圖為某化工企業(yè)氣化爐吊裝施工現(xiàn)場。
自1882年世界首臺魯奇煤氣化爐投產(chǎn)以來,目前全球已形成30多種不同類型的煤氣化技術(shù),工業(yè)應(yīng)用前景較好的就有10多種。作為煤炭生產(chǎn)和消費第一大國,中國已引入國外主要先進煤氣化技術(shù),并成為世界上煤氣化應(yīng)用最活躍的國家。同時國內(nèi)企業(yè)與研究單位也相繼開發(fā)出多種適合國情并擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型煤氣化技術(shù),至少有6種實現(xiàn)了工業(yè)化運行。
毫無疑問,中國已成為當(dāng)今世界煤氣化技術(shù)薈萃的“試驗田”。那么,中國的新型煤氣化技術(shù)推廣應(yīng)用情況到底怎樣?面對如此豐富多樣的技術(shù),化工企業(yè)該如何科學(xué)選擇?
現(xiàn)狀: 國產(chǎn)技術(shù)毫不遜色
煤氣化是煤化工的關(guān)鍵技術(shù)和龍頭技術(shù),核心是煤氣化爐,包括固定床(移動床)、流化床、氣流床3種類型,其中氣流床成為當(dāng)今煤氣化技術(shù)發(fā)展的主流。近10年來,我國煤氣化技術(shù)開發(fā)明顯加快,相繼開發(fā)成功清華氣化爐、多噴嘴對置式水煤漿氣化爐、航天加壓粉煤氣化爐、兩段式干粉煤氣化爐以及灰熔聚流化床粉煤氣化爐等煤氣化技術(shù),形成了與國外技術(shù)競相發(fā)展的局面。
“新型煤氣化技術(shù)主要指粉煤加壓氣化技術(shù)和新型水煤漿氣化技術(shù)。與固定床煤氣化技術(shù)相比,新型煤氣化技術(shù)在節(jié)能環(huán)保、煤種適應(yīng)性等方面具有十分突出的優(yōu)勢。”中國化工信息中心副主任李中說,在此次煤氣化技術(shù)/經(jīng)濟發(fā)展論壇上,國內(nèi)自主煤氣化技術(shù)與美國GE、殼牌、西門子GSP、科林CCG等國外先進技術(shù)同臺競技,各展風(fēng)采。記者注意到,國產(chǎn)化技術(shù)毫不遜色,一些甚至達到國際領(lǐng)先水平。
“在第一代清華氣化爐應(yīng)用世界首個氧氣分級氣流床煤氣化技術(shù)的基礎(chǔ)上,我們又創(chuàng)新將燃燒凝渣保護和自然循環(huán)膜式壁技術(shù)引進氣化領(lǐng)域,成功開發(fā)了新一代清華水冷壁氣化爐,裝置全部采用我國自主技術(shù)和國產(chǎn)設(shè)備,解決了水煤漿氣化技術(shù)的煤種限制和高能耗點火問題,形成了世界第一個水煤漿水冷壁煤氣化工藝。”清華大學(xué)盈德氣體煤氣化聯(lián)合研究中心主任張建勝教授自豪地說,水冷壁保護結(jié)構(gòu)水煤漿氣化技術(shù),具有水煤漿耐火磚和干粉水冷壁氣化爐的優(yōu)點,比如氣化爐操作溫度不再受耐火磚的限制,可以使用灰熔點更高的煤作為原料,煤種適應(yīng)性更寬,覆蓋了褐煤、煙煤到無煙煤全煤階。
除此以外,清華水冷壁氣化爐的水冷壁按照自然循環(huán)設(shè)計,強制循環(huán)運行。即便在停電、停泵等事故狀態(tài)下無法強制供水,水汽系統(tǒng)仍可自然循環(huán),水冷壁不會損壞,保證氣化爐安全停車。采用水冷壁結(jié)構(gòu),也不必每年停車更換錐底磚和全爐向火面磚,單爐年運轉(zhuǎn)可達8000小時以上。與其他水冷壁爐相比,清華水冷壁氣化爐系統(tǒng)壓力高50%~100%,粗合成氣中H2含量高50%以上,后續(xù)變換、凈化、合成等工序能耗降低,設(shè)備投資和運行成本大幅下降。
去年9月,清華水冷壁氣化爐技術(shù)通過中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果鑒定,總體技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。
華東理工大學(xué)潔凈煤技術(shù)研究所所長于廣鎖告訴記者,其多噴嘴對置式水煤漿氣化爐由于采用四噴嘴對置設(shè)計,不存在短路物流現(xiàn)象,具有高效節(jié)能、碳轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點。今年4月,日處理煤2000噸級多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)通過了中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會成果鑒定,專家給予高度評價,認為該成果創(chuàng)新性強,總體處于同類技術(shù)的國際領(lǐng)先水平。
中國華能集團清潔能源技術(shù)研究院研發(fā)的兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù),創(chuàng)新采用兩室兩段多噴嘴反應(yīng)、分級氣化,有效氣含量可達90%以上,碳轉(zhuǎn)化率可達99%,而且煤種適應(yīng)性好,可氣化灰熔點1500℃以上的原料,包括次煙煤、煙煤、褐煤、無煙煤、石油焦等。“兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)在我國首座IGCC示范電站——華能天津綠色煤電250WM級IGCC示范工程成功應(yīng)用,氣化爐日處理煤2000噸。2012年4月17日,氣化裝置點火投料,11月6日完成72+24小時連續(xù)運行,正式進入商業(yè)化運行。運行結(jié)果表明,冷煤氣效率82%~84%,碳轉(zhuǎn)化率超過99%。”華能集團清潔能源技術(shù)研究院院長許世森說。
“HT-L航天粉煤加壓氣化爐匯集了水煤漿及粉煤氣化技術(shù)的優(yōu)點,有效氣含量可達90%以上,碳轉(zhuǎn)化可達99%,單位氧耗低,對煤種要求低,而且設(shè)備全部實現(xiàn)了國產(chǎn)化。”航天長征化學(xué)工程股份有限公司總工程師盧正滔介紹說,自2008年航天粉煤加壓氣化裝置首次試車成功至2012年5月上旬,在線運行的7臺氣化爐已使用或試燒過的煤種達數(shù)10種。其中神木煤、榆神煤和神華化工煤等煤質(zhì)穩(wěn)定,可以優(yōu)化氧煤比等操作參數(shù),碳轉(zhuǎn)化率較高。
“我們上世紀80年代就開始探索灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù),先后完成系列中試、低壓工業(yè)應(yīng)用,并邁向加壓技術(shù)示范。”中科院山西煤炭化學(xué)研究所粉煤氣化工程中心總工程師徐奕豐說,2009年晉煤集團采用該技術(shù)建成世界首個劣質(zhì)無煙煤甲醇合成油(MTG)示范項目,配備6臺0.6MPa灰熔聚氣化爐,單臺氣化爐日處理300~330噸高灰分、高灰熔點、高硫劣質(zhì)的晉城無煙粉煤。投入運行后,冷煤氣效率和有效氣含量均超過70%。2011年4月,灰熔聚流化床劣質(zhì)無煙煤粉煤氣化技術(shù)與工業(yè)化示范項目通過技術(shù)鑒定,專家認為該創(chuàng)新成果為解決劣質(zhì)無煙煤氣化難題提供了新的技術(shù)路徑,達到國際領(lǐng)先水平。
專家: 技術(shù)經(jīng)濟缺一不可
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