GE水煤漿氣化技術現狀和應用前景

張曉慶（惠生（南京）清潔能源股份有限公司，江蘇 南京 210000）

GE水煤漿氣化技術現狀和應用前景

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的重要組成部分，具有主導性地位，而GE水煤漿氣化（德士古水煤漿氣化技術）又是煤炭氣化技術的典型代表。它是一種以水煤漿為進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，論述了其應用現狀及前景。

GE；水煤漿；煤氣化；應用

1 GE水煤漿加壓氣化技術介紹

GE煤氣化技術屬于氣流床氣化技術，是美國德士古（Texa?co）公司根據油氣化技術的思路開發出來的。它是在原煤中加入添加劑、助熔劑和水，磨制出合格水煤漿，經加壓后噴入氣化爐，與氧氣或富氧在加壓及高溫狀態下發生不完全燃燒反應制得高溫合成氣，高溫合成氣經輻射鍋爐與對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）后經洗滌、除塵進入下一工序。氣化溫度1300～1400℃，氣化爐無轉動部件，對于生產合成氣的氣化爐，現大多采用激冷流程。

1.1 氣化工藝

GE水煤漿加壓氣化爐過程屬于氣流床疏相并流反應。水煤漿與純氧通過氣化爐的工藝噴嘴混合，高速進入氣化爐反應室，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，迅速經歷預熱、水分蒸發、煤的干餾、揮發物的裂解燃燒以及碳的氣化等一系列復雜的物理、化學反應過程，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；熔渣和未反應的碳一起并流向下，離開反應區，進入爐子底部激冷室水浴。熔渣經淬冷、固化后被截留在水中，落入集渣容器，經鎖斗排渣系統定時排放。煤氣和飽和蒸汽進入煤氣冷卻、凈化系統。

1.2 氣化原理

氣化爐是一直立圓筒形鋼制受壓容器，爐膛內壁襯以高質量的耐火材料，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煤氣用途而定。在反應室中，碳、水蒸汽和氧氣在1400℃溫度及一定壓力下進行不完全燃燒反應，其主要反應為：

上述反應在氣化爐內進行迅速，煤漿在反應區停留時間為3～5s，最終得到的粗煤氣中主要氣體成份有H2、CO和CO2，另有少量H2S、CH4和N2，其中有效氣成份（CO＋H2）＞80%（體積分數）。

2 應用現狀

GE水煤漿加壓氣化技術應用廣泛，主要可用于制取氨、甲醇、醋酸、烯烴等的合成氣、聯合循環發電等。

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，不需配蒸汽即可進行直接變換，具有很大的經濟優勢，它是替代以渣油、天然氣為原料的氨合成原料路線、改造傳統煤頭氣化工藝最現實可行的方法。國內大型化肥廠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生產原料氣合成甲醇，是以煤為原料最經濟、最實用的甲醇生產途徑

甲醇是一種重要的基本有機化工原料，利用其還可以生產醋酸、烯烴等下游產品。我國目前利用GE煤氣化制甲醇的企業達十幾家，僅榆林的煤制甲醇就有三家（兗礦榆林、神木化工、延長石油），從這企業的運行情況看，經濟效益和社會效益都比較明顯。該技術由于是水煤漿進料，大量水份要進行氣化，因而以單位體積的(CO+H2)計的煤耗和氧耗比較高，但其粗水煤氣中惰性氣體含量很少，因而在甲醇合成時不僅循環氣量小、省壓縮功，而且弛放氣量小，可以不設弛放氣氫回收裝置。在不設弛放氣氫回收裝置時每噸甲醇消耗原煤為1.356 t，如同樣設氫回收裝置時每噸甲醇消耗原煤可降至1.25t。

2.3 用于聯合循環發電（IGCC）

聯合循環發電（IGCC）是目前最潔凈、最有效的潔凈煤技術之一，它是將煤氣化技術和高效的聯合循環相結合的先進動力系統。氮氧化物排放只有常規電15%～20%，耗水只有常規電站的1/2～1/3，利于環境保護。目前采用GE水煤漿加壓氣化技術進行聯合循環發電的企業有德國魯爾化學公司及美國冷水工程聯合循環發電廠，我國也有多家大型IGCC發電示范項目均采用此法制備燃氣。

3 應用前景

GE水煤漿氣化技術由于其工藝簡單、安全、清潔、廢水循環處理、低成本等特點，GE煤氣化技術在中國得到了迅猛的發展，處于世界領先地位。目前國內大甲醇、大化肥項目多采用GE氣化技術，且在世界范圍內IGCC電站多采用此種氣化技術。另外，煤制天然氣項目也已得到論證正快步向前推進，相信對于GE水煤漿氣化技術在中國的煤化工企業中將具有更大的吸引力。而且其發展觸角可延伸至下游產品醋酸、二甲醚、MTO（甲醇制烯烴）等新型煤化工產業，今后多年，這種煤氣化技術仍將作為氣化技術的領軍者得到進一步優化和發展。

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