Vergleich der HT-L-Pulvergasifizierungsverfahren mit den Leistungsmerkmalen der modernsten Gasifizierungstechnologien der Welt

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I. Technische Eigenschaften der HT-L-Pulvergasifizierungsanlage
Technische Eigenschaften der Pulvergasifizierungsanlage:
– Zufuhr von trockenem Kohlepulver: Kohlepulverpartikel mit einer Größe von 20 bis 90 Mikrometern.
– Transport des Inertgases: Stickstoff oder Kohlendioxid.
– Hochdruck-Gasifizierungsofen: Druck von 2,0 bis 4,0 MPaA.
Vorteile:
1. Hohe Gasifizierungsleistung durch die Zufuhr von trockenem Kohlepulver.
2. Strenge Kontrolle des Wassergehalts im zugeführten Kohlepulver. Im Vergleich zur feuchten Methode kann mit 1 kg Wasserkohlebrennstoff 0,35 kg Wasser eingespart werden. Dadurch werden etwa 2600 KJ an Energie eingespart. Das entspricht 0,113 kg Standardkohle (5500 kcal/kg). Das ist 17 % der Menge an Kohle, die benötigt wird. Staubkohlegasifizierung im Vergleich zur Wasserkohleschlammgasifizierung: Die Effizienz des kühlen Gases steigt um 10 %, der Sauerstoffverbrauch sinkt um 15–25 %. Die effektive Gasproduktion steigt um 6 %. ⒉Die fortschrittliche und ausgereifte Technologie zur Dichtströmtransport von trockenem Kohlepulver weist eine Schwebegeschwindigkeit von 7 bis 10 m/s auf. Das Verhältnis von Feststoffen zu Gas beträgt 480 kg/m³. Zudem wird nur eine geringe Menge an Trägegas benötigt. ⒊Die Verbrennung wird verstärkt, wodurch die Gasproduktion pro Volumeneinheit erhöht wird. Bei derselben Produktionskapazität sind die Geräte im Vergleich zu Ofen unter Normaldruck kleiner dimensioniert, kompakter gebaut und benötigen weniger Platz. Zudem steigt die Verbrennungsleistung. Zulässige Betriebstemperatur des Vergasungsöfers: 1400 ~ 1900 °C Vorteile: 1. Breites Anpassungsspektrum an Kohlestoffe; breites Spektrum möglicher Ascheschmelzpunkte der Kohle (1250 ~ 1650 °C), breites Spektrum möglicher Vergasungsmaterialien ； ⒉Hohe Kohlenstoffumwandlungsrate, gute Qualität des Roh-Syngases: Der geplante Wert für die Kohlenstoffumwandlungsrate liegt bei ≥99,5 %; der Anteil an CH4 beträgt ≤130 PPm. Der Volumenanteil der wirksamen Gase (CO+H2) am Ausgangssyngas liegt bei ≥90 %. ⒊Die Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit verkürzt die Verweildauer der Reaktion. Hohe Temperaturen und hoher Druck erhöhen die Reaktionsgeschwindigkeit. Im Vergleich zum Gassierungsverfahren mit Wasserkohlebrennstoff ist es einfacher, einen Gleichgewichtszustand zu erreichen. Durchschnittliche Verweildauer im Ofen: 10 Sekunden. ⒋Verbrennung von trockenem Kohlepulver in reinem Sauerstoff erhöht die Temperatur im Zentrum der Flamme; die Temperatur im Zentrum der Flamme bei kurzen Brennern liegt bei 1800–2150 °C. Vorteile des Kombibrenners mit einzelner Brennerspitze an der Oberseite: 1. Die Verbrennungsflamme sowie der Materialfluss im Ofen entsprechen gut der Struktur des Ofens. Zudem ist die Verteilung auf die Bereiche der Pyrolyse des Kohlepulvers, der Flammenverbrennung, des Rauchgasstrahls, der Rauchgasrückströmung sowie des Sekundärreaktionsbereichs optimal. Die Reaktionszeit entspricht den Anforderungen der Vergasung. 2) Das Regelungsspektrum der Verbrennungsleistung ist groß: 60%–120%. 3) Die Konstruktion des Brenners ist rational gestaltet und gewährleistet eine gute Verbrennungsleistung. Sauerstoff im Zentrum und pulverisiertes Kohlematerial vermischen sich gut miteinander, wodurch eine vollständige Reaktion des Kohlepulvers stattfindet ； Flammenform, gute Stabilität ； ⒋Einfache Installation, Justierung und Wartung – vereint einen Hochleistungs-Elektrizitätszündvorrichtung, eine Gaskraftstoff-(Diesel-)Zünddüse sowie eine Brennraumüberwachung in einem Gerät. Ein separates Kühlschlangensystem sorgt für weitere Vereinfachung bei der Demontage und Wartung. ⒌Hochwertige Fertigungsverfahren: Für die Schlüsselfertigteile werden importierte Materialien oder speziell hergestellte inländische Materialien verwendet. Die Schweiß- und Montageverfahren werden streng nach den Vorschriften durchgeführt, wodurch thermische Spannungen beseitigt werden. ⒍Die Designlebensdauer der Brenner wird durch das Kühlsystem mit wassergekühltem Umhüllungssystem verlängert, wodurch ein stabiles und zuverlässiges Betriebsverhalten des Brenners über einen langen Zeitraum gewährleistet wird. Geplante Lebensdauer: 20 Jahre. Zeit für lokale Wartung am Brennerkopf: alle 6 Monate. Struktur mit geschlossenen Spulen und wassergekühlten Strahlkammern; Designlebensdauer: 20 Jahre. Vorteile: 1. Gleichmäßige Verteilung des Wasserdurchflusses – die „vier Eingänge, vier Ausgänge“-Struktur sorgt für eine gleichmäßige Verteilung des Widerstands im Rohrsystem. ⒉Steuerung der Verdunstungsrate des Wassers im Heizkern, Anpassung der Verdunstungsrate für das Wärmegleichgewicht im Ofen auf 6,5 %, Dampferzeugung ~22.000 kg/Stunde (Volllast). ⒊Bei Schlangenrohr-Schweißverbindungen kann die Länge eines einzelnen geraden Rohres bis zu 12 m betragen. ⒋Die axiale Wärmeausdehnung des Coils ist gering. Die Analyse der thermischen Spannungen im Coil zeigt eine radiale Wärmeausdehnung von 6 mm. ⒌Mehrere Kühlwasserschlangen erleichtern die Wartung und den Austausch der Brenner- sowie Schlackenauslassschlangen. Das Einführen von Wasser in diese Schlangen ist einfach, wodurch eine einfache Regulierung und ein schneller Austausch möglich sind. Zudem gibt es ausgereifte Fertigungsverfahren für diese speziellen Schlangen – einschließlich Wärmebiegen, Schweißen, Montieren und Prüfen in der Produktionslinie. “„Selbstheilende“ Feuerfestmaterialstruktur – Vorteile durch geringe Wartungskosten:
1. Die „selbstheilende“ Feuerfestmaterialstruktur verlängert die Lebensdauer des Materials. Außerhalb der wassergekühlten Wände kann eine stabile Schicht aus Feststoffabfällen von 3–5 mm entstehen; dadurch wird der Einfluss von Gasen und Schlacke auf das Material verringert.
2. Die wassergekühlten Wände verringern den Verschleiß des Feuerfestmaterials. Dadurch bleibt die Einsatztemperatur des SiC-Materials unter 1400 °C, wodurch die Hochtemperaturfestigkeit erhalten bleibt.
3. Die Kombination verschiedener Feuerfestmaterialien reduziert die Wärmeverluste im Ofen. Von innen nach außen befinden sich zunächst flüssige Abfälle, anschließend Feststoffabfälle, SiC-Feuerfestmaterial, wassergekühlte Wände, eine Schicht aus inertem Gas, hochaluminoses ungebundenes Feuerfestmaterial sowie eine äußere Isolierschicht. Dadurch sind die Wärmeverluste gering.
4. Die verwendeten Feuerfestmaterialien weisen einen niedrigen Porositätsgrad, hohe Hochtemperaturfestigkeit sowie gute thermische Stabilität auf. Die maximale Korngröße der ungebundenen Feuerfestmaterialien beträgt weniger als 4 mm. Die Hochtemperaturdruckfestigkeit liegt bei mindestens 85 N/mm², die permanente thermische Deformation beträgt maximal 0,73 %. Es handelt sich dabei um eine effektive Konstruktion der ungebundenen Feuerfestmaterialien.
5. Die Verarbeitung, Pflege, Wartung und Ersetzung der Feuerfestmaterialien ist einfach. Zudem sind die Kosten gering.

Vorteile der Methoden zur schnellen Abkühlung sowie zur Kühlung und Reinigung von Synthesegas:
1. Die technologischen Lösungen sind ausgereift und zuverlässig. Das Texaco-Verfahren ist bereits etabliert; die theoretischen Analysen und Simulationsergebnisse stimmen gut mit der tatsächlichen Situation überein. ⒉Es gibt umfangreiche ingenieurtechnische Erfahrungen sowie Analysedaten zu den Kühlringen. Zudem wurden langfristige Forschungen zur Struktur der Kühlringe durchgeführt, wodurch eine eigene Kühlring-Technologie entstanden ist. ⒊Die schnelle Abkühlung des Synthesegas verringert deutlich die Gasgeschwindigkeit; das Beibehalten einer ausreichenden Dicke der Flüssigkeitsschicht trägt zur schnellen Abkühlung bei. ⒋Die Entfernung von Schlacke und Asche ist effektiv. Der Wassergehalt im Bad ist geringer als bei der Sprühverfahrens- oder Gaskühlungsmethode – dadurch wird die Entfernung der festen Stoffe aus dem Synthesegas erleichtert. Das in dem Synthesegas enthaltene gesättigte Wasser kann direkt in den Umwandlungsprozess eingesetzt werden. Vorteile: 1. Sowohl die Effizienz des kühlen Gases als auch die Wärmeeffizienz sind höher als bei der feuchten Verarbeitungsmethode. Dadurch wird der Energieverbrauch verringert – die Effizienz des kühlen Gases ist um 10 % höher, die Wärmeeffizienz um 6 %. 2. Bei der Hochtemperatur-Gasvergasung liegt die Umwandlungsrate von C bei ≥99,5 %, was 1 % mehr ist als bei der feuchten Verarbeitungsmethode. Dadurch wird die Menge an festen Abfällen reduziert. 3. Durch das Verbrennen mit reinem Sauerstoff werden die Verluste durch Luftabgase verringert. Die Wärmeeffizienz unter Normalbedingungen beträgt mindestens 95 %. 4. Durch die Kühlung mit Schlangenwasser kann Dampf mittleren Drucks gewonnen werden; dadurch wird 3–5 % der Verbrennungsenergie wiederverwendet. 5. Durch die Kontrolle der Menge an N2, das in den Ofen gelangt, können die NOx-Emissionen verringert werden. Das Verhältnis von Feststoffen zu Gas beträgt 12:1 – dadurch wird die Menge an Trägergas reduziert. 6. Die Abwässer enthalten nur sehr wenige schädliche Stoffe; nach biologischer Behandlung können sie direkt abgeleitet werden ； Die Feststoffe werden vollständig aufgefangen; sie können als Baumaterial verwendet oder tief vergraben werden. Dadurch entsteht keine weitere Umweltbelastung. Vorteile einer langen Betriebsdauer sowie einer hohen Anpassungsfähigkeit in der Produktion: 1. Durch den Einsatz etablierter Herstellungsverfahren können die bestehenden Technologien der Kohlechemie sowie die bewährten Technologien von Kohlefeuerungen vollständig genutzt werden. Dadurch ist der Produktionsprozess einfach zu gestalten, was die Investitionsrisiken und die Entwicklungszeit verringert ； ⒉Die wichtigsten Geräte weisen eine hohe Ingenieursqualität auf. Die von dem spezialisierten Hersteller Texaco hergestellten Öfen, Brenner sowie wassergekühlten Wände sind bereits inländisch hergestellt und werden auch in anderen ähnlichen Industrieprodukten eingesetzt. Die Qualität dieser Produkte ist somit gewährleistet.
3. Die Brenner für Braunkohle haben eine lange Nutzungsdauer. Die Kühllage am Brennerkopf ist besser als bei den Texaco-Öfen. Die Kühlspulen senken die lokale Temperatur am Brennerkopf, wodurch die Lebensdauer des Materials verlängert wird.
4. Die Brenner für Braunkohle sind einfach zu ersetzen und zu warten.
5. Die Bedienung des Ofens ist einfacher als bei Shell-Öfen. Die Zündung einzelner Brenner, die Regulierung der Verbrennungsleistung sowie das Steuerungssystem sind verbessert im Vergleich zu Öfen mit mehreren Brennern.
6. Die wassergekühlten Wände verlängern die Lebensdauer der hitzefesten Materialien. Ihr Austausch und ihre Wartung sind außerdem einfach.
Vorteile der HT-L-Technologie zur Gaserzeugung aus Braunkohle: Hohe Temperaturen bei der Gaserzeugung – dadurch wird Energie eingespart. Hohe Kohlenstoffumwandlungsrate (≥99 %), hohe Effizienz bei der Erzeugung von Kaltgas (≥82 %). Der Anteil an nutzbaren Gasen beträgt ≥90 %. Es gibt eine breite Palette an geeigneten Kohlestoffarten; die Brennstoffe können vielfältig sein, und die Kohlestoffarten können lokal beschafft werden ； 􀁺 Das Steuerungssystem weist einen hohen Grad an Automatisierung auf und verfügt über ein umfassendes Sicherheitsinterlocksystem; es zeichnet sich durch eine gute Umweltverträglichkeit aus, da nur geringe Mengen an Schadstoffen freigesetzt werden; es besitzt eigene Urheberrechte, die Prozesse sind ausgereift und zuverlässig, wobei die wichtigsten Geräte vollständig inländisch hergestellt werden ； Vergleich der Leistungsmerkmale des HT-L-Pulvergasifizierungsverfahrens mit den modernsten Gasifizierungstechnologien der Welt

| Parameter | HT–L | Shell Texaco GSP |
|-----------|------|------------------|
| Sauerstoffverbrauch (Nm3/KNm3) | 330–360 | 330–360 | 410–430 | 330–360 |
| Anteil an CO+H2 im erzeugten Gas (%) | 89–91 | 89–93 | 78–81 | 89–91 |
| Kohlenstoffumwandlungsrate (%) | >99 | >99 | >98 | >99 |
| Effizienz bei der Kühlung des Gases (%) | 80–83 | 80–83 | 71–76 | 80–83 |
| Wärmeeffizienz der Gasifizierung (%) | ~95 | 96–86 | ~90 |

**Art der Transportmethode für das Rohkohlematerial:**
Trockenpulver, gasförmiger Transport

**Lebensdauer der Brenner:**
10 Jahre, alle 6 Monate muss der Brenner überprüft werden.
10 Jahre, alle 1,5 Jahre muss der Brenner überprüft werden.
10 Jahre, alle 6 Monate muss der Brenner überprüft werden.

**Lebensdauer der Wassertemperierwände oder feuerfesten Ziegel:**
Die Wassertemperierwände haben eine einfache Struktur und bestehen aus zylindrischen Rohren. Die Wasserwege sind einfach, sodass die Herstellung unkompliziert ist. Die Lebensdauer beträgt >10 Jahre. Es entsteht dabei mitteldruckiges gesättigtes Dampf.
Die Wassertemperierwände bestehen aus mehreren vertikalen Rohren. Die Wasserwege sind komplex, und die Wände bestehen aus Legierungsstahl. Die Herstellung ist schwierig. Die Lebensdauer beträgt >10 Jahre. Es entstehen dabei mitteldruckiges gesättigtes Dampf sowie Überhitztdampf.
Feuerfeste Ziegel können nur ein Jahr lang verwendet werden; es entsteht kein Dampf.
Die Wassertemperierwände haben eine einfache Struktur und bestehen aus zylindrischen Rohren. Die Wasserwege sind einfach, sodass die Herstellung unkompliziert ist. Die Lebensdauer beträgt >10 Jahre. Es entsteht jedoch nur niedrigdruckiger Dampf.

**Anpassungsfähigkeit an verschiedene Kohlestoffe:**
Das Gasifizierungsverfahren kann nahezu alle Kohlestoffarten verwenden – von Braunkohle bis zu Anthrazit. Dadurch ist eine lokale Verarbeitung des Rohkohlematerials möglich.
Es werden hohe Anforderungen an die Kohlestoffe gestellt: Der Aschepunkt muss unter 1250 Grad liegen, und die Kohle muss gut zu einem Brei verarbeitet werden können. In diesem Fall ist eine lokale Verarbeitung des Rohkohlematerials nicht möglich.
Das Gasifizierungsverfahren kann nahezu alle Kohlestoffarten verwenden – von Braunkohle bis zu Anthrazit. Dadurch ist eine lokale Verarbeitung des Rohkohlematerials möglich.

**Energieverbrauch:**
Niedrig. Aufgrund der Notwendigkeit von Kühlgaskompressoren und Rückblaskompressoren ist der Energieverbrauch jedoch relativ hoch.