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        中電投霍城60億立方米/年煤制天然氣項(xiàng)目煤氣化工藝技術(shù)選擇

        2016-03-14 08:01:02韓騰崔興毅中電投伊犁能源化工有限責(zé)任公司霍城煤制氣分公司新疆伊犁835200
        化工管理 2016年12期
        關(guān)鍵詞:煤種煤氣化煤制

        韓騰 崔興毅(中電投伊犁能源化工有限責(zé)任公司霍城煤制氣分公司,新疆伊犁835200)

        中電投霍城60億立方米/年煤制天然氣項(xiàng)目煤氣化工藝技術(shù)選擇

        韓騰 崔興毅(中電投伊犁能源化工有限責(zé)任公司霍城煤制氣分公司,新疆伊犁835200)

        根據(jù)我國(guó)天然氣發(fā)展的現(xiàn)狀,結(jié)合項(xiàng)目煤氣化原料煤的煤質(zhì),主要通過(guò)對(duì)GSP、Shell、Lurgi與BGL五種大型煤氣化技術(shù)進(jìn)行比較分析,說(shuō)明了中電投霍城60億立方米/年煤制天然氣項(xiàng)目煤氣化技術(shù)選擇的合理性、可行性。

        煤制天然氣;煤氣化;技術(shù)

        我國(guó)化石能源結(jié)構(gòu)為富煤、貧油、少氣,煤炭資源在我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要地位。隨著我國(guó)對(duì)環(huán)保要求日益提高,推動(dòng)煤炭資源清潔高效利用,建立“清潔、低碳、安全、高效”的現(xiàn)代化能源體系,已成為煤炭資源利用的必然要求。煤制天然氣是煤炭清潔高效利用途徑,明顯優(yōu)勢(shì),符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策,在一定程度上得到了國(guó)家支持。先進(jìn)的煤氣化技術(shù)不僅能減輕燃燒排放物對(duì)大氣的污染,而且還能提高煤炭清潔利用率。盡管近兩年國(guó)際油價(jià)頻頻走低,但是發(fā)展煤制天然氣在很大程度上可以緩解國(guó)內(nèi)天然氣的供需緊張問(wèn)題,為國(guó)家能源安全提供保障。

        1 煤制天然氣主要工藝過(guò)程

        煤制合成天然氣是以煤為原料,通過(guò)煤氣化、粗煤氣凈化、甲烷化等工藝制取合成天然氣,最后通過(guò)壓縮和干燥制得滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求的合成天然氣[1~2]。

        該工藝路線(xiàn)主要包括空分制氧、煤氣化、低溫甲醇洗、脫硫脫碳、甲烷化等裝置及硫回收、廢水處理、公用工程等。其中,空分單元、變換及凈化單元等都是在現(xiàn)代煤化工中廣泛應(yīng)用的成熟技術(shù)。然而煤制天然氣工藝技術(shù)關(guān)鍵在于煤氣化技術(shù)選擇。

        2 煤氣化技術(shù)選擇

        2.1煤源分析

        新疆煤炭資源豐富,是國(guó)家重要的煤炭資源基地,預(yù)計(jì)儲(chǔ)量占全國(guó)40%以上,位居全國(guó)首位。伊犁區(qū)域煤炭遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)儲(chǔ)量為4770億噸,現(xiàn)已探明煤炭?jī)?chǔ)量為292億噸,區(qū)內(nèi)各可采煤層的煤主要以長(zhǎng)焰煤、不粘煤和弱粘煤為主,具有特低灰~低灰、特低硫~低硫、中高揮發(fā)分、中高~高發(fā)熱量等特點(diǎn)。

        2.2煤氣化技術(shù)比較

        煤氣化是以煤化工系統(tǒng)中最重要的核心技術(shù),按煤與氣化劑在氣化爐內(nèi)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分為固定床加壓氣化技術(shù)(Lurgi爐、BGL)、水煤漿加壓氣流床氣化技術(shù)(GEGP、多元料漿、多噴嘴對(duì)置、E~GAS)和干粉煤加壓氣流床氣化技術(shù)(Shell、GSP、Prenflo、航天爐、兩段爐)三類(lèi)。

        在大型現(xiàn)代化煤氣化技術(shù)中,E~GAS技術(shù)國(guó)內(nèi)無(wú)運(yùn)行裝置,技術(shù)支持性較差;Prenflo在全世界只有1套商業(yè)化運(yùn)行裝置,在國(guó)內(nèi)無(wú)業(yè)績(jī);航天爐生產(chǎn)能力還比較小,工業(yè)化運(yùn)行時(shí)間不太長(zhǎng),需積累經(jīng)驗(yàn),若直接放大應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)較大;西安熱工院的兩段爐雖然有3套在建工業(yè)化裝置,但都沒(méi)有投入運(yùn)行,還有待實(shí)踐檢驗(yàn)和積累經(jīng)驗(yàn)。從技術(shù)成熟可靠角度考慮,不推薦采用這4種技術(shù)。適合本項(xiàng)目的氣化技術(shù)包括較成熟的GEGP、多元料漿、多噴嘴對(duì)置、GSP、Shell、Lurgi和BGL氣化技術(shù)。

        根據(jù)本項(xiàng)目的特點(diǎn),選擇有代表性的GSP、Shell、Lurgi與BGL五種大型煤氣化技術(shù)進(jìn)行氣化技術(shù)特點(diǎn)比較。

        2.2.1Lurgi碎煤加壓氣化和BGL技術(shù)

        Lurgi碎煤加壓氣化:從裝置投資角度,相對(duì)于水煤漿氣化和干粉煤氣化,Lurgi氣化裝置投資最低,空分裝置投資較低,凈化及甲烷化裝置投資也稍低。但由于Lurgi氣化工藝污水組分復(fù)雜、排放量大、處理難度大,相應(yīng)的后處理投資和處理成本也都大幅增加;煤的灰熔點(diǎn)低,灰熔點(diǎn)相對(duì)溫差較小,為了控制爐溫,蒸汽消耗量大,同時(shí)甲烷化副產(chǎn)蒸汽少,鍋爐投資增加。此外Lurgi氣化技術(shù)對(duì)的粒徑要求較嚴(yán)。由于本項(xiàng)目所使用的煤機(jī)械強(qiáng)度較差,特別容易風(fēng)化,需要加工成型煤,投資增加。

        從環(huán)境保護(hù)角度,Lurgi爐污水含有高濃度的揮發(fā)性酚、多元酚、氨氮等組份,無(wú)法直接進(jìn)污水處理裝置,需要先進(jìn)行酚、氨回收。經(jīng)回收后的排放污水中CODcr、BOD5、酚、氨氮等各類(lèi)污染物質(zhì)濃度仍很高,污水處理部分的流程長(zhǎng),投資、運(yùn)行費(fèi)用較高,并且處理方法及效果有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

        BGL氣化技術(shù):BGL氣化技術(shù)克服了Lurgi氣化的一些缺點(diǎn),由固態(tài)排渣改為液態(tài)排渣方式,蒸汽分解率大大提高,廢水處理量?jī)H為碎煤加壓氣化爐的約1/3。但也繼承了其某些缺點(diǎn),如:對(duì)原料的粒徑要求、熱穩(wěn)定性要求等;技術(shù)的成熟性和穩(wěn)定性還待進(jìn)一步提高;粗煤氣成分復(fù)雜,雜質(zhì)含量多,煤氣凈化系統(tǒng)較為繁雜;污水處理方面,污水量有所減少,但特別難以處理的離子濃度更高,處理難度更大。

        2.2.2GSP和Shell干煤粉加壓煤氣化工藝

        GSP和Shell干煤粉加壓煤氣化工藝煤種適應(yīng)性強(qiáng),這兩種氣化技術(shù)還具有指標(biāo)優(yōu)越、單爐能力大、潔凈環(huán)保、技術(shù)相對(duì)成熟可靠的特點(diǎn)。針對(duì)本項(xiàng)目GSP干粉激冷技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì):1)煤種適應(yīng)性強(qiáng):該技術(shù)氣化溫度高,可以氣化高灰熔點(diǎn)的煤,故對(duì)煤種的適應(yīng)性更為廣泛,從較差的褐煤、次煙煤到石油焦均可使用,也可以?xún)煞N煤摻混使用;2)環(huán)境友好:氣化溫度高,有機(jī)物分解徹底,無(wú)有害氣體排放;污水排放量少,污水中不含酚、氨氮等各類(lèi)污染物,易于處理;3)技術(shù)指標(biāo)優(yōu)越:氣化溫度高,一般在1350~1750℃。碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)99%,合成氣中CO+H2高達(dá)90%以上,冷煤氣效率可達(dá)80%以上;4)裝置大型化:氣化爐大型化,設(shè)備臺(tái)數(shù)少,維護(hù)、運(yùn)行費(fèi)用低。

        3 結(jié)語(yǔ)

        綜合煤種適應(yīng)性、環(huán)保、投資、裝置大型化和技術(shù)可靠性諸多因素分析論證,本項(xiàng)目最終選擇GSP干粉煤氣化工藝技術(shù)合理。

        [1]田基本.煤制天然氣氣化技術(shù)選擇[J].煤化工,2009,37(5):8~11.

        [2]劉江,宿鳳明,凌鋒.煤制天然氣項(xiàng)目氣化技術(shù)選擇[J].化學(xué)工業(yè),2010,28(11):8~11.

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