BGL碎煤熔渣氣化技術(shù)在國內(nèi)工業(yè)化應(yīng)用現(xiàn)狀

張 磊

(陜西煤業(yè)化工技術(shù)研究院有限責(zé)任公司，陜西 西安 710065)

BGL碎煤熔渣氣化技術(shù)在國內(nèi)工業(yè)化應(yīng)用現(xiàn)狀

張 磊

(陜西煤業(yè)化工技術(shù)研究院有限責(zé)任公司，陜西 西安 710065)

BGL碎煤熔渣氣化技術(shù)具有煤種適應(yīng)性廣、氣化效率高、灰渣含碳量低、蒸汽消耗量低、廢水處理量少、裝置投資少等特點(diǎn)。介紹了BGL碎煤熔渣氣化技術(shù)的發(fā)展情況、氣化爐工藝、技術(shù)特點(diǎn)以及在國內(nèi)目前最新的工業(yè)化應(yīng)用現(xiàn)狀。

熔渣氣化爐；氣化；技術(shù)特點(diǎn)；工業(yè)化應(yīng)用

煤氣化技術(shù)是煤化工的龍頭，是發(fā)展清潔、高效煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)的核心，是發(fā)展大宗化工產(chǎn)品(化肥、甲醇、天然氣、烯烴等)、多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、IGCC發(fā)電的重要基礎(chǔ)[]。

目前國內(nèi)各種類型的氣化爐以固定床氣化爐為主，占國內(nèi)各類型總比例的80%～90%[2]。具有氧氣消耗量小及投資成本低等優(yōu)點(diǎn)的魯奇(Lurgi) 固定床加壓氣化爐是我國應(yīng)用最廣泛且工業(yè)化經(jīng)驗(yàn)最豐富也最成熟的固定床煤氣化技術(shù)，但氣化強(qiáng)度與蒸汽利用率低、氣化污水凈化處理成本高的缺點(diǎn)也阻礙了魯奇爐的進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用。

BGL碎煤熔渣氣化技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代末，由英國煤氣公司(British Gas Corporation) 與德國魯奇(Lurgi)公司合作，在原魯奇固定床加壓氣化爐Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅳ型爐技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)的液態(tài)排渣固定床加壓氣化技術(shù)[3]。2010年6月，BGL氣化技術(shù)被英國燃?xì)夤救哭D(zhuǎn)讓給德國澤瑪克公司。因其具有氣化強(qiáng)度高、單爐能力大、蒸汽耗量少、廢水量少等諸多顯著優(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。

1 BGL碎煤熔渣氣化爐工藝

在BGL碎煤熔渣氣化爐中，塊煤(最大粒度50mm)通過煤料床頂部的閘斗倉進(jìn)入加壓的氣化爐。結(jié)渣劑(石灰石)和煤一起添加。當(dāng)煤逆著向上的氣流在氣化爐中由上向下移動時(shí)，依次經(jīng)歷干燥、脫除揮發(fā)分、氣化、最終燃燒。在氣化爐的基底，噴嘴將水蒸汽和氧的混合物噴入燃燒區(qū)，在這里氧和余下的焦反應(yīng)釋放出溫度高于2000℃的高熱。這樣的高溫足以使灰熔化，并提供熱以支持氣化反應(yīng)。生成的粗煤氣從氣化爐上部煤裙外圍環(huán)形空間出來，進(jìn)入洗滌冷卻器。液態(tài)灰渣先排到爐底收集池里,然后再自動排入水冷裝置[4]。灰渣在水冷裝置形成一種無味的、不可滲濾的熔渣狀玻璃質(zhì)固體。所有爐灰都以這種方式排出。BGL爐如圖1所示。

圖1 BGL氣化爐

2 BGL碎煤熔渣氣化技術(shù)特點(diǎn)

(1)煤種適應(yīng)性廣。BGL碎煤熔渣爐對氣化原料的選擇范圍較廣，可氣化石油焦、無煙煤、次煙煤、煙煤、褐煤等，以及這些煤種的混合投料[5]。特別適于高硫、高揮發(fā)分、低活性次煙煤，不適于高水和難熔灰分超過15%的煤。液態(tài)排渣氣化爐對煤種的適應(yīng)性在煤灰熔融性、結(jié)渣性、反應(yīng)活性等方面要好于固態(tài)排渣氣化爐。

(2)氣化效率高。BGL碎煤熔渣氣化在爐內(nèi)形成局部溫度高達(dá)2000℃的燃燒區(qū)，氣化溫度1400～1600℃，碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)99%以上。有效氣(CO+H2+CH4)產(chǎn)率高(無煙煤和優(yōu)質(zhì)煙煤有效氣可達(dá)88%～90%，褐煤有效氣大于 80%)。

(3)灰渣含碳量低。BGL技術(shù)是液態(tài)排渣，渣中含炭率較低(碎煤熔渣爐約為0.5%，魯奇爐約為6%)，且熔渣氣化產(chǎn)生的玻璃狀爐渣沒有滲濾性，對環(huán)境和人類影響極其輕微，可以作為水泥填料、制磚材料或筑路材料。

(4)蒸汽消耗量低。碎煤熔渣爐采用液態(tài)排渣，無需噴蒸汽降溫，大大減少了蒸汽消耗量。據(jù)初步估算，其水蒸汽消耗量減少到魯奇爐消耗量的15%～20%，且蒸汽分解率超過90%。

(5)廢水處理量少。隨著水蒸汽消耗量的大幅減少，碎煤熔渣爐相應(yīng)的廢水處理量較魯奇爐減少了約2/3，大大降低后續(xù)廢水處理裝置的規(guī)模。

(6)裝置投資少。粗合成氣的出口溫度僅為300～550℃，不需像粉煤氣化一樣設(shè)置昂貴的熱回收設(shè)備。在氣化爐底部的高溫區(qū)，爐壁被一層固體灰渣所保護(hù)，使氣化過程的氧耗較其他氣流床熔渣氣化技術(shù)的氧耗大幅度降低，節(jié)省了空分等設(shè)備的投資。隨著廢水處理量的大幅減少，相應(yīng)的生化處理、熱電和熱力鍋爐等的規(guī)模都會相應(yīng)減少，可降低整個(gè)煤化工項(xiàng)目的投資。

3 BGL碎煤熔渣氣化技術(shù)國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀

(1) 云南解化集團(tuán)煤化工項(xiàng)目。2005年，云南煤化工集團(tuán)與英國Advantica公司合作，將其下屬的云南解化集團(tuán)一臺直徑2.8m的固定床加壓氣化爐改造為BGL氣化爐，直接試燒當(dāng)?shù)睾置骸?006年7月完成爐體改造，截至2007年5月改造后的BGL爐進(jìn)行了8次開車試驗(yàn)，最長連續(xù)運(yùn)行了140d，初步達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，取得了階段性成果[6]。2008年9月，首臺氣化爐點(diǎn)火開車，使用10～80mm褐煤碎煤。該項(xiàng)目的試驗(yàn)成功，為今后云南解化集團(tuán)大規(guī)模的新能源項(xiàng)目的建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和有力的技術(shù)支撐。

(2) 金新化工煤化工項(xiàng)目。項(xiàng)目由云南云天化股份有限公司和香港金新集團(tuán)共同投資建設(shè)。項(xiàng)目一期工程建設(shè)規(guī)模為合成氨50萬t/a、合成尿素80萬t/a。一期工程設(shè)置了3臺BGL爐(2開1備)，內(nèi)徑3.6m，壓力4.0MPa，投煤量約為1200t/d，設(shè)計(jì)采用褐煤型煤為氣化原料。BGL氣化裝置從2011年9月開始正式試車，2013年3月澤馬克公司組織專家開車隊(duì)開始和金新化工聯(lián)合開車，目前運(yùn)行情況良好。

(3) 中煤圖克煤化工項(xiàng)目。中煤圖克煤化工項(xiàng)目位于內(nèi)蒙鄂爾多斯烏審旗圖克工業(yè)園，由中煤集團(tuán)投資建設(shè)，設(shè)計(jì)規(guī)模為合成氨200萬t/a、尿素350萬t/a，同時(shí)年產(chǎn)8億m3天然氣。項(xiàng)目分兩期建設(shè)，一期建設(shè)合成氨100萬t/a、尿素175萬t/a，2011年6月8日正式開工建設(shè)，2013年底開始試車，2014年1月底正式打通流程。項(xiàng)目一期設(shè)置了7臺BGL爐，內(nèi)徑3.6 m，壓力4 MPa，投煤量為1000 t/d，5開2備。氣化爐于2013年底開始點(diǎn)火試車，目前運(yùn)行情況良好。二期項(xiàng)目目前處于設(shè)計(jì)階段。

(4)龍煤天泰煤化工項(xiàng)目。項(xiàng)目由雙鴨山龍煤天泰煤化工有限公司投資建設(shè)，設(shè)計(jì)規(guī)模為10萬噸/年芳烴。德國澤瑪克清潔能源技術(shù)有限公司上海分公司與雙鴨山龍煤天泰煤化工有限公司簽定了澤瑪克熔渣氣化技術(shù)許可和工藝包合同。項(xiàng)目目前處于建設(shè)階段。

4 結(jié)語

BGL碎煤熔渣氣化技術(shù)具有煤種適應(yīng)性強(qiáng)、生產(chǎn)能力大、污水量少、投資少等優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的魯奇爐氣化技術(shù)相比先進(jìn)很多，尤其在廢水處理和節(jié)省投資方面優(yōu)勢明顯。由于煙煤、無煙煤等優(yōu)質(zhì)煤炭資源目前已被充分利用，拓展的空間已十分有限，采用BGL碎煤熔渣氣化技術(shù)，可以成為我國褐煤的一種高效、經(jīng)濟(jì)的氣化技術(shù)。BGL碎煤熔渣氣化技術(shù)是較為理想的氣化技術(shù)，該技術(shù)將會得到更廣泛的應(yīng)用。

[1] 王輔臣.大規(guī)模高效氣流床煤氣化技術(shù)基礎(chǔ)研究進(jìn)展[J].中國基礎(chǔ)科學(xué)，2008，10(3)：4-13.

[2] 田 紅，蔡九菊，王愛華，等.固定床煤氣化過程機(jī)理模型綜述[J].工業(yè)加熱，2005，34(2)：1-4.

[3] Thompson B H，Vierrath H E，Schroeppcl.英國液態(tài)排渣魯奇爐( BGL)在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].國外煤氣，1989 (1)：27-33.

[4] 蔡東方，王 黎，徐 靜，等. 煤制天然氣煤氣化技術(shù)的研究現(xiàn)狀及分析[J]. 潔凈煤技術(shù)，2011, 17(5):44-47.

[5] 林 凱.碎煤熔渣氣化技術(shù)在我國的最新應(yīng)用[J].煤炭加工與綜合利用，2014(06)：14-17.

[6] 李小亮，車永芳，張進(jìn)華.兩種加壓固定床煤氣化方式的對比[J]. 煤質(zhì)技術(shù)，2016(01)：39-42.

(本文文獻(xiàn)格式：張 磊.BGL碎煤熔渣氣化技術(shù)在國內(nèi)工業(yè)化應(yīng)用現(xiàn)狀[J].山東化工，2017，46(08)：124-125.)

Application of BGL Pulverized Coal Slag Gasification Technology in Domestic Industrialization

ZhangLei

(Shaan xi Coal and Chemical Technology Institute Co. , Ltd. ,Xi'an 710065, China)

BGL pulverized coal slag gasification technology has the characteristics of wide adaptability, high gasification efficiency, low carbon content, low steam consumption, less waste water treatment and less investment in equipment. This paper introduces the development of BGL pulverized coal slag gasification technology, gasification furnace technology, technical characteristics and the latest industrial application status in China.

BGL；gasification；technical characteristics；industrial application

2017-03-07

張 磊(1982—)，陜西延安人，工程師，獲碩士學(xué)位，主要從事化工設(shè)計(jì)和煤化工領(lǐng)域工程技術(shù)研究工作。

TQ546

A

1008-021X(2017)08-0124-02