两种褐煤气化技术的比较

104内蒙古石油化工2014年第15期两种褐煤气化技术的比较张永胜(神华包头煤化工有限责任公司,内蒙古包头014010)摘要:介绍U-Gas 和恩德炉褐煤气化的技术,褐煤采用两种气化技术气化技术的操作指标,技经指标,使用设备情况进行比较,为合理选用褐煤气化技术提供一些依据。关键词:褐煤制气;气化技术;粗煤气质量;技经技术指标中图分类号:TQ54文献标识码:A文章编号:1006--7981 (2014)15- -0104- -04随着石油和天然气能源的紧张匮乏,利用煤炭,程度越浅，焦炭质的气孔率越大，即其内表面积越特别是褐煤,进行气化、液化补充石油和天然气成为大，反应性越高。煤的反应活性越高,则发生反应的我国化工的发展方向。起始反应温度越低,气化温度也越低。在气化温度相我国的能源结构为多煤少油缺气。褐煤占煤炭同时,煤的反应活性越高,则气化反应速度越快,煤保有总量的12.7%左右,资源丰富,是煤化工发展的的反应活性对气化过程的影响在温度较低时较大，重要原料。褐煤清沽气化有着较广阔的发展前景。在当高温反应时,温度对反应速度的影响显著加强。总煤炭资源中,主要为褐煤,煤层浅,易开采,目前产量之，煤的活性高,对各种气化技术都有利，可以提高居全国第- -.要充分发挥褐煤的价值,煤的气化是主气体质量、产气率和碳转化率。要途径之1.1.3灰熔点煤气化技术很多,煤炭气化技术按生产装置化褐煤做原料应有适宜的灰熔点,若原料煤种的学工程特征(反应器的形式、气化炉里的流体力学条灰熔点过高,为保证气化炉液态排渣的顺利进行,就件、气固相相互间的接触方式)分为固定床(移动床)必须提 高气化炉的操作温度,但由于气化炉操作温气化、流化床气化、气流床气化等。但由于褐煤具有度过高,会导致炉内耐火材料蚀损速率加大,使用寿水分含量高(20%~50%)、热值低、挥发分高、灰熔命缩短,同时氧、煤消耗升高,气体成分变差。点较低、成浆性不好、容易粉化和自燃等特点，给煤1.1.4总硫含量气化技术带来一定的困难 。选作什么样的气化技术，原料煤中存在的硫,在气化过程中生成H2S和成为我们共同关心的问题。少量的有机硫(COS),原料煤中的含硫量主要影响结合蒙西褐煤煤质比较二种适合褐煤气化的技合成气的净化。术:美国的U- Gas气化技术和恩德炉气化技术。1.2 美国U-Gas气化技术两种褐煤气化技术介绍U-Gas气化技术在美国能源部的支持下，从1.1褐煤的性能分 析1975年开始试验,在美国伊利诺斯州的芝加哥建有1.1.1灰分、固定碳和发热量能处理几乎各种燃料的U-GAS中试装置.在中褐煤的灰分含量、固定碳和发热量三者之间互国，上海焦化厂于1995年引进,日气化劣质煤150t;为相关,其高低直接影响着气化性能和经济性能。固山东枣庄于2008年引进,日气化劣质煤400t;河南定碳和发热量高、灰分含量低的煤种,作为气化的原义马于2012年引进,日气化劣质煤1200t(预计2012料煤种时,气化氧耗、煤耗较低,气化效率较高。年底试车)。.1.1.2 煤的反应活性工艺流程:经破碎、干燥后,煤通过锁斗气力输煤的反应活性是影响气化的重要指标之一。反送到气化炉内。纯氧(99.6vol% )和过热蒸汽作为气应活性好的煤,在气化过程中,反应速度快,气化效化剂,通过特殊的气体分布器进人气化炉，与煤发生率高,能提高碳的转化效率和有效气体成分及产气反应。反应温度为950~ 1100C.量,降低煤耗、氧耗。含尘的合成气从气化炉顶部离开，进人旋风分煤种不同,其反应活性是不同的,一般煤的碳化离器(设置- :级或两级)除去合成气中的大部分粉中国煤化工收稿日期:2014-06-12YHCNMH G作者简介:张永胜(1971-),男，神华包头煤化工有限责任公司经理。2014年第15期张永胜两种褐煤气化技术的比较107表4U-Gas气化技术比较结果Items Pres.ASUGasificationScrubber Gas Compres. COr Compres.TotalPower, kW 32000200100026003490030barCWS,m/h32004300220UtilityPower,kW 32000100 .1502000076053010CWS,m'/h3000180060806010kRMB140004200060065057250 .2bar33600400045052450可以看到,产相同的(CO+H2),虽然30bar气度小,虽 U-GAS高压的气化工艺其投资比恩德炉化岛的投资稍有增加,但是在能量消耗方面有明显气化工艺略高,但是能耗有明显降低,总的合成气生的降低,节电约18,000kW●h/h.对于SNG项目,由产成本低。②对于褐煤制取天然气项目,U-Gas气于U-GAS产生的合成气中甲烷含量和氢气含量化比恩德炉气化更合适。③恩德炉气化适用于较高,因而可以降低下游变换及甲烷化单元的生产80000Nm*/h以下的规模,U-Gas气化既适用于小负荷,可进一步降低成本。总体而言,高压气化可以规模企业,更适用于10000Nm*/h以上的规模企降低合成气的生产成本。业。我国中小氮肥厂的气化改造,低压U- -Gas气化4投资比较和恩德炉气化技术是适合的。①对于规模尺寸恩德炉,其投资为:[参考文献]项目投资(2009年)A-来源1投资(2003 年)B-来源2性3.性6气化岛+水洗60000万RMB性13000~. 4000万RMB-6.7,11[1] 王成文,刘静恩德粉煤气化工艺的设计和应污水处理1000~2000万RMB在1.性21500万RMB3用[J].燃料与化工,2005 ,36(2).注1:根据SES内部得到的的信息，目前思德炉的造价[2]通辽 金煤公司,有关恩德炉的运行数据.已经有明显提高,来源1是按照通辽项目的最新的造价给出[3]吉林长山化肥集团 长达有限公司.2台40，的数字,通辽项目在2009年实施建设。不确定是否包含专利000Nm2/h恩德粉煤富氧气化装置的建设与费。2:根据通辽经济技术开发区网站,恩德炉造气装置污水运行(.上)[J].革新与综述,2004, (5).处理站总投资为5000万元，建设规模为日处理工业废水[4] 黄培林,周永顺.恩德粉煤气化技术的工程设3600t.结合[注1]及文献2,假设污水处理装置的投资为2000计和生产运行[J].煤化工,2004,(4).万元。3:根据文献[~4],在2003 年吉林长山化肥集团长达有[5] 通辽经济技术开发区网站[EB/OL ]http://限公司(原吉林省长山化肥厂)进行改造,建设包含两台www. tlkfq. com. cn/ xinxi/news/dt/kfqdt/40000Nm'/h恩德炉的气化装置的费用为6000万元人民币，200909/12862. html.不包含干燥及废水处理设施。其中设备费用3000万,工艺和[6] 辽宁恩德设备制造安装有限公司.中国煤化集土建安装1500万元,材料费1500万元。废水处理费用1500万元人民币，煤干燥费用500万人民币)。4:根据文献[0],单团煤化工(甲醇)项目气化资料,2007.台4000Nm2/h恩德炉系列的投资约为3800万人民币，包含[7] 吉林长化集团长达有限公司,抚顺恩德机械有专利费用,但不含土建费。限公司.吉林长化集团长达有限公司恩德粉②对于相同规模的U-GAS气化炉,其投资煤气化项目工程报告.[8] 王晓军.恩德炉纯氧造气实验小结.2006.投资[9]王景林.恩德粉煤制合成氨原料气存在的问题6800万RMB[J].中氮肥,2007 ,(2).200万RMB[10] 王景林,郑青吾.用恩德炉煤气生产甲醇的可行性[J].中氮肥,2007,(1).5常压恩德气化工艺与高压U-GAS气化工艺的[11] 马清泉,姜天夫.关于恩德粉煤气化的一些情况说明和实际运行参数[J].化肥工业,2007,比较结果34(5). .U-Gas气化和恩德炉气化技术是褐煤气化的[12] 许清波_界德粉憎气化地兵行总结[J].中氮二种技术,其高压U-Gas气化技术符合现代煤化中国煤化工工的发展趋势,比恩德炉气化技术更具有生命力:①肥,20YHCNMH G在生产负荷相同的情况下,占地面积小,污水处理难.