Dalian beginnt mit dem Bau von Chinas erster Chemiebasis für saubere Kohle

1978 wurde in Wagtburg, Deutschland, die Hochtemperaturvergasungs-Pilotanlage Winkler HTWTM mit einem Vergasungsdruck von 1,0 MPa in Betrieb genommen. Die umfangreiche Betriebserfahrung dieser Anlage bildete eine solide praktische Grundlage für die industrielle Braunkohle-Methanol-Anlage am Rhein, die 1986 in Brenrat, Deutschland, gebaut und in Betrieb genommen wurde. Die jährliche Betriebszeit der großtechnischen Braunkohlewirbelschichtvergasungsanlage HTWTM in Bairenlath, Deutschland, beträgt sogar mehr als 8.000 Stunden. Im Jahr 1988 wurde in Oulu, Finnland, eine weitere industrielle Braunkohlewirbelschicht-HTWTM-Vergasungsanlage gebaut und in Betrieb genommen. Diese Einheit verwendet Torf zur Herstellung synthetischer Ammoniakprodukte. Um die Anwendung des Hochtemperatur-Winkler-HTWTM-Vergasungsprozesses im Bereich der integrierten Kohlevergasung in der kombinierten Stromerzeugung (IGCC) weiterzuentwickeln, wurde 1989 in Wesselin, Deutschland, eine Hochtemperatur-Winkler-HTWTM-Vergasungsanlage mit einem Vergasungsdruck von 2,5 MPa erfolgreich in Betrieb genommen. Mitte der 1990er Jahre nutzte die Hochtemperaturvergasungsanlage Winkler HTWTM in Wesseling, Deutschland, Luft anstelle von Sauerstoff als Vergasungsmittel, wodurch die Kohlenstoffumwandlungsrate auf 95 % gesteigert wurde. Gleichzeitig läuft in der Braunkohle-Wirbelschicht-Großvergasungsanlage HTWTM in Bairenrath ein Projekt, bei dem ein Gemisch aus Kunststoffabfällen und Braunkohle als Vergasungsrohstoff zum Einsatz kommt. Aufgrund der hervorragenden Prozesszuverlässigkeit des Hochtemperatur-Winkler-HTWTM-Vergasungsverfahrens hat Sumitomo Heavy Industries aus Japan das Hochtemperatur-Winkler-HTWTM-Vergasungsverfahren zur Vergasung von zivilen Abfällen übernommen. Die Anlage wurde im Jahr 2000 in Japan erfolgreich in Betrieb genommen. Thyssenkrupp Industrial Engineering erwarb im Dezember 2010 alle geistigen Eigentumsrechte und Berufserfahrungen der Hochtemperatur-Winkler-HTWTM-Vergasungstechnologie von der Rheinland-Braunkohlegruppe und baute in Darmstadt eine Pilotanlage für Kohleprobentests und weitere Forschung und Entwicklung der Vergasungstechnologie. Die Inbetriebnahme der Pilotanlage ist für Juni 2015 geplant. ThyssenKrupp Industrial Engineering, der Technologieeigentümer des Hochtemperatur-Winkler-HTWTM-Vergasungsverfahrens, ist ein Engineering-Auftragsunternehmen mit Hauptsitz in Dortmund, Deutschland. Mit seinem hochprofessionellen Team (insgesamt mehr als 5.600 Mitarbeiter weltweit) und seinem internationalen Netzwerk an Tochtergesellschaften und Niederlassungen auf der ganzen Welt hat es bisher weltweit mehr als 2.000 Projekte erfolgreich abgeschlossen. Nach Jahren der Anhäufung von Ingenieurspraxis verfügt ThyssenKrupp Industrial Engineering über reiche und umfassende internationale Erfahrung mit Vergasungsgeräten und hat weltweit mehr als 100 Vergasungsgeräte entworfen, gebaut und erfolgreich in Betrieb genommen. 1. Merkmale des Prozessablaufs der Vergasungstechnologie Die Hochtemperatur-Winkler-HTWTM-Vergasungstechnologie ist eine Druckblasen-Wirbelschichtvergasungstechnologie, die weithin auf minderwertige Kohlen wie Braunkohle anwendbar ist. Der Vergasungsprozess umfasst hauptsächlich eine Zuführeinheit, eine Vergasungseinheit, eine Synthesegas-Kühleinheit, eine Trockenstaubentfernungseinheit und eine Synthesegas-Wascheinheit. Die Rohkohle durchläuft die Trocknungs- und Vorbehandlungseinheit, wird zerkleinert und zu Kohlenstaub getrocknet, der den Anforderungen des Hochtemperatur-Winkler-HTWTM-Vergasungsprozesses entspricht. Es durchläuft nacheinander das Kohleschleusentrichtersystem, das Sternbeschickungssystem und das Spiralbeschickungssystem, wird von Normaldruck auf den Vergasungsdruck gebracht und zum Vergaser geleitet. Im Vergaser muss die Vergasungstemperatur unter dem Ascheschmelzpunkt der Kohle gehalten werden. Der Innenraum des Ofenkörpers kann je nach Temperatur in einen unteren Wirbelschichtbereich und einen oberen Sekundärvergasungsbereich unterteilt werden. Im Wirbelschichtbereich herrschen eine relativ gleichmäßige Temperaturverteilung und relativ dichte Feststoffpartikel. Um den fluidisierten Zustand der Kohle aufrechtzuerhalten, wird der größte Teil des Dampfes durch die Düsen am Boden des Vergasers in den Vergaser eingespritzt, um als Fluidisierungsgas zu wirken, und der verbleibende Dampf wird zusammen mit Sauerstoff verteilt durch Düsen auf verschiedenen Ebenen des Vergasers in den Vergaser eingespritzt, um als Vergasungsmittel zu wirken. Durch die Zufuhr von dispergiertem Sauerstoff kann die Bildung großer Schlackenstücke wirksam verhindert werden. Während des Vergasungsprozesses verlässt das Synthesegas mit einer kleinen Menge Flugasche den Wirbelschichtbereich und gelangt in den Sekundärvergasungsbereich. Die Feststoffdichte in diesem Bereich ist gering. Um eine höhere Kohlenstoffumwandlungsrate zu erreichen und die Bildung von Nebenprodukten zu verhindern, muss weiterhin Vergasungsmittel in den Sekundärvergasungsbereich eingedüst werden. Mit steigendem Vergasungsdruck (bis zu 3,0 MPa) nimmt der Durchmesser des Vergasers ab, wodurch der Effekt der Sekundärvergasung stärker zum Tragen kommt. Der Großteil der im Synthesegas mitgeführten Flugasche wird durch einen hocheffizienten Zyklonabscheider abgetrennt und über den zirkulierenden Materialzweig in das Wirbelbett zurückgeführt, um dort erneut vergast zu werden. Die vom Boden des Vergasers ausgetragene Asche wird über das spiralförmige Kühlfördersystem zum Schleusentrichtersystem geleitet. Nachdem das vergaste Synthesegas den Zyklonabscheider verlassen hat, gelangt es in den Abhitzekessel, um Abwärme zurückzugewinnen und als Nebenprodukt gesättigten Mitteldruck- und Hochdruckdampf zu erzeugen. Nachdem das Synthesegas durch den Abhitzekessel abgekühlt wurde, gelangt es zur Tiefenentstaubung in den Keramikfilter. Die gefilterte Flugasche haftet an der Außenfläche des Keramikfilterelements und hat die Adsorptionswirkung von Aktivkohle (ungeschmolzene Flugasche), die den Großteil des Salzes, der Schwermetalle und anderer Schadstoffe im Synthesegas effektiv absorbieren kann, wodurch die Menge des in der nachfolgenden Wascheinheit erzeugten Abwassers erheblich reduziert wird. In der Waschanlage werden Restsalze, Feinasche etc. im Synthesegas weiter entfernt. Technische Vorteile (1) Breite Anpassungsfähigkeit der Rohstoffe: Die Hochtemperatur-HTWTM-Vergasungstechnologie von Winkler bietet ein breites Spektrum an Rohstoffanpassungsmöglichkeiten. Nach fast 50 Jahren technologischer Entwicklung und der Anhäufung praktischer Erfahrungen hat das Unternehmen weltweit eine Vielzahl von Rohstoffen erfolgreich verarbeitet, darunter hochaktive Braunkohle und langflammige Kohle, Three-High-Kohle mit hohem Schmelzpunkt, hohem Aschegehalt und hohem Schwefelgehalt, Biomasse und zivile Abfälle. Es ist die beste Vergasungstechnologie für minderwertige Kohle. (2) Druckwirbelschichtvergasungstechnologie: Der maximale Vergasungsdruck erreicht 3,0 MPa. Mit zunehmendem Vergasungsdruck beschleunigt sich die Reaktionsgeschwindigkeit des Vergasungsprozesses und die Verarbeitungslast pro Querschnittsflächeneinheit des Vergasers nimmt zu, was zur Stärkung der Produktionskapazität der Vorrichtung und zur weiteren Reinigung des Synthesegases und zur Druckverbindung mit dem nachgeschalteten Prozesssystem beiträgt. (3) Umweltschutz und Wassereinsparung: Da die Vergasungstemperatur niedriger ist als der Ascheschmelzpunkt der Kohle und eine trockene Schlackenaustragung und Wiederverwendung der Asche erfolgt, wird die Entstehung von teer- und phenolreichem Schwarzwasser vermieden. Die Abwassermenge ist sehr gering, die Behandlung ist einfach und die Industrie weist nahezu keine Emissionen auf. (4) Niedrige Kosten und hohe Effizienz: Der Hochtemperaturvergaser Winkler HTWTM ist ein feuerfest ausgekleideter Druckbehälter ohne Innenteile. Es zeichnet sich durch einfache Struktur, geringe Wartungskosten und zuverlässigen Betrieb aus. Der Kaltgaswirkungsgrad des Hochtemperatur-Winkler-HTWTM-Vergasungsprozesses liegt bei mehr als 77 %, und die Kohlenstoffumwandlungsrate erreicht mehr als 95 %. (5) Der Prozess ist zuverlässig und industrialisiert: Die Zuverlässigkeit der Hochtemperatur-HTWTM-Vergasungstechnologie von Winkler wurde im Industrieprojekt zur Umwandlung von Braunkohle in Methanol in Bairenlath, Deutschland, vollständig bestätigt. Nach 12 aufeinanderfolgenden Jahren zuverlässigen Betriebs lag die durchschnittliche Online-Rate der Geräte bei über 85 %, und im besten Jahr erreichte die Online-Rate der Geräte 91 %. 2. Technische Eigenschaften Parametertabelle Vergasungstechnologietyp Trockenpulver-Druckwirbelschichtvergasungstechnologie Name der Vergasungstechnologie Hochtemperatur-Winkler-HTWTM-Vergasungstechnologie Vergaserofentyp Je nach Projekt können verschiedene Ofentypen mit einer täglichen Kohlezufuhr von bis zu 3800 Tonnen bereitgestellt werden. Die Vergaserkombinationsmethode kann entsprechend den Merkmalen des Projekts bestimmt werden, ob die Ofenvorbereitung eingerichtet werden soll. Bei der Zuführmethode werden ein Verschlusseimersystem und ein hochdruckbeständiges Spiralzuführsystem verwendet. Einspeiseposition des Vergasers. Der Düsentyp und die Eigenschaften des unteren Wirbelschichtbereichs basieren auf einer proprietären Ausrüstungsströmungsmethode und einer unter Druck stehenden, sprudelnden feuerfesten Wirbelschichtauskleidung. Verwenden Sie proprietäres Auskleidungsmaterial, Synthesegas-Kühlverfahren, Vergasungsmedium für Abhitzekessel, Dampf und Sauerstoff/Luft-Technologie. Während der Betriebsphase wurden mehrere große Industrieanwendungen zwölf Jahre lang zuverlässig betrieben. Die durchschnittliche Online-Rate für Geräte übersteigt 85 %, und im besten Jahr erreicht die Online-Rate für Geräte 91 %. Die Partikelgröße von Kohle liegt zwischen 0 und 10 mm. Anpassungsfähigkeit der Kohlearten: Torf, Braunkohle, langflammige Kohle, Kohle mit hohem Aschegehalt, hohem Schwefelgehalt und hohem Schmelzpunkt, Biomasse, Siedlungsabfälle und andere Kohlen. Der optimale Kohleartenbereich für die industrielle Analyse ist wie folgt: Kohlenstoffelement (trockene, aschefreie Basis): 40–80 Gew.-% flüchtige Bestandteile (trockene, aschefreie Basis): 38–88 Gew.-% Aschegehalt (Trockenbasis): ≤ 45 Gew.-% Schwefelgehalt: Keine erforderlichen Betriebsbedingungen. Verdampfungstemperatur: 200–300 °C niedriger als der Ascheschmelzpunkt. Vergasungsdruck: 1,0 MPa～3,0 MPa Zusammensetzung des rohen Kohlegases CO 29,4 Vol. % H2 29,5 Vol. % CO2 18,8 Vol. % CH4 4,0 Vol. % N2+Ar 0,5 Vol. % H2O 17,5 Vol. % Andere 0,3 Vol. % Dieses Referenzergebnis ist das Ergebnis der reinen Sauerstoffoxidation von aschearmer Braunkohle. Der Prozessindex-Sauerstoffverbrauch beträgt ≤300 Nm3/1000 Nm3 (CO+H2). Der Dampfverbrauch hängt von den spezifischen Projektbedingungen ab. Die Gasproduktion eines einzelnen Ofens beträgt eine effektive Gasproduktion (CO+H2) von bis zu 155.000 Nm3/h. Die Kohlenstoffumwandlungsrate beträgt mehr als 95 %. Es eignet sich für Industriebereiche wie synthetisches Ammoniak, Methanol, Wasserstoffproduktion, synthetisches Erdgas, synthetisches Öl, IGCC und andere drei Betriebsfälle. Nach mehr als 50 Jahren Entwicklungszeit hat das Hochtemperatur-Winkler-HTWTM-Vergasungsverfahren weltweit viele erfolgreiche industrielle Einsätze hinter sich. Darunter befindet sich das industrielle Hochtemperatur-Demonstrationsgerät Winkler HTWTM für die Umwandlung von Braunkohle in Methanol, das 1986 in der Stadt Brenrat, Deutschland, errichtet wurde. Neben der HTWTM-Vergasungsinsel umfasst es auch Synthesegasreinigungs-, Kompressions-, Kohlenmonoxidumwandlungs-, Entschwefelungs- und Entkarbonisierungsprozesseinheiten. Die Kohlezufuhrkapazität eines einzelnen Vergasers dieses industriellen Demonstrationsgeräts beträgt 720 Tonnen/Tag, der Betriebsdruck beträgt 1,0 MPa und die Synthesegasleistung beträgt 54.000 Normkubikmeter/Stunde. Das Synthesegas wird als Ausgangsgas für die Herstellung von Methanol verwendet. Bis Ende 1997 war diese Anlage insgesamt 670.000 Stunden in Betrieb, hat insgesamt 1,6 Millionen Tonnen Trockenbraunkohle vergast und insgesamt 800.000 Tonnen Methanol produziert. Die Zuverlässigkeit der Hochtemperaturvergasungstechnologie Winkler HTWTM wurde in diesem industriellen Demonstrationsprojekt vollständig nachgewiesen. Nach 12 aufeinanderfolgenden Jahren zuverlässigen Betriebs lag die durchschnittliche Online-Rate der Geräte bei über 85 %, und im besten Jahr erreichte die Online-Rate der Geräte 91 %. Dieses industrielle Demonstrationsgerät ist das bisher am längsten laufende und zuverlässigste Druckwirbelschichtvergasungsgerät der Welt.

Wird diese Vergasungstechnologie im Land angewendet?

Diese Technologie ist eine Originaltechnologie und eine bahnbrechende Basistechnologie für einige moderne kohlechemische Technologien. Die aktuelle Forschung und der Bau solcher Projekte in China erfordert viel Geduld.

Auch SASOL verfügt über diese Technologie