壳牌煤气化技术的应用前景分析

2007年10月.电力环境保护第23卷第5期壳牌煤气化技术的应用前景分析Perspective analysis of Shell coal gasification technology张洪伟(中国五环化学工程公司,湖北武汉430079)摘要:介绍了壳牌煤气化技术的工艺特点和发展现状,分析论述了分布式能源系统技术,将煤气化与分布式能源系统两种技术完美结合,是当今煤一电一化组合的优良模式。关键词:壳牌煤气化;分布式能源系统;热电站;可持续发展Abstract; The technical characteristics and development situation of Shell coal gasification technology are intro-duced. The distributed energy system is analyzed. It is one fine model of coal - electricily unity to combine per-fectly the coal gasification technology and distributed energy system at present.Key words : Shel coal gasitication technology : distributed energy system: cogeneration plant; sustainable devel-opment中图分类号:X382.1文献标识码:B .文章编号:1009 - 4032(2007 )05 - 057 -03.在日前已探明储量的能源之中,煤炭是蕴藏量SO:排放,回收硫磺,受到政府以及社会各界的特别最丰富、分布最广的燃料,而且煤炭的价格相对于石关注。将洁净气化煤技术和分布式能源系统相结油和天然气也是最低的,在世界所需要的其本能源合,实现煤炭一化工一 一电--- 热多联产 ,是我国中，有接近30%是由煤炭提供的，在世界所需要的新建发电厂和化工白备电厂“选择的最佳模式。电量中,有近40%是由燃煤电站提供的。中国是属1壳牌煤气化技术工艺特 点及发展状况于“缺油少气"的国家,但是煤炭储量却占世界煤炭资源总量的1/3.按照同等热值计算,中国已探明1.1壳牌煤气化技术简介的石油储量还能够使用不到20a,天然气约为30a,.壳牌煤气化技术采用干燥方式，用氮气将煤粉而煤炭则至少可以使用200a。煤炭占能源消费结送到气化炉,最后生成合成气,即一氧化碳和氛的混构的70%以上。合物。合成气中含有原煤中约80%的能鼂,另外我国的能源消费占世界的8% ~9% ,但SO2的15%的有效能最以蒸汽的形式获得。整个气化过程排放占世界的15.1% ,排放总量为世界第一位。我只有5%的能量流失。合成气可以用来制造纯氢，国排放的SO2的90%.NO.的70%,CO2的70%均生产合成氨、甲醇、含氧化合物、尿素及合成氢燃料来自燃煤,而其中的50%左布米自燃煤电厂。仅等衍生物,还可用作电厂供热、蒸汽和发电的燃料,2004年,我国火电行业SO2排放总量就高达1300并可作为城市用气。万1,2005年排放量接近1600 万川。燃煤排放的洁净煤气化技术是法净煤技术中的一项重要内SO,和NO,已经在我同形成了极大的危害,酸雨控容。20 世纪80年代后,洁净煤气化技术得到了快制区90%的城市出现了酸雨,平均降水pH值低于.速发展,并进行了商业化运作。以水煤浆或十粉煤5.6的地区约占国土面积的40% ,长江以南出现了为原料,采用先进的气流床反应器加压气化,大大提大面积酸雨,且已在向北蔓延。高了能量利用效率,因而成为煤气化技术发展的主燃煤电站每发电1kW.h,将向大气排放0.1kg流。壳牌粉煤气化、德士古水煤浆'(化”以及GSP的C02,按照目前煤炭的消费速率计算,到2025年粉煤中国煤化化技术”的代表。前后,中国的CO2排放总量将超过美国,居世界第气化和德士占水煤一位。此外,煤炭在开采和运输过程中还会对环境浆气MHCNMHC分析后认为,由于产生一定的污染。囚此,提高燃煤的热效率,减少该技术在环境保护、原料多样性、高效率等诸多方面i572007年10月电力环境呆护第23卷第5期显示出其他技术无法比拟的优点,作为一项成熟的排放的角度出发,建立在能量梯级利用概念的基础技术，壳牌煤气化技术具有更多的优越性。上,通过能量梯级利用原理,使热工设备产生的具有壳牌煤气化技术能够避兔煤直接燃烧产生的污高品位的蒸汽/燃气带动发电机发电或利用燃料电染,使煤炭得以充分利用。其中的硫化物被还原成池技术供电.同时冬李利用热工设备的抽汽/排汽或硫磺,作为化T.行业的原料;灰分则被回收用来制造尾气向用户供热,夏季利用余热吸收式制冷机向用建筑材料。整个工艺的用水量极低,废水也很容易户供冷,以及全年提供卫生热水或其他用途的热能净化。壳牌煤气化技术的另-一个优势在于它适合于的一体化多联供能源系统“。分布式能源系统根不同种类的煤,包括劣质的次烟煤和褐煤。据用户对能源的不同需求,实现温度对口供应能源,工业验证的煤气化发电技术,叮明显降低传统将输送环节的损耗降至最低,从而实现能源利用效的煤发电所产牛的污染。率的最大化。而月,煤的能源利用效率高,原料煤所含的能量分布式能源系统采用先进的能源转换技术,最之中,80% ~83%以合成气形式回收,另有14% ~大限度地减少了污染物的排放,并使排放分散化,便16%以蒸汽形式回收,总之,96%以t:的煤能源都能于周边植被的吸收。同时，分布式能源系统利用其够被利用。排放量小，排放密度低的优势,可以将主要排放物实1.2 壳牌煤气化技术在我国的发展状况现资源化再利用。迄今为止,壳牌共在中国签订了十多份煤气化分布式能源系统依赖于最先进的信息技术,采技术转让协议。其中第--份转让协议用于i正在湖南用智能化监控网络化群控和远程遥控技术,实现现省岳阳市兴建的煤气化厂,该厂是由壳牌和中石化场无人值守。同时，也依赖于未来以能源服务公司共同投资兴建的合资企业,日投煤量为2000t,为化为主体的能源社会化服务体系,实现运行管理的专肥厂提供合成气用生产原料。业化,以保障各能源系统的安全可靠运行。据《中国化工报》报道,壳牌国际研究有限公司2.2煤气化技术与 DES完美结合向中国最大的煤炭企业神华集团公司转让煤气化技分布式能源系统的燃料多样，但就目前的发展术,该技术用于在内蒙古建立的第一座煤液化厂。状况而言,国外主要是以石油或天然气作为燃料源。神华集团全资子公司中国神华煤制油有限公司采用但是,我国的石油、天然气资源较少,煤炭资源多,因壳牌煤气化技术为其煤液化厂制取氢气。目前正在此我们要借助煤气化技术,快速发展煤化工工业,将内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗兴建的液化厂是中国两种先进技术进行拟合,尽显其优势。第-家真接用煤生产油品的工厂,预计2007年投壳牌煤气化技术与DES联合循环发电就是以.产,年产100万t油品。煤的气化产物煤气作为燃料,以代替常规系统中的在国内市场上,壳牌煤气化技术主要用于生产天然气或液体燃料,以达到提高热能转换效率的目合成氨、尿素、甲醇、含氧化合物以及合成氢燃料等的,其流程如图1。的原料气。在未来的发展道路上,随着化工企业多联产道燃烧室路的发展,实现煤一化一 电 一热的联合,就要煤将壳牌等煤气化技术与分布式能源系统相结合,利煤气气燃气轮机-→()鼋争用产业优势,走出.条适合我国国情的能源化T联煤，化冬天供暖合发展的新道路。余热直燃机夏天制冷2分布式能源 系统与壳牌煤气化技术完美结合| 中国煤化工发电流程2.1分布式能源系统筒介YHCN MH G气体经过脱硫、净化分布式能源系统(DitributedEnergySystem,简等处理,把煤中的灰、含硫化合物等杂质除掉,成为称DES)是一种从提高能源利用效率和降低污染物清洁的、具有一定压力的洁净煤气,供给燃气轮机做582007年张洪伟:壳牌煤气化技术的应用前景分析第5期功发电,其尾气供给澳化锂吸收式制冷系统以向用正的零排放。户提供采暖、空调以及生活用热水。该联合系统主3结语要由煤气化装置、煤气净化装置、燃气轮机、溴化锂吸收式制冷机等设备组成。我国的资源分布决定了在能源消费结构中,煤.使用煤气化与分布式能源系统可以大大提高能炭将长期作为主要的一次能源。但是,动力煤灰分源的利用率。现在使用煤发电的效率一般在40%高、含硫量大,一般电站发电效率低,烟气除尘效率左右,最理想的状态可以达到44% ~45%。而用天低，,使得SO2等污染物的排放处于失控状态。然气发电的话.效率可以达到60%。煤制成煤气有随着经济的发展、社会的进步,人们遂渐认识到80%的效率,那么将煤制成煤气后再用来发电的效能源的有限性和环境保护的重要性,节约能源和减率就能提高釗48%,与现有的直接烧煤发电相比，少污染成为摆在世人面前急需解决的问题。因此,效率增加了8个百分点。另外,发电后的尾气余热大力发展高效、洁净的洁净煤气化技术与分布式能通过溴化铿吸收式制冷系统充分利用,基本上所有源体系结合,将是我国能源产业的种有效途径。的能量都被利用了。所以,工业发电中若将煤气化依据我国的现有国力及能源构成特点,为发展技术与分布式能源系统相结合，煤炭资源的节省效符合我国国情并具有自身特色的、便丁T现阶段大规果将十分明显。模推广的洁净煤技术,促进国民经济和环境保护的目前,随着人民生活水平的提高,城镇居民使用协调发展,形成新的经济增长点,应开展以下几方面空调越来越普遍,进而对城市热电站的市场产生了的工作:极大的冲击。因此,我们可以通过改造现有的城市(1)政府部门应通过立法,强化环境保护力度，燃煤热电站,建设新型的分布式能源冷热电二联供让企业在服从市场经济规律的前提下,白愿选择发系统。这样不仅可以减少污染，规避了冬夏两季由展煤气化多联产,以减少环境污染。于热负荷差异产生的机组难以按照设计参数进行运(2)政府出面支持煤气化和分布式能源结合技转,不能达到最佳经济效益的缺点。同时,利用清洁.术的产业化,并在相关方面给予政策优惠,逐步在全的合成气发电,节省了由于采取环境保护措施所花国范围内广泛推广。销的费用,更可以利用产业优势,扩大城镇居民的使(3)加大对基础性研究的投入。基础性研究的用范围,为城市居民提供冷、热以及生活用水,从而主要方向在于:尽快实现煤气化核心技术和设备的达到经济最优的目的。国产化,开发具有自主知识产权的高效煤气化技术,同样,在煤化工企业,特别是煤气化企业,在建降低生产T艺和设备的成本,以替代目前仪仅依靠设白备热电站时,目前采用的都是燃煤热电站,并没国外技术发展煤气化的局面。有很好地利用自身的优势，发展燃气热电站参考文献:(IGCC) ,所以,作者建议化工企业在建设热电站的[1」中国环境报.2004年全国环境统计公报[ EB/OL]. htp: // news.时候,把目光看得更远- -些，选择无污染、高效率的sina. com. cn/ c/2005 06- 10/09246 1328793. shinl.煤---化- -电组合的洁净煤技术的新型电站,为[2]王旭宾.德土古媒气化工程技术问题的探讨[J].煤气与热力,我国电力工业作出示范。2004 ,24(4) :343 - 344.采用煤气化与分布式能源系统相结合的技术将3]汪寿建.21世纪沾净煤气化技术发展综述[J].化肥设计,2004,(5):3-5.很容易实现与C1化工的结合,目前合成气大量用[4]张洪伟，黄素逸.分布武能源系统的性能分析与应用[J].暖通于合成氨、甲醇、二甲醚、FT以及MTO和MTP等生空调,2004,(5):47-51.产,其中许多都是替代石油的能源化工产品。如果进一步实现煤-电一-化的结合,将使电站产生.收稿8期:2007-02-30巨大的经济效益。'中国煤化工日市人。哪士.嘴强工程例如用粉煤气流床生产合成气,将其中的CO帅,主ail: hanghongwei@ ewce.com用于羰基合成醋酸,而将氢气用于发电,可以做到真TYHCNMHG