一、固定床氣化技術(shù)運行現(xiàn)狀
固定床氣化技術(shù)在我國的應(yīng)用始于20世紀50年代,主要用于氣化褐煤生產(chǎn)合成氨原料氣。原云南解放軍化肥廠是我國第1家采用碎煤加壓氣化爐的企業(yè),爐型為第1代魯奇爐。目前,云南解化集團擁有老魯奇爐14臺,其中1臺改造為碎煤熔渣加壓氣化爐(BGL爐),2006年投料成功。20世紀80年代中期后,碎煤加壓氣化爐在我國得到了較大發(fā)展,天脊集團、蘭州煤氣廠、哈爾濱氣化廠、河南義馬等企業(yè)均有碎煤加壓氣化爐,主要用于生產(chǎn)城市煤氣、合成氨、甲醇、二甲醚、天然氣及煤間接液化等,其中:蘭州煤氣廠引進的5臺Mark-Ⅱ型魯奇爐主要用于生產(chǎn)城市煤氣,由于用戶所限,現(xiàn)已停產(chǎn);哈爾濱氣化廠于20世紀80年代末從原民主德國引進5臺PKM型氣化爐(相當于第3代魯奇爐);其余企業(yè)的爐型均為Mark-Ⅳ型碎煤加壓氣化爐。
近幾年,采用碎煤加壓氣化裝置(魯奇爐)的企業(yè)主要有山西潞安、新疆廣匯、內(nèi)蒙古大唐國際克旗、新疆伊犁慶華、國電赤峰化肥、晉煤金石、大唐國際阜新、伊犁新天、河南晉煤天慶等,其中:大唐克旗的氣化裝置為世界首套操作壓力4.0MPa的碎煤加壓氣化裝置,于2012年5月投料試車成功;晉煤金石的碎煤加壓氣化裝置的氣化原料為晉城15號煤,目前已經(jīng)投料成功,證明碎煤加壓氣化技術(shù)可單獨處理晉城無煙塊煤。
固定床氣化工藝普遍存在的問題是從煤氣化過程排出的廢水量大,廢水中含有大量的焦油、氨、酚等物質(zhì),對于這些物質(zhì)目前仍舊沒有很好的處理辦法,雖然說可以采用設(shè)置酚、氨回收以及水氣分離的方式將這些物質(zhì)分離出來然后送到處理站進行處理,但是處理難度大,很難達標排放,廢水處理投資和成本也比較大。
固定床氣化在大唐國際克旗、新疆廣匯項目運行中上還出現(xiàn)了爐體腐蝕的問題,在內(nèi)蒙、新疆的出現(xiàn)了因煤質(zhì)熱穩(wěn)定性差而不能達產(chǎn)的問題。
二、流化床氣化技術(shù)運行現(xiàn)狀
流化床氣化爐由于結(jié)構(gòu)簡單、操作溫度適中、操作方便、處理能力高、產(chǎn)品氣不含焦油等物質(zhì)、適用煤種廣、可直接利用煤礦生產(chǎn)的10cm以下碎煤等優(yōu)點,也受到部分企業(yè)的重視并得到利用。
上海焦化廠于1993年引進了U-gas煤氣化技術(shù)及設(shè)備,共8臺氣化爐,6開2備,每臺氣化爐設(shè)計生產(chǎn)能力為煤氣20000m3/h,于1995年4月建成投產(chǎn),這也是U-gas在世界上第一套工業(yè)化裝置,1995年試生產(chǎn)至1996年10月共運行了15000臺·h,氣化原料煤為中國神府煤,共5萬t。該套裝置實際運行結(jié)果未能達到設(shè)計指標,同時由于上海市以天然氣代替城市煤氣,U-gas氣化爐于2002年初停止運行。2005年,SES公司與綜能協(xié)鑫(內(nèi)蒙古)煤化工有限公司開展合作,計劃采用U-gas氣化技術(shù)生產(chǎn)22.5萬t/a甲醇、15萬t/a二甲醚。2008年在山東棗莊埃新斯新氣體有限公司建設(shè)了1開1備共2臺400t/d投煤量的U-gas加壓氣化裝置,為年產(chǎn)10萬t甲醇裝置提供原料合成氣。河南義馬一期30萬t/a甲醇項目采用2開1備共3臺1200t/d的U-gas加壓氣化爐于2012年6月機械竣工,12月首臺氣化爐成功試車。
國內(nèi)于2009年開始引進TRIG循環(huán)流化床氣化技術(shù),目前已有兩個項目使用該技術(shù),分別是東莞中科(正宇)煤氣化有限公司IGCC改造工程引進一臺1700t/d投煤量的TRIG氣化爐和博源集團蘇尼特節(jié)能降耗改造項目引進一臺1200t/d投煤量的TRIG氣化爐。目前這兩個項目尚未開車運行。
流化床氣化技術(shù)在我國屬于新型氣化工藝,正處于起步階段,距離廣泛普及還有很長的一段路。流化床氣化技術(shù)由于存在稀相段,所以該工藝的氣化強度不高。而且,碳轉(zhuǎn)化率比固定床和氣流床氣化爐低。
三、氣流床氣化技術(shù)運行現(xiàn)狀
1、水煤漿氣化技術(shù)運行現(xiàn)狀
水煤漿氣化技術(shù)在業(yè)內(nèi)以穩(wěn)定可靠著稱,該氣化工藝要求煤種灰熔點低于1350℃(水冷壁式的清華爐可適度放寬),并要求煤種有較好的成漿性,一般要求58%以上,太低對氣化爐運行的經(jīng)濟性有影響。美國德士古氣化技術(shù)(現(xiàn)為GE氣化技術(shù))在中國有將近30年的工業(yè)化經(jīng)驗,有近180臺氣化爐成功運行,工業(yè)化程度高,技術(shù)成熟。如上海焦化煤制城市煤氣/甲醇,渭河煤制合成氨/尿素,蒲城清潔能源等項目運行正常,連續(xù)運行最長時間180天。
華東理工大學(xué)的多噴嘴對置水煤漿氣化技術(shù)有10年的工業(yè)化經(jīng)驗,技術(shù)成熟,工藝先進,運行平穩(wěn),最長連續(xù)運行時間90天,如神華寧煤、上海焦化、安陽盈德等項目都是采用多噴嘴對置水煤漿氣化技術(shù)。該類氣化技術(shù)其主要缺點是對煤質(zhì)要求較高,氣化爐燒嘴、耐火磚容易出現(xiàn)問題需經(jīng)常更換,平均1~2個月就要停爐檢修。
多元料漿煤氣化也有十多年的工業(yè)化經(jīng)驗,技術(shù)成熟,運行平穩(wěn)。清華爐與其它水煤漿氣化相比,工業(yè)化運行時間較短,技術(shù)有待改進。
2、干煤粉氣化技術(shù)運行現(xiàn)狀
干煤粉加壓氣化技術(shù)是當今煤化工行業(yè)的主流,對煤種有相對較寬的適應(yīng)性。要求入爐煤灰熔點T4小于1400℃,硅鋁比大于1.6(下行水激冷工藝可適當放寬),操作窗口大于120℃。
GSP氣化在中國有幾年左右的工業(yè)化經(jīng)驗,目前各項目運行正常,連續(xù)運行最長時間為130天,如寧夏煤業(yè)集團83萬t/a二甲醚項目,山西蘭花煤化工有限責(zé)任公司的“晉城3052項目。
殼牌粉煤氣化技術(shù)在中國有15年的工業(yè)經(jīng)驗,是目前世界上最先進的煤氣化技術(shù)之一,在2000—2009年國內(nèi)企業(yè)先后引進了23臺殼牌煤氣化裝置,但是因部分設(shè)備進口,操作要求高等原因,僅有一半試車或開車運行,且運行狀況未達預(yù)期,出現(xiàn)水土不服的情況。為了解決國內(nèi)一直以來對殼牌投運后運行多不正常狀況的爭議,殼牌和使用企業(yè)一起為加快零部件國產(chǎn)化、加強技術(shù)交流和知識產(chǎn)權(quán)保護、實現(xiàn)安穩(wěn)運行做出了不懈的努力,目前已經(jīng)實現(xiàn)了工業(yè)平穩(wěn)運行。如大唐多倫煤制烯烴項目,云南天安合成氨項目,河南鶴壁甲醇項目,神華煤制油項目等,已取得單爐連續(xù)高負荷運行超過120天的業(yè)績,實現(xiàn)了百日常態(tài)化;雙環(huán)、柳化、永城等多套殼牌煤氣化裝置累計運行超過320天,其中最高紀錄是341天。
航天爐從工業(yè)化至今已有八年的時間,經(jīng)過不斷實踐、改進,積累了不少設(shè)計、操作經(jīng)驗,技術(shù)比較成熟,運行情況比較好。
粉煤氣化其它工藝如兩段爐、東方爐剛運用到1~2項目,工業(yè)化運行時間較短,技術(shù)有待改進和完善。寧煤爐還沒還沒開車,還有待觀察。