煤制天然氣氣化工藝及型煤氣化經(jīng)濟性的研究

第33卷第09期煤制天然氣氣化工藝及型煤氣化經(jīng)濟性的研究一李 軍,等Vol.33No.09藝在氣化過(guò)程中生成大量的煤焦油石腦油、粗酚、設同一規模的煤制天然氣裝置,采用固定床加壓氣.液氨。這些副產(chǎn)品可以抵扣產(chǎn)品天然氣的成本,使化工藝合成天然氣,其變換裝置、低溫甲醇洗凈化得項目更具有經(jīng)濟性。裝置、甲烷化裝置的規模僅是氣流床氣化的2/3,因所以,煤制天然氣項目若采用德士古氣化工藝此,整個(gè)項目的投資會(huì )大大降低。對于一個(gè)年產(chǎn)20是不合理的。流化床氣化工藝比較適應年輕褐煤氣化,但氣億m'的天然氣項目,采用固定床加壓氣化比氣流床化壓力<1 MPa,飛灰太多且含碳高,碳轉化率、氣化氣化總投資至少可節省30億元左右。(4)從項目投資風(fēng)險上來(lái)看，氣化裝置作為整效率較低,難以應用于煤制天然氣這樣大規模的煤個(gè)項目的“龍頭”,其能否穩定運行是項目的核心,氣化項目。因此,對于煤制天然氣項目,可供選擇的氣化直接關(guān)系到企業(yè)的效益和競爭力。Lurgi氣化技術(shù)成工藝有GSP、Shell干粉煤氣化、BCL固定床液態(tài)排熟、先進(jìn)、容易操作,實(shí)際運行經(jīng)驗豐富,并全部實(shí)渣加壓氣化和Lurgi碎煤固定床干法排渣加壓氣現國產(chǎn)化;而GSP和Shell氣化裝置的關(guān)鍵技術(shù)還需引進(jìn),且工業(yè)化經(jīng)驗比較缺乏,能否持續穩定運化。如表1所示為這4種氣化工藝比較表。行尚需實(shí)踐檢驗;BCL雖然國產(chǎn)化程度較高,但是,表1 GSP、Shell 干粉煤、BGL.Lurgi 4種氣化工藝比較從我國云南解化集團運行的結果看還存在一-定的名稱(chēng)GSPShellBGLungi問(wèn)題,需要進(jìn)- -步完善。原料要求粒度<0.2 m粒度<0.1 m粒度(5)從三廢排放和環(huán)境來(lái)看，粉煤氣化對環(huán)境水分<10%水分2%(爛煤)5-50<6%(禍煤)相對較好。氣化渣無(wú)污染、廢水量少且處理工藝成氣化溫度/C 1 400-1 6001 40-1- 6001400-1600 700-1 100熟。而固定床氣化環(huán)境問(wèn)題突出,尤其是魯奇爐,廢氣化壓力加MPa4242-4水成分復雜、量大,處理工藝流程長(cháng)、投資大。有效氣(H+CO+以褐煤為原料生產(chǎn)天然氣,采用固定床氣化優(yōu)8.81.791.36.1體積分數/%于氣流床氣化，綜合指標以BGL氣化性能最好,原料煤(收到基)耗.203.218.7247.7285.9Lurgi次之。雖然目前BGL技術(shù)已完成大規模中試NgMWI煤氣)和工業(yè)化示范,但總體來(lái)說(shuō),目前該技術(shù)還缺少商原料煤(干崇無(wú)灰基)160.21503178.6業(yè)運行的業(yè)績(jì)。因此，就目前來(lái)看,煤制天然氣項目耗Ag;MW"煤氣還是以L(fǎng)urgi氣化最為合適。氧耗m'，108.5101.750.74.5MW煤氣)3型煤氣化工藝的效益分析燕氣消耗Ag.MW+雖然目前煤制天然氣項目以魯奇爐氣化最為0.8副產(chǎn)蒸氣30000煤氣)合適,但是魯奇爐氣化的原料和廢水處理是不容忽碳轉化率%99視的重大問(wèn)題。本文就此提出,對煤制天然氣項目冷煤氣效事%89增加型煤氣化來(lái)解決魯奇爐氣化的問(wèn)題并探討其氣化熱效率%9096最液態(tài)，查中液態(tài),渣中液態(tài)，渣中干粉，灰渣殘可行性。本文以新疆某年產(chǎn)20億m3煤制天然氣項幾乎不含碳目的可行性研究報告為基礎,對其增加型煤氣化來(lái)廢水少,易處理較少,較難處理多,難處理進(jìn)行項目的經(jīng)濟性分析。國產(chǎn)化水平關(guān)鍵技術(shù)設愛(ài)引限關(guān)鍵技術(shù)設備引進(jìn) 國產(chǎn)化事>9% 全部國產(chǎn)化3.1 經(jīng)濟效益分析將20%的煤粉制成型煤替代塊煤進(jìn)行氣化,可相對投資比較高最低低節約煤、投資等費用,增加了型煤制造成本,具體見(jiàn)由表1可知:表2。(1)在消耗指標上,4種氣化工藝原料煤的消耗表2費用變化.相差不大;而干粉煤氣流床氣化的耗氧量是固定床_項目變化費用/萬(wàn)元氣化的2~3倍,以L(fǎng)urgi氣化最低;蒸氣消耗上,煤減少1 215.36原項目投資15 422.40Lurgi消耗量最大, BGL僅為L(cháng)urgi 的1/6 左右。型煤成本增加4 572.49(2)4種氣化工藝的碳轉化率、冷煤氣效率、氣12 065.27化熱效率相差較小。從表2中可以發(fā)現,增加型煤氣化后，節約原料(3)在投資上,固定床氣化比粉煤氣化優(yōu)勢明1 215.36萬(wàn)元/a,原項目投資減少15 422.4萬(wàn)元/a,雖顯,粉煤氣化的投資至少是其2倍。BGL 氣化和魯然增加了4572.49萬(wàn)元/a的型煤成本,但是總投資奇爐相比,同直徑的氣化爐,魯奇爐多l倍;而魯奇減少了12 065.27萬(wàn)元/a。爐氣化空分規模較小,投資可省約25%?？傮w來(lái)看,3.2 環(huán)境及社會(huì )效益分析魯奇爐氣化投資仍比BGL要高。另外,對于以煤為以20%的型煤代替塊煤將污水處理污泥做型原料生產(chǎn)合成天然氣,固定床氣化生產(chǎn)煤氣中按熱煤黏結劑,石中國煤化工<燃燒殘渣做值分布,焦油約占產(chǎn)品總熱值的10%,甲烷熱值約型煤改性劑,YHCNMH G.表3,臧少廢占煤氣總熱值40%以上,H2、CO約占50%。因此,建水排放見(jiàn)表4。-271-.第33卷第09期煤炭技術(shù)VoL.33No.092014年09 月Coal TechnologySep. 2014doi:10.13301/j.cnki.ct.2014.09.101低階煤表面活性結構對自燃的影響研究(1.甘肅農業(yè)大學(xué)理學(xué)院，蘭州730070; 2.中國礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，江蘇徐州221008)摘要:以HM CY、BN 3種低階煤樣作為考察對象，研究了低階煤中表面活性結構對自燃的影響,結果表明,在加熱初期,越容易自燃的煤,其活性基團都是呈現減少的趨勢,活性基團的量出現極大值的溫度越低。含氧官能團在影響煤自燃中發(fā)揮著(zhù)重要的作用,羥基與羧基可能是引起煤自燃的導因,亞甲基和醚鍵都是影響煤自燃的關(guān)鍵基團,而其中脂醚的作用相對最大。關(guān)鍵詞:低階煤;自燃;活性基團;熱重分析;紅外分析中圖分類(lèi)號: TQ530;TD75文獻標志碼: A文章編號: 1008 - 8725(2014)09 - 0272 - 03Study on Influence of Surface Active Structure of Low Rank Coal onSpontaneous CombustionJI Wei', WU Guo guang2(1. School of Science, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China; 2. School of Chemical Engineering andTechnology, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221008, China)Abstract: Taking three low rank coals, HM, CY and BN, as research objects, the influence of surfaceactive structure on spontaneous combustion was studied. The results showed that the easier spontaneouscombustion of coal was, the lower the temperature which the maximum of amount of active groupsappeared at. The amount of active groups decreased in the early heating. Oxygen-containing functionalgroups play an important role in spontaneous combustion of coal. Hydroxyl and carboxyl groups maycause self-ignition of coal. The key groups which influenced spontaneous combustion were methyleneand ether bond and the role of ether lipids was maximum.Key words: low rank coal; spontaneous combustion; active groups; TG; FTIR表3固體污染物排放 比較化雖然亦存在廢水處理的難題，但比起魯奇爐,廢原排放量萬(wàn)e循環(huán)利用方式現排放量/萬(wàn) leat循環(huán)利用方式水量減少了3/4 以上。氣化廢渣63水泥、建材配料67水泥建材配料(3)以褐煤為原料生產(chǎn)天然氣,采用固定床氣鍋爐廢渣.13水泥建材配料.化優(yōu)于氣流床氣化，綜合指標以BGL氣化性能最石灰石渣儲存利用困難好,Lurgi次之。廢水燃燒殘渣儲存無(wú)法利用(4)以新疆某年產(chǎn)20億m2煤制天然氣項目為例，污水處理污泥儲存、污染環(huán)境以20%的型煤代替塊煤后,總投資臧少了12 065.27從表3中可以看出,有型煤氣化工藝比無(wú)型煤萬(wàn)元a,石灰石渣排放量降低3萬(wàn)Ua,廢水燃燒殘渣系統的氣化工藝的石灰石渣排放量降低3萬(wàn)ta,廢量和污水處理污泥量均降低1萬(wàn)Ua,總的污水排放水燃燒殘渣量和污水處理污泥量均降低1萬(wàn)ta。量降低252 m/h。表4廢水排放比較參考文獻:原污水排放量/m'.h2操入20%型煤污水排放量:mi.r[1]蔡東方,王黎,徐靜,等.煤制天然氣煤氣化技術(shù)的研究現狀及分析[J].潔凈煤技術(shù)211,17(5);44 -47.低溫甲醇洗裝置3019.8酚回收裝置91456.1[2]朱瑞春,公維恒,范少鋒煤制天然氣T藝技術(shù)研究[J].潔凈煤技氨回收裝置2013.1術(shù),2011,17(6):81-85.從表4中可以看出，摻人約20%型煤進(jìn)行氣化[3]劉江,宿鳳明.凌鋒.煤制天然氣項目氣化技術(shù)選擇[J].化學(xué)工業(yè),010.28<11):8-10,14.比不加型煤氣化的低溫甲醇洗裝置污水排放量降低[4]汪家銘B(tài)CL碎煤熔渣氣化技術(shù)及其工業(yè)應用[J]化學(xué)工業(yè),2011 ,2910.2 m2/h,酚回收裝置污水排放量降低234.9 m/h,氨(7):34-39.回收裝置的污水排放量降低6.9 m}h,總的污水排[5]屈利娟.流化床煤氣化技術(shù)的研究進(jìn)展[J].煤炭轉化,2007(2):81-85.放量降低252 m/h。[6]謝書(shū)勝,鄒佩良,史瑾燕.德士古水煤漿氣化.Shell 氣化和GSP氣4結化工藝對比[J].當代化工2008.37().666 -68.6(1)在消耗指標上,千粉煤氣流床氣化的耗氧量[7]唐宏青.CSP工藝技術(shù)[J].中氮肥,2005(2):14-18.[8]李大尚.CSP技術(shù)是煤制合成氣或(H2)工藝的最佳選擇[J].煤.是固定床氣化的2~3倍,以L(fǎng)urgi氣化最低;蒸氣消化,2005(3):1-6.耗上,Lurgi消耗量最大, BGL僅為L(cháng)urgi 的1/6 左右。作者簡(jiǎn)介:李軍(1963- ),河北張家口人,高級工程師，碩士,主要研究方向:中國煤化工08@163.com;通訊作(2)粉煤氣化對環(huán)境相對較好,氣化渣無(wú)污染、者:李建(1989E,主要研究方向:潔廢水量少,但是固定床氣化,尤其是魯奇爐,廢水成凈煤技術(shù),電子YHCNMHG分復雜、量大,處理工藝流程長(cháng)投資大,而B(niǎo)GL氣責任編輯:李富文收稿日期 :2014-06- 07- -272-.