唐宏青著-大型煤气化后续流程辨析

时间：2025-04-20

大型煤气化后续流程辨析

唐宏青

（中科合成油工程有限公司，北京 100195）

摘要：叙述后续流程的含义，简介三种后续流程，对激冷流程和废锅流程在投资、能耗和运行周期上作了分析，否定了 “激冷流程没有工业实践经验”的说法，认为煤化工是大有希望的。

关键词：煤气化，后续流程，辨析

1. 后续流程的含义

大型煤气化技术已经日趋成熟，其中气流床技术更加受人瞩目。

在煤质条件合适的情况下，水煤浆技术往往是被人首先考虑的，在煤质稍差的情况下，选择粉煤气化也是比较常见的意见。

这种气流床气化技术，包括备煤、气化炉和后续流程三个部分。通常把这三个部分合起来统称某某流程。这样的流程中，备煤的讨论比较少，因为它是一个物理过程。

气化炉分为上喷 (向下喷射)和下喷(向上喷射)两种形式，上喷有顶喷和平喷两种情况，而下喷只有平喷一种情况。平喷就是侧喷，顶喷就是从顶部向下直喷。后续流程有激冷流程和废热锅炉流程两种形式，两者后面都可以有洗涤过程。气化炉后面跟什么样的后续流程，与气化炉无关。在以前有一些讨论中，比较两者气化工艺时，把Shell气化炉与废热锅炉作为固定搭配，把水煤浆气化与激冷流程作为固定搭配，这是误解。国内就有水煤浆搭配废热锅炉的流程，也有下喷粉煤气化搭配激冷流程的。

因此，我们应该将这件事作必要的解释：气化炉是气化炉，后续流程是后续流程。

无论是Shell、GSP、HT-L、CHOREN、两段炉、E-GAS中的哪一种，后续流程可以采用激冷流程和废热锅炉中的任何一种。

读者可能质疑这一条：为什么我们只见到Shell-废热锅炉和GSP-激冷流程?没有见到相反的情况呢？

道理非常简单，在国外只有一套Shell-废热锅炉和GSP-激冷流程，然后就是引进了，前者用于IGCC发电上，后者用于化工上。它们没有更多的机会去表现自己，就被国内引进作为经典，这就是固定搭配的来源。

国内有一个热工研究所，在承担的IGCC项目中，采用废热锅炉流程，在甲醇项目上，采用激冷流程，两个项目的气化炉是同样的，说明清楚这个道理的人是有的。而国内引进的23台Shell气化炉后面，却全部跟着废热锅炉。有人可能会说，这不是很好嘛，Shell气化炉后面跟着废热锅炉也能做出合成氨。而且用了这样的数据：最高连续开车多少天，最高负荷多少。

把体育比赛的规则引入化工，也是近期国内的新发明，这是在向传统观念的挑战。什么是‘传统观念’？可以简单地回答：“安稳常满，节能省钱”。要把这些问题解释清楚，在今天似乎变得越来越困难了。Shell-废热锅炉流程的持有者不听劝告，正在国内煤化工行业大举推广。

有人声称水煤浆气化激冷流程和粉煤气化的投资是一样的[2][3]，而今天我们所看到的是Shell-废热锅炉和下喷式激冷流程的投资比不是这个数[1]。

有人说，用什么样的流程做出我们所需要的产品就行，用Shell-废热锅炉流程可以得到合成氨，很好嘛。这就更加离奇了，能够得到产品的流程就可以工业化吗？我们可以用电解水得到氢气，再用空分得到氮气，然后将氢气和氮气合成氨。我国能接受这样的工业化流程吗？

目前在新型煤化工中常用的说法，即认为能够“打通流程得到产品就是成功”的说法，是极不恰当的。用优化的方法来进行流程设计，是历来的优良传统。可是这个传统今天正在失传，为此国家付出了巨大的代价，23套Shell-废热锅炉流程就是化工上多花钱的典型。

为了弄明白这个问题，我们应该讨论一下这两种流程的具体情况。

2 后续流程介绍

2.1 激冷流程简述

激冷流程有两种形式，一种是经典的全水激冷形式，另一种是气水双激冷形式。

(1) 经典的全水激冷形式

用N2或CO2输送的粉煤、高压氧气/水蒸汽进过喷嘴混合、在1400℃高温及操作压力约3-4MPa的条件下自上而下地喷入气化炉，煤粉中的碳与氧发生部分氧化反应，生成以CO、H2、CO2为主要成分的粗煤气。见图1。

高温煤气夹带着未完全反应的碳粒及少量熔渣颗粒并流向下，经气化炉下部的出气口进入激冷器，在激冷器中高温煤气与激冷水充分接触，使煤气降温冷却并饱和，煤气降温、熔渣固化。固化后的熔渣和未反应的碳粒进入激冷器下部的渣罐定期减压排出。

冷却后的煤气和激冷水由激冷器流入气水分离器，分离器下部的灰水经减压后去沉淀池进行灰水处理，上部出来的煤气进入文丘里后进入洗涤塔，在塔中用逆流水洗涤，经洗涤脱除煤气中的灰后气体进入下游的变换工序，洗涤后的碳黑水水碳颗粒后送入处理系统。