不同气化炉的特点分析

不同煤气化炉的结构有不同的气化特性、气体组分以及相应的技术要求。

7.2.3.1　简况

从IGCC的热电转换角度分析，提高合成气的温度、增加压力、强化混合是实现大规模高效煤气化过程的重要途径。

目前国内外IGCC及多联产项目气化技术从选型上看，气流床煤气化技术以其气化压力高，碳转化率高，合成气无焦油和酚类等难处理物质，容易大型化、规模化的优势，成为新一代清洁煤气化生产技术的首选。

在气流床中，按加料方式又分为干粉加料（如Shell、TPRI、GSP、MHI、华东理工大学的多喷嘴粉煤等）和湿法加料（如GE-Texaco、E-Gas、华东理工大学的多喷嘴水煤浆等）。干法加料一般要求入炉烟煤含水在2%以下，褐煤含水在8%以下；湿法加料要求水煤浆浓度在60%左右。

一般固定床单炉加煤量小于2 000 t/d，在生产过程中还会产生焦油和含酚废水，这些缺点限制了固定床工艺的推广应用。气流床和流化床拓展了对煤种的适应性，气流床气化温度和压力高，适用于高灰、高硫、高熔点煤种，不产生焦油和废水，气化规模大，气流床单炉加煤量达3 200 t/d，单台流化床炉加煤量达4 000 t/d。

美国壳牌石油集团有限公司（Shell）的煤气化技术代表了美国的干粉气流床气化技术，这个技术的特点是气化温度压力高，单台炉加煤量达3 200 t/d。中国的干粉气流床气化技术生产规模相对较小，气化温度也较低，在碳转化率、冷煤气效率和有效气含量等方面与美国先进的干粉煤气化技术存在着较为明显的差距。

中国研制的多喷嘴对置水煤浆气化技术单台炉加煤量可达3 000 t/d，已达到当前国际水煤浆气化技术的先进水平，同时其碳转化率、冷煤气效率和有效气含量等指标与美国通用汽车公司技术相当。中美现阶段气化炉的技术对比见表7-7［19］。

表7-7　中美现阶段气流床与流化床气化炉的技术对比

7.2.3.2　几种气化炉技术

国内外开发的气流床技术较多，包括水煤浆和粉煤气流床技术，它们各有优缺点。工程应用时应根据设计条件，从商业运行的基础上考察气化炉的运维业绩、评估气化炉的企业综合效益，使各种气化炉的性能比较具有客观性和公平性。

1）水煤浆气化

水煤浆气流床技术有GE公司气化技术、华东理工大学对置式多喷嘴水煤浆气化技术、清华大学的水冷壁水煤浆气化技术和美国DOW化学公司的E-Gas气化技术等。水煤浆气流床的结构参数见表7-8。

常规水煤浆气化温度比粉煤气化温度低，合成气中有效成分（CO+H2）体积分数低10%，氧耗高20%左右，虽然可以提高气化压力以及由于具有较高的氢含量使需要的变换能耗少，但炉体为水冷壁，对燃煤的黏温性有要求。总体上，其能效利用率低于粉煤气化。(www.xing528.com)

表7-8　几种典型水煤浆气流床的结构参数

2）粉煤气化技术

（1）粉煤气流床　粉煤气流床技术有壳牌公司的SCGP技术、中国航天科工集团的HT技术、同源于前德国燃料研究所的西门子公司的GSP技术和科林公司的CCG技术、中国石化SE东方炉气化技术。实际工业运行的几种粉煤气流床气化技术的特点比较见表7-9。

表7-9　几种典型粉煤气流床的结构与规模［20］

（续表）

煤粉气化炉通过煤的混配比可适当放宽燃煤的灰熔点范围。

粉煤气化温度高，碳转化率高；产品中气体甲烷含量极少，不含焦油和酚，有效气组分（CO+H2）体积分数达到90%；与水煤浆气化工艺相比，氧耗低（15%～25%），可降低配套的空气分离装置投资和运行费用；热效率高，煤气化的冷煤气效率可以达到80%～83%，其余约15%副产高压或中压蒸汽，总热效率高达98%。

几种煤气化炉型的技术对比及气流床熔渣气化炉的基本特性分别见表7-10与表7-11。

表7-10　几种煤气化炉型的技术对比

（续表）

（2）壳牌炉的特点　壳牌炉的最大特点是设有4～6个烧嘴，在气化炉体上呈切圆式分布，火焰分布性好。此外，其气化温度很高，煤的转化率可达99.8%；多烧嘴使负荷调节灵活，负荷调节范围为40%～100%；煤烧嘴设计寿命为8 000 h，保证气化装置能够长周期稳定运行；其大型化的可能性比单喷嘴要高。其不足之处在于废锅流程系统复杂，气流系统易堵，且单炉系统投资大。

表7-11　几种气流床熔渣气化炉的基本特性