通用电气神华气化技术有限公司 GE 高能效水煤浆气化技术 助力中国洁净煤升级和发展
公司介绍 GE 气化技术介绍 通用电气神华气化技术有限公司是神华集团全资子公司中国神华煤制油化工有限公司与通用电气 ( 中国 ) 有限公司组建的致力于在国内清洁煤应用展开合作的合资企业, 也是神华集团在中国境内第一家中外合资企业 双方致力于打造一家以科技研发为主业的高新技术公司, 为工业和发电项目提供高效 洁净的气化技术许可, 从事与气化和清洁煤技术有关的研发, 共同开发富有广阔市场前景的整体煤气化联合循环发电 (IGCC) 市场 GE 气化技术 ( 以下简称 GEGP ) 将低价值的碳氢化合物燃料 ( 如煤炭 ) 通过与氧气在高温高压条件下发生部分氧化反应而生成高价值的产品 - 合成气 ( 以氢气和一氧化碳为主 ) 天然气和油价的飙升, 促使气化技术被越来越多广泛地推向煤化工商业应用 广泛进料及在下游产业链应用 2009 年 11 月 17 日, 神华集团与通用电气签订了 关于设立气化技术合资公司的备忘录 作 Feedstock 原料 Gasification system 气化系统 Downstream 下游应用 为中美两国清洁煤合作的重要项目之一, 股东双方在 2011 年胡锦涛主席访美期间签订了合资合同, 并且得到中美两国相关政府部门的大力支持 经过前期商务部反垄断审查 国家工商总局核准 外经委审批, 合资公司于 2012 年 2 月在上海完成注册, 股东双方的持股比例均为 50% 2012 年 5 月 10 日, 通用电气神华气化技术有限公司在上海举行揭牌仪式并宣布成立, 这标志着中美两国在清洁煤合作方面拉开新的序幕 Solids 固体进料 Coal/ 煤 Pet coke/ 石油焦 Low rank coal/ 低阶煤 Biomass 生物质 Gas 气体进料 Low-cost NG/ 天然气 Off-gases/ 练厂尾气 Co-Oven Gas/ 焦炉气 Liquids 液体进料 Heavy Oil/ 重油 Residues/ 练厂残渣 Fuel Prep 燃料制备 O 2 氧气 Heat Recovery 热量回收 Cleanup 洁净 Methanol/Olefin 甲醇 / 烯烃 Oxochemicals 丁辛醇 Hydrogen 炼厂供氢 Ammonia 合成氨 Liquid Fuels 液体燃料 SNG 合成天然气 IGCC/Polygen IGCC 及其多联产 两种气化配置方案 激冷流程 辐射废锅部分激冷流程 Radiant Syngas Cooler Partial Gasifier chamber 气化室 激冷室 Hot syngas immediately quenched by direct water contact 高温合成气与水直接接触激冷 Commercial application 12 to 87 bar 商业应用气化压力从 12 至高达到 87bar Proven gasifier sizes up to nominal 900ft 3 已商业验证的最大气化炉是 900 立方英尺 Typical applications: chemicals, hydrogen, refinery polygen 典型应用 : 合成氨, 制氢, 炼油厂多联产 Low capital cost 流程简单, 投资低 Short construction 建设周期短 Gasifier chamber 气化室 Radiant cooler for heat recovery 辐射废锅 半废锅 Hot syngas first cooled by radiant cooling before quenching 热合成气在激冷之前先通过辐射废锅冷却 Generates high pressure steam up to~135 bar 辐射废锅回收热量, 可产生高 ~135bar 高压蒸汽 Proven up to nominal 1800ft 3 已投入商业运行并获验证的最大气化炉是 1800 立方英尺 Typical applications: IGCC,refinery and chemical PolyGen, MTO 典型应用 :IGCC 发电, 炼油及化工多联产, 煤制烯烃 Upgrade energy efficiency>5% 与传统激冷相比, 大幅提高全厂能效 >5% 02 03
提高水煤浆浓度技术 整体煤气化联合循环及其多联产 RawCoal/ 原煤 Water/ 制浆水 Rod mills 棒磨机 GE XSL 研磨机组 Extended Slurry Package 延伸式制浆工作范围 PIP 工艺包 GE fenes mill GE 精细磨机 Control package 控制包 Integration with Gasification PDP 与气化工艺包整合 Slurry Slurru run Run tank 煤浆储罐 SCC 比煤耗 SOC 比氧耗 Effective syngas 有效合成气 成熟的技术和丰富的应用经验 GEGP 是世界最领先的气化技术之一, 在工厂具体运行中体现出来的高度可靠性和杰出的环保性能已得到长期和充分的证明, 在中国的煤气化市场上拥有最高的市场份额, 目前在中国已签约的业绩达到 57 个, 运行和在建的气化炉共 183 台 GEGP 气化工艺的主要特点 : 高可靠性和稳定性 : 高效 可靠 低运行成本 高气化强度 ; 目前,GE 是全球唯一能够提供气 固 液三相进料及混合进料的气化技术专利商 长周期运行 : 保持高负荷条件下的长周期连续稳定运行 ( 非计划停炉频率极低 ), 使下游产品生产不受上游气化装置运行条件的限制 2013 年 4 月, 采用 65Bar 高压气化工艺的齐鲁石化第二化肥厂结束了长达 481 天的运行, 创下了国内气化装置长周期运行记录 大型化获充分商业运行论证 : 美国弗罗里达州 Tampa 48.0% 44.0% 40.0% 36.0% 煤制烯烃能效 % 能效先进值 65Bar 压力激冷 2.8% 87Bar 压力激冷 水分 Moisture(%) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 技术进步下的能效提升 2.4% 5 Conventional GE slurry Process 传统 GE 水煤浆制程 10 GE Extended Slurry Process GE 水煤浆提浓制程 灰分 Ash(%) * 低阶煤适应范围 Low Rank Coal Envelope 15 20 联合循环电站采用 1800 立方英尺 ( 气化室内径 3.8 米 ) 单炉投煤量 2250 吨 / 天 ( 干基 ) 的大型气化炉, 自 1996 年投产以来, 已连续稳定运行 18 年 ; 美国印地安那州杜克能源 (Duke) 联合循环电厂 2012 年 10 月投产, 采用 1800 立方英尺 (3.8 米炉径 ) 气化炉, 单炉投煤量达 2500 吨 / 天 近年来,GE 大型化气化炉在国内亦受到越多业主青睐 : 蒲城清洁能源化工 180 万吨甲醇制烯烃项目通过采用 87bar 高压气化配置提高产能, 其单炉投煤量达到 2350 吨 / 天, 从而降低甲醇生产成本 ( 该项目预计 2014 年第三季度建成投产 ) 提高能效, 满足国家对煤化工产业能效指标的最新指导要求 : 通过采用 87bar 高压气化 辐射废锅 (RSC) 热量回收工艺, 可进一步大幅提高项目的整体能源转化效率 以 180 万吨煤制烯烃项目为研究对象, 采用 GEGP 高效气化技术对整体能效提高具有重要意义 65Bar 压力辐射废锅 (RSC) 25 30 35 整厂集成 Plant Integration 细渣回收 Fines Recycle 煤浆提浓 Extended Slurry 联合循环 Combined Cycle 65Bar 压力辐射废锅 (RSC)+ 优化 40 整体煤气化联合循环是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统 IGCC 的工艺过程如下 : 煤经气化成为中低热值煤气, 经过净化, 除去煤气中的硫化物 氮化物 粉尘等污染物, 变为清洁的气体燃料, 然后送入燃气轮机的燃烧室燃烧, 加热气体工质以驱动燃气透平作功, 燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水, 产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机作功 IGCC 基本原理图 COS 水解器汞吸收塔酸气脱除系统杂质净化 尾气处理系统硫回收装置二氧化碳储存二氧化碳分离 蒸汽轮机 / 发电机粗合成气合成气洗涤塔氢气废热锅炉煤燃机 / 发电机氧气空风气化炉 / 辐射锅炉 IGCC 多联产 以合成气为原料的多联产, 并能实现二氧化碳燃烧前捕集与封存 : 燃气蒸汽联合循环发电 供热 ( 蒸汽 ) 供冷 炼油与化工产品 : 炼油 氢气 甲醇 二甲醚等产业链 二氧化碳捕集与封存 (CCS) 04 05
广泛的气化原料适应性实例 混煤 神府煤 鹤岗煤 贵州煤 新疆煤 宁夏煤 石油焦 焦 + 煤 C% H% N% S% O% 灰份 Ash% 热值 /GHV, MJ/kg 灰溶点 /AFT, Deg. C 75.77 5.20 1.19 2.66 7.61 7.57* 32.29 1230 74.54 4.54 0.92 0.43 11.65 7.92 28.09 1250 * 设计煤种灰含量 Ash content for design coal: 14.7% ** 添加助熔剂 Solubilizer: 3% 63.54 4.37 0.68 0.34 6.57 24.50 25.03 1450 ** 73.17 2.56 1.09 2.50 2.68 18.00 27.78 1440 *** 70.40 3.30 0.80 0.80 12.80 12.00 27.00 1280 61.95 3.05 0.52 1.50 11.98 21.00 20.44 1330 88.90 4.00 2.00 4.50 0.00 0.60 35.70 >1500 *** 添加助熔剂 Solubilizer: 4% 业内唯一可处理气 固 ( 煤 石油焦 ) 液及其混料气化技术 81.67 4.03 1.87 3.96 2.77 5.70 32.47 1350 项目介绍 美国杜克 (Duke) 能源 IGCC 项目 在世界最大的 IGCC 电厂 ( 净发电量 618MW) 实现了成功应用 :2013 年 6 月正式投入商业运营, 其采用 2 台 GE 辐射半废锅流程气化炉, 单炉投煤量 2500 吨 / 天以上 ( 干基 ) 神华集团包头煤制烯烃项目 国家 十一五 规划煤炭深加工三大示范项目之一, 是世界首套 全球最大的甲醇制烯烃工业装置, 年产 60 万吨烯烃 在签约比同类项目晚 1 年的情况下, 神华包头是最先投料试车 最早稳定生产的煤制烯烃项目 2013 年神华包头项目实现净利润约 10 亿元,GEGP 为中国煤化工事业的发展贡献了重要力量 中煤集团陕西榆林项目 中煤集团陕西榆林能源化工有限公司煤制烯烃项目采用 GEGP 气化工艺, 投产后年生产甲醇约 360 万吨, 烯烃产能达 120 万吨 蒲城清洁能源化工项目 蒲城清洁能源化工有限责任公司将采用 GE 高压气化配置 这种高压气化炉技术将提高产能, 降低下游甲醇生产的初始投资和运营成本, 从而降低甲醇的单位生产成本 项目建成后, 每年可将煤转化成 180 万甲醇 ( 最终 60 万吨烯烃 ), 可用于多种消费和工业应用 * 蒲城清洁能源化工有限责任公司是由陕西煤业化工集团公司和中国长江三峡集团公司 2008 年 11 月根据双方战略合作协议共同出资设立的股份制企业 中天合创煤制烯烃项目 中天合创是迄今我国规模最大的集煤炭 电力 煤化产品生产和管道运输为一体的煤化工项目, 四家股东分别为 : 中煤能源 中石化 上海申能和内蒙满世集团 项目采用 14 台 900 立方英尺气化炉在 65bar 的高温操作压力下运行 气化炉单炉投煤量约 1500 吨 / 天, 每年合成约 360 万吨甲醇 06