煤氣化技術(shù)新進(jìn)展

SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT ECONOMY2008年第18卷第35期文章編號:1005-6033(2008)35-0098-03收槁日期:2008-10-12煤氣化技術(shù)新進(jìn)展劉成周(河南義馬氣化廠(chǎng),河南義馬,472300)摘要:煤氣化技術(shù)是煤化工的關(guān)鍵技術(shù),氣流床氣化代表了煤氣化技術(shù)的發(fā)展方向綜述了國內外先進(jìn)煤氣化技術(shù)的新進(jìn)展及產(chǎn)業(yè)化應用,并對煤氣化技術(shù)的開(kāi)發(fā)及應用提出了相關(guān)建議。關(guān)鍵詞:煤氣化技術(shù);氣流床技術(shù);技術(shù)進(jìn)展中圖分類(lèi)號:TQ54文獻標識碼:A煤氣化技術(shù)是發(fā)展煤基化學(xué)品、煤基液體燃料、LGCC發(fā)電、多聯(lián)產(chǎn)1.11000d氣化爐(激冷流程)技術(shù)進(jìn)展系統、制氫等工藝過(guò)程的共性技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)和龍頭技術(shù)。國內大量在2006年9月完成了“1000v兩段式干煤粉氣化工藝包”設計審查建擬建的甲醇項目,合成氨、尿素項日煤制油項日,煤制天然氣項日等2007年5月完成了“內蒙古世林30萬(wàn)t甲醇氣化島初步設計”審查;展現了對煤氣化技術(shù)的強勁需求2008年7月完成了“1000/d兩段式干煤粉氣化爐內件初步設計”。計劃氣流床代表著(zhù)煤氣化技術(shù)發(fā)展趨勢。近年來(lái),關(guān)于國內外先進(jìn)氣流2009年10月氣化爐運抵現場(chǎng)。床氣化技術(shù)的報道很多,限于篇幅,本文僅對這些技術(shù)的新進(jìn)展及產(chǎn)業(yè)該氣化爐將在內蒙古右世林30萬(wàn)ua甲醇項日、山西華鹿20萬(wàn)Ua化應用做一分析和介紹,以饗讀者。甲醇項目、山西鑫盛30萬(wàn)ua甲醇項目等裝置中得到應用。1兩段式干煤粉氣化技術(shù)(TPRI)進(jìn)展及產(chǎn)業(yè)化應用.22000ud氣化爐(全廢鍋流程)技術(shù)進(jìn)展2006年9月28日完成了“2000ud兩段式干煤粉氣化工藝包”設計本工藝技術(shù)是由西安熱工院等單位在科技部支持下開(kāi)發(fā)的。其初衷審查;2007年6月完成了“2000v兩段式干煤粉氣化工藝基礎設計"設是為了解決現有已商業(yè)化干煤粉加壓氣化技術(shù)冷煤氣效率低、需要增設計審查;2008年5月完成了“250C氣化島初步設計審查;2008循環(huán)冷煤氣泵所需的煤氣冷卻器尺寸過(guò)大等問(wèn)題;其思路是用干煤粉年6月完成了“2000d兩段式干煤粉氣化爐內件初步設計審查后,就可以采用冷壁爐結構,避免非要采用令人感到困擾的耐火材料問(wèn)該氣化爐將在“華能綠色煤電示范工程”中得到應用,其操作參數題,同時(shí)又可得到熱效率較高的好處氣化爐處理煤量為2000d(全廢鍋流程);操作壓力為國家《綜合污水排放標準》(GB89791996)中規定的冶金企業(yè)焦化行業(yè)與設備,2004,53):23-28二級標準亦即可以達到《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標準》(GB1345692)[8] Junxin LRemoval of nitrogen from coal gasification and coke plant中規定的焦化行業(yè)二級排放最高限值標準wastewater in A/O submerged biofilm-activated sludge (SBF-AS )hybrid參考文獻system[J]. War. SciTech, 1996. 34(10):17-24冂]闡學(xué)成,候學(xué)軒A0工藝處理焦化廢水[煤化工,2006,34(6):[9]LeMw, Park J M. Biological nitrification removal from coke plantwastewater with external carbon addition[J]. Water En-viron Res, 1998(70)[2]趙健夫我國焦化廢水處理進(jìn)展[]化工環(huán)保,1992,12(3):141[10]陳碧美,黃種買(mǎi),林金峰,等厭氡缺氧好氧處理工藝在運行中的[3]何苗焦化廢水中芳香族有機物及雜環(huán)化合物在活性污泥法處理中問(wèn)題與對策[]市政技術(shù),2005,23(6):368-370的去除特性[J]中國給水排水,1997,13(1):14-17.[1許海燕李義久,劉亞菲 Fenton混凝催化氧化法處理焦化廢水的[4]盧建杭,王紅斌劉維屏焦化廢水中有機污染物的混凝去除作用機影響因素[J復旦大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2003,42(3):40-444理探討[J]業(yè)水處理,2000.20(6):20-22[12]左晨燕芬頓氧化混凝協(xié)同處理焦化廢水生物出水的研究[]環(huán)[5]劉紅張林霞吳克明吸附一氧化法處理焦化廢水的研究[].工業(yè)境保護,2005(5)31-34.水處理,2003,23(5):35-37(責任編輯:王水勝6]張瑜,江白茹鋼鐵工業(yè)焦化廢水治理技術(shù)研究[J]工業(yè)安全與環(huán)保,2002,28(7):5-7.第一作者簡(jiǎn)介:沈宏偉,男,1980年9月生,現為太原科技大學(xué)流體7]張文成安立超焦化廢水脫氮處理技術(shù)進(jìn)展[J環(huán)境污染治理技術(shù)力學(xué)專(zhuān)業(yè)碩士研究生,山西省太原市,030024Introduction of the A/o Technology for Treating Coking WastewaterSHEN Hong-wei, GUO Ya-bing, LIU BinABSTRACT: This paper systemically introduces the functions and中國煤化工 ng of the a/o technoloin the processing coking wastewater, and the results of the operationCN MH Ger the treatment can liveup to class-two criteria specified in integrated wastewater discharged standard(GB8978-1996)proved by Tianxing WasterWater Treating Station in Shanxi ProvinceKEY WORDS: coking waste water; A/O technology; waster water treating station劉成周煤氣化技術(shù)新進(jìn)展本刊E-mibb@ mail. sxinfo net綜述MPa;操作溫度為1400℃-1500℃;煤氣流址為165000m}h;比氧耗為產(chǎn)品氣(經(jīng)洗滌冷卻脫硫凈化)組成:C059%,H230%,CH約6%,310m30/1000m(C0+H2);冷煤氣效率為83%;有效氣成分(CO+H2)為另還有少址CO2,N2等,約盧5%,其他可燃氣體CH,占粗煤氣總量不足9%;發(fā)電功率為250MW。計劃2009年投運。副產(chǎn)品處理:經(jīng)重力分離獲得焦油副產(chǎn)品;氣化廢水經(jīng)萃取脫酚2華東理工大學(xué)干煤粉氣化技術(shù)蒸氨后回收得副產(chǎn)品苯酚;激冷后形成的不析水固態(tài)渣,可用作建筑和該工藝是由華東理T大學(xué)清凈煤技術(shù)研究所、兗礦煤業(yè)集團和天辰筑路材料或冋填?；瘜W(xué)工程公司等3家合作開(kāi)發(fā)的。由于這3家合作伙伴在多噴嘴水煤漿4.2產(chǎn)業(yè)化應用氣化技術(shù)的開(kāi)發(fā)中就又很好的成就,前期試驗已有良好的開(kāi)端,今后也(1)云南煤化集團解化廠(chǎng)試驗爐和新建瑞氣廠(chǎng)。2005年,中國云南定會(huì )得到較快的成功煤化工集閉解化廠(chǎng)應用BGL溶渣氣化技術(shù)改造原有國產(chǎn)固定床氣化2004年多噴嘴對置粉煤氣化爐中試裝置介紹:煤的處理能力為15爐,作為試驗爐直接試燒當地劣質(zhì)褐煤2006年完成爐體改造和開(kāi)車(chē)試d-45ud;氣化壓力為10MPa-40MPa;有效氣(CO+H2)為89%-93%;驗。云煤集閉已在開(kāi)遠市應用該熔渣氣化技術(shù)建成20萬(wàn)t甲醇/15萬(wàn)t碳轉化率為98%-99%;耗氧量為300m3-320m3Oy1000m(CO+H2);耗二甲醚裝置。煤址為530kg-540kg煤/1000m(CO+H2);煤種灰分為914%(2)云天化集團金新化工內蒙古項日采用BCL氣化技術(shù)為50萬(wàn)t00年以CO2作為輸送介質(zhì)的粉煤加壓氣流床技術(shù)在中試裝置上合成氨裝置生產(chǎn)合成氣原料采用內古呼倫貝爾當地褐煤制成型媒作氣化投料煤;氣化爐直徑36m,氣化壓力4MPa,二開(kāi)一備。工程于2007年又建立了冷壁爐,并進(jìn)行了更多的新煤種的試驗工作,得到2008年6月開(kāi)工,9月份完成工藝包,全部裝置計劃于2010年底完成了更多的有用的數據和相關(guān)的經(jīng)驗,為放大設計提供了更好的基礎條5康菲石油公司E- AstM氣化技術(shù)及其應用目前正建設千噸規模的工業(yè)化氣化爐康菲石油公司( ConocoPhillips)是一家涵蓋多種能源業(yè)務(wù)的國際能源公司。煤氣化現已成為該公司的一項核心競爭力涉及工藝設計裝置3航天氣化爐HTL開(kāi)發(fā)及示范操作運行、研發(fā)、技術(shù)轉讓多項業(yè)務(wù)3.1HTL氣化爐的研EGAS氣化技術(shù)發(fā)展歷程:1975年,由陶氏化學(xué)公司研發(fā)建成投煤氣化爐的核心部件是氣化爐燃燒噴嘴,該噴嘴必須具有超強的耐高t址36d的中試裝置:1979年、1983年分別建成400和1600d示范溫特性這個(gè)特性實(shí)現起來(lái)難度較大;與此類(lèi)似火箭上天時(shí)噴嘴所經(jīng)裝置:1987年,陶氏化學(xué)公司在其位于美國路易斯安那州的化工廠(chǎng)內建受的溫度也很高,且比氣化爐噴嘴經(jīng)受的溫度高很多。如果把航天技術(shù)成大規模工業(yè)化裝置,投煤址2400;1995年,E-Gas氣化技術(shù)(時(shí)稱(chēng)嫁接”到煤化工氣化爐,技術(shù)難度應該不大,這就是開(kāi)發(fā)航天爐的最初Detec氣化技術(shù))被美國能源部選中成功應用于IGCC示范電廠(chǎng),投煤址航天爐的上部結構有點(diǎn)像GSP的螺旋管水冷壁內筒結構,下部有點(diǎn)主要特點(diǎn):兩段氣化設計提高了碳轉化率和熱量回收效率,料漿(濕像德土古的水激冷結構。據我國煤氣化專(zhuān)家陳家仁先生介紹,這種組合法)進(jìn)料耐火磚襯里保護熱量散失,無(wú)鎖斗閥的連續排渣,干灰半焦循式的Hm氣化爐的成功是不會(huì )需要很長(cháng)時(shí)間的。只要密相輸十煤粉系環(huán)使核心氣化單元無(wú)廢水產(chǎn)生無(wú)碳損失。統和噴嘴設計問(wèn)題能解決好單噴嘴的氣化爐單爐每天氣化1000煤,6西門(mén)子GSP氣化技術(shù)研發(fā)及工業(yè)化推廣應該是問(wèn)題不大的。32HTL氣化爐特點(diǎn)及工業(yè)示范爐運行主要技術(shù)特點(diǎn):高煤種適應性,且干粉與料漿進(jìn)料均可;冷煤氣效率HT—L爐特點(diǎn):具有較高的熱效率,95%;碳轉化率也較高9%;氣和碳轉化率高,有效氣成分高;激冷流程,單燒嘴,投資低;低氧耗、低維化爐為水冷壁結構能承受1500℃-1700℃高溫;對煤種要求低,可實(shí)護量、高在線(xiàn)率控制系統簡(jiǎn)單,運行成本低?，F原料煤本地化;擁有完全自主知識產(chǎn)權,關(guān)鍵設備已完全國產(chǎn)化推廣應用:神華寧煤煤制烯烴項日是世界上最大的在建煤制烯烴項示范爐開(kāi)車(chē)運行:2008年10月13日國內首套HTL粉煤加壓氣日產(chǎn)品為167萬(wàn)t甲醇制烯烴合成氣址量540000mh(COH2),5臺2000化爐在河南永煤集團濮陽(yáng)龍宇有限責任公司試車(chē)成功;2008年10月31dGSP氣化爐。合作內容包括:專(zhuān)利轉讓和PDP設計及氣化爐組合燒日,安徽臨泉化工股份有限公司粉煤加壓氣化爐示范項日也一次開(kāi)車(chē)成嘴給料器等專(zhuān)有設備供應。山西蘭化煤化工有限責任公司,年產(chǎn)30萬(wàn)t合成氨及10萬(wàn)t甲醇項日,原料為晉城無(wú)煙煤(T在1500℃左右,灰分4BGL碎煤熔渣氣化技術(shù)開(kāi)發(fā)和應用22%左右,硫分35%左右)。西門(mén)子公司提供2臺2000氣化爐,并承擔試燒、PDP工藝包、專(zhuān)利轉讓、專(zhuān)有設備供應等,計劃2010年試車(chē)BGL( British Gas- Lurgi)氣化技術(shù)是20世紀7090年代英國燃氣7結語(yǔ)公司科技部(現名 Advantica公司)在德國魯奇移動(dòng)床加壓氣化技術(shù)(Mak-Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)基礎上,在魯奇公司的協(xié)助下,在英美政府和歐盟部分日前,我國的煤化T事業(yè)正在蓬勃發(fā)展。作為煤化工技術(shù)先導的煤資助下開(kāi)發(fā)的新一代煤氣化技術(shù)。氣化技術(shù)必須要加快發(fā)展,才能滿(mǎn)足要求。利用粉煤代替快煤,氣流床和4.1技術(shù)特點(diǎn)流化床代替固定床是煤氣化工藝的必然趨勢。近年來(lái),國內兩段式干煤該技術(shù)將高溫熔渣氣化與固定床加壓氣化的技術(shù)結合在一起兼具粉氣化技術(shù)、多噴嘴干煤粉氣化技術(shù)、航天爐,國外 Shell. GSP, Texaco等雙方優(yōu)勢,達到高收率低成本的綜合優(yōu)勢。氣流床氣化技術(shù)發(fā)展很快,T業(yè)化應用也得到較快發(fā)展。這些工藝技術(shù)體:常規壓力容器材料;常規耐高溫爐襯及水冷壁循環(huán)冷卻:噴根據不同的煤種特性和不同的合成氣后τ段的要求而開(kāi)發(fā),各有其特嘴、熔渣池間歇排渣系統設計均為專(zhuān)有技術(shù)點(diǎn)。固定床氣化技術(shù)如Lumg爐及近年來(lái)進(jìn)展較快的BCL熔渣氣化爐針投料:碎煤/型煤+助熔劑對特氣化劑:氧氣+水蒸氣。氣化溫度提高到1400℃-1600℃,氧氣消耗的特中國煤化工仍有其他氣化技術(shù)不可比報較高(平均大于20%),大多數與魯奇爐相當,大大低于氣流床氣化爐;蒸汽用量較魯奇爐大幅減少煤的CNMHG要適合的煤氣化技術(shù)。盡管日(75%),水蒸氣分解率超過(guò)90%。前活躍的氣化技術(shù)很多,但每種氣化爐型及工藝都只能適應某些煤種,氣化能力較同內徑魯奇爐提高2-3倍除產(chǎn)出少址CH外粗氣成反之,一定的煤種也只能用在某些爐型及工藝上,沒(méi)有“萬(wàn)能爐型”。一種分與氣流床產(chǎn)出粗煤氣品質(zhì)接近;碳轉化率超過(guò)995%。氣化技術(shù)對煤種的選擇,不能只通過(guò)簡(jiǎn)單的“模試”或短暫的“試燒”,必SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT ECONOMY08年第18卷第35期文章編號:1005-6033(2008)35-0100-02收稿日期:2008-10-29反硝化生物脫氮過(guò)程中碳源的研究進(jìn)展羅望',王增長(cháng)',楊習居2(1太原理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,山西太原,0300242上海理T大學(xué)城市建設與環(huán)境工程學(xué)院,上海,200093)摘要:對比研究了幾種常用的外加碳源甲醇、乙醇、葡萄糖、纖維素、淀粉的脫氪效果,從而尋找處理效果妤又經(jīng)濟適用的外加碳源。關(guān)鍵詞:反硝化;脫氮;碳源中圖分類(lèi)號:X703文獻標識碼:A隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展進(jìn)步與人們生活水平的不斷提高,水環(huán)境質(zhì)量卻日過(guò)程的堿源。如果碳源不足,反硝化階段產(chǎn)生的堿減少,在硝化階段需要益惡化地表水生態(tài)系統和環(huán)境遭到越來(lái)越嚴重的破壞。氮磷污染是導外加的堿源增加,導致工藝的運行費用增加致水體富營(yíng)養化的主要原因。如何控制水體富營(yíng)養化,治理氮、磷污染成為國前水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之3碳源的分類(lèi)生物脫氮除磷是日前處理氮、確污染的主要手段,生物反硝化被認為是最經(jīng)濟、對環(huán)境污染最小的脫氮除磷方法,而且能夠大范圍地應用按照傳統的分類(lèi)方法碳源可以分為以下3種類(lèi)型:一是易于生物降解的有機物《如甲醇、蔗糖、葡萄糖、纖維素等)二為可慢速生物降解的有1反硝化生物脫氮機理機物(如淀粉蛋白質(zhì)等);三為細胞物質(zhì)細菌會(huì )利用細胞成分進(jìn)行內源反硝化。常用作外加碳源的一般分為兩種:一種是以甲醇、乙醇為主的液態(tài)生物反硝化是污水中的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮在無(wú)氧或低氧條件下被碳源。這類(lèi)碳源作為傳統碳源處理效果好,但相對成本較高。另一種是含微生物還原轉化為氮氣的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程可以用下列反應式表示:纖維素、淀粉等可降解聚合物的固體碳源。這類(lèi)碳源價(jià)格低廉,但后續處NO2+3H(電子供給體一有機物)→1/2N+HO+OH理困難NO3+5H(電子供給體一有機物)→1/2N2+2H2O+OH物反硝化系統中,反硝化細菌可以利用碳源作為電子供體,4不同碳源對反硝化過(guò)程的彯響NO3和NO3作為電子受體將NO3N和NO2-N還原成氮氣,同時(shí)達到去除有機物的效果。由此可見(jiàn)碳源是反硝化過(guò)程所不可缺少的一種物質(zhì)前面提到碳源不足將引起出水水質(zhì)不佳,運行費用增加等問(wèn)題,那么如何選擇合適的碳源,達到成本低廉、處理效果好的日的呢?生物反硝化過(guò)程需要提供足夠數址的碳源,保證一定的碳氮比才能使反硝化反應順利完成根據呼吸作用原理不同的碳源,進(jìn)行呼吸作用的反應過(guò)程不同,相同量的碳源由于分子式的不同,產(chǎn)生的ATP量不同,轉化為細胞質(zhì)物質(zhì)2碳源不足引起的問(wèn)題的量也不一樣。如果轉化為細胞質(zhì)物質(zhì)的百分比越大,說(shuō)明細菌對這種碳源的需求量越大,那么這種碳源的效率也越高。隨著(zhù)各種化學(xué)物品的使用,使得水中的氨氮含量日益升高,部分南但是相對反硝化細菌而言,如果轉化為白身細胞質(zhì)物質(zhì)的百分比方城市進(jìn)水中CoD甚至低于200mg/L。高氨氮廢水的處理在不添加外大,那么被氧化提供紿硝酸鹽和亞硝酸鹽電子的百分比也就越少除氮在碳源的情況下,硝化過(guò)程產(chǎn)生的硝酸鹽和亞硝酸鹽在反硝化階段由效率也就越低。因此,在反硝化過(guò)程中應該添加低生長(cháng)量的碳源。通過(guò)對于碳源不足,電子的供給不足,導致硝酸鹽和亞硝酸鹽不能有效地轉化碳源的動(dòng)力學(xué)參數研究,表明單碳化合物的生長(cháng)址比較低,這是因為要為氮氣排除,導致出水的氨氮含量無(wú)法達到排放標準。此外,由上述反應從單碳化合物中合成細胞物質(zhì)所需要的能量越大,這種能址就一定程度式可知,反硝化階段能產(chǎn)生堿,這部分堿正好能作為下一處理階段硝化上阻止了細胞生長(cháng),而將碳源氧化使硝酸鹽和亞硝酸鹽轉化為氮氣去須在生產(chǎn)條件下,經(jīng)過(guò)一定時(shí)間或較長(cháng)時(shí)間才能取得。 Shell, GSP等國(2):1-4.外先進(jìn)的氣流床氣化工藝,存在著(zhù)投資高、技術(shù)費高等不足,一般企業(yè)無(wú)[2]李好管.堅持科學(xué)發(fā)展觀(guān)、做大做強現代煤化工[J].煤化工,法承受。降低造價(jià)的辦法是采用國內專(zhuān)利走國產(chǎn)化之路,這對國內的2006,34(5):1-8.科研設計單位提出了更高的要求國家相關(guān)政府部門(mén)也應制定相關(guān)的扶(責任編:王永勝持政策。參考文獻第一作者簡(jiǎn)介:劉成周,男,1964年生,1984年畢業(yè)于焦作礦業(yè)學(xué)[]張東亮中國煤氣化工藝(技術(shù))的現狀與發(fā)展[煤化T,2004,32院高級丁程師河南義馬氣化廠(chǎng),河南省義馬市,472300New Progress in Coal Gasification TechnologyLiU Cheng-zhT凵中國煤化工ABSTRACT: Coal gasification is a key technology of coal chemicalCN MHGw bed is the developmenttendency of coal gasification. This paper summarizes the advanced coal gasification technology at home and aboard, andputs forward some corresponding suggestions on the development and application of coal gasificationKEY WORDS: coal gasification; entrained flow bed; technological progress