煤气化技术新进展

SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT ECONOMY2008年第18卷第35期文章编号:1005-6033(2008)35-0098-03收槁日期:2008-10-12煤气化技术新进展刘成周(河南义马气化厂,河南义马,472300)摘要:煤气化技术是煤化工的关键技术,气流床气化代表了煤气化技术的发展方向综述了国内外先进煤气化技术的新进展及产业化应用,并对煤气化技术的开发及应用提出了相关建议。关键词:煤气化技术;气流床技术;技术进展中图分类号:TQ54文献标识码:A煤气化技术是发展煤基化学品、煤基液体燃料、LGCC发电、多联产1.11000d气化炉(激冷流程)技术进展系统、制氢等工艺过程的共性技术、关键技术和龙头技术。国内大量在2006年9月完成了“1000v两段式干煤粉气化工艺包”设计审查建拟建的甲醇项目,合成氨、尿素项日煤制油项日,煤制天然气项日等2007年5月完成了“内蒙古世林30万t甲醇气化岛初步设计”审查;展现了对煤气化技术的强劲需求2008年7月完成了“1000/d两段式干煤粉气化炉内件初步设计”。计划气流床代表着煤气化技术发展趋势。近年来,关于国内外先进气流2009年10月气化炉运抵现场。床气化技术的报道很多,限于篇幅,本文仅对这些技术的新进展及产业该气化炉将在内蒙古右世林30万ua甲醇项日、山西华鹿20万Ua化应用做一分析和介绍,以飨读者。甲醇项目、山西鑫盛30万ua甲醇项目等装置中得到应用。1两段式干煤粉气化技术(TPRI)进展及产业化应用.22000ud气化炉(全废锅流程)技术进展2006年9月28日完成了“2000ud两段式干煤粉气化工艺包”设计本工艺技术是由西安热工院等单位在科技部支持下开发的。其初衷审查;2007年6月完成了“2000v两段式干煤粉气化工艺基础设计"设是为了解决现有已商业化干煤粉加压气化技术冷煤气效率低、需要增设计审查;2008年5月完成了“250C气化岛初步设计审查;2008循环冷煤气泵所需的煤气冷却器尺寸过大等问题;其思路是用干煤粉年6月完成了“2000d两段式干煤粉气化炉内件初步设计审查后,就可以采用冷壁炉结构,避免非要采用令人感到困扰的耐火材料问该气化炉将在“华能绿色煤电示范工程”中得到应用,其操作参数题,同时又可得到热效率较高的好处气化炉处理煤量为2000d(全废锅流程);操作压力为国家《综合污水排放标准》(GB89791996)中规定的冶金企业焦化行业与设备,2004,53):23-28二级标准亦即可以达到《钢铁工业水污染物排放标准》(GB1345692)[8] Junxin LRemoval of nitrogen from coal gasification and coke plant中规定的焦化行业二级排放最高限值标准wastewater in A/O submerged biofilm-activated sludge (SBF-AS )hybrid参考文献system[J]. War. SciTech, 1996. 34(10):17-24冂]阐学成,候学轩A0工艺处理焦化废水[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]赵健夫我国焦化废水处理进展[]化工环保,1992,12(3):141[10]陈碧美,黄种买,林金峰,等厌氡缺氧好氧处理工艺在运行中的[3]何苗焦化废水中芳香族有机物及杂环化合物在活性污泥法处理中问题与对策[]市政技术,2005,23(6):368-370的去除特性[J]中国给水排水,1997,13(1):14-17.[1许海燕李义久,刘亚菲 Fenton混凝催化氧化法处理焦化废水的[4]卢建杭,王红斌刘维屏焦化废水中有机污染物的混凝去除作用机影响因素[J复旦大学学报:自然科学版,2003,42(3):40-444理探讨[J]业水处理,2000.20(6):20-22[12]左晨燕芬顿氧化混凝协同处理焦化废水生物出水的研究[]环[5]刘红张林霞吴克明吸附一氧化法处理焦化废水的研究[].工业境保护,2005(5)31-34.水处理,2003,23(5):35-37(责任编辑:王水胜6]张瑜,江白茹钢铁工业焦化废水治理技术研究[J]工业安全与环保,2002,28(7):5-7.第一作者简介:沈宏伟,男,1980年9月生,现为太原科技大学流体7]张文成安立超焦化废水脱氮处理技术进展[J环境污染治理技术力学专业硕士研究生,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中国煤化工 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刘成周煤气化技术新进展本刊E-mibb@ mail. sxinfo net综述MPa;操作温度为1400℃-1500℃;煤气流址为165000m}h;比氧耗为产品气(经洗涤冷却脱硫净化)组成:C059%,H230%,CH约6%,310m30/1000m(C0+H2);冷煤气效率为83%;有效气成分(CO+H2)为另还有少址CO2,N2等,约卢5%,其他可燃气体CH,占粗煤气总量不足9%;发电功率为250MW。计划2009年投运。副产品处理:经重力分离获得焦油副产品;气化废水经萃取脱酚2华东理工大学干煤粉气化技术蒸氨后回收得副产品苯酚;激冷后形成的不析水固态渣,可用作建筑和该工艺是由华东理T大学清净煤技术研究所、兖矿煤业集团和天辰筑路材料或冋填。化学工程公司等3家合作开发的。由于这3家合作伙伴在多喷嘴水煤浆4.2产业化应用气化技术的开发中就又很好的成就,前期试验已有良好的开端,今后也(1)云南煤化集团解化厂试验炉和新建瑞气厂。2005年,中国云南定会得到较快的成功煤化工集閉解化厂应用BGL溶渣气化技术改造原有国产固定床气化2004年多喷嘴对置粉煤气化炉中试装置介绍:煤的处理能力为15炉,作为试验炉直接试烧当地劣质褐煤2006年完成炉体改造和开车试d-45ud;气化压力为10MPa-40MPa;有效气(CO+H2)为89%-93%;验。云煤集闭已在开远市应用该熔渣气化技术建成20万t甲醇/15万t碳转化率为98%-99%;耗氧量为300m3-320m3Oy1000m(CO+H2);耗二甲醚装置。煤址为530kg-540kg煤/1000m(CO+H2);煤种灰分为914%(2)云天化集团金新化工内蒙古项日采用BCL气化技术为50万t00年以CO2作为输送介质的粉煤加压气流床技术在中试装置上合成氨装置生产合成气原料采用内古呼伦贝尔当地褐煤制成型媒作气化投料煤;气化炉直径36m,气化压力4MPa,二开一备。工程于2007年又建立了冷壁炉,并进行了更多的新煤种的试验工作,得到2008年6月开工,9月份完成工艺包,全部装置计划于2010年底完成了更多的有用的数据和相关的经验,为放大设计提供了更好的基础条5康菲石油公司E- AstM气化技术及其应用目前正建设千吨规模的工业化气化炉康菲石油公司( ConocoPhillips)是一家涵盖多种能源业务的国际能源公司。煤气化现已成为该公司的一项核心竞争力涉及工艺设计装置3航天气化炉HTL开发及示范操作运行、研发、技术转让多项业务3.1HTL气化炉的研EGAS气化技术发展历程:1975年,由陶氏化学公司研发建成投煤气化炉的核心部件是气化炉燃烧喷嘴,该喷嘴必须具有超强的耐高t址36d的中试装置:1979年、1983年分别建成400和1600d示范温特性这个特性实现起来难度较大;与此类似火箭上天时喷嘴所经装置:1987年,陶氏化学公司在其位于美国路易斯安那州的化工厂内建受的温度也很高,且比气化炉喷嘴经受的温度高很多。如果把航天技术成大规模工业化装置,投煤址2400;1995年,E-Gas气化技术(时称嫁接”到煤化工气化炉,技术难度应该不大,这就是开发航天炉的最初Detec气化技术)被美国能源部选中成功应用于IGCC示范电厂,投煤址航天炉的上部结构有点像GSP的螺旋管水冷壁内筒结构,下部有点主要特点:两段气化设计提高了碳转化率和热量回收效率,料浆(湿像德土古的水激冷结构。据我国煤气化专家陈家仁先生介绍,这种组合法)进料耐火砖衬里保护热量散失,无锁斗阀的连续排渣,干灰半焦循式的Hm气化炉的成功是不会需要很长时间的。只要密相输十煤粉系环使核心气化单元无废水产生无碳损失。统和喷嘴设计问题能解决好单喷嘴的气化炉单炉每天气化1000煤,6西门子GSP气化技术研发及工业化推广应该是问题不大的。32HTL气化炉特点及工业示范炉运行主要技术特点:高煤种适应性,且干粉与料浆进料均可;冷煤气效率HT—L炉特点:具有较高的热效率,95%;碳转化率也较高9%;气和碳转化率高,有效气成分高;激冷流程,单烧嘴,投资低;低氧耗、低维化炉为水冷壁结构能承受1500℃-1700℃高温;对煤种要求低,可实护量、高在线率控制系统简单,运行成本低。现原料煤本地化;拥有完全自主知识产权,关键设备已完全国产化推广应用:神华宁煤煤制烯烃项日是世界上最大的在建煤制烯烃项示范炉开车运行:2008年10月13日国内首套HTL粉煤加压气日产品为167万t甲醇制烯烃合成气址量540000mh(COH2),5台2000化炉在河南永煤集团濮阳龙宇有限责任公司试车成功;2008年10月31dGSP气化炉。合作内容包括:专利转让和PDP设计及气化炉组合烧日,安徽临泉化工股份有限公司粉煤加压气化炉示范项日也一次开车成嘴给料器等专有设备供应。山西兰化煤化工有限责任公司,年产30万t合成氨及10万t甲醇项日,原料为晋城无烟煤(T在1500℃左右,灰分4BGL碎煤熔渣气化技术开发和应用22%左右,硫分35%左右)。西门子公司提供2台2000气化炉,并承担试烧、PDP工艺包、专利转让、专有设备供应等,计划2010年试车BGL( British Gas- Lurgi)气化技术是20世纪7090年代英国燃气7结语公司科技部(现名 Advantica公司)在德国鲁奇移动床加压气化技术(Mak-Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)基础上,在鲁奇公司的协助下,在英美政府和欧盟部分日前,我国的煤化T事业正在蓬勃发展。作为煤化工技术先导的煤资助下开发的新一代煤气化技术。气化技术必须要加快发展,才能满足要求。利用粉煤代替快煤,气流床和4.1技术特点流化床代替固定床是煤气化工艺的必然趋势。近年来,国内两段式干煤该技术将高温熔渣气化与固定床加压气化的技术结合在一起兼具粉气化技术、多喷嘴干煤粉气化技术、航天炉,国外 Shell. GSP, Texaco等双方优势,达到高收率低成本的综合优势。气流床气化技术发展很快,T业化应用也得到较快发展。这些工艺技术体:常规压力容器材料;常规耐高温炉衬及水冷壁循环冷却:喷根据不同的煤种特性和不同的合成气后τ段的要求而开发,各有其特嘴、熔渣池间歇排渣系统设计均为专有技术点。固定床气化技术如Lumg炉及近年来进展较快的BCL熔渣气化炉针投料:碎煤/型煤+助熔剂对特气化剂:氧气+水蒸气。气化温度提高到1400℃-1600℃,氧气消耗的特中国煤化工仍有其他气化技术不可比报较高(平均大于20%),大多数与鲁奇炉相当,大大低于气流床气化炉;蒸汽用量较鲁奇炉大幅减少煤的CNMHG要适合的煤气化技术。尽管日(75%),水蒸气分解率超过90%。前活跃的气化技术很多,但每种气化炉型及工艺都只能适应某些煤种,气化能力较同内径鲁奇炉提高2-3倍除产出少址CH外粗气成反之,一定的煤种也只能用在某些炉型及工艺上,没有“万能炉型”。一种分与气流床产出粗煤气品质接近;碳转化率超过995%。气化技术对煤种的选择,不能只通过简单的“模试”或短暂的“试烧”,必SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT ECONOMY08年第18卷第35期文章编号:1005-6033(2008)35-0100-02收稿日期:2008-10-29反硝化生物脱氮过程中碳源的研究进展罗望',王增长',杨习居2(1太原理工大学环境科学与工程学院,山西太原,0300242上海理T大学城市建设与环境工程学院,上海,200093)摘要:对比研究了几种常用的外加碳源甲醇、乙醇、葡萄糖、纤维素、淀粉的脱氪效果,从而寻找处理效果妤又经济适用的外加碳源。关键词:反硝化;脱氮;碳源中图分类号:X703文献标识码:A随着社会的发展进步与人们生活水平的不断提高,水环境质量却日过程的碱源。如果碳源不足,反硝化阶段产生的碱减少,在硝化阶段需要益恶化地表水生态系统和环境遭到越来越严重的破坏。氮磷污染是导外加的碱源增加,导致工艺的运行费用增加致水体富营养化的主要原因。如何控制水体富营养化,治理氮、磷污染成为国前水处理领域的研究热点之3碳源的分类生物脱氮除磷是日前处理氮、确污染的主要手段,生物反硝化被认为是最经济、对环境污染最小的脱氮除磷方法,而且能够大范围地应用按照传统的分类方法碳源可以分为以下3种类型:一是易于生物降解的有机物《如甲醇、蔗糖、葡萄糖、纤维素等)二为可慢速生物降解的有1反硝化生物脱氮机理机物(如淀粉蛋白质等);三为细胞物质细菌会利用细胞成分进行内源反硝化。常用作外加碳源的一般分为两种:一种是以甲醇、乙醇为主的液态生物反硝化是污水中的硝态氮和亚硝态氮在无氧或低氧条件下被碳源。这类碳源作为传统碳源处理效果好,但相对成本较高。另一种是含微生物还原转化为氮气的过程。这个过程可以用下列反应式表示:纤维素、淀粉等可降解聚合物的固体碳源。这类碳源价格低廉,但后续处NO2+3H(电子供给体一有机物)→1/2N+HO+OH理困难NO3+5H(电子供给体一有机物)→1/2N2+2H2O+OH物反硝化系统中,反硝化细菌可以利用碳源作为电子供体,4不同碳源对反硝化过程的彯响NO3和NO3作为电子受体将NO3N和NO2-N还原成氮气,同时达到去除有机物的效果。由此可见碳源是反硝化过程所不可缺少的一种物质前面提到碳源不足将引起出水水质不佳,运行费用增加等问题,那么如何选择合适的碳源,达到成本低廉、处理效果好的日的呢?生物反硝化过程需要提供足够数址的碳源,保证一定的碳氮比才能使反硝化反应顺利完成根据呼吸作用原理不同的碳源,进行呼吸作用的反应过程不同,相同量的碳源由于分子式的不同,产生的ATP量不同,转化为细胞质物质2碳源不足引起的问题的量也不一样。如果转化为细胞质物质的百分比越大,说明细菌对这种碳源的需求量越大,那么这种碳源的效率也越高。随着各种化学物品的使用,使得水中的氨氮含量日益升高,部分南但是相对反硝化细菌而言,如果转化为白身细胞质物质的百分比方城市进水中CoD甚至低于200mg/L。高氨氮废水的处理在不添加外大,那么被氧化提供绐硝酸盐和亚硝酸盐电子的百分比也就越少除氮在碳源的情况下,硝化过程产生的硝酸盐和亚硝酸盐在反硝化阶段由效率也就越低。因此,在反硝化过程中应该添加低生长量的碳源。通过对于碳源不足,电子的供给不足,导致硝酸盐和亚硝酸盐不能有效地转化碳源的动力学参数研究,表明单碳化合物的生长址比较低,这是因为要为氮气排除,导致出水的氨氮含量无法达到排放标准。此外,由上述反应从单碳化合物中合成细胞物质所需要的能量越大,这种能址就一定程度式可知,反硝化阶段能产生碱,这部分碱正好能作为下一处理阶段硝化上阻止了细胞生长,而将碳源氧化使硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气去须在生产条件下,经过一定时间或较长时间才能取得。 Shell, GSP等国(2):1-4.外先进的气流床气化工艺,存在着投资高、技术费高等不足,一般企业无[2]李好管.坚持科学发展观、做大做强现代煤化工[J].煤化工,法承受。降低造价的办法是采用国内专利走国产化之路,这对国内的2006,34(5):1-8.科研设计单位提出了更高的要求国家相关政府部门也应制定相关的扶(责任编:王永胜持政策。参考文献第一作者简介:刘成周,男,1964年生,1984年毕业于焦作矿业学[]张东亮中国煤气化工艺(技术)的现状与发展[煤化T,2004,32院高级丁程师河南义马气化厂,河南省义马市,472300New Progress in Coal Gasification TechnologyLiU Cheng-zhT凵中国煤化工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