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煤气化技术及其进展概述 华陆工程科技股份公司副总工程师 王洪金 煤气化技术是煤化工产业的龙头，是煤基合成油、合成化学品等的关键性技术。煤气化技术的选用，不能仅仅考虑其某一方面的优势，必须注意工程化的系统分析，也就是从技术的先进性、可靠性以及适用性等方面统一协调起来综合考虑。 一、技术的先进性和可靠性问题 1．Shell干粉加压气化工艺 Shell气化技术于2000年前后进入我国市场，以其优异的气化性能指标、煤种适应性宽等优点，引起了中国工程界的极大兴趣，短短的四、五年时间里引进了十几套生产装置，用于生产合成氨和甲醇制氢等。以60万t/a甲醇为例，对其应用于煤化工领域的先进性、可靠性和适用性等进行工程化的系统分析(系统的界区，从煤的磨制干燥、气化，到合成气经变换、净化后送至甲醇界区)发现，在先进性方面，与湿法Texaco相比，Shell气化技术存在以下问题：①煤气化部分(可比的部分)投资增加30％～40％；②经常运转费用中(主要包括煤粉制备、干燥，激冷气循环，输煤和飞灰过滤的C02压缩，SynGas的压缩送出界区等)，电力消耗大约增加12200kW；③气化部分回收的中压蒸汽(4MPa)供耐硫变换仍嫌不足，需变换副产蒸汽进行补充；④有效气(CO+H2)中H2/CO比不符合生产化学品的要求，SynGas合成化学品时H2/CO至少要>1.5，且耐硫变换工艺条件苛刻，会影响催化剂的寿命；⑤气化性能中，比煤耗和比氧耗分别较湿法Texaco降低8%和15％，但所节约的能耗又被电耗增加所抵消，所以盈利很少，煤价按200元/t、02按0.35元/Nm3、电价按0.344元／kW·h计，年盈利560多万元。 通过以上案例，按全系统进行工程分析可知，Shell煤气化技术具有先进性，但该性能在合成气生产化学品中不具优势。如果该技术用于IGCC发电，则不存在打折、抵偿的因素，其优势将会被充分发挥。荷兰的IGCC装置也从侧面印证了这一结果。 技术的可靠性主要以装置的年可用率(Availability)来衡量。据2004年10月华盛顿煤气化技术年会上的报道，荷兰Demkolec IGCC装置已投产七、八年的气化岛年可用率为81.8％，电力板块为89.8%(主要煤气轮机设有燃油系统作补充措施)，年会上专家一致认为，无论采用哪种气流床炉型，IGCC的气化岛应该增加备用系列。 2．湿法气化工艺 我国已引进多套湿法气化装置，其气化性能指标比Shell差。在可靠性方面，通过多年的摸索并在设有备用系列的条件下，年可用率可达90％；其适用性、激冷型(CO+H2)成分和H2/C0较适宜于合成化学品，耐硫变换的工艺条件比较温和；废锅流程宜用于IGCC。在美国和西欧有多套IGCC的例子，但总热效率均低于Shell的IGCC，其主要的问题是煤种适应性狭窄，要求低灰融点低内水含量的煤；烧咀使用寿命短，因此要设置备用系列。 以上分析说明，选用煤气化技术首先应当结合资源(煤种)条件，再考虑下游产品的要求(如生产化学品、1GCC或煤电多联产等)。作为工程公司，在发展煤化工产业中的重要任务就是要对工程项目进行全面的综合分析，进行工程技术的整合优化处理，使煤化工项目避免投资风险，企业才有可能获得最大效益，决不能片面局限于工艺的先进性而进行决策。 二、国产化技术进展及存在问题 近20多年来，通过引进技术的消化吸收，国内科研院校研发成功了具有自主知识产权的煤气化技术，如以华东理工为代表的多喷嘴水平对置式水煤浆加压气化技术(湿法)、以华能集团西安热工院为代表的二段式干煤粉加压气化炉等，， 多喷嘴气化的性能指标，在中试和工业化装置中均达到并超出同类国际旷型的水平，2004年底和2005年中已有两套工业化装置分别投入运行，开工初期暴露了一些问题，如炉顶超温、耐火砖寿命短等，据说已获得初步解决，但涉及工程放大的问题其理性认识有待进一步验证，炉子的负荷率和年可用串要在运行中得到考验，这些涉及到今后工业化装置中，考虑备用系列、烧咀的备用、检修的工作量等，即涉及装置的经济性。因此还有必要进一步做好工程开发的完善工作，消除业界对其可靠性、经济性的担忧。 二段式干煤粉加压气化炉的中小试已经通过有关部门的鉴定验收，正拟在250MW工业化示范装置(绿色煤电)中付诸实施。其中仍有一些问题如二段炉上下炉膛的合理匹配，上下二段的内件结构，二段出口的冷却器(废锅)的结构、材质，烧咀的—I程放大等，均需进行工程开发。 近20多年来，通过引进技术的消化吸收，国内科研院校研发成功了具有自主知识产权的煤气化技术，如以华东理工为代表的多喷咀水平对置式水煤浆加压气化技术(湿法)、以华能集团西安热工院为代表的二段式干煤粉加压气化炉等。 多喷嘴气化的性能指标，在中试和工业化装置中均达到并超出同类国际炉型的水平，2004年底和2005年中已有两套工业化装置分别投入运行，开工初期暴露了一些问题，如炉顶超温、耐火砖寿命短等，据说已获得初步解决，但涉及工程放大的问题其理性认识有待进一步验证，炉子的负荷率和年可用率要在运行中得到考验，这些涉及到今后工业化装置中，考虑备用系列、烧咀的备用、检修的工作量等，即涉及装置的经济性。因此还有必要进一步做好工程开发的完善工作，消除业界对其可靠性、经济性的担忧。 二段式干煤粉加压气化炉的中小试已经通过有关部门的鉴定验收，正拟在250MW工业化示范装置(绿色煤电)中付诸实施。其中仍有一些问题如二段炉上下炉膛的合理匹配，上下二段的内件结构，二段出口的冷却器(废锅)的结构、材质，烧咀的工程放大等，均需进行工程开发。 国内自主创新开发已经取得了决定性的成果，但是按照产业化的要求，开发成果应用于工程项目产业化，其先进性和可靠性必须是统一体，肯定其先进性的同时，也要有可靠性的充分保障(要求可靠的负荷率和年可运转率)。从这个意义上，国产化的气化技术应当在工业示范装置阶段做好工程化开发的完善工作，消除企业对投资风险的担忧，这也应当是煤化工工程界的共识。 |
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