浅析神华宁夏煤业集团公司四大气化技术应用

张东歌（神华宁夏煤业集团公司，煤制油项目建设指挥部，宁夏银川750000）

浅析神华宁夏煤业集团公司四大气化技术应用

张东歌（神华宁夏煤业集团公司，煤制油项目建设指挥部，宁夏银川750000）

现代煤化工是指以煤为原料通过技术和加工手段生产替代石化产品和清洁燃料的产业，除煤炭直接液化外，现代煤化工基本上都算是通过煤气化作为工艺源头，因此煤气化作为煤化工的龙头技术，它能安稳长满优的运行直接影响着整个现代煤化工装置的稳定运行。煤气化过程包含三大基本条件：气化炉、气化原料和气化剂，气化炉是煤炭气化的核心设备；气化原料多为褐煤、长焰煤、贫瘦煤和无烟煤，亦包括部分弱粘结煤；气化剂为氧气、空气以及水蒸气等。神华宁夏煤业集团公司是国家级重点开发区——宁东能源化工基地建设的主力军，承担着国家亿吨级煤炭基地和世界级现代煤化工基地建设重任。截至目前神华宁夏煤业集团投产运行的现代煤化工项目中包含四大煤气化工艺技术，现对其进行简述。

1 Texaco水煤浆气化工艺实例——神华宁煤煤化工25万吨甲醇项目

1.1 装置简介

神华宁煤煤化工25万吨甲醇项目采用Texaco水煤浆气化工艺。2007年6月该项目投料试车，项目初建采用的德士古废锅流程气化全套设备为原首钢德士古全废锅流程气化技术设备。采用主要关键设备有湿式球磨机，三缸往复式隔膜泵，德士古烧嘴，气化炉，激冷环，破渣机，渣锁斗，捞渣机，洗涤塔，过滤机等。煤浆制备工段采用两台球磨机，正常一开一备，原煤处理55t/h，气化工段采用三台气化炉，炉径2800mm，正常两开一备，合计生产粗煤气（干基）80000Nm3/h。

1.2 工艺流程与生产运行部分突出问题攻关

德士古水煤浆气化技术包括煤浆制备，水煤浆气化，灰水处理，CO变换四个主要工段，由输送带输送来的原料煤经称重给煤机控制输送量进入湿式磨煤机研磨，本项目设置了助熔剂系统与固体添加剂，碱液，磨煤水一起和煤制成水煤浆后由隔膜泵送至气化炉顶部与氧气一起通过工艺烧嘴端头初步预混后进入燃烧室，单烧嘴下行制气的湿法气流床，生成的粗煤气和液态的熔渣通过喉部进入辐射废锅换热降温，在下降过程中被冷却下来的熔渣掉入水浴中固化，再经渣锁斗定期排入渣池后，通过捞渣机捞出撞车外运。粗煤气被水淬冷后温度降低至251℃左右，离开对流废锅的粗煤气，经文丘里洗涤器进入洗涤塔除尘和冷却后，送往变换工序调节混合气成分；气化炉出口灰水经三级闪蒸（高压闪蒸，低压闪蒸，真空闪蒸）处理后，一部分灰水返回洗涤塔作洗涤水,经泵进入气化炉,另一部分灰水作废水处理，出真空闪蒸器的黑水进入澄清槽配合絮凝剂完成固液分离，产生的细渣经细渣过滤机过滤送出界区外处理。(见表1)

在生产运行当中除却上述炉子遇到的棘手问题外，在制浆，灰水处理，公用工程等工段也不同程度暴漏着影响生产的问题如：随着制浆系统运行时间长，煤浆粒度增大的问题通过控制制浆负荷不能低于80%长时间运行和采用更高品质的钢球，每年一次磨机内部碎钢球清理等方式缓解[2]；其次在气化装置的水系统水平衡方面存在的外排水水质较差，外排废水水量大的问题对原设计灰水处理与渣过滤系统进行改造，增加冷凝液收集罐和高压水泵循环水板式换热器等方式[2]进行了一系列不同程度的优化改进，秉承着神宁人应有的精神为Texaco水煤浆气化工艺在宁东现代煤化工25万吨甲醇项目的安稳长满优运行而奋斗不止。

表1.德士古水煤浆气化在生产运行中部分突出问题的技术攻关：

2 四喷嘴对置式水煤浆气化实例——神华宁煤煤化工60万吨甲醇项目

2.1 装置简介

神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司甲醇厂60万吨气化装置采用兖矿集团有限公司，华东理工大学拥有的《多喷嘴对置式水煤浆或煤粉气化炉及其应用》专利技术，项目于2010年3月18日一次投料试车成功，采用两台棒磨机，煤浆给料泵，四喷嘴对置式工艺烧嘴，气化炉，旋风分离器，混合器，破渣机，渣锁斗，捞渣机，洗涤塔，沉降槽，过滤机等设备，三台气化炉，两开一备。气化炉壳体内径3880mm，砌筑耐火砖后炉膛内径2762mm，设计单炉处理干煤2000t/d，有效气体产量11万m3/h，气化炉操作压力（表压）4.0Mpa，高压煤浆泵选用德国Feluwa生产的软管隔膜泵。

2.2 工艺流程与生产运行部分突出问题攻关：

四喷嘴对置式水煤浆气化工艺包括煤浆制备与输送，气化与合成气洗涤系统，渣水闪蒸与沉降系统。原煤通过称重给煤机计量与工艺水，添加剂，在球磨机内研磨制成合格的水煤浆，煤浆通过煤浆给料泵加压和高压氧气通过四个在同一水平面布置的对喷工艺烧嘴雾化进入气化炉，在炉内形成撞击流来强化混合热质传递过程，并在炉内形成合理的流场结构，产生的粗合成气经过混合器喷淋润湿，旋风分离器旋风分离细尘，进入洗涤塔洗涤送入净化系统，液态的熔渣经过激冷固化，在破渣机中破碎渣锁斗接收送入捞渣机外送，产生的灰水，经过渣水闪蒸与沉降系统至合格达标。

表2.四喷嘴对置式水煤浆气化在生产运行中部分突出问题的技术攻关：

3 GSP干煤粉气化工艺实例——神华宁煤煤化工煤基烯烃以及400万吨煤制油项目

3.1 装置简介

神华宁夏煤业集团煤化工分公司的50万吨煤基烯烃选用的是GSP干煤粉气化工艺技术，采用中速辊式磨煤机，热风炉，循环风机，稀释风机，助燃风机，GSP气化炉，一，二级文丘里洗涤器，合成气洗涤塔，破渣机，渣锁斗，捞渣机，中压闪蒸罐，低压闪蒸罐，真空闪蒸罐，真空过滤机，沉降槽等设备，烯烃公司5台气化炉，四开一备，设计单炉处理干煤2000t/d，有效气体产量13万m3/h，气化炉操作压力（表压）4.2Mpa，操作温度：1300-1600℃，气化炉反应室内径2460mm。

400万吨煤制油28条生产线里有24条线采用GSP干煤粉气化工艺技术，设计单炉处理干煤2000t/d，有效气体产量13.5万m3/h，气化炉操作压力（表压）4.52Mpa，温度1300-1400℃。

3.2 工艺流程及特点

GSP气化技术是采用干粉进料、纯氧气化、液态排渣、粗合成气激冷工艺流程的气流床气化技术。该流程包括：煤粉制备系统，干粉煤的加压输送系统、气化工序、除渣工序、合成气洗涤工序、黑水闪蒸工序、黑水处理工序、CO变换工序，公用工程等。来自煤储运系统的原煤经过称重给煤机计量送入磨煤机研磨制成合格煤粉，经过热风炉与循环风机的干燥，合格干燥的煤粉通过气力发送系统输送至气化粉仓，在经过给料罐加压煤粉管线计量输送至气化炉和高压的氧气，次高压蒸汽一同在燃料气共同作用下发生不完全燃烧制成的粗合成气通过两级文丘里洗涤，气液分离罐分离和洗涤塔除尘洗涤送往一氧化碳变换装置调节氢碳比送往净化装置，产生的液态熔渣经过破渣机破碎，渣锁斗收集送往捞渣机外送，产生的黑水经过中压，低压，真空三级闪蒸，以及沉降槽沉降，过滤机过滤等方式实现黑水闪蒸和黑水处理，控制着气化的水平衡与废水达标排放。（见表3）

表3.GSP气化技术在生产运行中部分突出问题的技术攻关：

表4

4 中国制造NCG干煤粉气化工艺实例——神华宁煤400万吨煤制油项目

4.1 神宁炉诞生

神华宁夏煤业集团400万吨煤制油项目建设共计28条生产线，其中有4条生产线选用的是NCG干煤粉气化工艺技术，核心设备气化炉采用的是自主研发的神宁炉。这个经过敢于创新，艰苦奋斗的神宁人打造出的NCG干煤粉气化工艺，打破了国外技术垄断，在荒漠上崛起了一个中国品牌，释放了中国制造能量。

4.2 神宁炉特点

国产化烧嘴优化情况总结[8](见表4)

5 四大项目四大气化技术对比

德士古水煤浆气化，四喷嘴水煤浆气化与GSP干煤粉加压气化，NCG干煤粉气化同属气流床气化技术，四个重大项目所对应的四大气化工艺技术数据要求如表5，表6，表7所示。

6 结语

目前世界上有更多生产经验颇为先进的水煤浆气化工艺与GSP干煤粉加压气化工艺,在进行生产实践中暴漏出了诸多问题。通过这些问题的发现与解决，经过不断的反思总结孕育而出的能够消化劣质煤的神宁炉在煤气化技术上实现了大幅跨步，是气化技术上的里程碑。在针对生产而言一种工艺技术的选择要因地制宜，因煤种而论，且行且创新，不断优化。根据生产的安稳长满优的运行来说，水煤浆技术抑或干煤粉加压还存在不同程度的问题，需要不断的改进和创新，在煤气化工艺技术的选择上还要因势利导，依据产品定位进行科学合理的选择。

表5 神华宁夏煤业集团四种气化炉对原料煤的要求[4]

表6 神华宁夏煤业集团四种气化炉的技术参数[5]

表7 神华宁夏煤业集团四种气化工艺流程比较

[1] 田进虎德士古水煤浆气化流程技术新进展油气冶炼

[2] 张利军德士古水煤浆废锅流程能耗模拟及工艺优化华东理工大学工程硕士论文

[3] 张玉柱，宁东煤在煤气化工艺中的应用分析煤化工第四期2013.8

[4] 赵美玲煤气化技术及气化炉的应用化工设计2011，21（3）

[5] 范为鹏GSP气化技术的发展与优化石油化工应用第31卷第七期2012.7

[6] 蒋志容神华宁煤甲醇四喷嘴气化装置运行技术总结煤炭加工与综合利用2014.12

[7] 宋兆季GSP气化炉激冷水系统阀门的使用与技术改造煤化工第三期2013.6

[8] 赵元琪GSP气化炉国产化烧嘴结构优化与性能分析煤化工第44卷第4期2016.8

The Application of four modern coal Gasification Technologies in Shenhua Ningxia Coal Group Co.,Ltd.

Zhang Dongge（Shenhua Ningxia Coal Industry Group Co．，Ltd．．Coal to liquids project construction headquarters．Yinchuan，Ningxia）

神华宁夏煤业集团现有四种煤气化工艺-Texaco水煤浆气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、GSP干煤粉加压气化和NCG干煤粉加压气化，本文分别对其工艺流程、生产运行突出问题和技术改造情况进行了介绍。

Texaco水煤浆气化四喷嘴对置式水煤浆气化GSP干煤粉加压气化NCG干煤粉加压气化神宁炉

There are current type of coal gasification processes-Texaco coal gasification units;Opposed four burners entrained-flow gasifier;GSP gasifier;NCG gasifier in Shenhua Ningxia Coal Industry Group.Expound the process flow，operation in practical application and technology upgrading of each processes are introduced.

Texaco coal gasification units;Opposed four burners entrained-flow gasifier;GSP gasifier;NCG gasifier，Gasifier

张东歌（1990—）男汉族河南省新密市牛店镇神华宁夏煤业集团煤制油分公司气化分厂操作工助理工程师本科化学工程与工艺专业