煤气化技术是新型煤化工产业链中最核心的技术之一,煤化工产品均离不开煤气化工序,煤气化的先进性直接影响煤化工的先进性。尽管我国在煤化工,尤其在气化和甲醇制烯烃等方面取得巨大进步,但是仍有很多的技术难题需要逐项攻克,如气化炉进一步大型化问题、烧劣质煤问题、烧高灰熔点煤问题、气化炉废锅能量回收问题等。
12月22—23日,“2020第七届中国新型煤化工精细化发展论坛”在安徽合肥召开,多位专家分享了煤气化技术的相关进展。
气流床
气流床气化炉以煤粉或水煤浆为原料,通过气化剂(氧与蒸汽)将原料带入炉内,在1400℃~1700℃高温下将原料转化为一氧化碳、氢气和二氧化碳等气化,残渣以熔渣等形式排出。目前主流的气流床气化炉均为加压操作,目标是化工合成气,采用纯氧+水蒸气作为气化剂。因此工艺流程复杂,设备投资大,产品气成本高等特点。
空气化工产品(中国)投资有限公司高级工程师 高成名
空气化工产品(中国)投资有限公司高级工程师高成名介绍了空气产品公司先进气化技术及整合能力。其干粉煤气化技术具有以下特点:
1
指引粉煤气化方向
最早实现了工业化和大型化,引领了干粉输送、多烧嘴、旋流场、水冷壁、干法除尘等多个领域。
2
煤种适应面宽
试烧过数百种煤,建立了先进的灰渣模型,适合处理三高煤,具有行业最多的石油焦、褐煤的气化经验,探索出了煤种切换的应对策略。
3
高碳转化率和低消耗
领先的碳转化率、比氧耗、比煤耗使得用户的原料消耗成本达到最低,粗渣和滤饼中的残碳行业最低,固体废弃物易处理,外排废水量较少。
4
合成气成本低
废锅流程产生大量蒸汽,高效节能,关键设备国内采购,且可靠性大大提高,降低了综合合成气成本;激冷流程初期投资低,创新的激冷和洗涤设计提高了稳定性和可靠性,具备成本优势。
这些优势也为其在全球带来了许多项目,全球转让了36个煤气化技术许可项目,包括IGCC和化工产品等领域。其中有三个项目是空气产品公司产品公司控股:潞安180煤制油项目,及久泰乙二醇项目,以及印尼的褐煤制甲醇项目;目前大部分的干粉煤气化项目在中国,包括合成氨、烯烃、氢气、合成油等产业。在韩国,有一套IGCC项目在运行,在越南,有两套合成氨项目在运行。另外,在新加坡与Keppel签订了纯石油焦气化的项目,给炼厂供氢气,在印度与Talcher签订了高灰煤制合成氨项目,是属于印度第一个现代大型煤化工项目,5月在印尼签订了褐煤制甲醇投资项目。
其水煤浆气化技术具有以下特点:
一是进料丰富。具备丰富的煤炭、石油焦、渣油、气体等复杂进料的工程经验。
二是业绩众多。国外276台 、国内232台,远远超过任何其他气化技术。
三是投资减少 。极简配置,单烧嘴,在相同材料和配置下,投资相对较低 ,具备可观的经济效益。
四是废锅成熟。稳定可靠,Tampa IGCC 1996迄今24年 ,DUKE迄今8年 。
五是可靠性高。设计成熟,优化流程配置经典,广泛用于炼厂制氢等高可靠性要求的工厂。
北京清创晋华科技有限公司副总经理 王帅
北京清创晋华科技有限公司副总经理王帅介绍了晋华炉的应用与发展。晋华炉煤气化技术是由清华大学能源与动力工程系岳光溪院士团队联合阳煤化工在煤气化领域经过近二十年的研发的具有自主知识产权的煤气化技术。
晋华炉的创新主要体现在以下几个方面:
一是气化装置的节能研究,包括气化炉出口显热的利用;气化炉灰水处理框架和气化框架的联合布置;气化装置和变换装置的联合布置。
二是提高原料煤的适应性,原料煤对气化炉的稳定性和经济型尤其重要,如何拓宽气化炉的煤种适应性是我们的研发重点。
三是气化炉大型化的研发。
目前,晋华炉使用过的煤种主要有:低灰熔点煤、高灰熔点煤、半焦、焦炭、新疆高钠钾煤、褐煤。
北京盈德清大科技有限责任公司副总经理 苏万银
北京盈德清大科技有限责任公司副总经理苏万银介绍了清华炉煤气化技术发展与工业化应用。盈德清华炉技术具有以下优势:
1
稳定性好:
水煤浆气化工艺成熟。用水煤浆进料稳定可靠,水冷壁挂渣稳定。
2
煤种适应性强:
气化温度不受耐火材料限制,工业实际运行温度已达1520℃(或更高),能够消化高灰份、高灰熔点、高硫煤,易于实现气化煤本地化。
3
系统运转率高:
装置运行连续稳定,一次连续运行周期保证120天以上,年运行时间可达到8000h。
4
安全性强:
水冷壁采用热能工程领域成熟的悬挂垂直管结构。水循环按照自然循环设计,强制循环运行,事故状态下能实现自然循环,最大限度保证水冷壁的安全运行。
5
环境友好,环保高效:
制浆可以使用各种难以处理的有机废水(包括含钠、钾离子废水)。
6
系统启动快:
组合式点火升温过程简化,点火、投料程序一体化完成。
7
气化压力高:
可根据后续工段要求进行更加合理的选择,能实现与甲醇合成等压,降低能耗。
华东理工大学教授 李伟锋
华东理工大学教授李伟锋介绍了多喷嘴对置式水煤浆气化技术研发及工业应用。
流化床
流化床气化以宽筛分的粉煤为原料,以空气、富氧空气和水蒸汽等为气化剂,操作温度温和,密相区温度均匀。由于其常压气化、煤种适应性广且前处理简单、操作条件温和、气化强度高等特点,越来越受到工业燃气市场的重视,近年来发展迅速。
中科合肥煤气化技术有限公司技术经理 陈武
中科合肥煤气化技术有限公司技术经理陈武介绍了中合气化循环流化床煤气化技术(CGAS)的创新应用。CGAS工艺流程如下:
CGAS工艺流程图
作为中国科学院两期弘光专项项目“循环流化床煤气化技术(CGAS技术)产业化”的产业化平台,中合气化突破八大核心技术,完成了循环流化床气化系统研发。
中合气化突破循环流化床八大核心气化技术示意图
目前,CGAS 已在合成氨、工业燃气和飞灰资源化利用等领域实现了创新性应用。
其中,循环流化床富氧气化制合成气具有以下优势:
一是环保效益好,无焦油、酚水排放 ,干式除尘、固态排渣,无生产废水产生。
二是投资成本低,变换、脱碳、氨合成等工段无需改造投入,公用工程、辅助工程改造投资小,造气工段改造投资仅为气流床的40%~50%。
三是建设周期短,改造工程量小、可减少 50%工期。
四是运行成本低,吨氨成本比固定床气化降低 100~200元,比气流床气化降低300~500元。
济南黄台煤气炉有限公司营销部经理 周立国
济南黄台煤气炉有限公司营销部经理周立国介绍了循环流化床气化技术-黄台炉。黄台常压循环流化床CXL(CXLF/C)具有传热传质效率高, 床层温度均匀,煤种适应性强 , 单位容积生产能力高、技术成熟和容易实现大型化等特点。
CXL技术的气化方式分为空气气化 和富氧/纯氧气化。
CXL气化技术分类及适用范围表
泽玛克敏达机械设备有限公司业务发展部项目经理 张津驰
泽玛克敏达机械设备有限公司业务发展部项目经理张津驰介绍了泽玛克溶渣气化技术的发展。
安徽理工大学 张元春博士
安徽理工大学张元春博士介绍了煤气化灰渣分级分质利用技术。
中国科学院山西煤炭化学研究所研究员 毕继诚
中国科学院山西煤炭化学研究所研究员毕继诚介绍了煤催化加氢气化制天燃气技术研发。
天津大学教授 康鹏
天津大学教授康鹏介绍了二氧化碳电解制合成气研究和工程化应用。
河北奥博水处理有限公司总经理 董兆祥
河北奥博水处理有限公司总经理董兆祥介绍了废水用作循环水零排放处理技术研发与实践。
东华工程科技股份有限公司技术副总监 周晟
东华工程科技股份有限公司技术副总监周晟介绍了零碳排放的甲醇技术。
12月23日下午,与会专家、代表一起参观了中盐安徽红四方股份有限公司。
参观中盐安徽红四方股份有限公司图
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