煤气化工艺的选择和对航天炉的看法目前国际上先进的加压气流床煤气化工艺技术主要是Shell 公司的SCGP粉煤加压气化工艺、美国德士古公司的水煤浆加压气化工艺和德国未来能源公司的GSP粉煤加压气化工艺。

近十年来，在中国的化肥工业中，美国德士古公司的水煤浆加压气化工艺已有渭河、鲁南、上海焦化、淮南、浩良河、金陵石化等12套成功应用的业绩，另外还有7套装置正在建设中。

Shell公司的SCGP工艺是粉煤加压气化工艺，是近年发展起来的先进煤气化工艺之一，已成功地用于联合循环发电工厂的商业运营。

目前国内已有湖北双环、广西柳化、湖南洞氮、湖北枝江、安庆石化、神华、云南沾益、云天化、大连大化、永煤集团、河南开祥、中原大化等19套装置，有5套投料试运行，其余在建或已签合同。

GSP工艺技术采用气化炉顶干粉加料与反应室周围水冷壁结构，是较为先进的气化技术。

目前国内多家企业计划引进该技术建设大型煤化工装置。

但江苏宜兴和淮化在与德国未来能源公司签订引进协议并进行了用淮南煤在德国的试烧后，因未来能源公司的工程能力等问题而终止了协议。

煤气化工艺实质上是在Texaco工艺、Shell工艺、GSP工艺和国内煤气化工艺中选择。

（1）Texaco水煤浆气化工艺Texaco工艺采用水煤浆进料、液态排渣、在气流床中加压气化，水煤浆与纯氧在高温高压下反应生成煤气。

Texaco水煤浆气化工艺具有如下特点：★对煤种有一定适应性。

国内企业运行证实水煤浆气化对使用煤质有一定的选择性：气化用煤的灰熔点温度t3值低于1350℃时有利于气化；煤中灰分含量不超过15%为宜，越低越好，煤的热值高于26000 kJ/kg，并有较好的成浆性能，使用能制成60～65%浓度的水煤浆之煤种，才能使运行稳定。

★气化压力高。

工业装置使用压力在2.8～6.5MPa之间[MS6]，可根据使用煤气的需要来选择。

★气化技术成熟。

制备的水煤浆可用隔膜泵来输送，操作安全又便于计量控制。

气化炉为专门设计的热壁炉，为维持1350～1400℃温度下反应，燃烧室内由多层特种耐火砖砌筑。

热回收有激冷和废锅两种类型，可以煤气用途加以选择。

★合成气质量较好。

其有效组分（CO+H2）含量占80%，甲烷量<0.1%。

碳转化率95～98%。

冷煤气效率70～76%，气化指标较为先进。

由于水煤浆中含有35～40%水分，因而氧气用量较大。

★对环境影响较小。

气化过程不产生焦油、萘、酚等污染物，故废水治理简单，易达到排放指标。

高温排出的融渣，冷却固化后可用于建筑材料，填埋时对环境也无影响。

★国产化程度高，投资较低。

国内已经完全掌握了Texaco气化工艺，主要设备都可以国产化，如关键技术之一的国产喷嘴替代了从美国引进的水煤浆气化喷嘴，技术性能大大优于引进喷嘴；国产洛耐砖替代了从法国进口的气化炉用耐火砖，价格比为0.5:1。

另外，我国已具备设计制造如磨煤机、气化炉、激冷环，锁渣斗、捞渣机、高、低压煤浆泵、灰水泵、文氏管等设备的能力。

鲁南化肥厂的设备国产化率已达到90％以上，只引进煤浆泵等少量设备。

因此，投资省。

★水煤浆气化技术的缺点是煤浆带35%-40%水入炉，因此氧耗比干粉煤气化约高20%；炉衬是耐火砖，冲刷严重，每年要更换一次；生成C02量大，碳的转化率低，有效气体成份(CO+H2)低；并流气化，燃烧效率略低；对煤有一定要求，如要求灰分<13%，灰熔点<1300℃，含水量<8%等，虽然具有气流床煤气化的共同优点，仍是美中不足。

★由于国内已经完全掌握了Texaco气化工艺，积累了大量的经验，因此设备制造、安装和工程实施周期短，开车运行经验丰富，达标达产时间短。

（2）壳牌（Shell）干煤粉气化工艺壳牌（Shell）干煤粉气化工艺在1972年就开始基础研究，1993年在荷兰建成日处理煤量为2000吨的单系列大型气化装置。

壳牌粉煤气化工艺具有如下特点：★采用干煤粉作气化原料，煤粉用惰气输送，操作十分安全。

对煤种的适应性比较广泛，从较差的褐煤、次烟煤、烟煤到石油焦均可使用；对煤的灰熔点适应范围比其它气化工艺更宽，即使是高灰分、高水分、高硫的煤种也能使用。

★气化温度高，一般在1400～1600℃，碳转化率高达99%。

煤气中甲烷含量极少，不含重烃，CO+H2达到90%。

★氧耗低。

采用干煤粉进料与水煤浆气化相比不需在炉内蒸发水分，氧气用量因而可减少15～25%，从而降低了成本。

配套空分装置规模相对缩小，投资也可相应降低。

★气化炉采用水冷壁结构，无耐火砖衬里。

水冷壁设计寿命按25年考虑。

正常使用维护量很小，运行周期长，也无需设置备用炉。

★每台气化炉设有4～6个烧嘴，对生产负荷调节更为灵活。

Shell烧嘴保证寿命为8000小时，已超过连续16000小时运行。

★热效率高。

Shell煤气化的冷煤气效率达到78～83%，其余～15%副产高压或中压蒸汽，总的原料煤的热效率达98%。

★对环境影响小。

气化过程无废气排放。

系统排出的融渣和飞灰含碳低，可作为水泥等建筑材料，堆放时也无污染物渗出。

气化污水不含焦油、酚等，容易处理，需要时可作到零排放。

★国产化程度较低，投资较高。

Shell气化炉非常复杂，加工和制造难度大，主要设备如气化炉内件需从国外进口，国产化程度较低，由此造成投资大，是Texaco气化工艺的1.4-1.5倍。

★目前世界上仅有一套用于发电的Shell气化炉在运行，Shell气化炉用于化工生产尚无先例，因此，开车运行经验少，可靠性有待验证。

由于气化炉庞大且复杂，在设备制造、安装和工程实施方面难度大，周期长，预计达标达产时间也较长。

（3）未来能源GSP干煤粉气化工艺GSP工艺技术于上世纪70年代末由前民主德国的德意志燃料研究所开发，目的是用高灰分褐煤生产民用煤气。

1984年，在黑水泵市（S chwarZePumpe）的劳柏格（Laubag）电厂建立了一套130MW冷壁炉的商业化装置，原料处理能力为720吨/天，该装置运行了10多年，未更换过气化炉烧嘴的主体和水冷壁。

目前该技术属于未来能源公司G mbHF。

GSP工艺技术有以下特点：★GSP气化原料的适应范围广，可以气化褐煤、烟煤、无烟煤和石油焦，对煤的活性基本没有要求，对煤的灰熔点适应范围比其他气化工艺更宽，对于高灰份、高水分、高含硫煤同样适应。

★GSP气化工艺的气化温度为1400--1600℃，碳转化率可达99%以上，甲烷含量低，煤气中有效组分（CO+H2）达90%以上，煤的消耗低。

★GSP气化采用干粉进料，与水煤浆相比氧耗降低15%-20%，可以减少空分能力，节约投资。

★已投入运行的气化炉压力为3.0Mpa，单炉日处理煤720吨。

可以设计2000-2500吨/天，甚至更大能力的气化炉。

带水冷壁和煤气冷却器的干煤粉加压气化半工业化装置。

在此装置上进行了十几种典型煤种的加压气化试验，取得了宝贵的操作经验和丰富的煤种气化数据，装置累计运行时间达到2300小时。

★西北化工研究院进行的干法粉煤气化技术开发研究，已建成一套类似于GSP的干法气化小型试验装置，投煤量为15~20kg/h，气化炉采用GSP炉型，由于装置规模较小，热损失大，炉内为全耐火材料结构，主要进行干法加压进料技术和工艺条件、不同煤种的探索试验。

★航天十一所开发的HT-L煤粉加压（水冷壁）气化炉，已运用于河南濮阳年产20万吨甲醇和安徽临泉年产15万吨甲醇项目建设，预计在2008年6月以后陆续投产。

对气流床煤气化工艺的选择，应从以下几方面来考虑：(1)从技术的成熟程度看，水煤浆优于干粉煤、激冷流程远优于废锅流程。

(2)从技术的先进性看，干粉煤优于水煤浆。

(3)从投资来看，GSP与Texaco相近；其次是Dow(LGTI)；再是Shel l。

GSP的投资略低于Texaco。

对于60万t／a甲醇投资的比：GSP：Texaco(激冷)：Shell为1：1.2：1.8。

(4) 从国产化程度来看，Texaco最高。

(5)对煤种的适应性看，干粉煤气化优于水煤浆气化。

(6)运行稳定性和投资风险看，水煤浆优于干粉煤。

（5）采用HT-L煤粉加压（水冷壁）气化炉的风险HT-L煤粉加压气化炉是结合SHELL、GSP、TEXACO的一些优势特点所开发的一种炉型，如粉煤干燥、加压输送是利用了SHELL技术；炉内辐射段类似于GSP炉，顶端单喷嘴采用的是粉煤分三路进入气化炉烧嘴的三个粉煤管旋转斜喷进料与GSP环形喷嘴不同；水冷壁盘管则采用四进四出平行并绕与GSP单管并绕不同；激冷室以下段与TEXACO 炉完全相同。

我们认为采用航天炉存在以下风险：★目前SHELL炉在国内投运了5套，仅湖北双环经过半年多的调试，能连续运行58天，其余装置都不能正常运行，还得接受时间的考验。

反映在煤粉输送上的主要问题是煤粉不能稳定地输送和磨损严重等。

航天炉的投运可能也会出现类似的问题。

★GSP冷壁炉的商业化装置目前已运行了十年未换过烧嘴，航天炉烧嘴为规避侵犯知识产权进行了从新设计，但未进行工业化试验，风险很大。

★气化炉的水冷壁，SHELL炉是多段竖管排列，GSP炉则是圆筒单管盘管，设计和制造难度都很大，内件（特别是传热面）用异型钢管等材料，目前只能都依赖进口。

航天炉水冷壁内件的设计和制造能否达到国际水平，很难做出评估，风险很大。

★以CO2为输送气体的粉煤输送和气化，目前还没有成功的经验和数据，存在着一定的风险。

[MS3]山东兖矿集团贵州项目拟采用该技术生产化肥[MS4]国内气流床技术有：西北化工研究院多元料浆气化技术、华东理工大学四喷嘴对置水煤浆/干煤粉气化、西安热工研究院两段炉技术[MS5]气流床加压气化[MS6]~8.7MPa；气化强度大[MS7]根据煤气的用途或者产品方案选择气化压力。

[MS8]气化炉反应段为专门设计的热壁炉[MS9]设备国产化率较高、投资较低。

[MS10]高压煤浆泵还需进口！[MS11]定期更换，陕西渭河化肥厂耐火材料的运行周期最长已达18 000h~19000h。

[MS12]粗合成气中CO2量高不说明碳转化率低；有效气体CO+H2较干煤粉气化低[MS13]主要是高灰份、高灰熔点。

高水分必须预先进行干燥[MS14]根据经验，相同规模如50万吨/年甲醇装置，SHELL气化技术的投资较水煤浆增加约2.5亿人民币。

SHELL气化技术空分装置投资较小，但是气化装置的投资巨大。

[MS15]零排放不可能！[MS16]主要是高灰份、高灰熔点。

高水分必须预先进行干燥[MS17]2.7MPa~8.5MPa[MS18]~1450℃[MS19]~82%[MS20]50~110%[MS21]相同[MS22]不单是设计和制造的风险，还有工程运行的风险。

[MS23]以CO2为输送气体的粉煤密相输送技术应该不是问题，但是输送过程的能耗是大大增加的。