西安热工所两段式煤气化技术与E-GAS技术

fpsoxxx · 发表于 1970-1-1 08:00:00

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西安热工所两段式煤气化技术与E-GAS技术

一、两段式干煤粉加压气化技术
1.煤气化技术简介
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。
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％；
?可省略冷煤气循环激冷流程，使得系统自耗功大幅度降低，同时煤气冷却器及净化系统的设备尺寸减小1/2；
?两段式干煤粉气化炉可配套适合于化工领域的激冷流程和适合于电力领域的废锅流程；
?气化系统全部国产化，比国外先进干法气化炉造价低40%左右。
3.气化技术指标
已经建成的36～40吨/天的两段式干煤粉加压半工业性装置（国家863重点项目—“干煤粉加压气化技术”），通过了168小时连续运行考核试验，累计运行达2200小时以上，达到了如下的技术指标：
?碳转化率≥98%
?比氧耗：300Nm3O2/1000Nm3（CO+H2）
?比煤耗：520kg/1000Nm3（CO+H2）
?冷煤气效率≥83%
?有效气成份（CO+H2）≥91%
4.典型煤种的气化合气成分
煤种
褐煤
烟煤
贫煤
无烟煤
CO（%）       61.9       62.38       62.36       69.93
H2（%）       27.84       29.36       28.98       21.78
CH4（%）       0.05       0.26       0.14       0
CO2（%）       3.59       2.76       4.29       4.52
H2S+COS（%）       0.11       0.37       0.24       0.14
N2（%）       6.51       4.87       3.99       3.61
可气化煤种的范围包括：褐煤、烟煤、贫煤、无烟煤等；
可气化的煤种水分范围为：4%～35%
可气化的煤种灰分范围为：5%～31%
可气化的煤种灰熔点范围为：1200℃～>1500℃
二、康菲公司 E-Gas 气化技术
康菲公司E-Gas气化技术自20世纪70年代首次实现工业化以来，已经积累了二十多年的成熟工业化运行经验。
E-Gas技术适应多种类型的给料。康菲公司的E-Gas技术是世界上唯一一种能够从100％煤给料切换到100％石油焦给料并进行相互转换或混烧的技术。
E-Gas技术是一项先进的湿法给料气化工艺。比传统的一段式湿法给料气化工艺更为节能。原因是它通过二段式反应炉在不额外添加氧气的条件下将多余的水煤浆予以了转换利用。这一措施减小了氧气站的相对大小，也节约了成本。
专利的水煤浆氧气混合设备加速了碳在第一段气化炉内的高速转换。
专利的永久型安装的启动燃烧器使气化炉维持在高温和不确定的备用状态下，在启动或重启时这个启动燃烧器不需更换。与其它技术相比，它们在加热和停机时均要求进行交换，康菲公司的这一设计十分安全，并且也在二十年的使用过程中得到了充分的证明。
专利所有除渣系统摈弃了其它技术提供商常用的昂贵、结构复杂和返修率高的闭锁料斗。在使用E-Gas技术的设施中不采用闭锁料斗。这一措施显著降低了气化岛的框架高度，与同行业竞争者相比，高度大约降低了近40 m，施工费用明显降低。
康菲公司二段式这一技术提高了气体的热含量和能效，也提升了气化炉处理不同类型给料的能力，使之既能处理高反应能力的煤给料，也能处理低反应能力的石油焦给料。这个特点通过优化合成气中的碳氢比例，降低了合成气特殊产品的生产成本和运行费用。
独特的火管合成气冷却器缩小了热回收系统的面积，降低了该系统的成本，并且提高了热能和化学能的转换效率。
干法固态颗粒的清除和回收系统也提高了热效率，还收集了一段式气化炉工艺的固体废物，即一段式气化炉排出的副产品熔渣。
干法固态颗粒清除系统通过使用隔栅式过滤器避免了因清除合成气中的固态颗粒而使水变黑或混浊。在包括了气化炉、合成气冷却器和固体清除装置的核心气化技术部件中不会产生废水。系统中所产生或收集的大部分水都被回收利用，用于煤浆水。这样就减少了整个项目水的用量和废水的形成。
由于煤浆给料较为简单、可靠和成本低，所以E-Gas技术使用煤浆而不是干法给料。同时煤浆湿法给料还能更好地实现对给料速度和气化炉温度的控制。由于给料是处于流体状态，就消除了由于运输干法给料的易燃燃料所带来的火灾风险。同时，由于使用了复杂的闭锁料斗装置，而且防止合成气失火的安全系统的标准更高，所以干法给料的成本也就更高。
根据美国能源技术实验室（NETL）于2007年8月做出的独立评估报告，在同等基准下，三大主流气化技术的效率分别为GE 38.2%/ E-Gas 39.3%/ Shell 41.1%，装置投资（$/kWe）为 GE 1,813/ E-Gas 1,733/ Shell 1,977，综合发电成本（包含投资折旧和操作成本，美分/kWh）为 GE 7.8/ E-Gas 7.53/ Shell 8.05。由此报告可以看出，E-Gas技术在投资，效率，操作成本上实现了非常优化的平衡。

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