煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統研究現狀與進(jìn)展

2010年第7期廣東化工第37卷總第207期www.gdchem.com●85.煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統研究現狀與進(jìn)展徐昕'，羅方濤'，路學(xué)紅1(1.兗礦魯南化肥廠(chǎng)，山東滕州277527; 2.兗礦國泰化工有限公司，山東滕州277527)[擠 要]文章綜述了國內外煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統及其關(guān)鍵技 術(shù)的研究現狀和進(jìn)展，對當前煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統研究的重點(diǎn)和存在的問(wèn)題進(jìn)行了總|關(guān)鍵詞)煤氣化;多聯(lián)產(chǎn); ICCC中圖分類(lèi)號TQ[文獻標識碼]A[文章編號100-7186120)7-0085-02The Development and Progress of Coal Gasification Polygeneration SystemXu Xin', Luo Fangtao', Lu Xuehong'(1. Yankuang Lunan Chemical Fertilizer Plant, Tengzhou 277527; 2. Yankuang Cathay Coal Chemicals Co., Ltd,Tengzhou 277527, China)Abstract: The study development and progress of coal gasifcation polygeneration system and its key tchnology were summarized in the paper. And it camriedon the summary to the research key point and the existence question in the coal gasification polygeneration system.Keywords: coal gaication; polyeneraion; 1GCC中國以煤為主的能源結構特點(diǎn)決定了煤炭仍將是中國未發(fā)以化石燃料為基礎的近零排放發(fā)電技術(shù)。該計劃研發(fā)和示范來(lái)主要的一一次能源"。煤炭資源的大量開(kāi)發(fā)和利用在現有中國的技術(shù)重點(diǎn)是提高電站供電效率的技術(shù)和CO,分離與運輸技煤基工業(yè)技術(shù)條件下產(chǎn)生的嚴重污染和溫室氣體排放問(wèn)題,以術(shù)，主要包括6個(gè)工作小組，分別是燃氣聯(lián)合循環(huán)電站、傳統及中國未來(lái)液體燃料供應的巨大缺口將使中國面臨環(huán)境和國粉煤電站和燃饒后捕集、IGCC和燃燒前捕集、純氧燃燒、CO2家能源安全的雙重危機。以煤氣化為核心的能源資源/環(huán)境封存和葉輪機械。在該計劃的支持下，德國RWE公司正在籌體化多聯(lián)產(chǎn)能源系統思想是實(shí)現未來(lái)中國能源可持續發(fā)展的建一個(gè)包括CO2捕集與封存的IGCC示范電站,該電站功率為重要思路，是21世紀潔凈煤技術(shù)的重要發(fā)展方向。煤氣化450 MW,凈功率為330 MW,計劃2010年開(kāi)始建設，2014聯(lián)產(chǎn)技術(shù)通過(guò)物質(zhì)轉化和能量轉換的集成,解決了燃料和電獨年投入運行，每年捕集260萬(wàn)o立生產(chǎn)時(shí)效事低、產(chǎn)品制造成本高的問(wèn)題，在系統內部控制污日本于 1993年在“新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機構"(NEDO)內設立“潔凈煤技術(shù)中心”(CCTC)制訂了“陽(yáng)光計劃”。日本及電力工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善有極其重要的戰略新能源開(kāi)發(fā)機構于1998年提出了以煤氣化凈化、燃氣發(fā)電和意義，將給未來(lái)電力乃至整個(gè)煤基工業(yè)、燃料工業(yè)帶來(lái)革命性燃料電池發(fā)電、液體燃料合成為主要內容的EAGLE(Coal的影響，世界各國正在大力推進(jìn)其研究、發(fā)展和示范。Energy Application for Gas, Liquid & Electricity)多 聯(lián)產(chǎn)計劃7。1國內外煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統研究發(fā)展現狀另外，從寄希望在本行業(yè)內尋求局部最優(yōu)解為出發(fā)點(diǎn)，美1.1 國外煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統研究現狀國一些大學(xué)正在進(jìn)行理論與實(shí)踐研究“生態(tài)工業(yè)園系統”;歐自20世紀80年代起，美國、歐盟和日本等國政府分別制洲、拉美等一些國家提出了“綠色化學(xué)與技術(shù)科研計劃”;意定和實(shí)施了IGCC和煤炭聯(lián)產(chǎn)研發(fā)和示范的國家計劃。大利ISAB公司提出了用于石化企業(yè)的IGCC動(dòng)力站等。1985~2000年，美國先后部署了5輪“潔凈煤發(fā)展計劃”總之，從同外的最新研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢來(lái)看，煤氣化多(CCT)?,資助建成了4座IGCC示范電站，總投資約21.7億聯(lián)產(chǎn)正在受到越來(lái)越多的關(guān)注，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，煤氣化多聯(lián)美元，占該計劃總投資的31 %。1998 年，為了低成本地消除產(chǎn)及IGCC技術(shù)正在逐步走向大規模的商業(yè)示范。作為叮持續電力和交通運輸部J利用化石能源而帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題，克林頓發(fā)展的先進(jìn)潔凈煤技術(shù)，煤氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)將逐漸成為現代的政府制定了愿景(21 Vision)能源 廠(chǎng)發(fā)展規劃)，鼓勵煤炭聯(lián)主流潔凈煤動(dòng)力一化工聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，也將是未來(lái)能源系統的核心產(chǎn)系統關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，強調多種先進(jìn)技術(shù)的集成，大力推進(jìn)技術(shù)和重要基礎。煤炭等多種燃料的高效潔凈綜合利用技術(shù)，以期最終實(shí)現近零1.2國內煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統研究現狀1-甸排放的多產(chǎn)品聯(lián)合生產(chǎn)系統。一些國際上著(zhù)名公司，如BP公國內研究所和大學(xué)與國際同步，在20世紀末開(kāi)始了現代司、Texaco公司、GE公司Air Products and Chemicals公司意義上的煤炭多產(chǎn)品聯(lián)產(chǎn)概念的探索,并已開(kāi)始進(jìn)行系統研究Shell公司等都在進(jìn)行煤炭聯(lián)產(chǎn)系統的研發(fā)。2003年初，美國和相關(guān)單項技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)。國家“973”項目中對聯(lián)產(chǎn)系統政府宣布開(kāi)始執行未來(lái)電力(FutureGen)項目,投資10億美元，已進(jìn)行了初步的分析，在概念研究、流程優(yōu)化技術(shù)等方面取得計劃10年內建設一座以煤氣化為基礎,275MW電和氫聯(lián)產(chǎn)，了初步成果。中科院山西煤化所、清華大學(xué)、華東理工大學(xué)、并結合CO2捕集與封存，建成CO2和污染物近零排放的新一兗礦集團等單位開(kāi)展了煤間接液化合成油、低碳混合醇、甲醇/代清潔能源示范廠(chǎng)。2008年初該項目進(jìn)行了重組，將重點(diǎn)支二甲醚等方面的技術(shù)研發(fā)，并分別建立了中間試驗裝置; 2006年3月,由兗礦集I川和中科院工程熱物理研究所共同承擔的國持多座IGCC或其他先進(jìn)燃煤電站示范。歐盟也十分重視煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統的發(fā)展。Shell 公司提家“863” 課題項目“煤氣化發(fā)電與甲醇多聯(lián)產(chǎn)系統關(guān)鍵技術(shù)出的Syngas Park(合成氣園區)的概念51,合成氣可直接用作燃的研發(fā)與示范”工程正式投入運行。中科院山西煤化所、煤炭氣一蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的燃料及城市煤氣，還叮生產(chǎn)甲醇、二科學(xué)研究總院北京煤化所多年來(lái)一直從事煤氣化、直接液化等甲醚，后者既是重要化工產(chǎn)品的原料，又是有效的清潔能源,單項轉化技術(shù)的研究;中科院工程熱物理所和清華大學(xué)等單位并且能進(jìn)一步合成尿素、醋酸、胺鹽等產(chǎn)品。自2004年歐盟一直在系統集成與優(yōu)化方面在開(kāi)展工作，對煤氣化發(fā)電燃(原)開(kāi)始執行HYPOGEN項目，該項目以建成煤氣化為基礎，生料聯(lián)進(jìn)行深入研究;對燃燒室的中國煤化工級院校了類(lèi)研究機構。產(chǎn)電力和氫并進(jìn)行CO2分離和處理的近零排放電站為目標。其氣化多聯(lián)產(chǎn)(IGCC)及該項目從2004年開(kāi)始，計劃到2015年完成建設和示范運行，其關(guān)制HCNM H G五研發(fā)的華礎上，經(jīng)總投資達13億歐元。德國提出了COORETEC(CO2 Reduction續推進(jìn)多聯(lián)產(chǎn)系統關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行工程化放大和深化，并實(shí)現集Technologies for fssil- fired power plants)計劃問(wèn)，旨在研究開(kāi)[收稿日期] 2010-05-28[作者簡(jiǎn)介]徐昕(1970-), 山東滕州人，本科，助理工程師，主要從事化工設備及工藝技術(shù)與管理工作。.廣東化工2010年第7期.86.www.gdchem.com第37卷總第207期成創(chuàng )新。2006年9月“十- -五”863“以煤氣化為基礎的多聯(lián)/W,要達到這樣的目標需感新的技術(shù)。產(chǎn)示范工程”重大項目正式啟動(dòng)。該項目是“十一五”863能2.5基于零排放的CO2儲存和減排技術(shù)2源領(lǐng)域第一一個(gè)啟動(dòng)的重大項目，投入3.5億元政府資金，以我如何實(shí)現高效能源利用的同時(shí)控制CO2的排放，是新型國能源企業(yè)投資超過(guò)220億元將建設的IGCC和聯(lián)產(chǎn)工程為依能源系統開(kāi)拓的難點(diǎn)目前，正在研究和已應用的儲存和減排托，通過(guò)自主研發(fā)，實(shí)現2000 Vd級新型水煤漿氣化技術(shù)、CO2的措施主要是將CO2 分離后注入深煤層或油田以強化煤2000 Ud級干煤粉加壓氣化技術(shù)和600/1800 Ua級粉煤加壓密層氣和石油的開(kāi)采及各種聯(lián)產(chǎn)工藝。然而，上述技術(shù)均無(wú)法實(shí)相輸運床氣化技術(shù)工業(yè)示范，完成40 MW和130 MW級天然現大量CO2的儲存和減排，因此基于零排放的CO2儲存和減氣燃氣輪機改燒合成氣技術(shù)，突破10~ 100萬(wàn)t間接液化合成排技術(shù)已成為當今研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。油技術(shù);在珠三角、長(cháng)三角、環(huán)渤海選擇3個(gè)示范點(diǎn)，應用3結語(yǔ)自主研發(fā)的技術(shù)建成4座具有不同技術(shù)和區域特點(diǎn)的120~煤炭氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是實(shí)現煤炭經(jīng)濟、高效、潔凈利用的200 MWe級電站，并實(shí)現商業(yè)示范;中國華電集團公司已在最佳途徑之是未來(lái)潔凈煤技術(shù)發(fā)展的主流趨勢。目前，我杭州新建200MW級的IGCC電廠(chǎng);中國華能集團在天津新建國在多聯(lián)產(chǎn)方面已取得了較大的成績(jì)，然而在某些關(guān)鍵技術(shù)的250MWe1GCC電廠(chǎng);東莞電化實(shí)業(yè)股份有限公司將新建研究和學(xué)握上和發(fā)達國家還存在較大差距。因此,加大對煤氣4x20MWe級ICCC電廠(chǎng)和120MWe級燃油聯(lián)合循環(huán)電”?；嚓P(guān)關(guān)鍵技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，對于未來(lái)我國能源有效利用和上述項目由于經(jīng)濟危機等原因有所延緩。環(huán)境保護具有十分重要的意義。2當前研究的重點(diǎn)及存在的問(wèn)題與不足2.1大規模煤氣化技術(shù)參考文獻目前，適用于大型IGCC裝置的、符合實(shí)際要求的煤氣化工[I]楊鑒淞.煤炭資源可持續利用制度的經(jīng)濟學(xué)分析[].中國煤炭，2006,藝主要在水煤漿氣化和粉煤氣化工藝中選擇，該工藝裝置的氣化(10).能力單系列已達到2000~2500Vd,并已進(jìn)行過(guò)250~300 MW等[2]焦樹(shù)建.美國的IGCC示范工程與研發(fā)工作[].燃氣輪機技術(shù), 2006,級IGCC示范。然而，更大規模的煤氣化裝置日前還未能工業(yè)化，研究煤氣化裝置的大型化是當前煤化工行業(yè)研究的重點(diǎn)6。[3]NETL. Tracking new cal-fired power plants-Coal's resurgence in erice2.2高溫除塵脫硫技術(shù)power generation{J]. 2007, 24.為充分利用從氣化爐出來(lái)的合成氣的顯熱,不宜采用水激[4)焦樹(shù)建.論以“合成氣園”為基礎的多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)[C].以煤氣化為基礎冷的方法，因而高溫條件下合成氣凈化問(wèn)題成為了一個(gè)重要課的多聯(lián)產(chǎn)戰略研討.題。此外，煤基多聯(lián)產(chǎn)系統合成氣的各種其他雜質(zhì)，包括有害[5]趙潔，趙敏，謝秋野.國內外整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)電廠(chǎng)發(fā)展概況及我國痕量金屬化合物的脫除都是一個(gè)共性的關(guān)鍵問(wèn)題。目前高溫除建設條件分析[J].中國電力，2006, 39(4).塵多處在實(shí)驗室與中試規模,進(jìn)入示范應用的有陶瓷過(guò)濾器和(6]康志國，李永玲，唐超君，等.基于煤氣化的CO2零排放煤基能源系陶瓷阻隔過(guò)濾器;而高溫干式脫硫以循環(huán)可冉生金屬氧化物吸統研究進(jìn)展(J].煤炭轉化, 2009, 32(1): 85-90.2.3先進(jìn)高效的燃氣輪機技術(shù)"1.[7]Gas turbine world. 2008, 38(3): 33.[8]肖云漢.以煤氣化為基礎的多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)創(chuàng )新[1].中國煤炭，2008, 34(11).21世紀的化石能源和資源的利用均以燃氣輪機作為動(dòng)力[9)王輔臣，于廣鎖，集欣，等.大型煤氣化技術(shù)的研究與發(fā)展[].化工進(jìn)生產(chǎn)的關(guān)鍵核心部件，技術(shù)進(jìn)步(先進(jìn)冷卻技術(shù)、材料)將使得展，2009, 28(2): 173-180.透平進(jìn)口溫度提高至約1500 C以比,同時(shí)結合系統的研究，[10]鮑國杭，郭曙強，張一帆.煤氣高溫脫硫的實(shí)驗研究[].上海大學(xué)學(xué)天然氣為燃料時(shí)將使得系統效率達到60%左右。另--種選擇報，2008， 14(3)就是采用濕空氣透平(Humid Air Turbine)技術(shù)，完全省去投資[11]糜洪元.國內外燃氣輪機發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現況與展望[.電力設備，較大的蒸汽透中，NO.排放水平大大降低，每千瓦投資成本可2006，7(10): 8-10望低于天然氣聯(lián)合循環(huán)。促使先進(jìn)燃氣輪機在中國的發(fā)展和應[12]樸金花，廖世軍.基于無(wú)機固體酸的燃料電池用質(zhì)子交換膜的研究進(jìn)望低用也是中國能源工業(yè)所面臨的重大挑戰之一。展[].現代化工，2009，, 29(3).先進(jìn)的高溫(如固體氧化物SOFC)和低溫(質(zhì)子交換膜[13)宿建鋒，李和平，負小銀，等. IFCC的特點(diǎn)與CO2捕捉技術(shù)[I.華電技術(shù)，2009, 31(1).PEMFC)燃料電池技術(shù)是目前研究熱門(mén)。前者可用于分布式熱、電、冷聯(lián)供，后者叮用于車(chē)輛。常壓燃料電池已有從幾千(本文文獻格式:徐昕，羅方濤，路學(xué)紅.煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統瓦到幾千千瓦的機組，造價(jià)2000~ 3000美元/kWe,燃料電池研究現狀與進(jìn)展[J].廣東化工，2010, 37(7): 85-86)壽命應該最小不低于8萬(wàn)小時(shí)，電池堆成本為100200 美元(上接第81頁(yè))[8]薛永霞，陳永平.對氨基二苯胺合成技術(shù)進(jìn)展[].化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)，.時(shí)國內企業(yè)應該加快硝基苯法工藝技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā),盡快進(jìn)2008，29(5): 40-44.行中試研究，一且技術(shù)成熟，應采用該法對現有的甲酰苯胺法[9]余傳文.合成RT培司工藝技術(shù)進(jìn)展[].江蘇化r, 2002, 30(4): 27-30.裝置進(jìn)行改造，或新建工業(yè)化裝置。挑戰與機遇同在，只有不[10]秦偉程.對氨基二苯胺合成工藝技術(shù)進(jìn)展[小].化工中間體, 2004, (78):斷地進(jìn)行技術(shù)改造，降低生產(chǎn)成本，減少三廢污染，提高產(chǎn)品.[11]王楚峰，傅建龍.4氨基二苯胺的合成進(jìn)展[U].精細化工中間體，2003,19-24質(zhì)量,中國的RT培司工業(yè)才能在未來(lái)激烈的市場(chǎng)競爭中生存。33(5): 9-11.[1]梁誠.對氨基二苯胺合成工藝技術(shù)進(jìn)展[].杭州化工，2004, 34(3):(本文文獻格式:謝恩，宋晶丹，馬良. RT培司生產(chǎn)工藝技術(shù)(2]郭傳順，孫岳明，鐘自強.對氨基苯胺生產(chǎn)工藝研究及合成技術(shù)進(jìn)展20-23.及市場(chǎng)前景[J].廣東化工, 2010, 37(7): 80-81)[].聚合物與助劑，2006, (3): 5-9.[3]德小明。對氨基二苯胺生產(chǎn)技術(shù)及其進(jìn)展[].化工文摘，2008, (3):《廣東化工》歡迎投稿25[4]燕豐.對氨基二苯胺生產(chǎn)技術(shù)及其進(jìn)展([].精綢化工原料及中間體,中國煤化工訂閱2008, (5): 30-33.[5]金棟，肖明.橡膠助劑中間體.對氨基二苯胺生產(chǎn)技術(shù)及其進(jìn)展[].廣YHCN M H G6009東橡膠，2009, (3): 9-12.[6]妊天明，邱輝強，徐閏耀. RT培司合成工藝概述[].化工生產(chǎn)與技術(shù)，Email: gdcic200@163.com1995, (1): 11-15.[7]郎玉成，二苯胺法合成RT培司技術(shù)進(jìn)展[].化工縱橫, 999 (9): 1-s5.