２００４年４月

张东亮：中国煤气化工艺（技术）的现状与发展

一

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应生成合成气。该炉最大的问题是渣池析铁，即渣池

中氧化铁被还原气和碳粒还原成金属铁，这也是

Ｓａａｒｂｅｒｇ／ｏｔｔｏ（加压Ｒｕｍｅｌ炉）停运的主要原因。

１．５．５水煤浆加压气化（Ｔｅｘａｃｏ）炉

（１）中试一水煤浆蒸发方案（１９６９年一１９７１年），

由上海化工研究院提出。该技术路线是参照Ｔｅｘａｃｏ

炉早期（１９６５年前）的工艺而设计的，水煤浆制备、泵

送和气化炉运行均较顺利，问题出在煤浆蒸发器的堵

塞、结垢（主要是ＣａＳＯ。）、磨损等，致使气化炉不能正

常运行（最长２４ｈ）。

（２）中试一水煤浆直接入炉方案（１９８５年一１９９２

年），由西北化工研究院提出。中试装置经美国ＴＤＣ公

司认可，可作为水煤浆气化煤种评价装置，双方曾合

作评价两个中国煤种，为上海焦化厂和陕西渭河化肥

厂工业炉建设提供设计依据。

（３）工业化装置

目前在四个厂建有十余台炉子

（另有两厂处于可研和工程设计阶段），操作压力分为

２．６ＭＰａ、４．ＯＭＰａ和６．５ＭＰａ三档，最大单炉投煤

７５０ｔ／ｄ，这些厂运行都很正常，积累了丰富的操作经

验，可以说我国在Ｔｅｘａｃｏ炉的研发、设计和操作等方

面，均达到国际先进水平。

１．５．６干煤粉加压气化（Ｓｈｅｌｌ炉）

从本质上来说，Ｓｈｅｌｌ炉就是加压操作的ＫＴ炉，

国外研究开发已有５０多年历史（从ＫＴ炉算起）。欧洲

两个大厂（２

０００ｔ／ｄ）运转都很正常，但国内刚起步，

湖北应城化肥厂引进Ｓｈｅｌｌ公司基础设计（由化四院

做工程设计）正建设一台规模为８００ｔ／ｄ（相当于２０万

ｔ氨／ａ）的工业示范装置，预计２００４年投运。烟台

２５０ＭＷ等级的ＩＧＣＣ示范电站正进行评标，估计采用

Ｓｈｅｌｌ气化工艺可能性较大。为配合ＩＧＣＣ引进工程，

国电热工研究院、西北化工研究院等７家单位正联合

攻关，建设一套１．５ｔ／ｈ的中试装置。为取得中国自主

开发的知识产权，中试炉采用两段进煤上置加料和

ｃ０。输煤等方案。

２我国煤气化工艺的发展方向

选择适宜的气化工艺应根据具体煤种和服务对

象而定，我国煤资源的大多数是褐煤和低变质烟煤，

灰熔融性温度又普遍较高，大众的服务对象又是化工

和ＩＧＣＣ。煤气化工艺的选择应遵循下列原则：

（１）煤适应性要宽，对粒度、灰熔融性温度等限制

不应太严；

（２）气化效率（含碳转化率、有效气含量、冷煤气

效率）要高，氧煤单耗要低；

（３）零污染或低污染；

（４）气化强度要高，能达到装置大型化、过程自动

化的要求。

在固定床气化炉方面，常压Ｕ．Ｇ．Ｉ炉属淘汰炉

型。加压Ｌｕｒｇｉ炉虽然冷煤气效率较高，氧耗较低，但

ｆ穗焦油污染严重，环境治理较困难，入炉煤基本上

是１３ｍ以上的小块煤（南非ＳＡＳＯＬ实测数据是＞１３ｍｍ

占８７％以上），若用Ｌｕｒｇｉ炉生产合成气，因分离和转

化煤气中甲烷生产流程较长，操作可靠性和稳定性降

低，这种炉型不在考虑之列。

煤气化工艺的选择，在排除固定床工艺后，加压

气流床和流化床就成为优选工艺。

２．１大型气化（１ ｏｏｏｃｄ）

代表当今煤气化工艺发展方向的应是Ｓｈｅｌｌ炉

（１

０００ｔ／ｄ）和灰熔聚炉（１００ｔ／ｄ）。Ｔｅｘａｃｏ水煤浆气化

工艺是率先实现工业化的第二代炉型，国内外都有成

熟的经验，但与新兴的Ｓｈｅｌｌ型干粉加压气化相比，

其竞争力日益处于不利的地位，主要原因是水分（３５％

一４０％）人炉带来一系列麻烦。因为水分人炉，气化炉不

能用水冷壁，只能以砖抗渣（耐火材料），由此引起的

问题是对人炉煤的灰熔融性温度（死）限制很严，一般

要求死＜ｌ ３５０。Ｃ。美国两厂全用低灰熔融性温度煤，国

内已投产的四个厂中，有两个（鲁南化肥厂、渭河化肥

厂）投产后改换煤种。我国煤种灰熔融性温度普遍较

高，加入ＣａＣＯ。助熔剂后又会引起耐火砖腐蚀和灰水

结垢等问题。在炉子安排上，Ｔｅｘａｃｏ炉因筑炉（含烘

炉）周期长，必须设置备用炉（日本３＋１，鲁南２＋１，渭

化２＋１，上焦３＋１），炉子利用率较低。Ｓｈｅｌｌ炉是用以

渣抗渣的水冷壁结构，炉子寿命长（如南非ＫＴ炉５年

一８年），水冷壁局部损坏后喷补方便，不需设置备用

炉。Ｓｈｅｌｌ炉对煤灰熔融性温度限制不严，很适合中国

大多数煤灰熔融性温度偏高的国情。

Ｔｅｘａｃｏ炉因约３５％～４０％水分人炉，气化指标无法

与干法进料的Ｓｈｅｌｌ炉相比（表２）。

表２

Ｔｅｘａｃｏ和Ｓｈｅｌｌ气流床工艺的比较

　

　

万方数据