煤气化技术选择

第42卷第10期化工技术与开发Vol42 No 102013年10月Technology Development of Chemical IndustOct.2013煤气化技术选择鲍卫娜2,李红海青岛科技大学,山东青岛266000;2.山东兖矿国拓科技工程有限公司,山东滕州277527)摘要:主要针对煤气化技术选择进行阐述,国内气化技术众多,选用煤气化技术时应遵循经济、适应性原则、安全可靠原则、技术先进性原则以及清洁生产原则,通过煤质分析,综合考虑各方面因素,才能选择最优的、适宜的的气化技术。关键词:煤气化技术选择;多喷嘴对置式气化技术;水煤浆气化技术;干煤粉气化技术;热壁炉;冷壁炉中图分类号:TQ54文献标识码:A文章编号:1671-9902013)0-045403目前国内外气化技术众多,固定床主要为鲁奇调整煤浆粒度级配,或通过配置新型添加剂改变原炉、UGⅠ造气炉,但由于其气化效率低,原料煤受限料煤孔隙结构等方式在一定程度上提髙了原料煤的以及环保压力大等问题将逐步被先进的煤气化技术成浆性。因此只要通过配煤或分级研磨、选定特定所取代。而气流床气化炉煤种适应性强,碳转化率添加剂可以提高原料煤成浆性,浓度提至55%以上高,消耗低,易于大型化,代表了煤气化技术发展的选用水煤浆气化技术在经济上是可行的。反之则适主流方向。如今国内外比较常用的为引进的Shel、于用粉煤气化技术。然而影响原料煤成浆性的主要GSP、CE以及国内具有自主知识产权的多喷嘴对置因素是内水含量,内水含量高时为了保证煤粉输送式气化技术、清华炉、航天炉等煤气化技术。面对众正常,煤粉制备干燥环节要求高,能耗大大增加。多的煤气化技术,如何进行技术选择,本人认为主要对于热壁炉与冷壁炉气化间选择,则主要考虑应该从以下几方面进行考虑。煤种的灰熔点、灰分。灰熔点过高,超过1350℃,则1经济性、适应性原则宜选用冷壁炉,但如果通过配煤或添加助溶剂的方式可以降低灰熔点的话,则也可选用热壁炉。如果适应性主要表现在2个方面,一是对原料煤的灰熔点过低的话则较适于热壁炉。相关材料显示适应性;二是与下游装置的配套性。如果灰熔点过低可能影响冷壁炉挂渣情况。通过1.1对原料煤的适应性及经济性分析运行厂家调查冷壁炉一般不使用灰分超过30%的对于水煤浆与干煤粉气流床气化技术间选择,原料煤,灰分含量过高选用冷壁炉、热壁炉都不经主要考虑煤种的成浆性,煤浆浓度对气化效果影响济,尤其液态排渣系统,影响系统长周期稳定运行很大。水煤浆进入气化炉燃烧、气化,水煤浆中水而原料煤灰分含量过低则会影响冷壁炉挂渣,灰分分只有部分参加反应,其含量越高,所需蒸发时间越10%以下选用热壁炉更经济。长,所需热量越高,着火越困难,气化生产的合成气原料煤另一项重要指标便是灰渣粘温特性,对中有效气体成分一般越低,而且波动较大,影响了气于粘温特性差的煤种不适于液态排渣气化技术,同化炉产气量及后系统的生产负荷。这样既提高合成时不利于冷壁炉固态保护渣膜的形成,严重影响系气耗煤、耗氧,同时也严重影响后系统的成分配比,统的安全稳定运行。为生产操作维护增加难度。为了保证煤浆粘度在因此,在选择气化技术时绝不能盲目认为哪种合适范围内,提高原料煤煤浆浓度,从而提髙经济效气化技术煤种适应性更广,需要根据原料煤分析数益,或解决低阶煤利用问题,越来越多的科硏院所针据综合判断。此外对于任何气化技术而言,煤质的对原料煤煤浆提浓进行了大量硏究,通过分级硏磨稳定性都是气化系统长周期稳定运行的保障,没有作者简介:鲍卫娜(1982-),女,汉族,河北省藁城市人,工程师,学士学位,主要研中国煤化工3791403199E-mal:431086081@qgcHCNMHG收稿日期:2013-0846化工技术与开发第42卷稳定的原料来源,或为了节省原料采购成本,频繁更内运行问题多, Shell公司抓住这一契机,在中国大换煤种,势必给系统运行带来隐患,反而得不偿失。力推广其技术,取得了不错的业绩,但这些装置大多1.2与下游装置配套性运行令人失望,加之该技术存在气化炉和废热锅炉与下游装置配套性主要是考虑下游工段产品情结构复杂、加工难度大,投资大,一些主要设备、阀况如果生产合成氨或制氢气化技术选用激冷流程门、仪表依赖进口,成本较高流程复杂,现场管线设更经济,选用废锅形式需要额外补充蒸汽增加能耗;备繁多、无备炉配置不合理等问题,后期推广情况同时水煤浆气化生产的合成气中H2约36%,OO约般。GSP气化技术由于技术本身存在一定的缺陷,46%,航天炉气化中H约25%,CO约6%,选用水煤自引进国内后,一直运行不佳浆气化技术,后工段配套变换净化装置规模可适当航天炉是航天十一所借鉴 Shell GSP、GE煤气减小,降低能耗。对于生产甲醇产品,通过运行装置化工艺中先进技术,配置自己研发的盘管式水冷壁来看水煤浆气化可操作压力等级较干煤粉高,可减小气化炉而形成的一套结构简单、有效实用的煤气化甲醇合成压缩比,甚至实现等压合成,降低了能耗工艺。其关键设备气化炉及水冷壁、烧嘴、破渣机煤粉阀、锁渣阀等均由航天十一所自己制造,实现国2安全可靠性原则产化。由于其投资相对较低,近两年在国内市场取可靠性的体现是气化装置能够安全、稳定、长周得了不错成绩。期、满负荷运行。UCI固定床由于设备结构简单,易通过各报道来看,干煤粉气化厂家存在的共同于操作,投资低等优点,普遍应用于国内各中小化肥问题是煤粉制备单元环境差煤粉制备输送环节流流化床气化技术国内外研究众多,但尚未有成程复杂,煤粉输送计量不准,合成气带灰量大,对水熟的工业实践装置验证。对于气流床气化技术,众质及变换系统影响大,污水处理量大等。而对于水所周知,在水煤浆与干粉进料相比,水煤浆气化技术冷壁气化炉其运行关键是炉壁能够形成一层均匀稳存在技术成熟可靠、维护简单等特点,大多客户在技的固态渣膜以及水冷壁的正常运行术选择时首先考虑的便是水煤浆气化技术。CE水3技术先进性原则煤浆气化技术自20世纪80年代末,鲁南化肥厂引进至今,经过国内技术人员不懈努力,优化完善了3.1大型化该技术。而多喷嘴对置式气化技术自2004年首套从大型化角度看,气流床有优势,从气流床本气化炉运行至今,通过不断优化,解决了早期影响身的大型化看,多喷嘴比单喷嘴有优势。固定床由系统长周期稳定运行的两个关键因素拱顶耐火砖于对煤种的要求严格,生产能力低,从气化技术的发与工艺烧嘴的使用寿命问题,拱顶砖一般都能达到展角度看,已无法适应现代煤化工的需要,面临着淘1000h以上,创下最长记录15000多h,而工艺烧嘴汰。对于气流床来说由于运行温度、压力高,处理能最长也能达到150多d的好成绩。该技术的安全力大大提高,而且相对固定床,气流床气化炉煤种适性、可靠性成熟性、先进性(节能、环保)在多家工应性更强。业运行中得到了充分体现,为此,国家工信部在其印对单喷嘴气流床来说,由于一只烧嘴处理能力发的《石化和化学工业“十二五”发展规划》中指出,有限,不易于大型化,一般CE气化最大处理能力为多喷嘴对置式水煤浆气化技术为“十一五”期间取1500·d,过大将影响烧嘴雾化效果,降低气化效得的技术装备方面重大突破,并将在“十二五”期间率,不经济。而多喷嘴气化由于烧嘴数目多,可以分进行全面推广。至今多喷嘴对置式气化炉已成功推担更多的负荷,目前多喷嘴对置式气化技术正在运广33家92台套,其中已有12家29台气化炉在运行。行和设计的处理能力分别有750级、100级、1500近年随着新疆、内蒙等地褐煤等低阶煤的开发级、2000、2500级、300级,是目前处理能力最利用,干粉气化由于其不受成浆性能的限制再次走大的气化技术,对于300级气化炉每个烧嘴也仅俏。现国内外干煤粉气化炉主要为引进的she、承担750t的负率高,而且尚有提升空间。GSP以及国内的航天炉,均为干煤粉进料水冷壁式3.2指标先进中国煤化工气流床技术。20世纪90年代由于GE气化炉在国CNMH碳转化率問m烁们一个重要指标,第10期鲍卫娜等:煤气化技术选择47气流床气化的碳转化率远高于固定床和流化床。其术,保证清洁生产是利国利民、造福子孙后代的具有中单喷嘴水煤浆气化技术碳转化率在95%左右,而深远影响的大事。多喷嘴水煤浆气化炉碳转化率一般可达99%以上固定床气化由于气化温度低,废水中苯酚、萘干煤粉进料气流床气化技术据报道碳转化率也在焦油等有害物质含量多,难降解,环保压力大,废水∞9%以上。同时与单喷嘴水煤浆气化技术相比,多处理费用昂贵。而气流床由于操作温度高,废水量喷嘴对置式气化炉技术比氧耗比其低8%,比煤耗小且不含有机物,废水采用普通的生化法即可处理。低2.2%,有效气(CO+H2)高2%~3%。同时由于多近两年由于煤制天然气项目大热,鲁奇炉因其有效喷嘴气化技术开发了带压连投、在线倒炉方式,大大气成分中CH4含量高特点,而被广泛关注,但选用提高了装置的在线率。鲁奇炉废水处理难度大,必须要做好配套煤气水分4清洁生产原则离、酚氨回收、废水处理环节工作,避免污染环境。综上所述,新项目在气化技术选择时,必须综合随着地球环境的不断破坏,人类的生存环境逐考虑,首先肯定要选择安全可靠的技术,否则经济步恶化,世界各国人民对环保呼声日趋增高,国内对性无从谈起,然后要对原料煤进行工业、元素分析于化工项目的环保要求也日趋严苛,尤其去年发生灰熔点、灰渣粘温特性以及成浆性分析,选择适宜的在全国各地的大范围雾霾天气,给我们敲响了警钟。气化技术类型,最后再通过产品结构形式,指标先进环境的破坏可能一两年就造成,但修复却可能需要性,经济效益、环境评价等方面综合对比,选择最优花费几代人的努力,作为企业,创造经济价值绝不能最适宜的气化技术建立在污染、破坏环境的代价之上,因此在技术选择参考文献上,企业需要结合当地的环境状况(如水资源、大气[于遵宏,王辅臣.煤炭气化技术M北京:化学工业出污染物的环境容量等),选择清洁高效的煤气化技版社,2010Choices of Coal Gasification TechnologyBAO Wei-na", LI Hong-hai(Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266000, China; 2. Shandong Yankuang Billiton Technology EngineerinCo, Ltd, Tengzhou 277527, China)Abstract: The selection of the coal gasification technology was reviewed. There were many homemade technologys, the selection of thecoal gasification technology should follow the principle of economy, adaptability, safe and reliable principle, technology principle and theprinciple of clean production based on the coal quality analysis.Key words: coal gasification technology choices; nozzle type gasification technology with more; coal water slurry gasification technology;ry pulverized coal gasification technology; hot fireplace; fireplace in the cold《应用化工》2014年度征订启事《应用化工》创刊于1972年,是中国科技核心期刊, RCCSE中国核心学术期刊,中国科学引文数据库来源期刊,中国科技期刊精品数据库收录期刊,是中国化工行业最具影响力、权威性和先进性的刊物之一。应用化工》主要报道化工领域重大科研成果和技术应用成果、化工企业急需的易于工业化的成果及对生产具有普遍指导意义的技术改造成果。对具有国家、部省级的自然科学基金资助项目、科技攻关项目相关论文优先报道。网上投稿系统」Http://www.zgyyhg.cn《应用化工》为月刊,大16开,每期200页,每册30元,全年360元。刊号:ISSN671-3206,CN61-1370TQ;邮发代号2—225,当地邮局均可订阅。如在当地订阅不方便,可直接通过邮局或银行向杂志社订购地址:西安市西延路61号应用化工杂志社邮编:710054中国煤化工电话:029)855612161353918323传真:029)85542621E-mail:yhg@vCNMHG开户行:西安市工商行雁塔路支行帐户:陕西省石油化工研究设计院帐号:370002309088205773