GE水煤漿氣化技術(shù)現(xiàn)狀和應(yīng)用前景

張曉慶（惠生（南京）清潔能源股份有限公司，江蘇 南京 210000）

GE水煤漿氣化技術(shù)現(xiàn)狀和應(yīng)用前景

張曉慶（惠生（南京）清潔能源股份有限公司，江蘇 南京 210000）

煤氣化作為潔凈煤技術(shù)的重要組成部分，具有主導(dǎo)性地位，而GE水煤漿氣化（德士古水煤漿氣化技術(shù)）又是煤炭氣化技術(shù)的典型代表。它是一種以水煤漿為進(jìn)料的加壓氣流床氣化工藝。本文介紹了GE水煤漿加壓氣化技術(shù)，論述了其應(yīng)用現(xiàn)狀及前景。

GE；水煤漿；煤氣化；應(yīng)用

1 GE水煤漿加壓氣化技術(shù)介紹

GE煤氣化技術(shù)屬于氣流床氣化技術(shù)，是美國(guó)德士古（Texa?co）公司根據(jù)油氣化技術(shù)的思路開(kāi)發(fā)出來(lái)的。它是在原煤中加入添加劑、助熔劑和水，磨制出合格水煤漿，經(jīng)加壓后噴入氣化爐，與氧氣或富氧在加壓及高溫狀態(tài)下發(fā)生不完全燃燒反應(yīng)制得高溫合成氣，高溫合成氣經(jīng)輻射鍋爐與對(duì)流鍋爐間接換熱回收熱量（廢鍋流程），或直接在水中冷卻（激冷流程）后經(jīng)洗滌、除塵進(jìn)入下一工序。氣化溫度1300～1400℃，氣化爐無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，對(duì)于生產(chǎn)合成氣的氣化爐，現(xiàn)大多采用激冷流程。

1.1 氣化工藝

GE水煤漿加壓氣化爐過(guò)程屬于氣流床疏相并流反應(yīng)。水煤漿與純氧通過(guò)氣化爐的工藝噴嘴混合，高速進(jìn)入氣化爐反應(yīng)室，水煤漿被高速氧氣破碎、霧化，二者受到耐火襯里的高溫輻射作用，迅速經(jīng)歷預(yù)熱、水分蒸發(fā)、煤的干餾、揮發(fā)物的裂解燃燒以及碳的氣化等一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，最后生成以一氧化碳、氫氣、二氧化碳和水蒸氣為主要成分的濕煤氣；熔渣和未反應(yīng)的碳一起并流向下，離開(kāi)反應(yīng)區(qū)，進(jìn)入爐子底部激冷室水浴。熔渣經(jīng)淬冷、固化后被截留在水中，落入集渣容器，經(jīng)鎖斗排渣系統(tǒng)定時(shí)排放。煤氣和飽和蒸汽進(jìn)入煤氣冷卻、凈化系統(tǒng)。

1.2 氣化原理

氣化爐是一直立圓筒形鋼制受壓容器，爐膛內(nèi)壁襯以高質(zhì)量的耐火材料，以防止熱渣和熱粗煤氣的侵蝕。氣化爐近于絕熱容器，其熱損失非常低。目前氣化壓力范圍為2.5～8.5 MPa,氣化壓力的高低根據(jù)煤氣用途而定。在反應(yīng)室中，碳、水蒸汽和氧氣在1400℃溫度及一定壓力下進(jìn)行不完全燃燒反應(yīng)，其主要反應(yīng)為：

上述反應(yīng)在氣化爐內(nèi)進(jìn)行迅速，煤漿在反應(yīng)區(qū)停留時(shí)間為3～5s，最終得到的粗煤氣中主要?dú)怏w成份有H2、CO和CO2，另有少量H2S、CH4和N2，其中有效氣成份（CO＋H2）＞80%（體積分?jǐn)?shù)）。

2 應(yīng)用現(xiàn)狀

GE水煤漿加壓氣化技術(shù)應(yīng)用廣泛，主要可用于制取氨、甲醇、醋酸、烯烴等的合成氣、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等。

2.1 制氨合成氣

用激冷流程制得的合成氣，飽和了大量水蒸汽，不需配蒸汽即可進(jìn)行直接變換，具有很大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，它是替代以渣油、天然氣為原料的氨合成原料路線(xiàn)、改造傳統(tǒng)煤頭氣化工藝最現(xiàn)實(shí)可行的方法。國(guó)內(nèi)大型化肥廠(chǎng)均采用此法制取氨合成氣。

2.2 制取甲醇、醋酸、烯烴的合成氣GE水煤漿加壓氣化技術(shù)生產(chǎn)原料氣合成甲醇，是以煤為原料最經(jīng)濟(jì)、最實(shí)用的甲醇生產(chǎn)途徑

甲醇是一種重要的基本有機(jī)化工原料，利用其還可以生產(chǎn)醋酸、烯烴等下游產(chǎn)品。我國(guó)目前利用GE煤氣化制甲醇的企業(yè)達(dá)十幾家，僅榆林的煤制甲醇就有三家（兗礦榆林、神木化工、延長(zhǎng)石油），從這企業(yè)的運(yùn)行情況看，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都比較明顯。該技術(shù)由于是水煤漿進(jìn)料，大量水份要進(jìn)行氣化，因而以單位體積的(CO+H2)計(jì)的煤耗和氧耗比較高，但其粗水煤氣中惰性氣體含量很少，因而在甲醇合成時(shí)不僅循環(huán)氣量小、省壓縮功，而且弛放氣量小，可以不設(shè)弛放氣氫回收裝置。在不設(shè)弛放氣氫回收裝置時(shí)每噸甲醇消耗原煤為1.356 t，如同樣設(shè)氫回收裝置時(shí)每噸甲醇消耗原煤可降至1.25t。

2.3 用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）

聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）是目前最潔凈、最有效的潔凈煤技術(shù)之一，它是將煤氣化技術(shù)和高效的聯(lián)合循環(huán)相結(jié)合的先進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)。氮氧化物排放只有常規(guī)電15%～20%，耗水只有常規(guī)電站的1/2～1/3，利于環(huán)境保護(hù)。目前采用GE水煤漿加壓氣化技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的企業(yè)有德國(guó)魯爾化學(xué)公司及美國(guó)冷水工程聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠(chǎng)，我國(guó)也有多家大型IGCC發(fā)電示范項(xiàng)目均采用此法制備燃?xì)狻?/p>

3 應(yīng)用前景

GE水煤漿氣化技術(shù)由于其工藝簡(jiǎn)單、安全、清潔、廢水循環(huán)處理、低成本等特點(diǎn)，GE煤氣化技術(shù)在中國(guó)得到了迅猛的發(fā)展，處于世界領(lǐng)先地位。目前國(guó)內(nèi)大甲醇、大化肥項(xiàng)目多采用GE氣化技術(shù)，且在世界范圍內(nèi)IGCC電站多采用此種氣化技術(shù)。另外，煤制天然氣項(xiàng)目也已得到論證正快步向前推進(jìn)，相信對(duì)于GE水煤漿氣化技術(shù)在中國(guó)的煤化工企業(yè)中將具有更大的吸引力。而且其發(fā)展觸角可延伸至下游產(chǎn)品醋酸、二甲醚、MTO（甲醇制烯烴）等新型煤化工產(chǎn)業(yè)，今后多年，這種煤氣化技術(shù)仍將作為氣化技術(shù)的領(lǐng)軍者得到進(jìn)一步優(yōu)化和發(fā)展。

[1]李義華，羅雪.德士古氣化裝置運(yùn)行初期存在問(wèn)題與解決措施[J].廣州化工，2011，39（9）：163-164.

[2]王永康，李正平，任文平，等.Texaco煤氣化工藝的影響因素[J].潔凈煤技術(shù)，2010，16（1）：47-51.

[3]井云環(huán)，任淑榮.德士古廢鍋流程水煤漿加壓氣化工藝在煤化工聯(lián)合發(fā)電中的應(yīng)用[J].煤化工，2013，41（3）：17-19.