气流床加压气化取代常压固定床气化，每年可减少无烟煤运输量约达30万吨，而且可充分利用附近的烟煤，仅煤的差价每年可节约大约6 000万元。而且气化压力的提高还可节约煤气压缩电耗，合成氨的综合能耗可节约近10 GJ/t-NH3。对于一个1.20 MW发电厂，如果采用煤粉气流床加压气化的IGCC发电技术取代常规的燃煤发电，供电效率将提高3个百分点，每年可节约标准煤达26.6万吨。如果1吨标准煤按时价400元计，仅节约原料费用就达1亿多元人民币，还可减少大量的粉尘、SOX和NOX的排放。对我国的煤炭资源的合理、清洁、高效利用也有巨大的促进作用。

九、项目风险分析

课题开发的单喷嘴干煤粉气化技术，在国外已有类似的工业装置在运行。同时，西北化工研究院也完成了同类气化炉的小型实验装置开发，有大量的实验数据和丰富的工程经验。因此，开发本项目无技术风险。本技术市场应用前景巨大，课题开发无市场风险。

【项目单位简介】

【联系方式】

【分类】能源环保

【地区】西安

【省份】陕西

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干煤粉加压气化技术

1.煤气化技术简介

西安热工研究院有限公司在国家863计划的支持下，历经10余年的研究，开发出两段式干煤粉加压气化技术。

气化炉采用水冷壁炉膛、液态排渣。运行时，向下炉膛内喷入粉煤、水蒸气和氧气，向上炉膛喷入少量粉煤和水蒸气。利用下炉膛的煤气显热进行上炉膛煤的热解和气化反应，以提高总的冷煤气效率；同时显著降低热煤气温度，使得炉膛出口的煤气降温至灰熔点以下，从而省去冷煤气激冷流程。两段式干煤粉加压气化炉结构下图。该气化炉已经获得国家发明专利。

两段式干煤粉加压气化炉结构示意

两段式干煤粉加压气化炉专利证书

2.技术特色与优势：

?气化温度范围1300～1700℃，气化反应压力0.5～4.0 MPa，碳转化率达99%以上，有效气体成份（CO+H2）达90%以上。不产生焦油、酚等凝聚物，不污染环境，合成气质量好；

?煤种适应性好，可气化褐煤、烟煤、贫煤、无烟煤以及高灰分、高灰熔点煤，运行稳定可靠；

?气化炉采用水冷壁结构，以渣抗渣，无耐火砖衬里，维护量少，无需备炉。水冷壁寿命长达20年，烧嘴寿命长达10年；

?与国外先进干法气化技术相比，冷煤气效率提高2～3个百分点，比氧耗低10～15％；与水煤浆气化技术相比，冷煤气效率提高7～10％，比氧耗降低20％～30％；

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