煤制天然气气化工艺及型煤气化经济性的研究

第33卷第09期煤制天然气气化工艺及型煤气化经济性的研究一李 军,等Vol.33No.09艺在气化过程中生成大量的煤焦油石脑油、粗酚、设同一规模的煤制天然气装置,采用固定床加压气.液氨。这些副产品可以抵扣产品天然气的成本,使化工艺合成天然气,其变换装置、低温甲醇洗净化得项目更具有经济性。装置、甲烷化装置的规模仅是气流床气化的2/3,因所以,煤制天然气项目若采用德士古气化工艺此,整个项目的投资会大大降低。对于一个年产20是不合理的。流化床气化工艺比较适应年轻褐煤气化,但气亿m'的天然气项目,采用固定床加压气化比气流床化压力<1 MPa,飞灰太多且含碳高,碳转化率、气化气化总投资至少可节省30亿元左右。(4)从项目投资风险上来看，气化装置作为整效率较低,难以应用于煤制天然气这样大规模的煤个项目的“龙头”,其能否稳定运行是项目的核心,气化项目。因此,对于煤制天然气项目,可供选择的气化直接关系到企业的效益和竞争力。Lurgi气化技术成工艺有GSP、Shell干粉煤气化、BCL固定床液态排熟、先进、容易操作,实际运行经验丰富,并全部实渣加压气化和Lurgi碎煤固定床干法排渣加压气现国产化;而GSP和Shell气化装置的关键技术还需引进,且工业化经验比较缺乏,能否持续稳定运化。如表1所示为这4种气化工艺比较表。行尚需实践检验;BCL虽然国产化程度较高,但是,表1 GSP、Shell 干粉煤、BGL.Lurgi 4种气化工艺比较从我国云南解化集团运行的结果看还存在一-定的名称GSPShellBGLungi问题,需要进- -步完善。原料要求粒度<0.2 m粒度<0.1 m粒度(5)从三废排放和环境来看，粉煤气化对环境水分<10%水分2%(爛煤)5-50<6%(禍煤)相对较好。气化渣无污染、废水量少且处理工艺成气化温度/C 1 400-1 6001 40-1- 6001400-1600 700-1 100熟。而固定床气化环境问题突出,尤其是鲁奇炉,废气化压力加MPa4242-4水成分复杂、量大,处理工艺流程长、投资大。有效气(H+CO+以褐煤为原料生产天然气,采用固定床气化优8.81.791.36.1体积分数/%于气流床气化，综合指标以BGL气化性能最好,原料煤(收到基)耗.203.218.7247.7285.9Lurgi次之。虽然目前BGL技术已完成大规模中试NgMWI煤气)和工业化示范,但总体来说,目前该技术还缺少商原料煤(干崇无灰基)160.21503178.6业运行的业绩。因此，就目前来看,煤制天然气项目耗Ag;MW"煤气还是以Lurgi气化最为合适。氧耗m'，108.5101.750.74.5MW煤气)3型煤气化工艺的效益分析燕气消耗Ag.MW+虽然目前煤制天然气项目以鲁奇炉气化最为0.8副产蒸气30000煤气)合适,但是鲁奇炉气化的原料和废水处理是不容忽碳转化率%99视的重大问题。本文就此提出,对煤制天然气项目冷煤气效事%89增加型煤气化来解决鲁奇炉气化的问题并探讨其气化热效率%9096最液态，查中液态,渣中液态，渣中干粉，灰渣残可行性。本文以新疆某年产20亿m3煤制天然气项几乎不含碳目的可行性研究报告为基础,对其增加型煤气化来废水少,易处理较少,较难处理多,难处理进行项目的经济性分析。国产化水平关键技术设爱引限关键技术设备引进 国产化事>9% 全部国产化3.1 经济效益分析将20%的煤粉制成型煤替代块煤进行气化,可相对投资比较高最低低节约煤、投资等费用,增加了型煤制造成本,具体见由表1可知:表2。(1)在消耗指标上,4种气化工艺原料煤的消耗表2费用变化.相差不大;而干粉煤气流床气化的耗氧量是固定床_项目变化费用/万元气化的2~3倍,以Lurgi气化最低;蒸气消耗上,煤减少1 215.36原项目投资15 422.40Lurgi消耗量最大, BGL仅为Lurgi 的1/6 左右。型煤成本增加4 572.49(2)4种气化工艺的碳转化率、冷煤气效率、气12 065.27化热效率相差较小。从表2中可以发现,增加型煤气化后，节约原料(3)在投资上,固定床气化比粉煤气化优势明1 215.36万元/a,原项目投资减少15 422.4万元/a,虽显,粉煤气化的投资至少是其2倍。BGL 气化和鲁然增加了4572.49万元/a的型煤成本,但是总投资奇炉相比,同直径的气化炉,鲁奇炉多l倍;而鲁奇减少了12 065.27万元/a。炉气化空分规模较小,投资可省约25%。总体来看,3.2 环境及社会效益分析鲁奇炉气化投资仍比BGL要高。另外,对于以煤为以20%的型煤代替块煤将污水处理污泥做型原料生产合成天然气,固定床气化生产煤气中按热煤黏结剂,石中国煤化工<燃烧残渣做值分布,焦油约占产品总热值的10%,甲烷热值约型煤改性剂,YHCNMH G.表3,臧少废占煤气总热值40%以上,H2、CO约占50%。因此,建水排放见表4。-271-.第33卷第09期煤炭技术VoL.33No.092014年09 月Coal TechnologySep. 2014doi:10.13301/j.cnki.ct.2014.09.101低阶煤表面活性结构对自燃的影响研究(1.甘肃农业大学理学院，兰州730070; 2.中国矿业大学化工学院，江苏徐州221008)摘要:以HM CY、BN 3种低阶煤样作为考察对象，研究了低阶煤中表面活性结构对自燃的影响,结果表明,在加热初期,越容易自燃的煤,其活性基团都是呈现减少的趋势,活性基团的量出现极大值的温度越低。含氧官能团在影响煤自燃中发挥着重要的作用,羟基与羧基可能是引起煤自燃的导因,亚甲基和醚键都是影响煤自燃的关键基团,而其中脂醚的作用相对最大。关键词:低阶煤;自燃;活性基团;热重分析;红外分析中图分类号: TQ530;TD75文献标志码: A文章编号: 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固体污染物排放 比较化虽然亦存在废水处理的难题，但比起鲁奇炉,废原排放量万e循环利用方式现排放量/万 leat循环利用方式水量减少了3/4 以上。气化废渣63水泥、建材配料67水泥建材配料(3)以褐煤为原料生产天然气,采用固定床气锅炉废渣.13水泥建材配料.化优于气流床气化，综合指标以BGL气化性能最石灰石渣储存利用困难好,Lurgi次之。废水燃烧残渣储存无法利用(4)以新疆某年产20亿m2煤制天然气项目为例，污水处理污泥储存、污染环境以20%的型煤代替块煤后,总投资臧少了12 065.27从表3中可以看出,有型煤气化工艺比无型煤万元a,石灰石渣排放量降低3万Ua,废水燃烧残渣系统的气化工艺的石灰石渣排放量降低3万ta,废量和污水处理污泥量均降低1万Ua,总的污水排放水燃烧残渣量和污水处理污泥量均降低1万ta。量降低252 m/h。表4废水排放比较参考文献:原污水排放量/m'.h2操入20%型煤污水排放量:mi.r[1]蔡东方,王黎,徐静,等.煤制天然气煤气化技术的研究现状及分析[J].洁净煤技术211,17(5);44 -47.低温甲醇洗装置3019.8酚回收装置91456.1[2]朱瑞春,公维恒,范少锋煤制天然气T艺技术研究[J].洁净煤技氨回收装置2013.1术,2011,17(6):81-85.从表4中可以看出，掺人约20%型煤进行气化[3]刘江,宿凤明.凌锋.煤制天然气项目气化技术选择[J].化学工业,010.28<11):8-10,14.比不加型煤气化的低温甲醇洗装置污水排放量降低[4]汪家铭BCL碎煤熔渣气化技术及其工业应用[J]化学工业,2011 ,2910.2 m2/h,酚回收装置污水排放量降低234.9 m/h,氨(7):34-39.回收装置的污水排放量降低6.9 m}h,总的污水排[5]屈利娟.流化床煤气化技术的研究进展[J].煤炭转化,2007(2):81-85.放量降低252 m/h。[6]谢书胜,邹佩良,史瑾燕.德士古水煤浆气化.Shell 气化和GSP气4结化工艺对比[J].当代化工2008.37().666 -68.6(1)在消耗指标上,千粉煤气流床气化的耗氧量[7]唐宏青.CSP工艺技术[J].中氮肥,2005(2):14-18.[8]李大尚.CSP技术是煤制合成气或(H2)工艺的最佳选择[J].煤.是固定床气化的2~3倍,以Lurgi气化最低;蒸气消化,2005(3):1-6.耗上,Lurgi消耗量最大, BGL仅为Lurgi 的1/6 左右。作者简介:李军(1963- ),河北张家口人,高级工程师，硕士,主要研究方向:中国煤化工08@163.com;通讯作(2)粉煤气化对环境相对较好,气化渣无污染、者:李建(1989E,主要研究方向:洁废水量少,但是固定床气化,尤其是鲁奇炉,废水成净煤技术,电子YHCNMHG分复杂、量大,处理工艺流程长投资大,而BGL气责任编辑:李富文收稿日期 :2014-06- 07- -272-.