国内外煤气化技术新进展（下）

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GE气化技术

　 技术流程为原煤加入一定量的水，通过棒磨机制成约58％~65%的水煤浆，水煤浆经高压煤浆泵加压送至气化
炉，与自空分来的高压氧气进行部分氧化反应制得合成气。气化炉无转动部件，气化工艺有废锅、半废锅、激冷3
种流程。气化炉为专门设计的热壁炉，燃烧室内由多层特种耐火砖砌筑。有效气体组份含量80%以上，甲烷量<0.1%。
碳转化率97％～98%。冷煤气效率70％～76%，气化指标较为先进。由于水煤浆中含有35％～40%水分，因而氧气
用量较大。GE气化技术目前在世界上已有21套装置运行，在我国有18套装置运行。
GE气化技术具有以下优点：气化压力适用性广，工业上应用的主要有2.7MPa、4.0MPa、6.5MPa、8.7MPa压力
级别；单台炉处理煤量大，单台炉最大日处理煤量2500t（废锅流程），生产能力高；气化技术成熟，制备的水煤
浆可用隔膜泵来输送，操作安全又便于计量控制；设备国产化率可达95%，国内技术支撑率高；三废量小，污染环
境轻，废渣可做建材原料；投资较低，工程建设时间短。

GSP粉煤气化技术

　　 气化温度1400～1600℃，碳转化率大于99%，有效气体约为90%以上，液态排渣，采用特殊的水冷壁气化炉，
无耐火材料衬里，使用寿命较长。正常使用时维护量少，运行周期长。气化产生的高温气体采用激冷流程，设备费
较低，但专利费较高。气化烧嘴半年检修一次，气化炉可不需备用炉。该工艺技术1979年在其技术中心建设了3MW
的中试装置；1986年在德国黑水泵建设了130MW的工业化示范装置，2001年在英国建成30MW的工业装置；2005
年在捷克建设了140MW的工业装置。上述装置中，除了德国黑水泵工厂用煤作原料累计运行7226小时外，其他装
置均未使用煤作原料。该技术的缺点是对磨煤、干燥、输煤系统要求高。
　　GSP气化目前在运行的装置只有1台，能力仅相当日处理煤700t左右。已经有9台日处理煤量2000t的气化
炉到达中国相关企业的现场，近期也将投入试运行。

两段式干煤粉加压气化技术

　　由西安热工研究院开发的一种气流床粉煤气化技术，已经获得国家发明专利，具有自主的知识产权。
　　两段式干煤粉加压气化的技术特点：①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，有效气体成分达90%以上。不产生焦油、酚等凝聚物，不污染环境，合成气质量好。②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。③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。④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％。⑤可省略冷煤气循环激冷流程，使得系统压缩机的自耗功大幅度降低，同时煤气冷却器
及净化系统的设备尺寸减小1/2。⑥两段式干煤粉气化炉可配套适合于化工生产领域的激冷流程，也可配套适合于
电力领域的废锅流程进行干气体的联合循环发电；⑦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。
HT-L粉煤加压气化技术（航天炉）
　　主要特点是具有较高的热效率（可达95%）和碳转化率（可达99%）；气化炉为水冷壁结构，能承受1500～1700
℃的高温；对煤种要求低，可实现原料的本地化；拥有完全自主知识产权，专利费用低；关键设备已经全部国产化，
投资少，生产成本低。
　　与壳牌、GE等同类装置相比，航天炉有三大优势：一是投资少，比同等规模投资节省1/3；二是工期短，比壳
牌炉建设时间缩短1/3；三是操作程序简便，适应中国煤化工产业的实际，易于大面积推广。

非熔渣－熔渣分级气化技术（清华炉）
　　 原料（水煤浆、干煤粉或者其他含碳物质）通过给料机构和燃料喷嘴进入气化炉的第一段，采用纯氧作为气
化剂，采用其他气体如O2或与O2以任意比例相混合的CO2、N2、水蒸汽等作为预混气体调节控制第一段氧气的加
入比例，使第一段的温度保持在灰熔点以下；在第二段再补充部分氧气，使第二段的温度达到煤的灰熔点以上并完
成全部的气化过程。
　　清华炉从化学反应过程上属于气流床，但却与气流床技术有所区别。清华炉通过氧气的分级加入，将煤的气化
反应过程从传统气流床三个阶段变为五个阶段，即脱水分和挥发分→燃烧→气化→再燃烧→再气化，是气流床的提
升和改进。
　　采用非熔渣-熔渣分级气化技术的20万t/a甲醇装置于2003年正式开工建设，2006年1月在山西丰喜肥业建
成，一次开车成功。截至2007年10月21日考核止，累计自然天数637天，运行天数603天，运转率94.66%，平
均日负荷率107.3%，年负荷率达到120%。2009年清华炉被“中国氮肥工业协会”确定为行业振兴支持技术。
新型多喷嘴水煤浆气化技术
华东理工大学和兖矿集团共同开发。该技术首先应用于山东华鲁恒升大氮肥国产化工程，建设多喷嘴对置式
水煤浆气化装置(6.5MPa，750t煤/d)，装置于2005年6月初正式投入运行。兖矿国泰化工24万t/a甲醇项目也
成功采用了该技术，气化压力4.0MPa，煤处理能力1150t/d，并已于2005年10月正式投入运行。
　　多喷嘴水煤浆气化技术特点：①合成气中有效气体成分可达83％～84%；②单炉处理量大，可达2000t/a，节
约投资；③碳转化率相对较高，可达98~99%，节约能耗；④煤气洗涤冷却单元采用喷淋床与鼓泡床组合的复合床，
具有良好的抑制煤气带水、带灰功能；⑤渣水处理工序采用直接换热工艺，避免了间接换热设计中的换热器堵塞现
象，使得渣水处理工序连续运行时间延长，减少了气化炉开车次数，节约了运行费用；⑥与GE水煤浆气化技术相
比，专利费较低。
　　缺点有：①设备和管道布置较为复杂，检修空间较小，检修工作量大；②弓顶砖使用寿命短，仅为4800h左右，
低于单喷嘴的8000h；③同等规模下，与GE水煤浆气化技术相比，工程投资高出5％～10%左右（含专利费）。
　　多元料浆气化技术
　　 该气化技术有如下特点：①原料适应性广，包括煤、石油焦、石油沥青、渣油、煤液化残渣、生物质等含碳
物质以及纸浆废液、有机废水等液体废弃物；②新型结构的气化炉及独特的激冷器，具有结构简单，操作安全易控
的特点，而且有利于热量回收、耐火材料保护及固液分离；③富有特色的固态排渣和液态排渣技术，不仅解决了高
灰熔点原料的气化难题，而且从技术角度拓宽了原料煤适用范围；④成熟完善的系统放大技术，解决了不同规模、
不同压力等级气化装置的工程化问题。已工业化装置的压力等级为1.3～7.0 MPa，生产规模从3万t/a合成氨到
90万t/a甲醇，单炉日投料量为150～2000t；⑤通过气化原料的优化组合，既解决了原料成浆性问题，又解决了
灰熔点问题，特别是难成浆原料的制浆问题，大大提高料浆的有效组成，降低了气化消耗。同时，解决了高浓度、
高粘度料浆长距离输送的难题；⑥独具特色的灰水处理技术（I～III级换热闪蒸），减少了设备投资，简化了工艺
流程；⑦设备完全立足于国内，投资少，效益显著；⑧三废排放少，环境友好，属于洁净气化技术。
壳牌气化技术
　　采用纯氧、蒸汽气化，干粉进料，液态排渣。采用特殊的水冷壁气化炉，使用寿命长。采用干煤粉气化，氧耗
量较低，但需要氮气密封，气化压力不能太高，最高为4.0MPa；气化炉（带废锅），结构复杂庞大；设备费较高。
　　技术特点：①气化温度高，一般在1400～1600℃，碳转化率高达99%；煤气中甲烷含量极少，不含重烃，有效
气成分达到90%。②氧耗相对较低，采用干煤粉进料与水煤浆气化相比不需在炉内蒸发水分，氧气用量相比水煤浆
气化可减少15％～25%。③气化炉采用水冷壁结构，无耐火砖衬里。④热效率高。冷煤气效率达到78％～83%，其
余～15%副产高压或中压蒸汽，总的原料煤的热效率可达98%。⑤对环境影响小。气化过程无废气排放。
　　壳牌气化技术已在国内十多套装置上得到应用，湖北双环、中石化安庆化肥厂、洞庭氮肥厂等已开车生产，壳
牌煤气化目前只有废锅流程，其缺点为技术复杂、设备国产化水平低、投资高、工程建设时间长。
　　壳牌技术对磨煤、干燥、输煤系统要求高，能耗和投资大、控制有一定难度；此外粗煤气CO/H2比很大，使得
变换及脱碳的负荷、设备尺寸和能耗都增加较多。