1、科林CCG粉煤加壓氣化技術(shù)技術(shù)擁有單位：德國科林工業(yè)技術(shù)有限責(zé)任公司2014-5-20來源：中國煤化工編輯部 作者:德國科林工業(yè)技術(shù)有限責(zé)任公司德國科林工業(yè)技術(shù)有限責(zé)任公司（簡稱科林公司）是世界著名的潔凈煤利用 技術(shù)的研發(fā)者、擁有者及工業(yè)解決方案供應(yīng)商，全部擁有科林粉煤氣化（CHOREN Coal Gasification）技術(shù)。科林的前身是歐洲潔凈煤利用技術(shù)領(lǐng)域的先驅(qū)和領(lǐng) 導(dǎo)者一一前德國燃料研究所（DBI）。上世紀90年代，前德國燃料研究所研發(fā)部 部長Wolf博士創(chuàng)立了科林，科林名稱的由來是：“C-Carbon-碳，H-Hydrogen- 氫，O-Oxygen-氧，REN-RENewable

2、-可再生”。科林核心技術(shù)團隊來自于前德國 燃料研究所及黑水泵氣化廠。公司總部及技術(shù)研發(fā)工程中心位于德國薩克森州的 德累斯頓。科林在干粉煤氣流床氣化技術(shù)領(lǐng)域擁有40多年的研發(fā)、設(shè)計、制造、 建設(shè)及運行經(jīng)驗，能夠為業(yè)主提供全方位、立體化的煤氣化解決方案。科林CCG粉煤氣化工藝過程主要是由給料、氣化與激冷等系統(tǒng)組成，采用干 粉煤加壓進料，以純氧作為氧化劑（部分煤種需添加少量水蒸氣），在氣化室內(nèi) 在高溫高壓的條件下反應(yīng)，產(chǎn)生以一氧化碳和氫氣為主的合成氣，并實現(xiàn)高溫液 態(tài)排渣。原料氣化和達到氣體平衡所需的熱量由原料碳氧化成一氧化碳和二氧化 碳所釋放。氣化溫度的選擇主要由煤的熔融特性及粘溫特性確定,氣化壓

3、力的確 定主要取決于產(chǎn)品煤氣的利用工藝，通常為4.0MPa。通過科林CCG氣化工藝可以 把原煤、石油焦等轉(zhuǎn)化為清潔的、高附加值的一氧化碳和氫氣，可用于生產(chǎn)合成 氨、甲醇、合成油、合成天然氣等化工產(chǎn)品，還可用于發(fā)電或者生產(chǎn)城市煤氣。圖/2008年4月17日，德國總理默克爾視察科林公司并發(fā)表演講。一、工藝流程科林CCG粉煤加壓氣化工藝（如圖所示）主要包括磨煤干燥、煤粉輸送、氣化與激冷、 成氣洗滌、排渣系統(tǒng)、黑水處理等單元。RkvcI*圖/科林CCG粉煤氣化工藝流程簡圖1、磨煤干燥其作用是將原煤干燥并磨制成合格的煤粉。本單元由磨煤、惰性氣體輸送和煤粉過濾三部 分組成，使用常規(guī)的原煤研磨、干燥技術(shù)。來

4、自煤倉的碎煤經(jīng)稱重給煤機計量后進入磨煤機， 被磨成煤粉，并由高溫惰性氣體烘干、輸送，通過粉煤袋式過濾器實現(xiàn)煤粉與惰性氣體的分離， 粉煤螺旋輸送機進入粉倉，惰性氣體循環(huán)利用。2、煤粉輸送來自磨煤干燥單元的合格干煤粉儲存于常壓煤粉倉內(nèi)，粉煤給料罐通過3條并行管道以穩(wěn) 定的質(zhì)量流量持續(xù)向氣化爐燒嘴系統(tǒng)供料。煤粉鎖斗聯(lián)通常壓倉與給料罐，常壓下接收煤粉倉 煤粉后加壓向給料罐放料，循環(huán)進行。根據(jù)氣化爐大小，煤粉輸送系統(tǒng)采用24個煤鎖斗 可實現(xiàn)加壓用惰性氣體在鎖斗間的循環(huán)利用。3、氣化與激冷即為氣化爐，由氣化室和激冷室組成?？屏諧CG氣化爐操作壓力為2.54.4MPa（g），可實現(xiàn) 高壓投料，氣化操作溫度控

5、制在14oo17ooC之間。在氣化室內(nèi)，煤粉與氧氣和蒸汽通過快速 反應(yīng)生成合成氣。其主要成份為CO和H，并含有少量的CO和N，同時還含有微量的CH、HCl等 （級）2224（ppm 級）。在氣化爐頂部，以120的角度設(shè)置三個煤粉燒嘴（如圖所示），每個燒嘴都有自己獨立 的煤粉輸送管道。采用多個獨立的噴射燒嘴，煤粉流和氣化劑流在燒嘴外進行混合，可以在大 體積的反應(yīng)室內(nèi)使煤粉分布更均勻。在燒嘴布置的中央位置（反應(yīng)室中軸處），設(shè)置點火燒嘴 （長明燈）。在開車階段，采用燃料氣為燃料點燃點火燒嘴，再利用點火燒嘴點燃煤粉燒嘴； 當(dāng)氣化爐正常運行時，點火燒嘴則作為長明燈一直處于運行狀態(tài)，不需要任何CO作為保護

6、氣。 2工藝燒嘴圖/燒嘴示意圖氣化爐內(nèi)壁采用盤管水冷壁結(jié)構(gòu)，通過水泵使鍋爐水在管內(nèi)強制循環(huán)，并副產(chǎn)低壓蒸汽。 煤灰融化后，一部分灰渣會掛在水冷壁上形成渣層，達到以渣抗渣的作用。合成氣經(jīng)過激冷環(huán) 進入激冷室，在激冷室內(nèi)經(jīng)過降溫、增濕、除塵、洗滌后被水飽和，以液態(tài)形式從氣化室流下 來的熔渣則迅速固化。4、合成氣凈化該系統(tǒng)包括文丘里洗滌器，旋風(fēng)分離器和洗滌塔。粗合成氣經(jīng)文丘里洗滌器進一步潤濕后， 進入旋風(fēng)分離器，并將約70%的細灰（粒徑0m）分離下來。在粗合成氣中殘存的極小顆粒灰 塵可在后續(xù)的合成氣洗滌塔中通過凝聚/冷凝的形式被分離出來。凈化后的合成氣含塵量低于1mg/Nm3。5、排渣系統(tǒng)其作用是將

7、渣與黑水分離后輸送到界區(qū)外，被冷卻到220C的渣塊通過重力作用進入到破 渣機中，并被破碎成直徑小于50mm的顆粒，隨后進入到渣鎖斗中，通過鎖斗降壓后排入渣池， 灰渣被撈渣機撈出后排出系統(tǒng)，黑水則借助機泵送入黑水處理系統(tǒng)。6、黑水處理其作用在于，將系統(tǒng)產(chǎn)生的含固、高溫廢水減壓至常壓，回收熱量，盡可能將懸浮的固體 分離，并將得到的灰水返回到工藝系統(tǒng)中。黑水通過兩級減壓閃蒸處理，將壓力降低至0.5MPa（g） 和-0.05MPa（g），溫度冷卻至大約155C和75C，閃蒸出的廢蒸汽被用于預(yù)熱灰水。經(jīng)過減壓冷卻 的黑水在重力作用下進入澄清池，通過添加相應(yīng)的絮凝劑將固體物分離出來，灰水返回系統(tǒng)中 使用。

8、為了限制有害物的積累，部分灰水將作為廢水排出，并補水維持系統(tǒng)水平衡。技術(shù)特點參數(shù)表氣化技術(shù)類型干粉煤氣流床氣化技術(shù)氣化技術(shù)名稱科林CCG氣化技術(shù)氣化爐爐型可根據(jù)項目要求提供日投煤量750t3000t不同規(guī)模 爐型氣化爐組合方式不建議設(shè)置備爐原煤的工業(yè)分析出于掛渣和經(jīng)濟性考慮，原煤灰分要求：6%35%。進料方式干粉煤進料，原煤粒度不限 一般煤粉要求：水分2%， 粒度 80%2mm。褐煤煤粉要求：水分 8%， 粒度 80%2mm。噴嘴類型和特點多煤粉燒嘴頂置下噴+中間點火燒嘴（長明燈）水冷壁結(jié)構(gòu)盤管+渣釘+siC耐火層合成氣冷卻方式水激冷+水浴煤粉輸送載氣N或co操作條件22 、氣化溫度：1400

9、1700C氣化壓力：2.54.4Mpa壓力2.5 4.0Mpa溫度205 210C水汽比0.9 1.0合成氣規(guī)格有效氣成分（干基）H+CO:90 93%固體含量21mg/Nm3其他成分CO : 5 6%、CH500ppm、N、H S 等 7400不含焦油、酚類、芳香類等化合物氧耗340Nm3/1000Nm3 (CO+H )煤耗2580kg/1000Nm(CO+H )工藝指標(biāo)碳轉(zhuǎn)化率299%灰渣比粗渣6070%；細渣3040%冷煤氣效率80 83%廢水排放量280kg/1000Nm： (CO+H )適合工業(yè)領(lǐng)域一 -一、一 一 2合成氨、甲醇、制氫、 合成天然氣、合成油、發(fā)電二、技術(shù)特點1、煤種

10、適應(yīng)，性廣適用于各種煙煤、無煙煤、褐煤及石油焦等，對強度、熱穩(wěn)定性、結(jié)渣性、粘結(jié)性等沒有 具體要求。對高灰分、高灰熔點、高硫含量的“三高，煤等低品質(zhì)的煤種擁有很好的工業(yè)化業(yè) 績。2、技術(shù)指標(biāo)高因燃燒器采用多燒嘴頂置下噴的配置方式，原料在氣化爐內(nèi)碰撞混合更加充分，氣化爐爐 膛及頂部掛渣均勻，可實現(xiàn)較高的氣化溫度（14oo17ooC），碳轉(zhuǎn)化率高達到99%以上，合成 氣中不含重?zé)N、焦油等物質(zhì)，有效合成氣成分9093%，冷煤氣效率8083%。3、投資低根據(jù)項目規(guī)模不同，可提供日投煤量750噸/天至3000噸/天的不同氣化爐爐型設(shè)計，主要 設(shè)備制造已完全實現(xiàn)國產(chǎn)化，整個裝置的投資建設(shè)成本低，建設(shè)周期短

11、。4、操作簡單整個氣化裝置，煤粉加壓輸送、氣化爐點火投料、渣鎖斗排渣、停車等全部實現(xiàn)程序順控， 可實現(xiàn)一鍵點火開車及可視化點火投料監(jiān)控；氣化爐可在高壓力下投料，避免了低壓投料后升 壓升負荷調(diào)節(jié)的操作。5、運行維護費用低整個氣化裝置工藝流程緊湊，設(shè)備臺數(shù)少；粉煤輸送系統(tǒng)采用多鎖斗的配置方案，可實現(xiàn) 加壓用惰性氣體在鎖斗間的循環(huán)利用，既減少了惰性氣體排放量又減小了相關(guān)設(shè)備和閥門的體 積或口徑；氣化爐采用盤管水冷壁的結(jié)構(gòu)，無需耐火磚，水冷壁采用間接換熱副產(chǎn)低壓蒸汽， 盤管壽命可達到20年以上；開、停車操作方便且時間短（從冷態(tài)開車到滿負荷運行僅需2 小時），可實現(xiàn)高壓直接投料，投料后即可向后續(xù)系統(tǒng)導(dǎo)氣

12、；點火燒嘴和煤粉燒嘴分開，結(jié)構(gòu) 更加簡單，降低了故障率；煤粉燒嘴采用多燒嘴頂置下噴的設(shè)計方式，保證了流場的合理分布 和煤粉在反應(yīng)空間內(nèi)的均勻混合，燒嘴調(diào)節(jié)余地更大，氣化裝置放大更容易；工藝燒嘴內(nèi)，煤 粉和氧氣有各自的流道，原料離開燒嘴后在氣化室內(nèi)混合，燒嘴壽命達1年以上。6、節(jié)能環(huán)保科林CCG粉煤氣化技術(shù)可以使能耗大幅降低，采用高壓投料，投料后即可向后系統(tǒng)導(dǎo)氣， 大大減少合成氣向火炬的排放量，減少了浪費；合成氣中含固體量低、水汽比高，提供了足夠 變換所需的水蒸氣并有效的避免了變換工段可能發(fā)生的催化劑中毒和床層堵塞現(xiàn)象；系統(tǒng)所產(chǎn) 廢水很少，廢水中不含苯、酚等大分子有機物，對廢水處理系統(tǒng)的規(guī)模和先

13、進性要求不高，廢 水經(jīng)簡單處理后即可實現(xiàn)回收利用；爐渣不含可溶性有毒物質(zhì)，可作為建筑原料使用；氣體排 放物僅為輸煤用惰性氣體，含塵量低于偵岫血。7、安全，性高整個生產(chǎn)裝置通過DCS系統(tǒng)進行自動化控制，煤粉輸送、點火、投料等復(fù)雜過程均采用順 序邏輯控制，方便可靠，并且避免了人工操作可能帶來的誤操作；ESD系統(tǒng)獨立運行，對整個 系統(tǒng)點火、投料、運行、停車的各個階段進行聯(lián)鎖保護，保證裝置設(shè)備和人身的安全。三、運行實例目前，科林CCG粉煤技術(shù)主要有以下工業(yè)化應(yīng)用裝置：1984年建在德國的第一套工業(yè)化裝置一一黑水泵氣化廠。該廠用于氣化當(dāng)?shù)氐暮置荷a(chǎn) 城市燃氣，裝置大小為200MW （日投煤量720噸），

14、該裝置一直穩(wěn)定運行至1990年。后由于天然 氣的廣泛應(yīng)用，城市燃氣缺乏市場，該裝置被改造后使用液態(tài)物料，其合成氣用于GCC發(fā)電及 生產(chǎn)甲醇，并一直運行至2007年。目前正在建設(shè)的內(nèi)蒙古康乃爾化學(xué)工業(yè)有限公司年產(chǎn)60萬噸乙二醇項目。該項目位于中 國內(nèi)蒙古通遼扎魯特旗，一期30萬噸/年，以當(dāng)?shù)睾置鹤鲈?，采用兩臺300MW （單臺氣化爐日 投煤量1200噸）科林CCG粉煤氣化爐。該項目計劃于2015年9月建成。th在這里，重點介紹一下2012年在中國貴州建成的貴州開陽化工有限公司年產(chǎn)50萬噸合成氨 項目。圖/建設(shè)中的貴州開陽化工年產(chǎn)50萬噸合成氨項目該項目采用兩套400MW科林CCG粉煤氣化爐設(shè)計

15、單臺氣化爐有效氣量70 000Nm3/h。該項目以 th貴州當(dāng)?shù)氐臒o煙煤作為設(shè)計煤種，揮發(fā)分低、氧含量低，原煤中灰分高達27%，全硫3%以上， 灰熔點的流動溫度1450c，屬于典型的“三高”劣質(zhì)煤。該項目于2012年9月開始調(diào)試，并于 2013年】月打通全流程，生產(chǎn)出合格的合成氨產(chǎn)品。目前該項目氣化裝置已進入穩(wěn)定運行階段， 單爐實現(xiàn)112%負荷下正常運行。實際運行中，因貴州地區(qū)的煤礦分布個數(shù)多、單個煤礦的產(chǎn)能 低、運輸又比較困難，單個煤種很難滿足生產(chǎn)的需求，所以在生產(chǎn)中，曾嘗試使用來自20多 個煤礦的原煤，其中主要煤種來源以青龍煤、大宏煤、回歸煤、玖園煤、魯炎煤等為主。原煤 灰分25 30%，

16、最高入爐灰分達36.7%，硫含量4wt%左右，高位發(fā)熱量22.0 26.5MJ/kg.ad，流動溫 度普遍高于1400C，最高高于1500C(出于經(jīng)濟考慮，會添加少量助溶劑)。氣化裝置運行期間，裝置運行穩(wěn)定，氣化裝置基本保持在100%的負荷下穩(wěn)定運行(如氣化 裝置運行參數(shù)表所示)，比氧耗350Nm3/1000Nm3(H+CO)，比煤耗580kg/1000Nm3(H+CO)，碳轉(zhuǎn) 22化率98%,冷煤氣效率79%;合成氣經(jīng)過文丘里洗滌器、旋風(fēng)分離器、洗滌塔的分級凈化后，合 成氣固體含量低于1mg/Nm3，不僅系統(tǒng)損失小，洗滌能力強，合成氣無需經(jīng)過預(yù)變換即可直接送入 變換工段；渣水處理系統(tǒng)的熱回收

17、效果好，高壓灰水的溫度高，合成氣溫度高，水汽比可到1.0 左右，為后續(xù)全變換提供了充足的蒸汽。綜合來看，各項指標(biāo)均達到世界領(lǐng)先的水準，特別是 在解決高灰份、高灰熔點煤的氣化和洗滌方面受到了業(yè)主的極大好評。表/氣化裝置運行參數(shù)表（單臺氣化爐）序號名稱單位數(shù)值1煤量t/h452氧量Nm3/h230003蒸汽流量t/h3.94熱通量MW4.85總氣量（濕基）Nm3/h1400006合成氣壓力Mpa3.87合成氣含固量mg/Nm31COvol%61.3H2vol%27.18合成氣成分CO2vol%4.4（干基）N2vol%6.0CH4ppm58HS2vol%1.19廢水排放量t/h20懸浮物mg/L56濁度mg/L1510廢水水質(zhì)NH -N3mg/L43CODmgO /L2145PH6.9511粗細渣比例6:4 7:312粗渣殘?zhí)縲t%113細灰殘?zhí)縲t%25-35四、科林CCG氣化技術(shù)發(fā)展隨著首套科林CCG氣