我国氮肥行业煤气化技术简介

第28卷第2期煤炭技术200年2月Feb. 2009我国氮肥行业煤气化技术简介董洪峰,师帅(中国矿业大学化工学院,江苏徐州21116)摘要:煤气化技术在我国氮肥行业占有极为重要的地位是合成气的重要来源煤气化技术工艺的选择很大程度上决定着氮肥企业的发展。主要对我国氮肥行业现有的主要煤气化技术进行介绍增进读者对煤气化技术的了解。关键词:煤气化;流化床;气流床中图分类号:T54文献标识码:A文章编号:1008-8725(200)02-000-04Introduction of Coal Gasification Technology in Chinas NitrogenousFertilizer IndustryDONG Hong-feng, SHI ShuaiCollege of Chemical Technology, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China)Abstract: Chinas coal gasification technology in the possession of nitrogen fertilizer industry is extremely im-portant position, is an important source of synthesis gas, coal gasification process technology to a large extentdetermined by the choice of nitrogen fertilizer for the development of enterprises. This paper stated Chinas nitrogen fertilizer industry existing major coal gasification technolto enhance the readers understanding ofKey words: coal gasification; fluidized bed; entrained-flow0引言等技术的龙头和基础,气化工艺在很大程度上影响煤化工产品的成本和效率,因此研发经济、高效、低煤气化工艺是合成氨、合成甲醇、IGC、煤液化耗、无污染的煤气化技术是发展煤化工的前提。3发展方向析和提出专家决策方案。在事故情况下,指示最佳救灾避灾路线,为抢救和疏散人员、器材提供决策。最近,一套基于第五代人工智能和数据库技术(3)网络化:安全监测系统连接局域网或因特的煤矿安全远程监测监控信息系统解决方案诞生,网,系统应用软件按统一的格式向外提供监测数据它将数据库、数据通信等技术融合,成功实现了远程各生产矿井与矿务局、各矿务局与本省乃至全国煤实时数据釆集终端、数据库存储、组态控制、大型门矿系统枃成统一完整、功能先进的计算机网络系统,户集成平台、超常延时免充后备电源系统等全套解真正实现更大范围的煤矿资源共享。同时,有害信决方案,可以实时釆集煤矿井下传感器上的原始数息变化透明度高,政府监管力度加大。据,动态监控,在线提供远程报警信息,初步实现了危险源的在线监测和事故隐患的动态跟踪。该系纯4结束语为建立多级煤矿生产安全预警体系,为各级煤矿安随着科技的不断进步及矿井生产自动化程度的全监察部门提供了一种预防性的煤矿安全生产监察提高煤矿监测监控系统技术已逐步渗透到采、掘手段。机、运、通等各环节,在煤矿安全生产、高产高效以及目前,国内外煤矿安全监测系统发展主要体现防灾减灾中发挥着重要的作用。同时它是一门综出以下3个特点:合性很强的技术系统,涉及到计算机、传感器、光(1)综合化:监测参数类型多,系统容量大,生电、工业电视、光纤网络通讯等技术,还在不断的进产、环境和安全监测集成一体,实行综合化管理针步和完善,高性能的计算机煤矿监测监控系统应用对通信协议不规范和传输设备物理层协议不规范,有着广阔的前景。应尽快寻找一种解决系统兼容性的途径或制定相应参考文献:的专业技术标准这对促进矿井监控技术发展和系[1]丰尚奇加强小型煤矿安全监测系统的探讨[刀煤矿安全,统的推广应用具有十分重要的意义。002,31(1)(2)智能化:传感器零漂、灵敏度实现自校正,不[2]张宏福现场总线与工业以太网应用于煤矿综合监控系统的探讨[J煤矿安全,2006,(6):55-56仅进行有害信息监测,而且注重发展信息分析和事[3训远程教育[J].煤炭故预测功能。并且在软件技术上应研究开发能根据中国煤化工被监测环境地点的参数进行有效的危险性判别、分CNMHG(任编拜王秀丽)收稿日期:2008-08-15;修订日期:2008-10-20作者简介:董洪峰(1988-),男,河北唐山人,现为中国矿业大学化工学院学生,主要研究方向:化学工程与工艺,Td:13585478690,E-mail:hongfeng-007@126.como煤炭技术第27卷我国是继德国以后研究开发与应用煤气化技术该技术釆用的煤种有褐煤、烟煤、贫瘦煤、无烟最多的国家,目前主要气化炉型有固定床、流化床煤、焦粉等,适应性较广,目前在工业装置应用的和气流床3种,对于炉型,有固定床间歇气化炉、灰煤种有甘肃华亭烟煤、陕西彬县烟煤、山西大同粘结熔聚、德士古等多种,不同造气方式均有各自不同性烟煤、山西唐安无烟煤以及平顶山高灰分烟煤等。的特点,在国内也有不同厂家采用。现选取有代表该技术对煤种的灰熔点、灰份等性质的要求不性的煤气化技术进行介绍和分析高,比较适应我国普遍的高灰份的煤种体现了我国1我国煤气化技术概况的特色,在我国有较强的适应性。但是此技术推广应用时间较短,应用厂家较少,使该技术相应的设1.1固定床气化技术计、制作、应用经验较少。在各厂家应用时出现的问这是我国最早采用的煤气化方式,也是目前在题仍很多,设备连续运转周期较短,设备开停车频国内甲醇与合成氨装置中应用最普遍的一种造气方繁,同时为了保证装置运行稳定性,一套装置需配式,占目前合成氨生产能力的70%以上。该造气方置2台以上造气炉。本技术目前仅限于常压气化,式采用无烟块煤或焦炭为原料,要求粒度在20~80对低压和加压气化还没能很好的解决,所以影响了m之间,水分含量<8%,经过多年的发展,该技术本技术的推广和应用。己经成熟,且装置已经完全国产化,目前在国内有1.3气流床气化技术500余家企业采用该技术。1.3.1壳牌煤气化技术固定层间歇气化造气系统,主要包括原料煤的荷兰国家电力局釆用壳牌煤粉加压气化工艺于配置、造气、气体净化除尘、废热回收等装置。生1993年底在 Demkolec南部 Buggenum建成了一座发产工艺为常压间歇气化。根据不同的控制工艺可生电能力为300Mw的煤气化联合循环发电装置,气产成分不同的水煤气和半水煤气,该技术采用固态化装置的设计能力为单炉投煤量20vd,气化压排灰方式,由于采用空气作为氧化剂,碳利用率较力为310MPa。1997年运行率达95%以上,各项指低,入炉蒸汽分解率低,灰渣含碳量较高,一般在标均达到设计值20%左右。因为是常压间歇制气,单台设备生产能壳牌公司开发的气化炉为对置式四喷嘴,采用力较低,所产煤气有效气含量在60%-85%之下部干粉加压进料,采用成双对称布置,装置的操间作弹性较大。高温制气使气化反应进行的很彻底,该技术投资少,建设周期短,并且该技术引进因此所得煤气中副产物很少,不含重烃,对环境污时间早,国产化水平高,经过几代技术人员的努力,染小。气化炉操作温度为1500-1700℃,造气压使得该技术得到了长足的进步,是我国目前应用最力为2.0-40MPea,采用液态排渣技术,渣中含碳广泛的技术量<1%,碳转化率达99%,煤气中有效气含量约1.2流化床气化技术90%1灰熔聚流化床粉煤气化技术,是中国科学院山对于壳牌煤气化技术,国内从2001年起,已经西煤炭化学研究所和陕西秦晋科技有限公司等单位有广西柳州化肥厂、中石化湖南洞庭氮肥厂、中国神联合开发的,具有国内自主知识产权的煤气化技华煤制油有限公司、中石化湖北枝江化肥厂、中石化术。目前在国内已有多家企业采用该技术生产合成安徽安庆化工总厂大连大化公司合成氨厂、云南云氨或甲醇。天化集团、云南沾化集团等多家单位引进了十几台灰熔聚流化床粉煤气化技术采用富氧或纯氧连套$hel炉工艺,生产能力从2x10ta至5×10ua续制气,造气压力003-100MPa,操作温度低于不等,基本应用于合成氨和甲醇装置。由于涉及到灰熔点,一般在1100℃。采用固态排灰方式,灰渣专利技术转让、设备国产化率低关键设备需进口等含碳量<10%,有效气含量72%-78%,气体中无因素,使该技术成为目前国内投资最大的煤气化装焦油及重质烃类等物质,酚含量低,废水量少2置,2×10a合成氨装置配套的煤气化系统,投资单台设备生产能力按合成氨计算,从3×10ta约35-4亿元,其中空分系统投资约1亿元。至10×10ta不等。考虑到设备检修较频繁,一般一套装置要配置2台以上造气炉,以保证装置运行中国煤化工需要在国外制造连续性和稳定性。对于10×10ta合成氨装置,灰同CNMHG进口,装置国产化熔聚造气系统的投资1.5~25亿元,其中空分系统率低,使该气化装置的投资在目前国内煤气化技术的投资约占40%以上。中最高,使产品成本中折旧占较大比例。同时装第2期董洪峰,等:我国氮肥行业妹气化技术简介置建设周期较长,一般建设周期要3a甚至更多,并该技术不是所有煤种均适合,为了保证系统长且气化炉结构过于复杂,加工难度极大周期稳定运行,一般说来灰分低、灰熔点低粘温特(2)气化炉热利用采用废锅流程,使所产煤气性好的煤比较适应该技术,所以一般要求原料煤灰中氢碳比约05,氢碳比太低,而生产甲醇所需氢分控制在20%以下,灰熔点在1300℃C以下。但我碳比应超过2,生产合成氨要求全部CO进行变换,国普遍是高灰份高灰熔点的煤,所以该技术煤种适因此该装置所产煤气需后续的变换工段消耗大量蒸应性不强。气来完成CO的变换。因此从气体成分角度考虑,1.3.3四喷嘴对置式水煤浆气化技术该技术更适合于发电装置,而不适合生产甲醇和合该气化炉是华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂、中成氨等化工产品国天辰化学工程公司等单位联合开发的,具有国内(3)运行经验不够丰富,国内引进的She干煤自主知识产权的煤气化技术。是在德士古水煤浆气粉气化装置已有数套但开车率很低,出现了大量的化技术的基础上进行改进的一种气流床加压气化技问题究其原因笔者认为国内化工厂家盲目听信厂术,相当于国产德士古技术。该技术第一套示范化家的宣传,She技术在国外只有 Buggenum在运转,装置于2005910月在充矿鲁南化肥厂正式投入运而且是用于ICCC发电,没有应用于化工领域的经行,装置配套2台气化炉,日投煤量1000t,年产验S,同时生产能力也没有国内引进的大导致了装甲醇24×10°t并配套发电项目,目前已正常运行置引进后产生了大型化后的一系列不可预料的问年多,属较新的煤气化技术国题,这值得国内的企业反思。目前除兖矿鲁南化肥厂采用该技术生产甲醇1.3.2德士古水煤浆气化技术外,2004年在华鲁恒升建设了第二套日投煤量650德士古水煤浆加压气化工艺简称TGP,是美国t、操作压力65M的煤气化装置,目前运转正德士古石油公司在重油气化的基础上发展起来的。常,同时国内多家企业也已采用或拟采用多喷嘴对1945年德士古公司在洛杉矶近郊蒙特贝洛建成第置式水煤浆气化技术建设煤化工装置或IGCC装套中试装置,并提出了水煤浆的概念水煤浆采用置。拟建装置有江苏灵谷集团年产4×10°t合成氨柱塞隔膜泵输送,克服了煤粉输送困难及不安全的项目、滕州凤凰化肥有限公司6×10°t醇氨项目、镇缺点后经各国生产厂家及研究单位逐步完善,于江索普集团6×10t醋酸配套造气项目20世纪80年代投入工业化生产,成为具有代表性该技术属气流床加压气化装置,湿法进料,液的第二代煤气化技术。态排渣。煤气化系统主要由水煤浆制备装置、四喷该技术属气流床加压气化技术采用湿法进料,嘴对置煤气化装置煤气初步净化装置、含渣水处理液体排渣技术,煤浆含水量约30%~4%。装置的装置及配套空分装置等部分组成。气化压力3.0造气压力在25-65MPa之间,40MPa装置较为-65MPa,操作温度120-130℃,残渣含碳量普遍。气化炉一般操作温度为1300-1400℃,比原≤5%,有效气含量≥83%,碳转化率≥98%。料煤的灰熔点高50~100℃。由于是高温气化,气该技术是在德士古水煤浆气化炉基础上,针对体中含甲烷很低(C含量≤Q1%),无焦油,对环德士古技术存在的主要问题进行技术改进的。对德境影响小,便于气体净化。士古技术存在的如单喷嘴造成开车率低、操作弹性我国于1989年在兖矿鲁南化肥厂引进了第套德士古水煤浆加压气化装置,目前有上海焦化小、耐火砖寿命短造成运行费用高、气化炉带水等厂、陕西渭河化肥厂、淮南化肥厂、吉化公司化肥厂主要问题进行了改进,从目前运行情况来看,上述和金陵石化等十多家企业采用德士古煤气化技术用同题均有明显改善。该技术是拥有自主知识产权的于生产合成氨和甲醇等化工产品。目前国内装置最技术,因此比引进专利的技术使用费大幅降低,同大投煤量1000td,国际最大装置投煤量为2000t时在设备、材料的国产化程度也有较大提高。由于d。德士古工艺在我国应用有10多年的经验,因此采用四喷嘴技术,煤气化装置投资较大,要超过德对于该工艺技术涉及到的设计设备制作安装装古技术的20%、s°年化技术仍采用水煤置开车、操作等方面均具有丰富经验,技术成熟可中国煤化工靠,设备国产化率高投资相对较低,一套投煤量浆点如氧耗高、对煤500td气化压力为40MPa的气化炉系统投资约7质CNMHG命短、需要设置备000万元;一套投煤量1000ud、气化压力为4.0用炉等,不会有根本性的改变。此外,多喷嘴多路控MPa的气化炉系统投资约11000万元。制系统还增加了设备投资和维修工作量。第28卷第2期煤炭技术Vol 28. No209年2月Fe,2009冰kkk煤矿机械不率率十一矿主要通风机改造及通风系统优化研究何宗礼(河南理工大学,河南焦作454100)摘要:针对十一矿改扩建期间供需风之间的矛盾问题通过计算机模拟分析,提出了采取扩巷降阻调整矿井生产布局和改造现有主要通风机等提髙通风能力的方案。经现场实施矿井风量增加了41.17m/s,风压在300a以下,达到了预计的要求。使矿井通风系统更加合理、安全、经济。关键词:通风系统;主要通风机;优化中图分类号:mD72文献标识码:A文章编号:1008-8725(2009)02-0012-0411 Major Fan of Mine and Optimization of Ventilation SystemsHE Zong-li(Henan University of Technology, Jiaozuo 454100, China)Abstract: The 11 Ore expanded wind during the conflict between supply and demand problem, through com-puter simulation analysis, to widen the roadway down resistance, adjutransformation of the existing main ventilation fan, and so improve the ability of the programme. After the implementation of the scene mine air volume increased by 41.17 m /s, the air pressure in 3 000 Pa, is expectedto meet the requirements. The mine ventilation system more rational, security, economicKey words: ventilation system; major fan; optimization0概况60万to2001年10月第一次改扩建工程完成后,设计生产能力120万ta。矿井在采煤层为丁s-6、平煤天安十一矿位于平顶山市以西13km,平戊,0、已5m三组六层煤。开拓方式立井开拓,3个顶山煤田李口向斜西南翼西端。井田东西走向长立井2个水平开拓全井田。一水平标高-180m,二588km,南北倾向平均宽284km,面积1668km2。水平标高-593m。矿井于1979年1月1日简易投产,矿井年设计能力通风方式为中央分列式,通风方法为抽出式。[3]李志远张大晶宋甜甜壳牌煤粉加压气化技术[]化工进2结束语展,2003,2(9):998-100[4]陈家仁加压气流床煤气化工艺的发展现状及存在问题[刀]煤现在我国国内的煤气化工业正如火如茶的建设化工,2006,(6):1-7中我国煤气化技术领域目前呈现出百家争鸣的局[5]夏呢陈汉平,王贤华气流床媒气化的现状及发展(口,煤媒炭面。传统的煤气化技术依然占据主导地位新型技[6]黎军德士古水煤浆气化工艺概况[J安徽化工,200,(1):46术蓬勃发展,国外技术正逐步被本国技术所取代,相信在我国科技工作者的努力之下我国煤气化技术定[7]张惠滋德士古煤气化工程技术问题的探讨[J榆林科技200,(4):51-53将取代国外技术真正适应我国国情造福本国工(8】李庆,蔡雅娟,魏先全,等,加压气流床煤气化单元技术及工艺选择[]泸天化科技,2007,(4):357-367参考文献:[9]刘功年煤气化技术的应用与评述[J]氮肥技术,200,27(6):9刘卫平煤气化技术的发展和现状[]氮肥技术,20,28(5):7[10)于广锁,牛苗任梁钦锋气流床水煤浆气化技术的应用现状2]房倚天,王洋,马小云,等灰熔聚流化床粉煤气化技术加压大中国煤化工(任编辑王秀丽)型化研发新进展[门]煤化工,2007,(1):11-15CNMHG收稿日期:2008-09-17;修订日期:2008-12-03作者简介:何宗礼(1965-),男河南南阳人,高级工程师1988年毕业于原焦作矿业学院采矿专业现为河南理工大学硕士研究生,Tel:0375-2730223。