2007年10月.電力環(huán)境保護(hù)第23卷第5期殼牌煤氣化技術(shù)的應(yīng)用前景分析Perspective analysis of Shell coal gasification technology張洪偉(中國五環(huán)化學(xué)工程公司,湖北武漢430079)摘要:介紹了殼牌煤氣化技術(shù)的工藝特點和發(fā)展現(xiàn)狀,分析論述了分布式能源系統(tǒng)技術(shù),將煤氣化與分布式能源系統(tǒng)兩種技術(shù)完美結(jié)合,是當(dāng)今煤一電一化組合的優(yōu)良模式。關(guān)鍵詞:殼牌煤氣化;分布式能源系統(tǒng);熱電站;可持續(xù)發(fā)展Abstract; The technical characteristics and development situation of Shell coal gasification technology are intro-duced. The distributed energy system is analyzed. It is one fine model of coal - electricily unity to combine per-fectly the coal gasification technology and distributed energy system at present.Key words : Shel coal gasitication technology : distributed energy system: cogeneration plant; sustainable devel-opment中圖分類號:X382.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B .文章編號:1009 - 4032(2007 )05 - 057 -03.在日前已探明儲量的能源之中,煤炭是蘊藏量SO:排放,回收硫磺,受到政府以及社會各界的特別最豐富、分布最廣的燃料,而且煤炭的價格相對于石關(guān)注。將潔凈氣化煤技術(shù)和分布式能源系統(tǒng)相結(jié)油和天然氣也是最低的,在世界所需要的其本能源合,實現(xiàn)煤炭一化工一 一電--- 熱多聯(lián)產(chǎn) ,是我國中，有接近30%是由煤炭提供的，在世界所需要的新建發(fā)電廠和化工白備電廠“選擇的最佳模式。電量中,有近40%是由燃煤電站提供的。中國是屬1殼牌煤氣化技術(shù)工藝特 點及發(fā)展?fàn)顩r于“缺油少氣"的國家,但是煤炭儲量卻占世界煤炭資源總量的1/3.按照同等熱值計算,中國已探明1.1殼牌煤氣化技術(shù)簡介的石油儲量還能夠使用不到20a,天然氣約為30a,.殼牌煤氣化技術(shù)采用干燥方式，用氮氣將煤粉而煤炭則至少可以使用200a。煤炭占能源消費結(jié)送到氣化爐,最后生成合成氣,即一氧化碳和氛的混構(gòu)的70%以上。合物。合成氣中含有原煤中約80%的能鼂,另外我國的能源消費占世界的8% ~9% ,但SO2的15%的有效能最以蒸汽的形式獲得。整個氣化過程排放占世界的15.1% ,排放總量為世界第一位。我只有5%的能量流失。合成氣可以用來制造純氫，國排放的SO2的90%.NO.的70%,CO2的70%均生產(chǎn)合成氨、甲醇、含氧化合物、尿素及合成氫燃料來自燃煤,而其中的50%左布米自燃煤電廠。僅等衍生物,還可用作電廠供熱、蒸汽和發(fā)電的燃料,2004年,我國火電行業(yè)SO2排放總量就高達(dá)1300并可作為城市用氣。萬1,2005年排放量接近1600 萬川。燃煤排放的潔凈煤氣化技術(shù)是法凈煤技術(shù)中的一項重要內(nèi)SO,和NO,已經(jīng)在我同形成了極大的危害,酸雨控容。20 世紀(jì)80年代后,潔凈煤氣化技術(shù)得到了快制區(qū)90%的城市出現(xiàn)了酸雨,平均降水pH值低于.速發(fā)展,并進(jìn)行了商業(yè)化運作。以水煤漿或十粉煤5.6的地區(qū)約占國土面積的40% ,長江以南出現(xiàn)了為原料,采用先進(jìn)的氣流床反應(yīng)器加壓氣化,大大提大面積酸雨,且已在向北蔓延。高了能量利用效率,因而成為煤氣化技術(shù)發(fā)展的主燃煤電站每發(fā)電1kW.h,將向大氣排放0.1kg流。殼牌粉煤氣化、德士古水煤漿'(化”以及GSP的C02,按照目前煤炭的消費速率計算,到2025年粉煤中國煤化化技術(shù)”的代表。前后,中國的CO2排放總量將超過美國,居世界第氣化和德士占水煤一位。此外,煤炭在開采和運輸過程中還會對環(huán)境漿氣MHCNMHC分析后認(rèn)為,由于產(chǎn)生一定的污染。囚此,提高燃煤的熱效率,減少該技術(shù)在環(huán)境保護(hù)、原料多樣性、高效率等諸多方面i572007年10月電力環(huán)境呆護(hù)第23卷第5期顯示出其他技術(shù)無法比擬的優(yōu)點,作為一項成熟的排放的角度出發(fā),建立在能量梯級利用概念的基礎(chǔ)技術(shù)，殼牌煤氣化技術(shù)具有更多的優(yōu)越性。上,通過能量梯級利用原理,使熱工設(shè)備產(chǎn)生的具有殼牌煤氣化技術(shù)能夠避兔煤直接燃燒產(chǎn)生的污高品位的蒸汽/燃?xì)鈳影l(fā)電機(jī)發(fā)電或利用燃料電染,使煤炭得以充分利用。其中的硫化物被還原成池技術(shù)供電.同時冬李利用熱工設(shè)備的抽汽/排汽或硫磺,作為化T.行業(yè)的原料;灰分則被回收用來制造尾氣向用戶供熱,夏季利用余熱吸收式制冷機(jī)向用建筑材料。整個工藝的用水量極低,廢水也很容易戶供冷,以及全年提供衛(wèi)生熱水或其他用途的熱能凈化。殼牌煤氣化技術(shù)的另-一個優(yōu)勢在于它適合于的一體化多聯(lián)供能源系統(tǒng)“。分布式能源系統(tǒng)根不同種類的煤,包括劣質(zhì)的次煙煤和褐煤。據(jù)用戶對能源的不同需求,實現(xiàn)溫度對口供應(yīng)能源,工業(yè)驗證的煤氣化發(fā)電技術(shù),叮明顯降低傳統(tǒng)將輸送環(huán)節(jié)的損耗降至最低,從而實現(xiàn)能源利用效的煤發(fā)電所產(chǎn)牛的污染。率的最大化。而月,煤的能源利用效率高,原料煤所含的能量分布式能源系統(tǒng)采用先進(jìn)的能源轉(zhuǎn)換技術(shù),最之中,80% ~83%以合成氣形式回收,另有14% ~大限度地減少了污染物的排放,并使排放分散化,便16%以蒸汽形式回收,總之,96%以t:的煤能源都能于周邊植被的吸收。同時，分布式能源系統(tǒng)利用其夠被利用。排放量小，排放密度低的優(yōu)勢,可以將主要排放物實1.2 殼牌煤氣化技術(shù)在我國的發(fā)展?fàn)顩r現(xiàn)資源化再利用。迄今為止,殼牌共在中國簽訂了十多份煤氣化分布式能源系統(tǒng)依賴于最先進(jìn)的信息技術(shù),采技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議。其中第--份轉(zhuǎn)讓協(xié)議用于i正在湖南用智能化監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化群控和遠(yuǎn)程遙控技術(shù),實現(xiàn)現(xiàn)省岳陽市興建的煤氣化廠,該廠是由殼牌和中石化場無人值守。同時，也依賴于未來以能源服務(wù)公司共同投資興建的合資企業(yè),日投煤量為2000t,為化為主體的能源社會化服務(wù)體系,實現(xiàn)運行管理的專肥廠提供合成氣用生產(chǎn)原料。業(yè)化,以保障各能源系統(tǒng)的安全可靠運行。據(jù)《中國化工報》報道,殼牌國際研究有限公司2.2煤氣化技術(shù)與 DES完美結(jié)合向中國最大的煤炭企業(yè)神華集團(tuán)公司轉(zhuǎn)讓煤氣化技分布式能源系統(tǒng)的燃料多樣，但就目前的發(fā)展術(shù),該技術(shù)用于在內(nèi)蒙古建立的第一座煤液化廠。狀況而言,國外主要是以石油或天然氣作為燃料源。神華集團(tuán)全資子公司中國神華煤制油有限公司采用但是,我國的石油、天然氣資源較少,煤炭資源多,因殼牌煤氣化技術(shù)為其煤液化廠制取氫氣。目前正在此我們要借助煤氣化技術(shù),快速發(fā)展煤化工工業(yè),將內(nèi)蒙古鄂爾多斯市伊金霍洛旗興建的液化廠是中國兩種先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行擬合,盡顯其優(yōu)勢。第-家真接用煤生產(chǎn)油品的工廠,預(yù)計2007年投殼牌煤氣化技術(shù)與DES聯(lián)合循環(huán)發(fā)電就是以.產(chǎn),年產(chǎn)100萬t油品。煤的氣化產(chǎn)物煤氣作為燃料,以代替常規(guī)系統(tǒng)中的在國內(nèi)市場上,殼牌煤氣化技術(shù)主要用于生產(chǎn)天然氣或液體燃料,以達(dá)到提高熱能轉(zhuǎn)換效率的目合成氨、尿素、甲醇、含氧化合物以及合成氫燃料等的,其流程如圖1。的原料氣。在未來的發(fā)展道路上,隨著化工企業(yè)多聯(lián)產(chǎn)道燃燒室路的發(fā)展,實現(xiàn)煤一化一 電 一熱的聯(lián)合,就要煤將殼牌等煤氣化技術(shù)與分布式能源系統(tǒng)相結(jié)合,利煤氣氣燃?xì)廨啓C(jī)-→()黿爭用產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢,走出.條適合我國國情的能源化T聯(lián)煤，化冬天供暖合發(fā)展的新道路。余熱直燃機(jī)夏天制冷2分布式能源 系統(tǒng)與殼牌煤氣化技術(shù)完美結(jié)合| 中國煤化工發(fā)電流程2.1分布式能源系統(tǒng)筒介YHCN MH G氣體經(jīng)過脫硫、凈化分布式能源系統(tǒng)(DitributedEnergySystem,簡等處理,把煤中的灰、含硫化合物等雜質(zhì)除掉,成為稱DES)是一種從提高能源利用效率和降低污染物清潔的、具有一定壓力的潔凈煤氣,供給燃?xì)廨啓C(jī)做582007年張洪偉:殼牌煤氣化技術(shù)的應(yīng)用前景分析第5期功發(fā)電,其尾氣供給澳化鋰吸收式制冷系統(tǒng)以向用正的零排放。戶提供采暖、空調(diào)以及生活用熱水。該聯(lián)合系統(tǒng)主3結(jié)語要由煤氣化裝置、煤氣凈化裝置、燃?xì)廨啓C(jī)、溴化鋰吸收式制冷機(jī)等設(shè)備組成。我國的資源分布決定了在能源消費結(jié)構(gòu)中,煤.使用煤氣化與分布式能源系統(tǒng)可以大大提高能炭將長期作為主要的一次能源。但是,動力煤灰分源的利用率?，F(xiàn)在使用煤發(fā)電的效率一般在40%高、含硫量大,一般電站發(fā)電效率低,煙氣除塵效率左右,最理想的狀態(tài)可以達(dá)到44% ~45%。而用天低，,使得SO2等污染物的排放處于失控狀態(tài)。然氣發(fā)電的話.效率可以達(dá)到60%。煤制成煤氣有隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會的進(jìn)步,人們遂漸認(rèn)識到80%的效率,那么將煤制成煤氣后再用來發(fā)電的效能源的有限性和環(huán)境保護(hù)的重要性,節(jié)約能源和減率就能提高釗48%,與現(xiàn)有的直接燒煤發(fā)電相比，少污染成為擺在世人面前急需解決的問題。因此,效率增加了8個百分點。另外,發(fā)電后的尾氣余熱大力發(fā)展高效、潔凈的潔凈煤氣化技術(shù)與分布式能通過溴化鏗吸收式制冷系統(tǒng)充分利用,基本上所有源體系結(jié)合,將是我國能源產(chǎn)業(yè)的種有效途徑。的能量都被利用了。所以,工業(yè)發(fā)電中若將煤氣化依據(jù)我國的現(xiàn)有國力及能源構(gòu)成特點,為發(fā)展技術(shù)與分布式能源系統(tǒng)相結(jié)合，煤炭資源的節(jié)省效符合我國國情并具有自身特色的、便丁T現(xiàn)階段大規(guī)果將十分明顯。模推廣的潔凈煤技術(shù),促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)的目前,隨著人民生活水平的提高,城鎮(zhèn)居民使用協(xié)調(diào)發(fā)展,形成新的經(jīng)濟(jì)增長點,應(yīng)開展以下幾方面空調(diào)越來越普遍,進(jìn)而對城市熱電站的市場產(chǎn)生了的工作:極大的沖擊。因此,我們可以通過改造現(xiàn)有的城市(1)政府部門應(yīng)通過立法,強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)力度，燃煤熱電站,建設(shè)新型的分布式能源冷熱電二聯(lián)供讓企業(yè)在服從市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律的前提下,白愿選擇發(fā)系統(tǒng)。這樣不僅可以減少污染，規(guī)避了冬夏兩季由展煤氣化多聯(lián)產(chǎn),以減少環(huán)境污染。于熱負(fù)荷差異產(chǎn)生的機(jī)組難以按照設(shè)計參數(shù)進(jìn)行運(2)政府出面支持煤氣化和分布式能源結(jié)合技轉(zhuǎn),不能達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效益的缺點。同時,利用清潔.術(shù)的產(chǎn)業(yè)化,并在相關(guān)方面給予政策優(yōu)惠,逐步在全的合成氣發(fā)電,節(jié)省了由于采取環(huán)境保護(hù)措施所花國范圍內(nèi)廣泛推廣。銷的費用,更可以利用產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢,擴(kuò)大城鎮(zhèn)居民的使(3)加大對基礎(chǔ)性研究的投入。基礎(chǔ)性研究的用范圍,為城市居民提供冷、熱以及生活用水,從而主要方向在于:盡快實現(xiàn)煤氣化核心技術(shù)和設(shè)備的達(dá)到經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的目的。國產(chǎn)化,開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高效煤氣化技術(shù),同樣,在煤化工企業(yè),特別是煤氣化企業(yè),在建降低生產(chǎn)T藝和設(shè)備的成本,以替代目前儀僅依靠設(shè)白備熱電站時,目前采用的都是燃煤熱電站,并沒國外技術(shù)發(fā)展煤氣化的局面。有很好地利用自身的優(yōu)勢，發(fā)展燃?xì)鉄犭娬緟⒖嘉墨I(xiàn):(IGCC) ,所以,作者建議化工企業(yè)在建設(shè)熱電站的[1」中國環(huán)境報.2004年全國環(huán)境統(tǒng)計公報[ EB/OL]. htp: // news.時候,把目光看得更遠(yuǎn)- -些，選擇無污染、高效率的sina. com. cn/ c/2005 06- 10/09246 1328793. shinl.煤---化- -電組合的潔凈煤技術(shù)的新型電站,為[2]王旭賓.德土古媒氣化工程技術(shù)問題的探討[J].煤氣與熱力,我國電力工業(yè)作出示范。2004 ,24(4) :343 - 344.采用煤氣化與分布式能源系統(tǒng)相結(jié)合的技術(shù)將3]汪壽建.21世紀(jì)沾凈煤氣化技術(shù)發(fā)展綜述[J].化肥設(shè)計,2004,(5):3-5.很容易實現(xiàn)與C1化工的結(jié)合,目前合成氣大量用[4]張洪偉，黃素逸.分布武能源系統(tǒng)的性能分析與應(yīng)用[J].暖通于合成氨、甲醇、二甲醚、FT以及MTO和MTP等生空調(diào),2004,(5):47-51.產(chǎn),其中許多都是替代石油的能源化工產(chǎn)品。如果進(jìn)一步實現(xiàn)煤-電一-化的結(jié)合,將使電站產(chǎn)生.收稿8期:2007-02-30巨大的經(jīng)濟(jì)效益。'中國煤化工日市人。哪士.嘴強(qiáng)工程例如用粉煤氣流床生產(chǎn)合成氣,將其中的CO帥,主ail: hanghongwei@ ewce.com用于羰基合成醋酸,而將氫氣用于發(fā)電,可以做到真TYHCNMHG