煤炭氣化技術(shù)論文(2)
煤炭氣化技術(shù)論文篇二
試論煤氣化技術(shù)及創(chuàng)新
【摘要】近年來煤化工的發(fā)展，大量體現(xiàn)在煤氣化技術(shù)的進(jìn)步上，新的煤氣化技術(shù)不斷成熟，有國外引進(jìn)的，國內(nèi)開發(fā)的。其中，有些煤氣化技術(shù)不斷成熟，如航天爐氣化技術(shù)、Shell 氣化技術(shù)、GSP 氣化技術(shù)等。本文從常用煤氣化技術(shù)、煤氣化方法選擇中的幾個問題和煤氣化技術(shù)創(chuàng)新三個方面進(jìn)行了探討。
【關(guān)鍵詞】煤氣化技術(shù);創(chuàng)新;
中圖分類號：TQ546
一、常用煤氣化技術(shù)
1.1 Shell 煤氣化技術(shù)
Shell 煤氣化技術(shù)是中國工業(yè)化應(yīng)用最早的氣流床干煤粉加壓氣化技術(shù)。Shell 煤氣化技術(shù)實際上是 K - T 爐的加壓氣化形式，其主要工藝特點是采用密封料斗法加煤裝置和粉煤濃相輸送，氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)。1993 年全球第一套大型工業(yè)化生產(chǎn)裝置在荷蘭建成，用于 IGCC 發(fā)電，每天消耗煤量為 2000 t[1]。Shell 煤氣化于 2000 年以后進(jìn)入中國，中石化岳陽、洞庭、安慶 3 家化肥企業(yè)由于油改煤的需要，引進(jìn)了 Shell 煤氣化技術(shù)，在此帶動下，截止 2008 年國內(nèi)先后有 19 家企業(yè)引進(jìn)了 23 臺煤氣化爐，氣化壓力 4.0 MPa，單爐每天最大耗煤量為 2800 t。
1.2 GSP 煤氣化技術(shù)
GSP 煤氣化技術(shù)是世界上最早實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的氣流床干煤粉加壓氣化技術(shù)。該技術(shù)由原民主德國燃料研究所開發(fā)，1985 年在 Schwarze Pump 建成了第一套工業(yè)化裝置，投煤量為 30 t/h，工作壓力為 3.0 MPa，產(chǎn)氣量為 40000 m3/ h。東西德合并后，該技術(shù)目前歸西門子公司擁有。目前，全球在建和投入使用的 GSP 氣化爐約有 20 臺。GSP 氣化技術(shù)也是 2000 年以后進(jìn)入中國，2005 年西門子公司與神華寧煤集團(tuán)成立了合資公司，負(fù)責(zé)國內(nèi)技術(shù)推廣。國內(nèi)神華寧煤集團(tuán) 5 臺、晉城蘭花集團(tuán) 2 臺 500 MW 的 GSP 氣化裝置已經(jīng)建成[2]。
1.3 航天爐氣化技術(shù)
中國干煤粉加壓氣化技術(shù)開發(fā)起步較晚。兩段式氣化爐是西安熱工研究院最新開發(fā)成功的一種干煤粉加壓氣化技術(shù)，1997 年建成了一套0.7 t/d的小試裝置，2004 年建成了處理煤量為 36～40 t/h的中試裝置。首套工業(yè)化示范裝置在天津華能“綠色煤電”項目中應(yīng)用，每天耗煤量為 2000 t，廢熱鍋爐流程，用于 IGCC 發(fā)電。另一套工業(yè)化裝置投煤量 1000 t/d，激冷流程，在內(nèi)蒙古世林化工有限公司年產(chǎn) 3 ×105 t 甲醇項目應(yīng)用。2000 年以后，中國航天科技集團(tuán)公司成功開發(fā)了干煤粉加壓氣化航天爐，用于 15 萬 t/a 甲醇項目，2008 年建成投產(chǎn)。截止 2011 年底，已有 6 家企業(yè)采用航天爐的項目建成，包括中能化工、中新化工、魯西化工等，采用航天爐在建和建成的項目已經(jīng)有 16 家。國內(nèi)外各類干煤粉加壓氣化爐基本處于同一水平。
二、煤氣化方法選擇中的幾個問題
2.1運行時間
如何衡量煤氣化技術(shù)的進(jìn)步有不同的方法。目前通用的辦法是外商提出的一臺爐連續(xù)運行多少天，他們認(rèn)為連續(xù)運行 100d 就標(biāo)志著這個技術(shù)已經(jīng)過關(guān)。這個說法有一半道理，連續(xù)開100d確實不易，但與我們傳統(tǒng)的設(shè)計理念有些不同。傳統(tǒng)的設(shè)計理念是年操作8000h，一年停車通常只能是一次。而石油部門遠(yuǎn)比化工行業(yè)苛刻，他們要求連續(xù)運行24個月以上[3]。事實上，煤化工裝置連續(xù)運行8000h是不簡單的，目前的幾種煤氣化技術(shù)除了水煤漿以外，其他都有難度。航天爐和小型Shell氣化爐還好一些，有這個潛力。多數(shù)新的氣化技術(shù)事實上是達(dá)不到的，還有待于進(jìn)一步提高。因此，我們在選擇煤氣化技術(shù)上，應(yīng)該更加注重年運行時間，而不要僅僅看一次運行時間。如果達(dá)不到要求，特別是年運行時間在偏離8000h較大的情況下，用戶一定要用該技術(shù)，最好有備爐。
2.2以煤定爐
在選擇煤氣化技術(shù)的時候，首先要確定煤的品質(zhì)，這是大家通常采用的方法。煤的品質(zhì)包括灰熔點、灰含量、粘度、揮發(fā)分、內(nèi)水含量等。但是近年來一些氣化技術(shù)推銷商，過分夸大自己爐子的優(yōu)點，不斷降低技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，例如把水煤漿氣化的濃度降低至54%，這是不應(yīng)該的。不適合用這樣的爐型就退出，不必勉強。這個原則就叫 “以煤定爐”[4]。
2.3爐型的匹配
在大型煤化工裝置中，可以采用兩種不同的氣化爐，這是比較合理的。事實上，這往往是氣化后流程的需要，也就是激冷流程和廢鍋流程的組合，使得既能夠得到一些中壓蒸汽，又可以滿足合成氣中水氣比的要求。這樣做的前提是在這個裝置中，氣化爐的臺數(shù)很多。當(dāng)然，這對企業(yè)將來的管理造成麻煩比較多，這也是情理中的事。
三、煤氣化技術(shù)創(chuàng)新
隨著中國煤化工技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，煤直接液化、煤間接液化、煤制烯烴、煤制乙二醇等具有自主知識產(chǎn)權(quán)的煤化工新技術(shù)已達(dá)國際先進(jìn)水平，但作為現(xiàn)代煤化工支撐的現(xiàn)代煤氣化技術(shù)開發(fā)相對滯后。
改革開放以來，中國先后引進(jìn)的煤氣化技術(shù)有Lurgi，GE，U - gas，Shell，GSP，KBR，恩德爐等各種工業(yè)化氣化爐型。其中 GE，Shell 和 Lurgi 3 種氣化爐總氣化能力在國內(nèi)排前 3 位，目前還有不斷擴大的趨勢。這些技術(shù)和核心專利成果基本上都是 20 世紀(jì) 80 年代前后取得的，GE 技術(shù)核心是水煤漿進(jìn)料和氣化爐; Shell 和 GSP 技術(shù)核心是干煤粉加壓進(jìn)料和氣化爐，其核心專利超過 20 a，第四代 Lurgi 氣化已經(jīng)超過 30 a[5]。中國是全球最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國及煤氣化國家，也是全球最大的煤氣化技術(shù)進(jìn)口國。改革開放以來，通過技術(shù)引進(jìn)，縮短了中國與國外發(fā)達(dá)國家技術(shù)的差距，也推動了中國現(xiàn)代煤氣化和煤化工技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。但長期技術(shù)引進(jìn)必然會挫傷技術(shù)創(chuàng)新的積極性。目前，中國正處于建設(shè)創(chuàng)新型國家的發(fā)展時期，創(chuàng)新、發(fā)展、應(yīng)用自主的煤氣化技術(shù)勢在必行。
縱觀國內(nèi)外不同煤氣化技術(shù)的開發(fā)過程，一般都要從概念形成，經(jīng)過小試、中試、工業(yè)示范的過程，最終進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用。國外的 GE，Shell，GSP，Lurgi 等氣化技術(shù)和國內(nèi)的多噴嘴氣化、兩段式氣化等都是如此[6]。煤氣化技術(shù)創(chuàng)新的核心是氣化爐創(chuàng)新。煤氣化技術(shù)的創(chuàng)新范圍主要包括氣化爐，加料系統(tǒng)( 含噴嘴) ，原料預(yù)處理系統(tǒng)，煤氣冷卻系統(tǒng)，黑水灰水處理系統(tǒng)，排渣系統(tǒng)及相關(guān)的設(shè)備和材料等。
四、結(jié)論與建議
1) 煤氣化技術(shù)選擇的多樣化是中國煤氣化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。先進(jìn)的煤氣化技術(shù)在中國具有很強的生命力。GE 煤氣化技術(shù)進(jìn)入中國 20 多年來，已向中國企業(yè)轉(zhuǎn)讓了幾十家，占全球 GE 煤氣化用戶的 80% 以上。Shell 煤氣化爐 2000 年前后進(jìn)入中國，目前中國的 Shell 煤氣化爐用戶占 Shell 煤氣化爐用戶的 90% 以上。常壓移動床氣化在國外雖然早已經(jīng)淘汰，但由于投資低，在中國還有近6000 臺氣化爐在運行。因此在中國不可能出現(xiàn)任何一項煤氣化技術(shù)壟斷的格局。目前，應(yīng)結(jié)合引進(jìn)技術(shù)取得的經(jīng)驗，加強自主煤氣化技術(shù)的創(chuàng)新、應(yīng)用與發(fā)展。
2) 煤氣化是現(xiàn)代煤化工的基礎(chǔ)，隨著中國現(xiàn)代煤化工技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，煤氣化技術(shù)發(fā)展的重點是大型化、高效率和環(huán)境友好，其技術(shù)應(yīng)用需要考慮煤種適應(yīng)性、操作的可靠性和環(huán)保特性。未來煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化利用將是以大型、先進(jìn)的煤氣化技術(shù)為核心，以電、化、熱等多聯(lián)產(chǎn)為方向技術(shù)集成。在國內(nèi)建設(shè)新形勢下，煤化工的有序發(fā)展即將來臨，認(rèn)真研究煤化工裝置建設(shè)的規(guī)律，有助于推進(jìn)煤化工的科學(xué)發(fā)展，為建成經(jīng)濟上發(fā)達(dá)而又美麗的中國開創(chuàng)新的局面。
【參考文獻(xiàn)】
[1]多功能柴煤氣化節(jié)能爐生產(chǎn)技術(shù)培訓(xùn)[J]。 農(nóng)村百事通，2013，(6)。
[2]丁玉林。 煤氣化技術(shù)特點綜述與技術(shù)探討[J]。 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012，(33)。
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