煤气化技术新进展

SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY2008年第18卷 第35期文章编号:1005- -6033( 2008 )35 -098-03收稿日期:2008-10-12煤气化技术新进展刘成周(河南义马气化厂,河南义马,472300)而要:煤气化技术是煤化工的关键技术,气流床气化代表了煤气化技术的发展方向。综述了国内外先进煤气化技术的新进展及产业化应用,并对煤气化技术的开发及应用提出了相关建议。关键词:煤气化技术;气流床技术;技术进展中图分类号:TQ54文献标识码:A煤气化技术是发展煤基化学品.煤基液体燃料.ICCC发电、多联产.1 1000 vd气化炉(激冷流程)技术进展系统.制氢等工艺过程的共性技术.关键技术和龙头技术。国内大量在2006年9月完成了”1 000 Vd两段式干煤粉气化工艺包"设计审查;建拟建的中醇项目。合成氨、尿素项目,煤制油项目,煤制天然气项目等2007年5月完成了“内蒙古世林30万t中醇气化岛初步设计”审查:展现了对煤气化技术的强劲需求。2008年7月完成了"1000 vd两段式干煤粉气化炉内件初步设计"。计划气流床代表着煤气化技术发展趋势。近年来,关于国内外先进气流2009年10月气化炉运抵现场。床气化技术的报道很多,限于篇幅.木文仅对这些技术的新进展及产业该气化炉将在内蒙古布世林30万Va甲醇项日、山西华鹿20万Ua化应用做- -分析和介绍，以飨读者。甲醇项目、山西鑫盛30万Va甲醇项目等装置中得到应用。1两段式干煤粉气化技术( TPRI )进展及产业化应用1.2 2000 vd气化炉(全废锅流程)技术进展2006年9月28日完成了“2 000 ud两段式干煤粉气化工艺包”设计本工艺技术是由西安热工院等单位在科技部支持下开发的。其初衷审查:2007年6月完成了“2 000 Ud两段式干煤粉气化工艺基础设计"设是为了解决现有已商业化干煤粉加压气化技术冷煤气效率低.需要增设计审查:2008年5月完成了“250 MW IcCC气化岛初步设计“审查:2008循环冷煤气泵.所需的煤气冷却器尺寸过大等问题;其思路是用干煤粉年6月完成了“2000 vd两段式干煤粉气化炉内件初步设计”审查。后,就可以采用冷壁炉结构.避免非要采用令人感到困扰的耐火材料问该气化炉将在“华能绿色煤电示范工程"中得到应用.其操作参数:气化炉处理煤量为2000u/d ( 全废锅流程);操作压力为3.0 MPa-3.5题，同时又可得到热效率较高的好处。国家《综合污水排放标准)(CB 8979 -1996 )中规定的冶金企业焦化行业与设备,2004,5(3):23- 28.二级标准.亦即可以达到《钢铁工业水污染物排放标准)(GB 13456- 92)[8] Junxin LRemoval o[ nitrogen from coal gasifcation and coke plant中规定的焦化行业二级排放最高限值标准”。waslewaler in A/O submenged biofim -activated sludge ( SBF -AS )hybrid参考文献system[J ].War.SeiTech, 1996.34( 10):17-24.[1] 阐学成，候学轩.A/0工艺处理焦化废水[J]煤化工.2006. 34(6): :[9] lee M W.Park J M.Biological nitrification removal (rom coke plant48-49.wastewaler wit exlenal cartbon adin[J].W aler En-viron Res.1998(70):[2] 赵健夫.我国焦化废水处理进展[J].化工环保. 1992.12(3):141-1090- 1095.146.[10]陈碧美. 黄种买.林金峰，等厌氧/缺氧/好氧处理工艺在运行中的[3]何苗焦化废水中芳 香族有机物及杂环化合物在活性污泥法处理中问题与对策[J].市政技术.2005.23(6):368-370.的去除特性[J]中国给水排水，1997, 13(1);14-17.[1] 许海燕，李义久,刘亚菲Fenlon混凝催化氧化法处理焦化废水的[4]卢建杭， 王红斌,刘维屏焦化废水中有机污染物的混凝去除作用机影响内素[J]复旦大学学报:自然科学版,2003.42(3):440 444.4理探讨[J]工业水处理,2000. 20(6):20-22.12]左晨燕.芬顿氧 化混凝协同处理焦化废水生物出水的研究[J]环[5] 刘红张林霞.吴克明.吸附-氧化法处理焦化废水的研究[J]工业境保护,2005(5):31-34.水处理,2003.,23(5):35-37.(责任编辑:王水胜)[6]张瑜，江白茹.钢铁工业 焦化废水治理技术研究[J].工业安全与环保,2002.28(7):5-7.第一作者简介:沈宏伟.男，1980年9月生，现为太原科技大学流体[7] 张文成安立超焦化废水脱氨处理技术进展[].环境污染治理技术力学专业硕士研究生,山西省太原市,030024.Introduction of the A/O Technology for Treating Coking WastewaterSHEN Hong-wei, GUO Ya-bing, LIU BinABSTRACT: This paper systemically introduces the functions and efcacy of each treating building of the A/O technologyin the processing coking wastewater, and the results of the operation shows that the water quality after the treatment can liveup to class -two criteria specified in integrated wastewater discharged standard (GB8978- 1996 )proved by Tianxing w asterW ater Treating Station in Shanxi Province.KEY WORDS: coking waste water; A/O technology; waster water treating station刘成周 煤气化技术新进展本刊E-mailbjb@mail.sxino.net综述MPa;操作温度为1 400 C-1500 C;煤气流址为165 000 mYh;比氧耗为产品气(经洗涤冷却，脱硫净化)组成:cO 59% ,H2 30% .CH,约6%，310 m' 0/1000 m'(CO+H2);冷煤气效率为83% ;有效气成分(CO+H:)为另还有少址COr.N2等,约占5% .其他可燃气体CH,占粗煤气总量不足91%;发电功率为250 MW。计划2009年投运。1%。副产品处理:经重力分离获待焦油剛产品;气化废水经萃取脱酚和2华东理工大学干煤粉气化技术蒸氨后回收得副产品苯酚;激冷后形成的不析水固态渣.可用作建筑和该T艺是由华东理T.大学洁净煤技术研究所.兖矿煤业集团和天辰筑路材料或回填。化学工程公司等3家合作开发的。由于这3家合作伙伴在多喷嘴水煤浆4.2 产业化应用气化技术的开发中就义很好的成就，前期试验已有良好的开端.今后也(1)云南煤化工.集团解化厂试验炉和新建瑞气厂。2005年.中国云南-定会得到较快的成功。煤化工集团解化厂应用BGL溶渣气化技术改造原有国产周定床气化2004年多喷嘴对置粉煤气化炉中试装置介绍:煤的处理能力为15炉，作为试验炉直接试烧当地劣质褐煤.2006年完成炉体改造和开车试uld-45 Ud;气化压力为1.0 MPa-4.0 MPa;有效气(C0+H2)为89% -93%;验。云煤集团已在开远市应用该熔渣气化技术建成20万I甲醇/15万1碳转化率为98%-99% ;耗氧址为300 m-~320 m' 0/1 000 m?(CO+H;);耗二中醚装置。(2)云天化集团金新化工内蒙古项日采用BCL气化技术为s0万t煤址为530kg-540 kg煤/1 000 m'(CO+H);煤种灰分为9.14%。2005年以CO2作为输送介质的粉煤加压气流床技术在中试装置上合成氨装置生产合成气.原料采用内蒙古呼伦贝尔当地褐煤制成型煤后成功运行。作气化投料煤;气化妒直径3.6m.气化压力4 MPa.二开-一备。工程于2007年义建立了冷璧炉,并进行了更多的新煤种的试验工作.得到2008年6月开工,9月份完成工艺包，全部装置计划于2010年底完成。了更多的有用的数据和相关的经验，为放大设计提供了更好的基础条5康菲石 油公司E-GasTM气化技术及其应用4。日前正建设千吨规模的工业化气化炉。康菲石油公司(ConocoPhillips)是-家涵盖多种能源业务的国际能源公司。煤气化现已成为该公司的-项核心竞争力,涉及工艺设计.装置3航天气化炉 HT-L开发及示范操作运行、研发、技术转让多项业务。3.1 HT-L 气化炉的研发E-GAS气化技术发展历程:1975年.由陶氏化学公司研发建成投煤气化炉的核心部件是气化炉燃烧喷嘴，该喷嘴必须具有超强的耐高量36u/d的中试装置;1979年、1983年分别建成400vd和I600vd示范温特性,这个特性实现起来难度较大;与此类似，火箭上天时.喷嘴所经装置;1987年，陶氏化学公司在其位于美国路易斯安那州的化工厂内建受的温度也很高.且比气化炉喷嘴经受的温度高很多。如果把航天技术成大规模工业化装置.投煤量2 400 Ud; 1995年,E-Gas气化技术(时称“嫁接"到煤化工气化炉，技术难度应该不大，这就是开发航天炉的最初Destec 气化技术)被美国能源部选中成功应用于IGCC示范电厂， 投煤量2 600 l/d。航天炉的上部结构有点像GSP的螺旋管水冷壁内简结构，下部有点主要特点:两段气化设计提高了碳转化率和热址回收效率,料浆(湿像德土古的水激冷结构。据我国煤气化专家陈家仁先生介绍。这种组合法)进料,耐火砖村里保护热量散失,无锁斗阀的连续排渣,干灰/半焦循式的HTL气化炉的成功是不会需要很长时间的。只要密相输干煤粉系环使核心气化单元无废水产生.无碳损失。统和唢嘴设计问题能解决好.单喷嘴的气化炉单炉每天气化1001煤，6西门子GSP气化技术研发及工业化推广应该是问题不大的。3.2 HT-L气化炉特点及工业示范炉运行主要技术特点:高煤种适应性.且干粉与料浆进料均可;冷煤气效率HT-L炉特点:具有较高的热效率95%;碳转化率也较高.9%;气和碳转化率高.有效气成分离;激冷流程.单烧嘴.投资低;低氧耗、低维化炉为水冷壁结构能承受I 500 C-1 700 C高温;对煤种要求低，可实护量、高在线率.控制系统简单,运行成本低。现原料煤本地化;拥有完全自主知识产权.关键设备已完全国产化。推广应用:神华宁煤煤制烯烃项日是世界上最大的在建煤制烯烃项示范炉开车运行:2008年10月13 日.国内首套HT-L粉煤加乐气日,产品为167万甲醇制烯烃.合成气量540 000 m'hn(COtH2).5台2000化炉在河南永煤集团濮阳龙字有限责任公司试车成功:2008年10月31Vd GSP气化妒。合作内容包括:专利转让和PDP设计及气化加组合烧日.安徽临泉化工股份有限公司粉煤加压气化炉示范项目也一次开车成喘、给料器等专有设备供应。山西兰化煤化工有限责任公司.年产30万↓小。合成氨及10万1甲醇项目。原料为晋城无烟煤(FT在1 500 C左有.灰分22%左右.硫分3.5%左右)。西门子公司提供2台2000 vd气化炉。并承4 BGL 碎煤熔渣气化技术开发和应用担试烧PDP工艺包、专利转让、专有设备供应等,计划2010年试车。BGL( British Gas -Lurgi)气化技术是20世纪70- 90 年代英国燃气7结语公司科技部(现名Advaniea 公司)在德国鲁奇移动床加压气化技术(Mark-I.m.IV)基础上.在鲁奇公司的协助下.在英美政府和欧盟部分日前.我国的煤化T.事业正在蓬勃发展。作为煤化T.技术先导的煤资助下开发的新一代煤气化技术。气化技术必须要加快发展,才能满足要求。利用粉煤代替快煤.气流床和4.1技术特点流化床代替固定床是煤气化T艺的必然趋势。近年来.国内两段式干煤该技术将高温熔渣气化与固定床加压气化的技术结合在- -起,兼具粉气化技术、多唢嘴干f煤粉气化技术、航天炉，国外Shell,CSP.Texaco等双方优势,达到高收率,低成木的综合优势。气流床气化技术发展很快，工业化应用也得到较快发展。这些工艺技术炉体:常规压力容器材料:常规耐高温炉衬及水冷壁循环冷却:喷根据不同的煤种特性和不同的合成气后T.段的要求而开发，各有其特嘴熔渣池.间敏排渣系统设计均为专有技术。点。固定床气化技术如Lurgi炉及近年来进展较快的BCL熔渣气化炉针投料:碎煤/型煤+助熔剂。对特定的煤种和应用领城如煤制天然气等仍有其他气化技术不可比拟气化剂:氧气+水蒸气。气化温度提高到1 400 C-1 600心,氧气消耗的特点，也将得到同步发展。中国煤灰含址较高(平均大于20%).大多数与鲁奇炉相当.大大低于气流床气化炉:蒸汽用量较鲁奇炉大幅减少煤的灰熔点也较高(大于1 400 C),非常需要适合的煤气化技术。尽管日(75% ).水蒸气分解率超过90%。前活跃的气化技术很多，但每种气化炉型及工艺都只能适应某些煤种，气化能力:较同内径鲁奇炉提高2-3信.除产出少址CH,外.粗气成反之一定的煤种也只能用在某些炉型及T艺上,没有“万能炉型"。一种分与气流床产出粗煤气品质接近;碳转化率超过9.5%。气化技术对煤种的选择.不能只通过简单的“模试”或短暂的“试烧" ,必SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY2008年第18卷第35期文章编号:1005- 6033( 2008 )35 -0100-02收稿日期:2008-10-29反硝化生物脱氮过程中碳源的研究进展罗望',王增长',杨习居2(1.太原理工大学环境科学与工程学院,山西太原,030024;2.上海理T大学城市建设与环境T程学院.上海.00093)摘要:对比研究了 几种常用的外加碳源甲醇、乙醇、葡萄糖、纤维素、淀粉的脱氮效果,从而寻找处理效果好又经济适用的外加碳源。关键词:反硝化;脱氮;碳源中图分类号:X703文献标识码:A随着社会的发展进步与人们生活水平的不断提高,水环境质量却日过程的碱源。如果碳源不足.反硝化阶段产生的碱减少.在硝化阶段需要益恶化.地表水生态系统和环境遭到越来越严重的破坏。氮磷污染是导外加的碱源增加，导致工艺的运行费用增加。致水体富营养化的主要原因。如何控制水体商营养化,治理氮、磷污染成3碳源的分类为目前水处理领城的研究热点之一。生物脱氮除磷是8前处理氦、磷污染的主要手段.生物反硝化被认按照传统的分类方法,碳源可以分为以下3种类型:- -是易于生物降为是最经济.对环境污染最小的脱氦除磷方法.而且能够大范圈地应用。解的有机物(如甲醇、蔗糖葡萄糖纤维素等):二为可慢速生物降解的有1反硝化生物 脱氮机理机物(如淀粉蛋白质等);三为细胞物质细菌会利用细胞成分进行内源反硝化。常用作外加碳源的一-般分为两种:- -种是以甲醇、乙醇为主的液态生物反硝化是污水中的硝态氨和亚硝态氮在无氧或低氧条件下,被碳源。这类碳源作为传统碳源处理效果好,但相对成本较高。另一种是含微生物还原转化为氮气的过程。这个过程可以用下列反应式表示:纤维素、淀粉等可降解聚合物的固体碳源。这类碳源价格低廉。但后续处NO:+3H(电子供给体-有机物)→12N:+H0+OH理困难。NO:+SH(电子供给体-有机物)- +1/2N:+2H,0+0H在生物反硝化系统中，反硝化细菌可以利用碳源作为电子供体，4不同碳源对反硝化过程的影响NO;和NO:作为电子受体、将NO;-N和NO;-N还原成氮气,同时达到去前面提到碳源不足将引起出水水质不佳，运行费用增加等问题,那除有机物的效果。由此可见，碳源是反硝化过程所不可缺少的一种物质，么如何选择合适的碳源.达到成本低廉、处理效果好的日的呢?生物反硝化过程需要提供足够敷址的碳源保证- -定 的碳氮比才能使反根据呼吸作用原理.不同的碳源,进行呼吸作用的反应过程不同,相硝化反应顺利完成。同量的碳源由于分子式的不同,产生的ATP量不同,转化为细胞质物质2碳源不足引起的问题的址也不一样。如果转化为细胞质物质的百分比越大，说明细菌对这种随着各种化学物品的使用.使得水中的氨氮含量日益升高.部分南碳源的需水量越大那么这种碳源的效事也越高。但是相对反硝化细菌而言.如果转化为自身细胞质物质的百分比越方城市进水中COD甚至低于200 mg/L。高氨氨废水的处理在不添加外大那么被氧化提供给硝酸盐和亚硝酸盐电子的百分比也就越少,除氨在碳源的情况下，硝化过程产生的硝酸盐和亚硝酸盐在反硝化阶段.由效率也就越低。因此.在反硝化过程中应该添加低生长量的碳源。通过对于碳源不足,电子的供给不足,导致硝酸盐和亚硝酸盐不能有效地转化碳源的动力学参数研究.表明单碳化合物的生长量比较低.这是因为要为氮气排除.导致出水的氨氮含址无法达到排放标准。此外，由上述反应从单碳化合物中合成细胞物质所需费的能量越大.这种能址就--定程度式可知.反确化阶段能产生碱.这部分碱正好能作为下一-处理阶段硝化上阻止了细胞生长.而将碳源氧化,使硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气去须在生产条件下.经过一-定时间或较长时间才能取得。 Shell.CSP 等国(2);1-4.外先进的气流床气化工艺,存在着投资高技术费高等不足,一-般企业无[2] 李好臂，坚持科学发展观.做大做强现代煤化工[J]. 煤化工，法承受。降低造价的办法是采用国内发利.走国产化之路,这对国内的2006.34(5):1-8.科研设计单位提出了更高的要求.国家相关政府部门也应制定相关的扶(责任编辑:王永胜)持政策。参考文献第一作者简介:刘成周，男.1964年生.1984年毕业于焦作矿业学[1]张东亮中国煤 气化工艺(技术)的现状与发展[].煤化T.2004.32院.高级工程师,河南义马气化厂,河南省义马市,472300.New Progress in Coal Gasification TechnologyLIU Cheng-zhouABSTRACT: Coal gasification is a key technology of coal chemical industry and the entrained flow bed is the developmenttendency of coal gasification. This paper summarizes the advanced coal gasification technology at home and aboard, andputs forward some corresponding suggestions on the development and application of coal gasification.KEY WORDS: coal gasification; entrained flow bed; technological progress