煤气化技术
国外气化炉发展现状
1、GE-德士古（Texaco）气化炉
Texaco气化炉是最成熟的第二代喷流床气化炉，它是由美国德士古石油公司下属的德士古开发公司（Texaco Development Corporation）研发的。

第一套日处理15吨煤的中试装置于1948年在美国洛杉矶建成，并于1958年在美国摩根城建立了日处理100吨煤的原型装置，以东部煤为原料，操作压力为2.8MPa，合成气用于生产氨。

但由于缺乏竞争力，被迫停止运行。

石油危机之后，Texaco 气化炉得到了快速发展，尤其是美国15t/d和德国150t/d的实验装置做了大量的试验，解决了水煤浆制造、高温气体热回收、燃料喷嘴及煤种适应性的系列难题。

并且于1983年和1984年分别成功应用于Eastman化工厂和Cool Water IGCC示范电站。

目前，Texaco气化炉是国际上最成熟、商业化装置最多的第二代气化炉。

美国的伊斯曼2台，日本宇部4台及德国SAR的1台都在运行。

除此之外尚有美国Tampa电站一台2400t/d煤的气化炉示范装置。

2004年5月，GE能源公司收购了Texaco气化炉业务。

自从上世纪80年代初，Texaco气化炉开始大规模应用，最初主要应用于化工领域，特别是用于F-T合成和生产化工产品。

进入上世纪90年代之后，更多的应用于电力生产行业。

这主要是因为20世纪90年代以来，IGCC和以IGCC 为核心的多联产系统的迅速发展。

在Texaco气化炉被GE能源收购之后，这一趋势会更加明显。

Texaco气化炉进入我国比较早，从20世纪80年代就开始陆续在我国化工行业应用，且有较多业绩。

自1993、1996年鲁南化肥厂、陕西渭河化肥厂Texaco 水煤浆气化工业装置分别投运以来，Texaco气化炉在我国陆续投产。

Texaco气化炉在我国的国产化进程发展也较快，华东理工大学在开发“多喷嘴对置式水煤浆气化炉”方面，就借鉴了Texaco的运行经验。

据我们的统计，截止2006年底，中国共有28台Texaco气化炉建成投运；另外有12台在建，预计2010年之前投运。

这些气化炉除了早期有17台以石油焦为气化原料以外，其他气化炉，包括在建的12台都是以煤炭为原料。

目前这些气化炉主要用于化工品的生产，尤其
是炼化厂和化肥厂应用较多。

2、Shell气化炉
Shell气化炉是由K-T炉（Koppers-Totzek）演化而来的。

它结合了Shell公司高压下油气化和Koppers公司煤气化方面的经验。

最初由两家公司合作开发，后来由Shell公司独家研究生产。

Shell公司1972年进行煤气化的研究，1976年在其阿姆斯特丹实验室建立了一套6t/d的开发装置。

1978年又在汉堡的炼油厂建立了165t/d的中试装置。

在此经验基础上，又在美国德克萨斯休斯敦Shell炼油厂建立了400t/d煤的示范装置，定名为SCGP-1。

90年代又应用于荷兰Buggenum的IGCC示范电站，运行非常成功。

该装置处理能力为2000t/d煤，操作压力2.8MPa，气化温度1500℃，冷煤气效率80-83%，装置发电效率43%。

相对Texaco气化炉，Shell炉起步较晚，工程经验，尤其是煤炭气化方面的工程经验没有Texaco丰富。

但是近年来，Shell气化炉积极拓展国际业务，是发展最迅猛的气化技术。

Shell气化炉进入我国较晚，1996年才引进第一台，但是近年来发展非常迅速。

我国已引进了多套日处理1000吨和2000吨煤的Shell煤气化装置，近期有的项目将开始试运行，有望给我国的煤气化技术带来新的突破。

据统计，我国1996年投运第9台Shell气化炉，运行情况良好。

2005年我国化工行业又引进了十几台Shell气化炉，目前正在建设中。

3、GSP（Noell）气化炉
GSP工艺技术是20世纪70年代末由GDR（原民主德国）开发并投入商业化运行的大中型煤气化技术，德国统一后被Noell公司收购，属于德国未来能源公司，2006年被西门子公司收购。

与其他同类气化技术相比，该技术因采用了气化炉顶干粉加料与反应室周围水冷壁结构，因而在气化炉结构以及工艺流程上有其先进之处。

目前GSP主要应用于化工生产，在制甲醇和IGCC方面的探索从1998年起步。

捷克440MW的IGCC电站就拟采用GSP气化炉来处理原有固定床气化炉产生的焦油，并将生成的合成气用于IGCC发电。

该电站原计划2005年试车。

所用的GSP气化炉热容量为140MWth，尽管该容量不大，但毕竟是GSP用于IGCC
的一种尝试。

由于GSP气化炉能够适应多种燃料，具有较高的可用率和性价比，因此随着其经验的积累，很可能在IGCC方面占有一席之地。

目前中国还没有GSP的运行经验，但是近年来GSP加大了在中国的业务发展，并获得了不少订单。

2005年，西门子燃料气化技术公司和神华宁夏煤业集团成立合资公司北京杰斯菲克气化技术有限公司（GSP China Technology Co., Ltd），以推广GSP技术在中国的应用。

据悉，中国淮化集团、神华宁夏煤业集团、江苏宁谷化工分别引进了2台GSP气化炉，主要用于气化煤炭生产甲醇、氨、二甲醚等化工产品。

这6台气化炉都将于2007年底投产。

届时会为GSP气化炉在中国的运行积累一定经验。

因此，从其在中国的应用及技术的国产化来看，GSP气化炉很可能继Texaco、Shell气化炉之后成为中国主流的气化技术之一。

尽管GSP气化炉在IGCC方面的应用还很少，但是随着其被Siemens公司收购，很可能在未来的发电市场上有一定的作为。

4、MHI气化炉
MHI气化炉为干粉进料空气吹两段气化炉，该技术已经进行了200t/d的中试阶段，目前正在建设1700t/d的250MW的IGCC示范工程。

其两段气化的工艺类似于E-gas气化工艺，气化炉内设水冷壁，炉底液态排渣。

目前详细的技术数据还没有公开。

国产气化炉发展现状
1、多喷嘴对置式水煤浆气化炉
新型多喷嘴对置式水煤浆加压气化工艺由华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂（水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心）、中国天辰化学工程公司共同研制，是我国具有自主知识产权的煤气化工艺。

该气化炉作为我国第一个具有自主知识产权的大型气化炉，受到科技部长期支持和国内工程界的关心。

目前，该气化炉已经完全能够实现大型化，1150t/d 的气化炉已经投运，2000t/d的气化炉被列为十一五“863”支持课题，且很有可能用于华电半山200MW的IGCC示范电站。

该炉的性能比Texaco炉有一定的提高，但其量化的程度及运转的可靠性和可用率尚有待示范装置的验证。

目前的工
业示范装置有：用于德州恒升化工公司和兖矿鲁南化肥厂的750吨/日和1150吨/日煤的多喷嘴对置式水煤浆气化炉的示范装置。

其中恒升化工公司“四喷嘴对置式”水煤浆气化炉成功完成筑炉，并于2004年12月成功投产，仅原料煤一项便可使每吨尿素的生产成本下降120元。

鲁南化肥厂的气化炉也于2005年底投运。

据我们统计，共有40台多喷嘴对置式水煤浆气化炉在建或运行。

2、TPRI两段式干煤粉气化炉
西安热工研究院（TPRI）自1994年就已开始了干煤粉气流床气化技术的研究，开发出了一种新型的两段式加压气流床气化炉。

1997年建成一台0.7t／d的试验装置，并完成了14种中国典型动力煤种的加压气化试验研究。

2004年建成了处理煤量为36～40t／h的中试装置，完成了4种煤粉的气化试验，并通过了科技部的验收。

其原理和结构同Shell气化炉类似，也是采用干法供料、水冷壁结构，不过由于其两段式的结构具有化学冷却效果，理论上将比Shell气化炉具有更高的效率和更低的造价。

目前TPRI开发的2000t/d气化炉，已用于华能集团绿色煤电IGCC电站。

把气化炉从36t/d放大到2000t/d的容量，具有一定的风险。

目前2000t/d两段式干煤粉气化炉FEED正在试运中，该气化炉作为我国具有知识产权的干煤粉气化炉，将具有巨大的发展前景。

3、清华大学两段式水煤浆气化炉
清华大学热能系开发了分级气化炉，其结构有点类似E-Gas气化炉，采用水煤浆供料，内衬耐火砖，分两级供料。

目前两台500t/d的该气化炉已经应用于山西丰喜肥业集团，运行状况良好，效果好于Texaco气化炉。

该气化炉作为我国拥有自主知识产权的大型气化炉，在IGCC为核心的多联产装置中可能占有一席之地。

几种重要的气化炉技术比较
目前，在IGCC示范电站中经受过实践检验的气化炉主要有Texaco，Shell，E-Gas，Prenflo。

由于起步很晚，GSP技术还没有经过示范电站的检验，但是由于其诸多优越的性能参数，本文也将其作为一种重要的IGCC气化技术列入对比
范围。

国产多喷嘴对置式气化炉吸收了Texaco和E-Gas的许多经验，并且有一定的工程经验，在我国IGCC国产化方面有重要的意义。

因此，我们将这几种技术进行对比总结。

在设计IGCC工程时，应该根据燃料的特性、电站的容量和运行特点，合理地选择气化炉的炉型、规格和台数，特别要关注排灰渣系统结构与容量的设计。

优化气化剂中氧气/水蒸气量的配比，合理控制反应区和排渣口的温度，在气化剂耗量较少的前提下，力求具有良好的气化性能，保证排渣流畅不凝堵，气化温度合适，以延长其使用寿命。