煤气化多联产系统研究现状与进展

2010年第7期广东化工第37卷总第207期www.gdchem.com●85.煤气化多联产系统研究现状与进展徐昕'，罗方涛'，路学红1(1.兖矿鲁南化肥厂，山东滕州277527; 2.兖矿国泰化工有限公司，山东滕州277527)[擠 要]文章综述了国内外煤气化多联产系统及其关键技 术的研究现状和进展，对当前煤气化多联产系统研究的重点和存在的问题进行了总|关键词)煤气化;多联产; ICCC中图分类号TQ[文献标识码]A[文章编号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中国以煤为主的能源结构特点决定了煤炭仍将是中国未发以化石燃料为基础的近零排放发电技术。该计划研发和示范来主要的一一次能源"。煤炭资源的大量开发和利用在现有中国的技术重点是提高电站供电效率的技术和CO,分离与运输技煤基工业技术条件下产生的严重污染和温室气体排放问题,以术，主要包括6个工作小组，分别是燃气联合循环电站、传统及中国未来液体燃料供应的巨大缺口将使中国面临环境和国粉煤电站和燃饶后捕集、IGCC和燃烧前捕集、纯氧燃烧、CO2家能源安全的双重危机。以煤气化为核心的能源资源/环境封存和叶轮机械。在该计划的支持下，德国RWE公司正在筹体化多联产能源系统思想是实现未来中国能源可持续发展的建一个包括CO2捕集与封存的IGCC示范电站,该电站功率为重要思路，是21世纪洁净煤技术的重要发展方向。煤气化450 MW,净功率为330 MW,计划2010年开始建设，2014联产技术通过物质转化和能量转换的集成,解决了燃料和电独年投入运行，每年捕集260万o立生产时效事低、产品制造成本高的问题，在系统内部控制污日本于 1993年在“新能源产业技术综合开发机构"(NEDO)内设立“洁净煤技术中心”(CCTC)制订了“阳光计划”。日本及电力工业经济的发展和生态环境的改善有极其重要的战略新能源开发机构于1998年提出了以煤气化净化、燃气发电和意义，将给未来电力乃至整个煤基工业、燃料工业带来革命性燃料电池发电、液体燃料合成为主要内容的EAGLE(Coal的影响，世界各国正在大力推进其研究、发展和示范。Energy Application for Gas, Liquid & Electricity)多 联产计划7。1国内外煤气化多联产系统研究发展现状另外，从寄希望在本行业内寻求局部最优解为出发点，美1.1 国外煤气化多联产系统研究现状国一些大学正在进行理论与实践研究“生态工业园系统”;欧自20世纪80年代起，美国、欧盟和日本等国政府分别制洲、拉美等一些国家提出了“绿色化学与技术科研计划”;意定和实施了IGCC和煤炭联产研发和示范的国家计划。大利ISAB公司提出了用于石化企业的IGCC动力站等。1985~2000年，美国先后部署了5轮“洁净煤发展计划”总之，从同外的最新研究进展和发展趋势来看，煤气化多(CCT)?,资助建成了4座IGCC示范电站，总投资约21.7亿联产正在受到越来越多的关注，经过多年的发展，煤气化多联美元，占该计划总投资的31 %。1998 年，为了低成本地消除产及IGCC技术正在逐步走向大规模的商业示范。作为叮持续电力和交通运输部J利用化石能源而带来的环境问题，克林顿发展的先进洁净煤技术，煤气化多联产技术将逐渐成为现代的政府制定了愿景(21 Vision)能源 厂发展规划)，鼓励煤炭联主流洁净煤动力一化工联产技术，也将是未来能源系统的核心产系统关键技术的研发，强调多种先进技术的集成，大力推进技术和重要基础。煤炭等多种燃料的高效洁净综合利用技术，以期最终实现近零1.2国内煤气化多联产系统研究现状1-甸排放的多产品联合生产系统。一些国际上著名公司，如BP公国内研究所和大学与国际同步，在20世纪末开始了现代司、Texaco公司、GE公司Air Products and Chemicals公司意义上的煤炭多产品联产概念的探索,并已开始进行系统研究Shell公司等都在进行煤炭联产系统的研发。2003年初，美国和相关单项技术的研究开发。国家“973”项目中对联产系统政府宣布开始执行未来电力(FutureGen)项目,投资10亿美元，已进行了初步的分析，在概念研究、流程优化技术等方面取得计划10年内建设一座以煤气化为基础,275MW电和氢联产，了初步成果。中科院山西煤化所、清华大学、华东理工大学、并结合CO2捕集与封存，建成CO2和污染物近零排放的新一兖矿集团等单位开展了煤间接液化合成油、低碳混合醇、甲醇/代清洁能源示范厂。2008年初该项目进行了重组，将重点支二甲醚等方面的技术研发，并分别建立了中间试验装置; 2006年3月,由兖矿集I川和中科院工程热物理研究所共同承担的国持多座IGCC或其他先进燃煤电站示范。欧盟也十分重视煤气化多联产系统的发展。Shell 公司提家“863” 课题项目“煤气化发电与甲醇多联产系统关键技术出的Syngas Park(合成气园区)的概念51,合成气可直接用作燃的研发与示范”工程正式投入运行。中科院山西煤化所、煤炭气一蒸汽联合循环发电的燃料及城市煤气，还叮生产甲醇、二科学研究总院北京煤化所多年来一直从事煤气化、直接液化等甲醚，后者既是重要化工产品的原料，又是有效的清洁能源,单项转化技术的研究;中科院工程热物理所和清华大学等单位并且能进一步合成尿素、醋酸、胺盐等产品。自2004年欧盟一直在系统集成与优化方面在开展工作，对煤气化发电燃(原)开始执行HYPOGEN项目，该项目以建成煤气化为基础，生料联进行深入研究;对燃烧室的中国煤化工级院校了类研究机构。产电力和氢并进行CO2分离和处理的近零排放电站为目标。其气化多联产(IGCC)及该项目从2004年开始，计划到2015年完成建设和示范运行，其关制HCNM H G五研发的华础上，经总投资达13亿欧元。德国提出了COORETEC(CO2 Reduction续推进多联产系统关键技术进行工程化放大和深化，并实现集Technologies for fssil- fired power plants)计划问，旨在研究开[收稿日期] 2010-05-28[作者简介]徐昕(1970-), 山东滕州人，本科，助理工程师，主要从事化工设备及工艺技术与管理工作。.广东化工2010年第7期.86.www.gdchem.com第37卷总第207期成创新。2006年9月“十- -五”863“以煤气化为基础的多联/W,要达到这样的目标需感新的技术。产示范工程”重大项目正式启动。该项目是“十一五”863能2.5基于零排放的CO2储存和减排技术2源领域第一一个启动的重大项目，投入3.5亿元政府资金，以我如何实现高效能源利用的同时控制CO2的排放，是新型国能源企业投资超过220亿元将建设的IGCC和联产工程为依能源系统开拓的难点目前，正在研究和已应用的储存和减排托，通过自主研发，实现2000 Vd级新型水煤浆气化技术、CO2的措施主要是将CO2 分离后注入深煤层或油田以强化煤2000 Ud级干煤粉加压气化技术和600/1800 Ua级粉煤加压密层气和石油的开采及各种联产工艺。然而，上述技术均无法实相输运床气化技术工业示范，完成40 MW和130 MW级天然现大量CO2的储存和减排，因此基于零排放的CO2储存和减气燃气轮机改烧合成气技术，突破10~ 100万t间接液化合成排技术已成为当今研究开发的重点。油技术;在珠三角、长三角、环渤海选择3个示范点，应用3结语自主研发的技术建成4座具有不同技术和区域特点的120~煤炭气化多联产技术是实现煤炭经济、高效、洁净利用的200 MWe级电站，并实现商业示范;中国华电集团公司已在最佳途径之是未来洁净煤技术发展的主流趋势。目前，我杭州新建200MW级的IGCC电厂;中国华能集团在天津新建国在多联产方面已取得了较大的成绩，然而在某些关键技术的250MWe1GCC电厂;东莞电化实业股份有限公司将新建研究和学握上和发达国家还存在较大差距。因此,加大对煤气4x20MWe级ICCC电厂和120MWe级燃油联合循环电”。化相关关键技术的研究和开发，对于未来我国能源有效利用和上述项目由于经济危机等原因有所延缓。环境保护具有十分重要的意义。2当前研究的重点及存在的问题与不足2.1大规模煤气化技术参考文献目前，适用于大型IGCC装置的、符合实际要求的煤气化工[I]杨鉴淞.煤炭资源可持续利用制度的经济学分析[].中国煤炭，2006,艺主要在水煤浆气化和粉煤气化工艺中选择，该工艺装置的气化(10).能力单系列已达到2000~2500Vd,并已进行过250~300 MW等[2]焦树建.美国的IGCC示范工程与研发工作[].燃气轮机技术, 2006,级IGCC示范。然而，更大规模的煤气化装置日前还未能工业化，研究煤气化装置的大型化是当前煤化工行业研究的重点6。[3]NETL. Tracking new cal-fired power plants-Coal's resurgence in erice2.2高温除尘脱硫技术power generation{J]. 2007, 24.为充分利用从气化炉出来的合成气的显热,不宜采用水激[4)焦树建.论以“合成气园”为基础的多联产技术[C].以煤气化为基础冷的方法，因而高温条件下合成气净化问题成为了一个重要课的多联产战略研讨.题。此外，煤基多联产系统合成气的各种其他杂质，包括有害[5]赵洁，赵敏，谢秋野.国内外整体煤气化联合循环电厂发展概况及我国痕量金属化合物的脱除都是一个共性的关键问题。目前高温除建设条件分析[J].中国电力，2006, 39(4).尘多处在实验室与中试规模,进入示范应用的有陶瓷过滤器和(6]康志国，李永玲，唐超君，等.基于煤气化的CO2零排放煤基能源系陶瓷阻隔过滤器;而高温干式脱硫以循环可冉生金属氧化物吸统研究进展(J].煤炭转化, 2009, 32(1): 85-90.2.3先进高效的燃气轮机技术"1.[7]Gas turbine world. 2008, 38(3): 33.[8]肖云汉.以煤气化为基础的多联产技术创新[1].中国煤炭，2008, 34(11).21世纪的化石能源和资源的利用均以燃气轮机作为动力[9)王辅臣，于广锁，集欣，等.大型煤气化技术的研究与发展[].化工进生产的关键核心部件，技术进步(先进冷却技术、材料)将使得展，2009, 28(2): 173-180.透平进口温度提高至约1500 C以比,同时结合系统的研究，[10]鲍国杭，郭曙强，张一帆.煤气高温脱硫的实验研究[].上海大学学天然气为燃料时将使得系统效率达到60%左右。另--种选择报，2008， 14(3)就是采用湿空气透平(Humid Air Turbine)技术，完全省去投资[11]糜洪元.国内外燃气轮机发电技术的发展现况与展望[.电力设备，较大的蒸汽透中，NO.排放水平大大降低，每千瓦投资成本可2006，7(10): 8-10望低于天然气联合循环。促使先进燃气轮机在中国的发展和应[12]朴金花，廖世军.基于无机固体酸的燃料电池用质子交换膜的研究进望低用也是中国能源工业所面临的重大挑战之一。展[].现代化工，2009，, 29(3).先进的高温(如固体氧化物SOFC)和低温(质子交换膜[13)宿建锋，李和平，负小银，等. IFCC的特点与CO2捕捉技术[I.华电技术，2009, 31(1).PEMFC)燃料电池技术是目前研究热门。前者可用于分布式热、电、冷联供，后者叮用于车辆。常压燃料电池已有从几千(本文文献格式:徐昕，罗方涛，路学红.煤气化多联产系统瓦到几千千瓦的机组，造价2000~ 3000美元/kWe,燃料电池研究现状与进展[J].广东化工，2010, 37(7): 85-86)寿命应该最小不低于8万小时，电池堆成本为100200 美元(上接第81页)[8]薛永霞，陈永平.对氨基二苯胺合成技术进展[].化学工业与工程技术，.时国内企业应该加快硝基苯法工艺技术的研究与开发,尽快进2008，29(5): 40-44.行中试研究，一且技术成熟，应采用该法对现有的甲酰苯胺法[9]余传文.合成RT培司工艺技术进展[].江苏化r, 2002, 30(4): 27-30.装置进行改造，或新建工业化装置。挑战与机遇同在，只有不[10]秦伟程.对氨基二苯胺合成工艺技术进展[小].化工中间体, 2004, (78):断地进行技术改造，降低生产成本，减少三废污染，提高产品.[11]王楚峰，傅建龙.4氨基二苯胺的合成进展[U].精细化工中间体，2003,19-24质量,中国的RT培司工业才能在未来激烈的市场竞争中生存。33(5): 9-11.[1]梁诚.对氨基二苯胺合成工艺技术进展[].杭州化工，2004, 34(3):(本文文献格式:谢恩，宋晶丹，马良. RT培司生产工艺技术(2]郭传顺，孙岳明，钟自强.对氨基苯胺生产工艺研究及合成技术进展20-23.及市场前景[J].广东化工, 2010, 37(7): 80-81)[].聚合物与助剂，2006, (3): 5-9.[3]德小明。对氨基二苯胺生产技术及其进展[].化工文摘，2008, (3):《广东化工》欢迎投稿25[4]燕丰.对氨基二苯胺生产技术及其进展([].精绸化工原料及中间体,中国煤化工订阅2008, (5): 30-33.[5]金栋，肖明.橡胶助剂中间体.对氨基二苯胺生产技术及其进展[].广YHCN M H G6009东橡胶，2009, (3): 9-12.[6]妊天明，邱辉强，徐闰耀. RT培司合成工艺概述[].化工生产与技术，Email: gdcic200@163.com1995, (1): 11-15.[7]郎玉成，二苯胺法合成RT培司技术进展[].化工纵横, 999 (9): 1-s5.