圖為某化工企業氣化爐吊裝施工現場。
自1882年世界首臺魯奇煤氣化爐投產以來,目前全球已形成30多種不同類型的煤氣化技術,工業應用前景較好的就有10多種。作為煤炭生產和消費第一大國,中國已引入國外主要先進煤氣化技術,并成為世界上煤氣化應用最活躍的國家。同時國內企業與研究單位也相繼開發出多種適合國情并擁有自主知識產權的新型煤氣化技術,至少有6種實現了工業化運行。
毫無疑問,中國已成為當今世界煤氣化技術薈萃的“試驗田”。那么,中國的新型煤氣化技術推廣應用情況到底怎樣?面對如此豐富多樣的技術,化工企業該如何科學選擇?
現狀: 國產技術毫不遜色
煤氣化是煤化工的關鍵技術和龍頭技術,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,其中氣流床成為當今煤氣化技術發展的主流。近10年來,我國煤氣化技術開發明顯加快,相繼開發成功清華氣化爐、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,形成了與國外技術競相發展的局面。
“新型煤氣化技術主要指粉煤加壓氣化技術和新型水煤漿氣化技術。與固定床煤氣化技術相比,新型煤氣化技術在節能環保、煤種適應性等方面具有十分突出的優勢。”中國化工信息中心副主任李中說,在此次煤氣化技術/經濟發展論壇上,國內自主煤氣化技術與美國GE、殼牌、西門子GSP、科林CCG等國外先進技術同臺競技,各展風采。記者注意到,國產化技術毫不遜色,一些甚至達到國際領先水平。
“在第一代清華氣化爐應用世界首個氧氣分級氣流床煤氣化技術的基礎上,我們又創新將燃燒凝渣保護和自然循環膜式壁技術引進氣化領域,成功開發了新一代清華水冷壁氣化爐,裝置全部采用我國自主技術和國產設備,解決了水煤漿氣化技術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。”清華大學盈德氣體煤氣化聯合研究中心主任張建勝教授自豪地說,水冷壁保護結構水煤漿氣化技術,具有水煤漿耐火磚和干粉水冷壁氣化爐的優點,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設計,強制循環運行。即便在停電、停泵等事故狀態下無法強制供水,水汽系統仍可自然循環,水冷壁不會損壞,保證氣化爐安全停車。采用水冷壁結構,也不必每年停車更換錐底磚和全爐向火面磚,單爐年運轉可達8000小時以上。與其他水冷壁爐相比,清華水冷壁氣化爐系統壓力高50%~100%,粗合成氣中H2含量高50%以上,后續變換、凈化、合成等工序能耗降低,設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通過中國石油和化學工業聯合會組織的科技成果鑒定,總體技術處于國際領先水平。
華東理工大學潔凈煤技術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計,不存在短路物流現象,具有高效節能、碳轉化率高等優點。今年4月,日處理煤2000噸級多噴嘴對置式水煤漿氣化技術通過了中國石油和化學工業聯合會成果鑒定,專家給予高度評價,認為該成果創新性強,總體處于同類技術的國際領先水平。
中國華能集團清潔能源技術研究院研發的兩段式干煤粉加壓氣化技術,創新采用兩室兩段多噴嘴反應、分級氣化,有效氣含量可達90%以上,碳轉化率可達99%,而且煤種適應性好,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小時連續運行,正式進入商業化運行。運行結果表明,冷煤氣效率82%~84%,碳轉化率超過99%。”華能集團清潔能源技術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的優點,有效氣含量可達90%以上,碳轉化可達99%,單位氧耗低,對煤種要求低,而且設備全部實現了國產化。”航天長征化學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10種。其中神木煤、榆神煤和神華化工煤等煤質穩定,可以優化氧煤比等操作參數,碳轉化率較高。
“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,先后完成系列中試、低壓工業應用,并邁向加壓技術示范。”中科院山西煤炭化學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建成世界首個劣質無煙煤甲醇合成油(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,灰熔聚流化床劣質無煙煤粉煤氣化技術與工業化示范項目通過技術鑒定,專家認為該創新成果為解決劣質無煙煤氣化難題提供了新的技術路徑,達到國際領先水平。
專家: 技術經濟缺一不可
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