中電投霍城60億立方米/年煤制天然氣項(xiàng)目煤氣化工藝技術(shù)選擇

韓騰 崔興毅（中電投伊犁能源化工有限責(zé)任公司霍城煤制氣分公司，新疆伊犁835200）

中電投霍城60億立方米/年煤制天然氣項(xiàng)目煤氣化工藝技術(shù)選擇

韓騰 崔興毅（中電投伊犁能源化工有限責(zé)任公司霍城煤制氣分公司，新疆伊犁835200）

根據(jù)我國天然氣發(fā)展的現(xiàn)狀，結(jié)合項(xiàng)目煤氣化原料煤的煤質(zhì)，主要通過對(duì)GSP、Shell、Lurgi與BGL五種大型煤氣化技術(shù)進(jìn)行比較分析，說明了中電投霍城60億立方米/年煤制天然氣項(xiàng)目煤氣化技術(shù)選擇的合理性、可行性。

煤制天然氣；煤氣化；技術(shù)

我國化石能源結(jié)構(gòu)為富煤、貧油、少氣，煤炭資源在我國的能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要地位。隨著我國對(duì)環(huán)保要求日益提高，推動(dòng)煤炭資源清潔高效利用，建立“清潔、低碳、安全、高效”的現(xiàn)代化能源體系，已成為煤炭資源利用的必然要求。煤制天然氣是煤炭清潔高效利用途徑，明顯優(yōu)勢，符合國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，在一定程度上得到了國家支持。先進(jìn)的煤氣化技術(shù)不僅能減輕燃燒排放物對(duì)大氣的污染，而且還能提高煤炭清潔利用率。盡管近兩年國際油價(jià)頻頻走低，但是發(fā)展煤制天然氣在很大程度上可以緩解國內(nèi)天然氣的供需緊張問題，為國家能源安全提供保障。

1　煤制天然氣主要工藝過程

煤制合成天然氣是以煤為原料，通過煤氣化、粗煤氣凈化、甲烷化等工藝制取合成天然氣，最后通過壓縮和干燥制得滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的合成天然氣［1～2］。

該工藝路線主要包括空分制氧、煤氣化、低溫甲醇洗、脫硫脫碳、甲烷化等裝置及硫回收、廢水處理、公用工程等。其中，空分單元、變換及凈化單元等都是在現(xiàn)代煤化工中廣泛應(yīng)用的成熟技術(shù)。然而煤制天然氣工藝技術(shù)關(guān)鍵在于煤氣化技術(shù)選擇。

2　煤氣化技術(shù)選擇

2.1煤源分析

新疆煤炭資源豐富，是國家重要的煤炭資源基地，預(yù)計(jì)儲(chǔ)量占全國40%以上，位居全國首位。伊犁區(qū)域煤炭遠(yuǎn)景預(yù)測儲(chǔ)量為4770億噸，現(xiàn)已探明煤炭儲(chǔ)量為292億噸，區(qū)內(nèi)各可采煤層的煤主要以長焰煤、不粘煤和弱粘煤為主，具有特低灰～低灰、特低硫～低硫、中高揮發(fā)分、中高～高發(fā)熱量等特點(diǎn)。

2.2煤氣化技術(shù)比較

煤氣化是以煤化工系統(tǒng)中最重要的核心技術(shù)，按煤與氣化劑在氣化爐內(nèi)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分為固定床加壓氣化技術(shù)（Lurgi爐、BGL）、水煤漿加壓氣流床氣化技術(shù)（GEGP、多元料漿、多噴嘴對(duì)置、E～GAS）和干粉煤加壓氣流床氣化技術(shù)（Shell、GSP、Prenflo、航天爐、兩段爐）三類。

在大型現(xiàn)代化煤氣化技術(shù)中，E～GAS技術(shù)國內(nèi)無運(yùn)行裝置，技術(shù)支持性較差；Prenflo在全世界只有1套商業(yè)化運(yùn)行裝置，在國內(nèi)無業(yè)績；航天爐生產(chǎn)能力還比較小，工業(yè)化運(yùn)行時(shí)間不太長，需積累經(jīng)驗(yàn)，若直接放大應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)較大；西安熱工院的兩段爐雖然有3套在建工業(yè)化裝置，但都沒有投入運(yùn)行，還有待實(shí)踐檢驗(yàn)和積累經(jīng)驗(yàn)。從技術(shù)成熟可靠角度考慮，不推薦采用這4種技術(shù)。適合本項(xiàng)目的氣化技術(shù)包括較成熟的GEGP、多元料漿、多噴嘴對(duì)置、GSP、Shell、Lurgi和BGL氣化技術(shù)。

根據(jù)本項(xiàng)目的特點(diǎn)，選擇有代表性的GSP、Shell、Lurgi與BGL五種大型煤氣化技術(shù)進(jìn)行氣化技術(shù)特點(diǎn)比較。

2.2.1Lurgi碎煤加壓氣化和BGL技術(shù)

Lurgi碎煤加壓氣化：從裝置投資角度，相對(duì)于水煤漿氣化和干粉煤氣化，Lurgi氣化裝置投資最低，空分裝置投資較低，凈化及甲烷化裝置投資也稍低。但由于Lurgi氣化工藝污水組分復(fù)雜、排放量大、處理難度大，相應(yīng)的后處理投資和處理成本也都大幅增加；煤的灰熔點(diǎn)低，灰熔點(diǎn)相對(duì)溫差較小，為了控制爐溫，蒸汽消耗量大，同時(shí)甲烷化副產(chǎn)蒸汽少，鍋爐投資增加。此外Lurgi氣化技術(shù)對(duì)的粒徑要求較嚴(yán)。由于本項(xiàng)目所使用的煤機(jī)械強(qiáng)度較差，特別容易風(fēng)化，需要加工成型煤，投資增加。

從環(huán)境保護(hù)角度，Lurgi爐污水含有高濃度的揮發(fā)性酚、多元酚、氨氮等組份，無法直接進(jìn)污水處理裝置，需要先進(jìn)行酚、氨回收。經(jīng)回收后的排放污水中CODcr、BOD5、酚、氨氮等各類污染物質(zhì)濃度仍很高，污水處理部分的流程長，投資、運(yùn)行費(fèi)用較高，并且處理方法及效果有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

BGL氣化技術(shù)：BGL氣化技術(shù)克服了Lurgi氣化的一些缺點(diǎn)，由固態(tài)排渣改為液態(tài)排渣方式，蒸汽分解率大大提高，廢水處理量僅為碎煤加壓氣化爐的約1/3。但也繼承了其某些缺點(diǎn)，如：對(duì)原料的粒徑要求、熱穩(wěn)定性要求等；技術(shù)的成熟性和穩(wěn)定性還待進(jìn)一步提高；粗煤氣成分復(fù)雜，雜質(zhì)含量多，煤氣凈化系統(tǒng)較為繁雜；污水處理方面，污水量有所減少，但特別難以處理的離子濃度更高，處理難度更大。

2.2.2GSP和Shell干煤粉加壓煤氣化工藝

GSP和Shell干煤粉加壓煤氣化工藝煤種適應(yīng)性強(qiáng)，這兩種氣化技術(shù)還具有指標(biāo)優(yōu)越、單爐能力大、潔凈環(huán)保、技術(shù)相對(duì)成熟可靠的特點(diǎn)。針對(duì)本項(xiàng)目GSP干粉激冷技術(shù)具有以下優(yōu)勢：1）煤種適應(yīng)性強(qiáng)：該技術(shù)氣化溫度高，可以氣化高灰熔點(diǎn)的煤，故對(duì)煤種的適應(yīng)性更為廣泛，從較差的褐煤、次煙煤到石油焦均可使用，也可以兩種煤摻混使用；2）環(huán)境友好：氣化溫度高，有機(jī)物分解徹底，無有害氣體排放；污水排放量少，污水中不含酚、氨氮等各類污染物，易于處理；3）技術(shù)指標(biāo)優(yōu)越：氣化溫度高，一般在1350～1750℃。碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)99%，合成氣中CO+H2高達(dá)90%以上，冷煤氣效率可達(dá)80%以上；4）裝置大型化：氣化爐大型化，設(shè)備臺(tái)數(shù)少，維護(hù)、運(yùn)行費(fèi)用低。

3　結(jié)語

綜合煤種適應(yīng)性、環(huán)保、投資、裝置大型化和技術(shù)可靠性諸多因素分析論證，本項(xiàng)目最終選擇GSP干粉煤氣化工藝技術(shù)合理。

［1］田基本.煤制天然氣氣化技術(shù)選擇［J］.煤化工，2009，37（5）：8～11.

［2］劉江，宿鳳明，凌鋒.煤制天然氣項(xiàng)目氣化技術(shù)選擇［J］.化學(xué)工業(yè)，2010，28（11）：8～11.