技術(shù)前沿

德國(guó)科林CCG粉煤氣化技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用

德國(guó)科林CCG(ChorenCoalGasifier)粉煤氣化技術(shù)起源于前東德黑水泵工業(yè)聯(lián)合體(GSP)下屬的燃料研究所,于上世紀(jì)70年代石油危機(jī)時(shí)期開(kāi)始研究開(kāi)發(fā),目的是利用當(dāng)?shù)睾置禾峁┏鞘腥細(xì)狻?984年在黑水泵市建成了一套日投煤量720噸的水冷壁煤氣化爐工業(yè)裝置,并把運(yùn)行中的問(wèn)題進(jìn)行設(shè)計(jì)修改和完善,形成了一套CCG完整優(yōu)化的新型煤氣化技術(shù)。目前該裝置產(chǎn)生的合成氣用于75MWIGCC發(fā)電并聯(lián)產(chǎn)12萬(wàn)噸/年甲醇。

該技術(shù)可采用各種煙煤、無(wú)煙煤、褐煤及石油焦為氣化原料,干法粉煤進(jìn)料,以氧氣為氣化劑,氣化壓力2.5-4.0MPa,氣化溫度1400-1700℃,碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)99%以上,不含重質(zhì)烴,合成氣中有效氣(CO+H2)成分高達(dá)90%左右,冷煤氣效率可達(dá)80%-83%左右,所產(chǎn)的合成氣更適合用于生產(chǎn)氨和甲醇。

CCG粉煤氣化技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是采用頂置三燒嘴結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠確保氣化室的流場(chǎng)分布更合理,燃燒反應(yīng)更充分。多燒嘴頂置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不但流暢分布更加合理,而且單個(gè)燒嘴的設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單,每個(gè)燒嘴對(duì)應(yīng)單獨(dú)的氧氣路和煤粉路,可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制。整個(gè)氣化工藝流程緊湊,設(shè)備壽命長(zhǎng),采用水冷壁結(jié)構(gòu),無(wú)耐火磚,負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍廣,主體設(shè)備壽命關(guān)鍵設(shè)備和燒嘴的壽命較長(zhǎng),開(kāi)、停車(chē)操作方便,且時(shí)間短。另外,科林CCG粉煤氣化技術(shù)在三廢處理方面安全環(huán)保。該系統(tǒng)所產(chǎn)廢水中不含苯、酚等有毒物質(zhì),廢水處理工藝簡(jiǎn)單。爐渣不含可溶性有毒物質(zhì),可作建材原料。系統(tǒng)水循環(huán)利用,實(shí)現(xiàn)了能源的清潔及高效利用。

科林氣化技術(shù)除了良好的技術(shù)指標(biāo)外,在運(yùn)行費(fèi)用和整體投資上也具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。德國(guó)科林工業(yè)技術(shù)有限公司致力于在中國(guó)推廣先進(jìn)的潔凈煤氣化技術(shù),目前CCG粉煤氣化技術(shù)已進(jìn)入我國(guó),我國(guó)首次引進(jìn)的德國(guó)科林CCG粉煤氣化技術(shù),在貴州開(kāi)陽(yáng)50萬(wàn)噸/年合成氨項(xiàng)目已經(jīng)獲得成功應(yīng)用。

2007年8月底,科林公司與兗礦貴州開(kāi)陽(yáng)化工公司的年產(chǎn)50萬(wàn)噸的合成氨項(xiàng)目簽訂技術(shù)轉(zhuǎn)讓、工藝包設(shè)計(jì)和燒嘴供應(yīng)合同。該項(xiàng)目位于貴州開(kāi)陽(yáng)縣境內(nèi),采用兩臺(tái)日投煤量為1500噸的CCG氣化爐。氣化爐由業(yè)主自行招標(biāo)委托大連金州重型機(jī)械廠制造,于2010年三季度完工。該項(xiàng)目氣化島(含磨煤干燥、氣化激冷、灰水處理和氣體洗滌)總投資不超過(guò)5億元。

該項(xiàng)目于2010年底動(dòng)工建設(shè),2012年10月氣化爐首次點(diǎn)火開(kāi)工,2013年1月打通全流程并產(chǎn)出合格的合成氨產(chǎn)品。目前,CCG氣化裝置已逐步進(jìn)入滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行階段。項(xiàng)目采用的科林粉煤氣化爐煤種為貴州本地三高劣質(zhì)煤(高灰、高灰熔點(diǎn)、高硫分),其灰熔點(diǎn)為1500℃,平均灰分26%,硫含量大于3%,鉀鈉氧化物平均含量超過(guò)4%,成為完全應(yīng)用三高劣質(zhì)煤種的大型粉煤氣流床氣化裝置,為貴州當(dāng)?shù)厣踔寥珖?guó)三高劣質(zhì)煤的綜合高效利用開(kāi)創(chuàng)了先例,也為我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)升級(jí)打開(kāi)了新的局面。

開(kāi)陽(yáng)化工氣化裝置粗合成氣中有效氣成份(CO+H2)平均值為90%,碳轉(zhuǎn)化率達(dá)到98%以上。固體排渣中粗渣排放量占整個(gè)氣化裝置固體排放量的70%左右,粗渣中的殘?zhí)夹∮?.0%,實(shí)現(xiàn)了當(dāng)?shù)亓淤|(zhì)煤種的高效轉(zhuǎn)化。氣化廢水中的COD平均值小于200mg/l,NH3-N平均值小于100 mg/l,灰水的平均濁度僅有15mg/l,該廢水經(jīng)簡(jiǎn)單處理后可實(shí)現(xiàn)完全回用。在固體廢棄物排放方面,氣化裝置產(chǎn)生的灰渣是良好的建筑材料,可以直接就地轉(zhuǎn)化。

內(nèi)蒙古康乃爾化學(xué)工業(yè)有限公司在對(duì)國(guó)內(nèi)外各種煤氣化技術(shù)進(jìn)行認(rèn)真比選后,從技術(shù)先進(jìn)性、投資經(jīng)濟(jì)性和裝置可靠性等多方面綜合考慮,最終決定采用科林CCG粉煤氣化技術(shù)。2013年7月上旬,內(nèi)蒙古康乃爾化學(xué)工業(yè)有限公司與德國(guó)科林工業(yè)技術(shù)有限責(zé)任公司就60萬(wàn)噸/年(一期30萬(wàn)噸/年)乙二醇項(xiàng)目簽署了科林CCG粉煤氣化技術(shù)授權(quán)與技術(shù)服務(wù)合同。這標(biāo)志著科林CCG粉煤氣化技術(shù)繼貴州開(kāi)陽(yáng)化工年產(chǎn)50萬(wàn)噸合成氨項(xiàng)目后在國(guó)內(nèi)的又一次工業(yè)化應(yīng)用。該項(xiàng)目位于內(nèi)蒙古通遼市扎魯特旗,采用兩臺(tái)科林CCG粉煤氣化爐,單臺(tái)日投煤量1200噸,計(jì)劃于2015年9月建成。

根據(jù)我國(guó)“富煤、缺油、少氣”的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn),“十二五”期間,我國(guó)將重點(diǎn)支持推廣先進(jìn)的干粉煤加壓氣化技術(shù),此類技術(shù)的煤種適應(yīng)范圍和適用領(lǐng)域更為廣泛,可以大幅提升合成氨等傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè)水平。德國(guó)科林CCG粉煤氣化技術(shù)是世界領(lǐng)先的環(huán)保節(jié)能煤氣化技術(shù),具有煤種適應(yīng)性強(qiáng)、建設(shè)投資較小、建設(shè)周期短、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能源消耗少、氣化效率和碳轉(zhuǎn)化率高、連續(xù)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn),兼有干煤粉廢鍋氣化技術(shù)和水煤漿氣化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),并且設(shè)備制造基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,適用于我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)的實(shí)情。與其他氣化工藝相比,在經(jīng)濟(jì)性、可靠性和可操作性方面,CCG粉煤氣化技術(shù)都具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)前景十分廣闊。

(汪家銘)