煤制天然氣項目氣化技術(shù)選擇需綜合考慮
作者/來源: 日期: 2014-07-15 點擊率:863
從全國范圍的現(xiàn)代煤化工項目的現(xiàn)狀來看,在項目規(guī)模、產(chǎn)品基本相同的情況下,項目的經(jīng)濟性主要取決于原料煤的性質(zhì)、原料煤的價格和氣化工藝。雖然目前世界上先后出現(xiàn)了100多種氣化工藝,這些工藝是煤氣化技術(shù)發(fā)展的不同階段,是為適應不同的工藝要求發(fā)展而來的。不同的氣化工藝對煤質(zhì)的適應性、對入爐煤形態(tài)及大小要求不同,氣化工藝參數(shù)等也有所差異;不同的氣化工藝因其產(chǎn)氣能力大小、工業(yè)化程度及投資等不同,適用于不同的煤化工項目。
煤氣化裝置往往在煤化工項目總投資及生產(chǎn)成本中占相當大的比重,因此選擇先進、高效、低能耗、運行成本低和環(huán)境友好的煤氣化技術(shù)對煤制天然氣項目的成功運營至關(guān)重要,對于企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益同樣具有重要意義。煤氣化技術(shù)的選擇是一個綜合性問題,必須對全廠的情況進行全面的比較,僅以某一個環(huán)節(jié)去判斷氣化技術(shù)的優(yōu)劣是十分片面的,必將給工廠的生產(chǎn)帶來諸多問題,這樣的例子有不少。針對煤制天然氣項目,我們建議選擇氣化技術(shù)的原則是:定煤、穩(wěn)定、經(jīng)濟、環(huán)保。
“定煤”是指根據(jù)煤制天然氣項目用煤選擇合適的煤氣化技術(shù)。煤質(zhì)較大的變化將會影響氣化爐的平穩(wěn)運行,同時還將影響粗煤氣的組成,進一步影響后繼的處理單元的穩(wěn)定運行。年產(chǎn)40億方的煤制天然氣項目每年的原料煤和燃料煤高達2000萬噸(低階煤計),對于用煤量如此巨大的煤制天然氣工廠來講,在現(xiàn)貨市場很難采購,即使可以采購,價格一般也會很高,這將嚴重影響煤制天然氣項目的經(jīng)濟性。
“穩(wěn)定”是指技術(shù)成熟、運行穩(wěn)定。在“定煤”的基礎(chǔ)上,對適合確定煤的氣化技術(shù)進行綜合比較,實現(xiàn)了長周期穩(wěn)定運行的氣化技術(shù)才應該列入可選技術(shù)之列。雖然有些技術(shù)也適合項目所定的煤,但尚未實現(xiàn)工業(yè)化或工業(yè)化裝置未實現(xiàn)高負荷長周期穩(wěn)定運行,選擇時需謹慎。
“經(jīng)濟”指投資抵、運行成本低。不同的煤氣化技術(shù)裝置投資不同,運行成本也不同。在“穩(wěn)定”的前提下,選擇綜合成本低的煤氣化技術(shù)對項目的經(jīng)濟性至關(guān)重要。
“環(huán)保”是指環(huán)境影響小。煤的固有特性決定了煤化工生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生大量的三廢。不同的煤氣化技術(shù)產(chǎn)生的三廢種類有差別,處理的難易程度也不同,并且國家的環(huán)保要求也原來越嚴格。因此選擇的煤氣化技術(shù)應確保安全并實現(xiàn)清潔生產(chǎn),盡量少排放三廢。
氣化技術(shù)的選擇還應該考慮到以下因素:不同煤氣化技術(shù)所需配套設(shè)施不盡相同,合適的煤氣化技術(shù)能夠合理的降低后續(xù)單元的規(guī)模與投資;不同煤氣化技術(shù)的建設(shè)投資和運行成本也不盡相同;不同煤氣化技術(shù)的工程建設(shè)難度也各不相同。
在諸多煤氣化技術(shù)中,固定床加壓氣化技術(shù)因其粗煤氣中甲烷含量高,并且裝置投資低,在BGL氣化技術(shù)尚未實現(xiàn)高負荷長周期穩(wěn)定運行的情況下,碎煤加壓氣化技術(shù)在煤制天然氣項目氣化技術(shù)選擇時頗受青睞。大唐克旗、大唐阜新、新疆慶華煤制天然氣項目均選擇了碎煤加壓氣化技術(shù)。
與其他煤氣化技術(shù)相比,固定床碎煤加壓氣化技術(shù)粗煤氣中甲烷含量高,約占到了天然氣產(chǎn)品的50%,可以顯著降低后續(xù)裝置的規(guī)模,與采用水煤漿氣化技術(shù)相比,原料煤節(jié)省17.1%,變換裝置降低51.8%,低溫甲醇洗處理裝置降低40.9%,甲烷化裝置規(guī)模降低32.4%。但該技術(shù)存在的問題也較大,除廢水處理成本高外,大量的粉煤如何處理是選用魯奇氣化技術(shù)的煤制天然氣項目要周全考慮的問題。
流化床氣化技術(shù)雖然有著成功的工業(yè)運行裝置,并且粗煤氣中也含有一定量的甲烷,并且三廢好處理。但因其單爐處理量小,操作壓力低并且還需要在氣化爐的高負荷長周期的穩(wěn)定運行上下功夫。若能提高氣化爐的規(guī)模和操作壓力,并實現(xiàn)高負荷長周期穩(wěn)定運行,在煤制天然氣氣化技術(shù)選擇時具有較強的競爭力。
粉煤氣流床氣化技術(shù)成熟,處理量大,運行周期長,且三廢容易處理,雖然后續(xù)變換、低溫甲醇洗和甲烷化裝置要大得多,投資會顯著增加,但運行成本要低于魯奇爐,因此在氣化技術(shù)選擇時需要綜合考慮。若將魯奇爐與干粉氣化爐進行優(yōu)化組合,即可以降低總體廢水量,亦可以解決粉煤的問題。但這種方案會導致投資增加,并且廢水處理的難度沒有降低,只是總量降低而已。
水煤漿氣流床氣化技術(shù)成熟,處理量大,穩(wěn)定運行周期長,且三廢容易處理,與魯奇爐相比,對環(huán)境影響小,并且可以使用魯奇爐產(chǎn)生的污水制漿,這樣能大大降低魯奇爐廢水的處理量和處理難度。與單一固定床氣化方案相比,采用固定床氣化與水煤漿氣化集成的方案,既有利于解決固定床產(chǎn)生的大量廢水處理問題,又有利于解決采用單一固定床粉煤過剩的問題,并且煤制天然氣的生產(chǎn)成本僅增加了約5%,前提條件是原料煤成漿性要滿足要求。若煤制天然氣項目所選煤源為褐煤,雖然可以很好的應用于魯奇爐,但需要對褐煤的成漿性深入研究,確保工業(yè)規(guī)模的水煤漿能夠滿足水煤漿氣化爐的要求,這樣才能提高煤制天然氣工廠的經(jīng)濟效率?傮w而言,固定床氣化與水煤漿氣化的集成方案是煤制天然氣項目氣化技術(shù)選擇的一個頗有競爭力的方案,對于具體項目需要進行深入的研究。
綜上所述,煤制天然氣氣化技術(shù)的選擇要綜合考慮煤種適應性、能耗、投資、技術(shù)成熟度、工業(yè)應用情況、副產(chǎn)物處理難易程度、與上下游的配合等因素,進行詳細比較,確定合適的氣化技術(shù)或者氣化技術(shù)組合。
