煤炭加工與綜合利用14 COAL PROCESSING COMPREHENSIVE UTILIZATIONNo.6,2014碎煤熔渣氣化技術(shù)在我國的最新應(yīng)用林凱(中國華能集團(tuán)公司,北京100098)摘要:闡述了碎煤熔渣氣化爐的發(fā)展情況、技術(shù)特點(diǎn),與魯奇爐相比較的優(yōu)缺點(diǎn),介紹了碎煤熔渣爐在我國目前的最新工業(yè)應(yīng)用情況。關(guān)鍵詞:煤氣化;碎煤熔渣爐;BGL爐;云煤爐;工業(yè)化應(yīng)用;技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比中圖分類號(hào):TQ546文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1005-8397(2014)06-0014-04碎煤熔渣氣化技術(shù)屬于國外引進(jìn)技術(shù)。該技1碎煤熔渣氣化技術(shù)簡介術(shù)是在魯奇爐氣化技術(shù)基礎(chǔ)上改進(jìn)發(fā)展而來的,也屬于固定床氣化技術(shù)。因其具有氣化強(qiáng)度高、碎煤熔渣氣化技術(shù)是由當(dāng)時(shí)的英國燃?xì)夤驹诘聡斊婀緟f(xié)助下開發(fā)出來的新型煤氣化技單爐能力大、蒸汽耗量少、廢水量少等諸多顯著術(shù),簡稱BGL( British Gas-Lurgi-英國燃?xì)?魯奇)優(yōu)點(diǎn),近年來在我國得到了密切關(guān)注,并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用。自20世紀(jì)七八十年代至90年代初,經(jīng)過對大量的煙煤、焦炭和部分褐煤在工業(yè)化規(guī)模試驗(yàn)爐的試燒和運(yùn)行可靠性驗(yàn)證,BGL技術(shù)完成了收稿日期:214-05-29大規(guī)模中試和工業(yè)化示范,20世紀(jì)90年代中后作者簡介:林凱(1966一),男,湖南岳陽人1988年畢業(yè)于期,在德國東部黑水泵煤氣化廠建設(shè)了一臺(tái)內(nèi)徑哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子儀器及測量專業(yè),工學(xué)學(xué)士,中國華能集團(tuán)公3.6m的BGL爐,氣化由褐煤制成的型煤生產(chǎn)合司煤化工管理辦公室生產(chǎn)技術(shù)處處長,高級(jí)工程師成氣,用于發(fā)電和制甲醇。該氣化爐自2000年投障我國能源安全的重要性。不是問題,煤氣化可以聯(lián)產(chǎn)煤焦油、粗酚、生成氨、煤制天然氣可以高效、清潔地利用我國較為硫磺、硫酸銨、液氮等產(chǎn)品由此可見,煤制天豐富的煤炭資源,尤其是劣質(zhì)煤炭,生產(chǎn)國內(nèi)能然氣是一舉數(shù)得的有效措施。源短缺的天然氣,然后并入現(xiàn)有的天然氣長輸管退一步說,如果煤制天然氣產(chǎn)能過剩,價(jià)格網(wǎng);再利用已有的天然氣管道和NGCC電廠,在接軌問題長期得不到解決,煤制天然氣生產(chǎn)廠商冬天供暖期間,將生產(chǎn)的煤制天然氣供給工業(yè)和還可以考慮聯(lián)產(chǎn)LNG擴(kuò)大市場應(yīng)用,可以考慮氫作為燃料用于供暖;在夏天用電高峰時(shí),部分煤氣體積分?jǐn)?shù)32.0%,甲烷體積分?jǐn)?shù)67.0%的氣質(zhì)制天然氣用于發(fā)電;在非高峰時(shí)期,可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹笜?biāo)外售,把煤制天然氣在節(jié)能減排降低環(huán)境污以作戰(zhàn)略儲(chǔ)備從而省去了新建燃煤電廠或染方面的優(yōu)勢以及經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)勢發(fā)揮出來。改建IGCC電廠的投資和建立鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施的有了煤制天然氣,可以打破國外石油天然費(fèi)用,并保證了天然氣供應(yīng)的渠道和實(shí)現(xiàn)C2的氣的價(jià)格壟斷。所以,煤制天然氣必將成為未來減排。劣質(zhì)煤炭和偏遠(yuǎn)地區(qū)煤炭資源綜合利用的發(fā)展方煤制天然氣的安全生產(chǎn)與穩(wěn)定運(yùn)行輸送已經(jīng)向,發(fā)展煤制天然氣,大有作為。2014年第6期林凱:碎煤熔渣氣化技術(shù)在我國的最新應(yīng)用15產(chǎn)至2007年拆遷,共運(yùn)行了7a。(5)碎煤熔渣爐增設(shè)了渣激冷室,通過連接2004年該技術(shù)開始引入我國,由云南煤化工短節(jié)與爐底相連。連接短節(jié)內(nèi)設(shè)有環(huán)形燒嘴,通集團(tuán)下屬的云南解化集團(tuán)(以下簡稱云解化)通過燃燒燃?xì)庑纬筛邷貧怏w,托住渣池,并提供渣過與英國燃?xì)夤竞献?對原解放軍化肥廠的一池?zé)崃?以攪動(dòng)渣池,吹通下渣口,降低渣中殘?zhí)俊Ｅ_(tái)魯奇爐進(jìn)行了成功改造,內(nèi)徑2.3m。這就是(6)碎煤熔渣爐采用常溫渣鎖代替魯奇爐高YM(云煤)爐最初的試驗(yàn)裝置(內(nèi)徑2.8m)。溫灰鎖,渣鎖被常溫水充滿,溫度低,渣的沉降2008年9月,第一代YM爐(內(nèi)徑3.6m、壓力速度小,因此不容易對錐閥造成損壞,提高了運(yùn)3MPa、日投煤量900t)進(jìn)入工業(yè)化開發(fā)試驗(yàn),行可靠性?，F(xiàn)已應(yīng)用在云解化開遠(yuǎn)煤化工項(xiàng)目上。2010年云解化又完成了第二代YM爐(內(nèi)徑3.6m、壓力進(jìn)料4MPa、日投煤量1200t)的開發(fā),目前已應(yīng)用在先鋒煤化工項(xiàng)目上。煤鎖氣體出口2010年6月,英國燃?xì)夤緦GL氣化技術(shù)冷卻洗滌器全部轉(zhuǎn)讓給了德國澤瑪克公司。因此,BGL爐和粗煤氣YM爐均屬于碎煤熔渣氣化爐,但二者在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上存在一些差別。爐(轉(zhuǎn)動(dòng)式)1.1技術(shù)特點(diǎn)蒸汽/氧氣碎煤熔渣爐與魯奇爐同屬碎煤加壓氣化爐灰鎖(見圖1和圖2)。與魯奇爐相比,碎煤熔渣爐最顯著的特點(diǎn)是將排渣方式由固態(tài)改為了液態(tài)。它結(jié)合了氣流床熔渣氣化技術(shù)高氣化率和高氣化強(qiáng)度圖1薩索爾一魯奇固定床干法排灰氣化爐構(gòu)造的優(yōu)勢,以及魯奇爐固定床氣化技術(shù)氧耗低和爐體結(jié)構(gòu)廉價(jià)的優(yōu)勢,克服了氣流床熔渣氣化技術(shù)進(jìn)料高能耗和魯奇爐固定床氣化技術(shù)廢水處理量大的弱點(diǎn),具有建設(shè)投資少、周期短、生產(chǎn)率高、運(yùn)煤鎖行和維護(hù)成本低等綜合優(yōu)勢。氣體出口破渣裝置1.2與魯奇爐氣化技術(shù)的區(qū)別冷(僅用于黏結(jié)性煤)冷卻洗滌器1.2.1結(jié)構(gòu)粗煤氣(1)目前國內(nèi)應(yīng)用較多的國產(chǎn)化魯奇爐只設(shè)蒸汽/氧氣置單煤鎖,而碎煤熔渣爐設(shè)置了雙煤鎖,提高了上熔渣激冷煤鎖運(yùn)行可靠性。渣鎖(2)魯奇爐內(nèi)壁無耐火襯里,而碎煤熔渣爐熔渣內(nèi)壁設(shè)置有耐火材料,既保護(hù)了水夾套,又減少了熱損失。圖2BGL氣化爐構(gòu)造(3)魯奇爐底部設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)的爐篦,噴嘴從爐1.2.2主要優(yōu)點(diǎn)篦中心向周圍斜向上噴入氧氣和蒸汽;而碎煤熔(1)碎煤熔渣爐采用液態(tài)排渣,其氣化劑的汽渣爐采用液態(tài)排渣方式,所以爐底無爐篦,噴嘴/氧比遠(yuǎn)低于固態(tài)排渣。所以,氣化層的反應(yīng)溫度高從六個(gè)方向斜向下噴入氧氣和蒸汽。(爐內(nèi)燃燒區(qū)局部高溫可達(dá)2000~2500℃),較魯(4)魯奇爐底部有灰床,灰的停留時(shí)間短奇爐大幅度提高了氣化效率和氣化強(qiáng)度,冷煤氣效灰中殘?zhí)扛?而碎煤熔渣爐底部設(shè)有渣池,渣的率可達(dá)90%左右、碳的轉(zhuǎn)化率可達(dá)99.5%,有效停留時(shí)間長,渣中殘?zhí)康?。?CO+H2+CH4)產(chǎn)率高(無煙煤和優(yōu)質(zhì)煙煤16煤炭加工與綜合利用2014年第6期有效氣可達(dá)88%~90%,褐煤有效氣大于80%)。雜,操作復(fù)雜,控制系統(tǒng)也復(fù)雜。(2)魯奇爐采用固態(tài)排灰方式,因此爐內(nèi)燃2碎煤熔渣技術(shù)目前在我國的應(yīng)用情況燒區(qū)需要噴大量蒸汽來降溫,以防止灰融化。而碎煤熔渣爐采用液態(tài)排渣,無需噴蒸汽降溫大2.1BGL爐大減少了蒸汽消耗量。據(jù)初步估算,其水蒸汽消目前,BGL在我國投運(yùn)的共有10臺(tái)氣化爐,耗量減少到魯奇爐消耗量的15%~20%,且蒸汽分布在金新化工和中煤圖克兩個(gè)煤化工項(xiàng)目,其分解率超過90%中金新化工3臺(tái),中煤圖克7臺(tái)。(3)隨著水蒸汽消耗量的大幅減少,碎煤2.1.1金新化工煤化工項(xiàng)目熔渣爐相應(yīng)的廢水處理量較魯奇爐減少了約2/3,金新化工煤化工項(xiàng)目由云南云天化股份有限大大降低后續(xù)廢水處理裝置的規(guī)模。同時(shí),廢水公司和香港金新集團(tuán)共同投資建設(shè),地處內(nèi)蒙呼中有機(jī)物含量的濃度有所提高,有利于在較低生倫貝爾市陳巴爾虎旗工業(yè)園區(qū)。項(xiàng)目一期工程建產(chǎn)成本下萃取分離,獲得高價(jià)值的副產(chǎn)粗酚,使設(shè)規(guī)模為合成氨50萬ta、合成尿素80萬ta廢水處理具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。一期工程設(shè)置了3臺(tái)BGL爐(2開1備),內(nèi)(4)隨著廢水處理量的大幅減少,相應(yīng)的生徑3.6m,壓力4Ma,投煤量約為1200td,設(shè)化處理、熱電和熱力鍋爐等的規(guī)模都會(huì)相應(yīng)減少計(jì)采用褐煤型煤為氣化原料?？山档驼麄€(gè)煤化工項(xiàng)目的投資。BGL氣化裝置從2011年9月開始正式試車。(5)渣中含炭率大幅降低(碎煤熔渣爐約為金新化工BGL氣化裝置許可合同是澤瑪克收購0.5%,魯奇爐約為6%),且熔渣氣化產(chǎn)生的玻璃BGL氣化技術(shù)之前由英國燃?xì)夤局苯蛹夹g(shù)許可狀爐渣沒有滲濾性,對環(huán)境和人類影響極其輕微,的,屬于英國燃?xì)夤镜暮贤x務(wù)。因甲乙雙方可以作為水泥填料、制磚材料或筑路材料。溝通不暢,導(dǎo)致氣化爐試車初期效果不理想,試(6)相比魯奇爐,碎煤熔渣爐對氣化原料的車時(shí)間一年多,3臺(tái)爐共開了二十多爐次,單爐選擇范圍更寬,可氣化石油焦、無煙煤、次煙煤、最長連續(xù)運(yùn)行時(shí)間只有23d煙煤、褐煤等,以及這些煤種的混合投料,在燒為解決試車?yán)Ь?澤瑪克公司組織專家開車灰熔點(diǎn)低的煤種時(shí)經(jīng)濟(jì)性更好。隊(duì)于2013年3月正式介入現(xiàn)場,開始和金新化工1.2.3主要缺點(diǎn)聯(lián)合開車。截止到2014年4月底,1號(hào)爐最長連(1)與魯奇爐相比,碎煤熔渣爐的粗合成氣續(xù)運(yùn)行時(shí)間為53d,負(fù)荷率為92%;2號(hào)爐連續(xù)成分中,H2減少了約30%~50%CO增加了約3倍運(yùn)行時(shí)間為90d,負(fù)荷率為85%;3號(hào)爐連續(xù)運(yùn)CH4減少了約30%~50%。為此,對于煤制甲醇行時(shí)間為74d,負(fù)荷率為82%。經(jīng)停爐檢查,烯烴和煤制天然氣等項(xiàng)目來說,采用碎煤熔渣氣臺(tái)爐均未發(fā)現(xiàn)水夾套、耐火磚和噴嘴等內(nèi)件有嚴(yán)化技術(shù),其后續(xù)變換和凈化工藝的規(guī)模較采用魯重?fù)p壞現(xiàn)象。奇爐有所增加。目前氣化爐達(dá)不到滿負(fù)荷運(yùn)行的原因主要有(2)因碎煤熔渣爐的氣化溫度高,因此其耗兩個(gè),一是實(shí)際煤質(zhì)較設(shè)計(jì)煤質(zhì)有大幅度偏差;氧量較魯奇爐高5%左右。二是后續(xù)的酚氨回收系統(tǒng)處理能力不能滿足褐煤(3)停爐檢修時(shí)間稍長。目前國內(nèi)熔渣氣化塊煤氣化高負(fù)荷運(yùn)行的要求。爐從停爐降溫、挖爐、烘爐到再次開車運(yùn)行約需2.1.2中煤圖克煤化工項(xiàng)目要15d,但因?yàn)橛袀溆脿t,因此可以滿足全裝置中煤圖克煤化工項(xiàng)目位于內(nèi)蒙鄂爾多斯烏審旗滿負(fù)荷生產(chǎn)需要。圖克工業(yè)園,由中煤集團(tuán)投資建設(shè),設(shè)計(jì)規(guī)模為合(4)魯奇爐在國內(nèi)已有幾十年的工業(yè)化業(yè)績成氨200萬ta、尿素350萬ta,同時(shí)年產(chǎn)8億m3天技術(shù)成熟。而碎煤熔渣爐近幾年才引進(jìn)到國內(nèi),然氣。工業(yè)化業(yè)績少。項(xiàng)目分兩期建設(shè),一期建設(shè)合成氨100萬ta、(5)相比魯奇爐,碎煤熔渣爐的工藝設(shè)置復(fù)尿素175萬ta,2011年6月8日正式開工建設(shè),20132014年第6期林凱:碎煤熔渣氣化技術(shù)在我國的最新應(yīng)用17年底開始試車,2014年1月底正式打通流程。區(qū)約80km,設(shè)計(jì)規(guī)模為甲醇50萬ta、煤制油20項(xiàng)目一期設(shè)置了7臺(tái)BGL爐,內(nèi)徑3.6m,萬ta(甲醇制汽油MTG),副產(chǎn)煤焦油、酚類產(chǎn)壓力4MPa,投煤量為1000td,5開2備氣化品和LNG等爐于2013年底開始點(diǎn)火試車。截止到2014年4月項(xiàng)目共設(shè)置了8臺(tái)氣化爐,5開3備,單爐底,除了1、2號(hào)爐未交工外,3、4、5、6、7號(hào)投煤量1200t/d,采用當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)褐煤為氣化原料,爐均已投料試車。單爐連續(xù)運(yùn)行最長的是5號(hào)爐,于2013年10月底開車。連續(xù)運(yùn)行了60d,負(fù)荷率為85.6%;6號(hào)爐連續(xù)截止到2014年4月,氣化爐單爐連續(xù)運(yùn)行時(shí)運(yùn)行了45d,負(fù)荷率為72.6%5、6號(hào)爐的停車間達(dá)到了100d,平均負(fù)荷率為80%左右,影響原因是因?yàn)槿珡S事故斷電所致,否則其連續(xù)運(yùn)行氣化爐滿負(fù)荷的主要原因也是兩個(gè):一是煤質(zhì)較時(shí)間應(yīng)該還會(huì)更長。差(發(fā)熱量偏低);二是后續(xù)流程還存在一些問題。影響氣化爐滿負(fù)荷的主要因素有兩個(gè),一是3碎煤熔渣爐設(shè)備制造開車煤質(zhì)較設(shè)計(jì)煤質(zhì)差;二是第二套凈化和氨合成系統(tǒng)還沒有完工,因此目前不需要開更多的氣對于BGL爐來說,除了其專利設(shè)備(噴嘴、化爐或提高負(fù)荷運(yùn)行。爐底渣池、下渣口、排渣燒嘴和點(diǎn)火槍)外,氣2.2yM爐化系統(tǒng)的其它設(shè)備均實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化,爐本體分別YM爐目前在我國投運(yùn)的有13臺(tái),其中開遠(yuǎn)由太重集團(tuán)(太原)和金重集團(tuán)(大連)制造,煤化工項(xiàng)目5臺(tái),先鋒煤化工項(xiàng)目8臺(tái)。爐體制造周期為12~14個(gè)月。2.2.1云解化開遠(yuǎn)煤化工項(xiàng)目與BGL爐相比,YM爐所有設(shè)備都實(shí)現(xiàn)了國云解化開遠(yuǎn)煤化工項(xiàng)目由云解化清潔能源開產(chǎn)化,氣化爐本體由云南煤化工集團(tuán)下屬的大型發(fā)公司投資建設(shè),地處云南省開遠(yuǎn)市,距昆明市機(jī)械廠制造區(qū)約220km,屬開遠(yuǎn)解化化工分公司(原駐昆解放軍化肥廠)擴(kuò)建工程,設(shè)計(jì)規(guī)模為年產(chǎn)20萬t4結(jié)語甲醇/15萬t二甲醚。綜上所述,碎煤熔渣氣化技術(shù)與傳統(tǒng)的魯奇項(xiàng)目于2007年開工建設(shè),2009年10月開車,爐氣化技術(shù)相比先進(jìn)很多,尤其在廢水處理和節(jié)最初設(shè)置了3臺(tái)第一代YM爐,采用當(dāng)?shù)睾置簽槭⊥顿Y方面優(yōu)勢明顯。盡管其目前在我國的工業(yè)氣化原料,后因生產(chǎn)需要,又增加了2臺(tái)氣化爐,化應(yīng)用業(yè)績還不十分理想,尤其在長周期、滿負(fù)合計(jì)共5臺(tái)爐,3開2備,單爐投煤量約900td,荷穩(wěn)定運(yùn)行方面還需時(shí)間驗(yàn)證,但從發(fā)展的眼光于2012年全部投產(chǎn)?？?通過運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的不斷積累和設(shè)計(jì)上的不斷完自2009年試車以來至今,氣化爐單爐的連善和優(yōu)化,該技術(shù)必將取代魯奇爐氣化技術(shù),從續(xù)運(yùn)行時(shí)間最長達(dá)114d。2012年運(yùn)行效果最好,而得到更廣泛的應(yīng)用。但2013年至今氣化爐運(yùn)行不是很穩(wěn)定。主要原因是原煤熱穩(wěn)定性差(只有40%),灰熔點(diǎn)也時(shí)常參考文獻(xiàn)變化,導(dǎo)致氣化爐運(yùn)行很不穩(wěn)定,連續(xù)運(yùn)行70d[1].徐耀武,徐振剛煤化工手冊中煤煤化工技術(shù)與工程[M左右就需停爐檢查。北京:化學(xué)工業(yè)出版社,20132.2.2云解化先鋒煤化工項(xiàng)目[2]唐宏青新型煤化工技術(shù)前沿[M].北京:中國財(cái)政經(jīng)濟(jì)出云解化先鋒煤化工項(xiàng)目全稱為先鋒褐煤潔版社,20143]汪家銘.BGL碎煤熔渣氣化技術(shù)及其工業(yè)應(yīng)用[J]化學(xué)工業(yè),凈化利用試驗(yàn)示范項(xiàng)目,由云解化清潔能源開發(fā)2011,29(7):34-39公司和云南省工業(yè)投資控股集團(tuán)公司共同投資建4]蘇煉,劉志盛BGL氣化爐下渣口掛渣堵塞問題分析[J設(shè),地處云南昆明尋甸縣金所工業(yè)園,距昆明市中氮肥.2013(5):15-17.