科林粉煤气化技术(CCG)简介
德国科林工业集团
二零一零年七月
1. 公司简介
德国科林工业集团是全球著名的煤气化、煤干燥和生物质气化技术提供商。该集团是前东德燃料研究所 (DBI)和黑水泵工业联合体（Gaskombinat Schwarze Pumpe，简称GSP）气化厂最大的后裔公司。
科林（CHOREN）名称的由来是：“C-Carbon-碳H-Hydrogen-氢O-Oxygen-
氧REN-RENewable-可再生”。
科林集团总部位于德国弗莱贝格市，原东德燃料研究所旧址，著名的黑水泵气化厂就在附近。戴姆勒奔驰汽车公司、德国大众汽车公司为科林的战略投资者。
目前集团拥有近300名研发及工程技术人员，其中主要技术骨干为前徳燃所和黑水泵厂的员工。科林公司的发起人Wolf博士即为前东徳燃料研究所研发部部长，煤气化运行总监贡瓦先生是前黑水泵气化厂厂运行主任。
科林集团拥有40多年气流床气化技术研发、设计、设备制造、建设以及运行的经验，可以为客户提供粉煤气化技术（CCG）和生物质气化技术（Carbo-V®）从工艺包设计到关键设备制造和开车运行等一系列综合性服务。
此外，科林集团也是蒸汽流化床煤干燥技术的创始人和专利持有人，在全世界煤干燥领域，特别是褐煤干燥领域具有多年成功运行经验。
科林能化技术（北京）有限公司是科林集团的全资子公司，负责集团在亚太地区的业务。
2. 技术来源及技术开发背景
科林高压干粉煤气化炉简称为CCG炉(Choren Coal Gasifier),该技术起源于前东德黑水泵工业联合体（Gaskombinat Schwarze Pumpe，简称GSP）下属的燃料研究所，于上世纪70年代石油危机时期开始开发，目的是利用当地褐煤提供城市燃气。1979年在弗莱贝格市建立了一套3MW中试装置，完成了一系列的基础研究和工艺验证工作。试验煤种来至于德国、中国、前苏联、南非、西班牙、保加利亚、澳大利亚、捷克等国家。1984年在黑水泵市（SCHWARZ PUMPE）建立了一套130MW（日投煤量为720吨）的水冷壁煤气化炉工业化装置，气化当地褐煤用作城市燃气，有运行8年的工业化生产经验。之后改用工业废液废油作为进料，继续运行至今。燃料研究所和黑水泵工厂的技术骨干后来发起成立了科林的前身公司，继续致力于煤气化技术的研发,并把运行中出的问题进行了设计更改和完善，推出了一套完整优化的新气化技术
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CCG。
3. CCG技术介绍
（A）气化工艺
CCG气化工艺过程主要是由给料、气化与激冷系统组成。原料煤被碾磨为100%<200μ，90%<65μ的粒度后, 经过干燥, 通过浓相气流输入系统送至烧嘴，在
反应室内与工业氧气（年老煤种还需添加少量水蒸气）在高温高压的条件下反应，产生以一氧化碳和氢气为主的合成气。
根据灰组份和灰熔融特性，气化温度操作控制在1400℃--1700℃之间（高于灰熔点200度左右）。反应温度可通过氧气流量进行调节（控制炉内化学反应剧烈程度）。反应室内壁为水冷壁，由于形成了固态渣层保护，所以反应产生的液态灰渣不会直接接触水冷壁。
生成的合成气及液态灰渣离开燃烧室向下流动，在激冷室中直接被水冷却，液态灰渣被水浴固化成颗粒状，冷却后的灰渣经过锁斗排出系统，从排放的水中分离并通过捞渣机运出。合成气被蒸汽饱和，以大约210 ℃温度离开气化炉。气化炉外壳由水夹套保护，表面温度小于100℃。
原料气化和达到气体平衡所需的热量由原料碳氧化成CO2和CO所释放。气化温度的选择主要由煤的灰熔点确定, 气化压力的确定主要取决于产品煤气的利用工艺，通常为
4.0MPa。
（B）CCG气化炉结构
气化炉由烧嘴、燃烧室、激冷室、水冷壁、外壳等部分组成。日投煤量为1500吨的气化炉的尺寸大约是16米高，直径3.2米，重量约200吨。右图是气化炉的示意图。
i 烧嘴
CCG气化炉为多喷嘴顶置的形式，分为引燃烧嘴和煤粉烧嘴。在开车和停车时候，利用液化气混合氮气作为引燃烧嘴的燃气。在气化炉运行过程中，出于安全的考虑，引燃烧嘴在较小的功率下运行（长明灯）。可以利用循环回送的合成气作为引燃烧嘴的燃料。由于长明灯反应放热也是气化反应所需要的，所以并不会造成额外的能量损耗。
由于烧嘴是一个承载高温的部件，故每个烧嘴自身都有冷却循环系统。经由泵、泵接收器和热交换器组成一个循环，形成强制冷却，使热量间接传导到冷却水系统。烧嘴顶部寿命一般为4年，每年半年检修一次烧嘴的顶部。如有损坏仅需更换烧嘴顶部。下图为400MW （日投煤量1500吨）烧嘴分布图、引燃烧嘴示意图和粉煤烧嘴示意图。
ii 气化室水冷壁结构
煤粉、氧气和水蒸气通过烧嘴进入燃烧室，发生部分氧化反应。燃烧室是由齿形蛇管卷水冷壁围成的圆柱形空间, 上部为烧嘴, 下部为排渣口, 原料与氧气、水蒸气的气化反应就在此空腔内进行。第一次开车后水冷壁被挂上一层渣，在后续运行中利用以渣抗渣的原理保护水冷壁。正常运行时炉体内温度为1 400-1700 ℃, 经过渣层以后, 温度降低到500℃左右, 再经过16.5 mm 厚的屏壁和SiC填充物, 温度降低到270 ℃左右, 水冷壁内的加压冷却水的温度为250 ℃左右。水冷壁气化炉体的优点是炉体实际承受的温度较低，水冷壁承温< 500 ℃，外层壳体内壁的温度< 250 ℃ , 气化炉外壳的表面温度小于100°C，不容易损坏，故可以气化灰熔点较高的煤种。该水冷壁在黑水泵厂使用8年后, 没有破坏性的损坏。科林CCG炉还对原有水冷壁结构做了改善，分别设立了4处吹扫口，使炉壁间的吹扫更充分，大大延长了水冷壁的寿命。
iii 激冷室
激冷室是一个上部为圆形筒体的空腔。高温粗煤气和熔渣、从气化室下部一个喇叭形的排渣口进入激冷室, 高温合成气和熔渣在激冷室内用水进行冷却，冷却后的合成气进入洗涤系统进行洗涤，冷却后的灰渣经过锁斗排出系统。
（C）气化炉规格
目前, CCG工艺的气化炉规格有3 种。规格分别为200MW,400MW,600MW。规格为200MW、日投煤量720 吨的小型气化炉已经在黑水泵气化厂工业化。另一种气化炉规格为400MW、日投煤量约为1500吨，每小时有效合成气产气量约为100000标准立方。科林公司还可以提供600MW，日投煤量为2250吨的气化炉。
2007年签约的兖矿贵州开阳化工50万吨合成氨项目采用了两台400MW、日投煤量为1500吨CCG气化炉，总产气量为每小时20万标准立方，下游工序需求是每小时14万立方
