淺談煤氣化技術(shù)進(jìn)展及選擇

第23卷第7期化工時(shí)刊Vol. 23 ,No.72009年7月Chemical Industry TimesJul. 7.2009doi:10. 3969/j. isn. 1002 - 154X.2009.07. 018淺談煤氣化技術(shù)進(jìn)展及選擇.趙偉(晉煤集團天溪煤制油分公司,山西晉城048009)摘要闡述了研究和開(kāi)發(fā)煤氣化技術(shù)的重要意義,詳細介紹了目前國內外主流煤氣化技術(shù)的進(jìn)展及應用,比較了各種煤氣化技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),并對如何選擇煤氣化技術(shù)提出了自己的看法。關(guān)鍵詞煤氣化進(jìn)展固定床流化床氣流床The development and selection of coal gasification technologyZhao Wei(Tianxi coal - converted - gasoline branch company of Jincheng anthracite mining group, Shanxi Jincheng 048009)Abstract The signifcance of researeching and developing coal gasification technology were elaborated. The keytechnologys were introduced and the advantages of every technology were analyzed. Some opinion were given on choo-sing coal gasification technology.Keywords coal gasification development fixed bed fluidized bed entrained - bed我國煤炭的特點(diǎn)是高硫、高灰煤相對密度大。國外沒(méi) 有大規模發(fā)展煤氣化技術(shù),只是在ICCC中采“三高煤”(灰分高,硫含量高、灰熔點(diǎn)高)在晉城礦區用了4種成熟的大型煤氣化技術(shù),在合成烴類(lèi)中使用就占到占總可開(kāi)采儲量的40% ,但“三高煤"直接燃魯奇爐(南非和美國),其他技術(shù)(如GSP)還談不上燒污染嚴重,屬于國家限制開(kāi)采的煤炭資源,因此研規模發(fā)展。上世紀80年代,我國引進(jìn)了魯奇固定床、究開(kāi)發(fā)適合“三高煤”的氣化技術(shù),對于保護環(huán)境、充U-gas流化床、德士古氣流床、 恩德?tīng)t,近年來(lái)又引分利用現有廉價(jià)、豐富的劣質(zhì)煤資源促進(jìn)社會(huì )的可進(jìn)殼牌爐、CSP爐等,世界上主要類(lèi)型的煤氣化技術(shù)持續發(fā)展具有重要的意義。固定床氣化工藝需要使在我國幾乎都有引進(jìn)。用無(wú)煙塊煤,而機械化采煤使塊煤率下降,導致塊煤在國家科技部的立項支持下,大型煤炭集團投入資源緊張,原料成本上升,因此需要研究和開(kāi)發(fā)粉煤大量資金,國內煤氣化技術(shù)研究也取得很大進(jìn)展。這氣化技術(shù),以提高煤炭資源的利用率。些技術(shù)正在從工業(yè)化試驗裝置階段穩步進(jìn)人示范廠(chǎng)建設階段,有的已經(jīng)投產(chǎn)。目前正在研究的技術(shù)有61煤氣化技術(shù)概述種,包括:灰融聚流化床氣化技術(shù)、干煤粉氣流床氣化煤氣化工藝的分類(lèi)方法很多,其優(yōu)劣在學(xué)術(shù)上和技術(shù)(航天爐)、兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)、多元料工程上各執其詞,按煤在氣化爐內移動(dòng)方式分成固定漿氣化技術(shù)、四噴嘴水煤漿氣化技術(shù)非熔渣-熔渣床(或移動(dòng)床)、流化床、氣流床3大類(lèi)。由于煤種、分級氣水煤漿化技術(shù)(清華爐)等。產(chǎn)品和建廠(chǎng)條件不同,以及技術(shù)比較復雜等,煤氣化2固定床(或移動(dòng)床)工藝的多樣化是必然的,世界上不存在能夠適應任何情況的煤氣化技術(shù)，由于石油和天然氣的廣泛應用，中國煤化工術(shù)、常壓固定床富收稿日期:2009 -06- 10MYHCNMHG作者簡(jiǎn)介:趙偉( 1980-).男,本科,助工,在晉煤集團天懊煤制油分公司從事煤氣化技術(shù)管理工作化工時(shí)刊2009. Vol. 23 ,No.7工藝.試驗《Technology & Experiment》氧連續氣化技術(shù)、魯奇固定床加壓氣化技術(shù),這類(lèi)技料( 水煤漿)氣流床和干法進(jìn)料(煤粉)氣流床,前者以術(shù)的共同特點(diǎn)是應用廣泛、技術(shù)成熟、工藝可靠、容易德士古(Texaco)水煤漿爐為代表,還有國內開(kāi)發(fā)的多操作,但是對原料煤品種及粒度大小要求苛刻，隨著(zhù)元料漿 加壓氣化爐、多噴嘴(四燒嘴)水煤漿加壓氣化技術(shù)革新的進(jìn)步,固定床氣化的環(huán)保和效率也得到了爐。后者以殼牌(Shell)爐為代表,還有GSP爐以及國很大提高,因此對間歇固定床氣化技術(shù)也不宜“一刀內開(kāi)發(fā)的航天爐 、兩段爐、清華爐、四噴嘴干粉煤爐。切”,應制定嚴格的環(huán)保標準,使現有的固定床氣化4.1 水煤漿 氣流床與干粉煤氣流床的比較技術(shù)的水平逐步提高,允許符合新環(huán)保標準的固定床總體來(lái)講,水煤漿氣流床要比干粉煤氣流床技術(shù)氣化技術(shù)發(fā)展。對魯奇爐而言,其目前仍是一個(gè)先進(jìn)成熟,運行穩定,設備國產(chǎn)化率高投資省,有備用爐適用的氣化技術(shù)。12的水煤漿加壓氣化與不設備用爐的干煤粉加壓氣化裝置建設費用的比例大致為Shell法: GSP法:多噴嘴9流化床水煤漿加壓氣化法:CE水煤漿法= =(2-2.5):(1.4包括灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)和恩德粉煤氣-1.6):1.2:1,原料煤運輸、制漿、泵送入爐系統比化技術(shù),灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)早在上世紀80Shell和CSP等干粉煤加壓氣化要簡(jiǎn)單,安全可靠,建年代，就由中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所開(kāi)始研設投產(chǎn)周期短,這些都是業(yè)主所期望的,但缺點(diǎn)是氣究,2001年單爐配套20 kt合成氨/a工業(yè)性示范裝置化用原料煤受氣化爐耐火磚襯里的限制,只適宜于氣在陜西城固化肥廠(chǎng)成功運行，實(shí)現了工業(yè)化;2005年化低灰熔點(diǎn)的煤。碳轉化率較低。比氧耗和比煤耗4月,由山西晉城煤業(yè)集團公司與中科院山西煤化所較高。氣化爐耐火磚使用壽命較短,一般為1 ~2 a,聯(lián)合組建成立山西天和煤氣化科技有限公司，負責灰國產(chǎn)磚壽命為-年左右,有待改進(jìn)。氣化爐燒嘴使用熔聚氣化技術(shù)的工程化、產(chǎn)業(yè)化研發(fā);2007年12月壽命較短,一般使用2x30d 后,需停車(chē)進(jìn)行檢查、維.在中試裝置完成了1.0 MPa壓力下的長(cháng)周期運行試修或更換噴嘴頭部,有待改進(jìn)提高。(341)驗,取得了較好的數據并積累了運行經(jīng)驗;2008年9干粉煤氣流床與水煤漿氣流床相比,反應溫度月5日由山西晉城煤業(yè)集團投資,石家莊金石化肥有高碳磚化率高、有效氣體成分比例高,氧耗、煤耗低，限公司建設的加壓灰熔聚氣化工業(yè)示范裝置投料試爐村一般為水冷壁,壽命較耐火磚要長(cháng)得多,適應煤車(chē)成功;在晉煤集團天溪煤制油分公司建設的6套種寬,一次性投資雖大,但維護運行費用較低。0.6MPa,日處理煤300t的加壓灰熔聚氣化工業(yè)示4.2各種氣流床氣化技術(shù)介紹范裝置目前也正處在緊張的調試階段。多元料漿加壓氣化技術(shù)是西北化工研究院提出恩德?tīng)t實(shí)際上屬于改進(jìn)后的溫克勒沸騰層煤氣的,具有 自主知識產(chǎn)權。其基本生產(chǎn)裝置與水煤漿加化爐,適用于氣化褐煤和長(cháng)焰煤,要求原料煤屬不粘壓氣化技術(shù)相仿,屬氣流床單燒嘴下行制氣。但是筆結或弱粘結性、灰分小于25% ~ 30% ,灰熔點(diǎn)高(ST者認為在制備多元料漿時(shí)摻人油類(lèi)的辦法與當前我大于1250C)、低溫化學(xué)活性好(在950C時(shí),應>國氮肥工業(yè)以煤代油改變原料路線(xiàn)的方針不符合,是85%;1 000C時(shí),應>95%)。不可取的,有待改進(jìn)。流化床氣化爐反應條件相對比較溫和,國產(chǎn)設備多噴嘴(四燒嘴)水煤漿加壓氣化技術(shù)在“九五"和材料可以滿(mǎn)足要求,同時(shí)灰熔聚氣化爐還適合燒晉期間由華東理工大學(xué)、兗礦魯南化肥廠(chǎng)、中國天辰化城礦區的“三高"煤,但是氣化壓力和氣化效率偏低，學(xué) 工程公司開(kāi)發(fā)成功,但目前暴露出來(lái)的問(wèn)題是氣化期待著(zhù)這一技術(shù)在大型加壓氣化(3.0 MPa)和工程爐項部耐火磚磨蝕較快的問(wèn)題;以及同樣直徑同生產(chǎn)化方面取得更大的突破。能力的氣化爐,其高度比CE德士古單燒嘴氣化爐高,又多了3套燒嘴和其相應的高壓煤漿泵、煤漿閥、4氣流床氧氣閥、止回閥、切斷閥及連鎖控制儀表,- -套投煤量氣流床氣化是目前煤氣化技術(shù)的主流,代表著(zhù)今1 00中國煤化工氣化爐系統的投資后煤氣化技術(shù)的發(fā)展方向,在這方面開(kāi)展研究的機構約多YHCNMH(三加每年的維護檢修和企業(yè)比較多,氣流床按照進(jìn)料方式又可分為濕法進(jìn)費用，。也以x不閥找凹獨刀的'自主知識產(chǎn)權技術(shù),-62-.趙偉淺談煤氣化技術(shù)進(jìn)展及選擇2009. Vol. 23,No.7化工時(shí)特在技術(shù)轉讓費方面比引進(jìn)GE水煤漿氣化技術(shù)要少大,但是增加了過(guò)熱蒸汽的投資及消耗和加壓氮氣或得多,還是很有競爭力的。二氧化碳載氣的投資及能耗。有待在冷壁爐上再做航天爐( HT-L粉煤加壓氣化爐)由北京航天萬(wàn)些工作,以期取得完善的成果。61源煤化工工程公司設計制造,運用航天火箭發(fā)動(dòng)機的5氣化技術(shù)的選擇 原則技術(shù)和熱力場(chǎng)計算原理,借鑒了德士古殼牌氣化裝置設計理念,采用噴嘴及水冷壁結構。氣化壓力設計到現在為止,可以說(shuō)還沒(méi)有找到萬(wàn)能的煤氣化爐為4 MPa,目前正在進(jìn)行鎖斗閥及輸煤技術(shù)提升壓力型和技術(shù),各種煤氣化爐型和氣化技術(shù)都有其特點(diǎn)、研究,氣化壓力有望提高到6 MPa。航天爐未經(jīng)過(guò)中優(yōu)點(diǎn)和不足之處,都有其對煤種的適應性和對煤氣化試，直接工業(yè)化,現已在河南永煤集團濮陽(yáng)龍宇化工后的最終產(chǎn)品的適用性。在工藝技術(shù)方案選擇上必公司和安徽臨泉化肥廠(chǎng)投入運行,目前運行情況良須選擇經(jīng)過(guò)大量試驗、工業(yè)性示范和工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐的好，各指標基本能夠達到設計要求，需要關(guān)注的是燒工藝。要擇優(yōu)選用節能、投資省、成本低、效率高、對嘴及整個(gè)氣化裝置的長(cháng)周期的運行情況。環(huán)境無(wú)污染或輕度污染但能很好處理的潔凈煤氣化兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)是西安熱工研究院開(kāi)技術(shù)。在評價(jià)時(shí)要從全廠(chǎng)總流程的觀(guān)點(diǎn)上作技術(shù)經(jīng)發(fā)成功的,具有自主知識產(chǎn)權,二段爐下部與shell爐濟分析評價(jià),切不可只從某一種煤氣化工藝技術(shù)的角一樣,爐溫高達1 600~1 700C ,上部通過(guò)輔助燒嘴噴度作局部和不客觀(guān)的評價(jià)。人一定量的蒸氣+粉煤,在高溫下熱裂解降溫至900C此外,還要注意知識產(chǎn)權安全原則,應了解工藝左右,與shell用循環(huán)激冷氣效果相似,出氣化爐的粗技術(shù)的來(lái)源和所有者權益。對于專(zhuān)利技術(shù),應研究工合成氣與shell組分分類(lèi)相似。廢熱鍋爐型氣化裝置業(yè)產(chǎn)權問(wèn)題,包括它的使用范圍和有效期限。適用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電,其示范裝置投煤量2 000/d級6結論兩段爐(廢熱鍋爐流程)已用于華能集團“綠色煤電"項目,另一套激冷流程示范裝置投煤量1 000v/d級兩就目前的氣化技術(shù)而言,干法氣流床氣化指標.段式爐已用于內蒙古世林化工有限公司年產(chǎn)300kt甲好,代表著(zhù)今后煤氣化技術(shù)研發(fā)的主流方向,但是工醇項目,希望這兩套示范裝置能預期順利投產(chǎn)。[5]業(yè)化經(jīng)驗還比較缺乏，仍有許多工程問(wèn)題未解決甚至清華爐就是熔渣-非熔渣氣化技術(shù)是由清華大未暴露,同時(shí),這種技術(shù)對于氣化高灰熔點(diǎn)煤還有很學(xué)與豐喜集團合作研發(fā)的,在氣化爐上采用分級給大的局限性。選擇氣化時(shí)應根據本地煤種的特點(diǎn)選氧,改變爐內流場(chǎng),使氣化反應更充分,最主要的優(yōu)點(diǎn)擇成熟穩定的技術(shù),不能片面追求技術(shù)先進(jìn),給所謂就是燒嘴使用壽命長(cháng),一般連續運行在100d以上,進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)充當實(shí)驗基地。料可采用千粉煤或水煤漿,2006年1月,在豐喜肥業(yè)集參考文獻團臨猗分公司順利投產(chǎn),2009年4月8日,該技術(shù)應用于惠生公司在內蒙投資于煤化工領(lǐng)域的第三個(gè)項目,[1]何正兆等. 煤氣化技術(shù)方案比較及選擇[J].化工設計,而此前該公司的前兩期煤化I項目均引進(jìn)國外先進(jìn)技2006,16(3):3~6術(shù)。該項目氣化爐為6.5 MPa,q3 200 mm,日單爐投[2]周孟仁. 固定層富氧連續氣化的現狀與發(fā)展[C].2002年全煤量可達1 800 t的大容量氣化爐。清華爐的研發(fā)人國中氮情報協(xié)作組第20次技術(shù)交流會(huì )論文集.2002:2 ~18員下一步將開(kāi)展水冷壁氣化爐、干粉泵、新廢熱鍋爐流[3]廣鎖等.多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應用和對引進(jìn)煤氣化技術(shù)的剖析[J].氮肥與甲醇,2006,1程以及系統優(yōu)化的研究,以保持技術(shù)的持續創(chuàng )新。(1):46 ~51四噴嘴對置式干粉煤加壓氣化技術(shù)是在華東理[4]唐宏青. Shell煤氣化工藝的評述和改進(jìn)意見(jiàn)[C].2005年工大學(xué)、兗礦魯南化肥廠(chǎng)(水煤漿氣化及煤化工國家全國大中型氮肥生產(chǎn)技術(shù)交流會(huì )論文集.2005:139-145工程研究中心)、中國天辰化學(xué)工程公司三家通力合[5]許世森等.兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)作下開(kāi)發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權的煤氣化技術(shù),這種型中國煤化工式的氣化爐屬熱壁爐,適用于氣化低灰熔點(diǎn)的煤,在[6]YHCNMHG氣化技術(shù)的研究與開(kāi)技術(shù)指標上,與多噴嘴水煤漿加壓氣化爐相差并不太反l JJ.費與中呼，,1):1 ~4一63-