章衛(wèi)星，梁永煌

(中國五環(huán)工程有限公司　湖北武漢　430223)

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典型的干煤粉與水煤漿加壓氣流床煤氣化技術(shù)的分析比較與選擇

章衛(wèi)星，梁永煌

(中國五環(huán)工程有限公司湖北武漢430223)

簡要介紹了干煤粉與水煤漿2種不同加壓氣流床煤氣化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用情況，并針對2種典型的干煤粉氣流床氣化技術(shù)以及2種典型的水煤漿氣流床煤氣化技術(shù)進(jìn)行了綜合比較和分析。在此基礎(chǔ)上，針對當(dāng)前大型煤化工項(xiàng)目加壓氣流床煤氣化技術(shù)的選擇，從原料煤種的適應(yīng)性、目標(biāo)產(chǎn)品種類及特點(diǎn)、煤氣化裝置投資、技術(shù)成熟性和可靠性以及項(xiàng)目綜合能效等多方面進(jìn)行了分析和討論，以期為當(dāng)前的煤化工項(xiàng)目選擇最合適的加壓氣流床煤氣化技術(shù)提供參考。最后，對加壓氣流床煤氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

氣流床煤氣化技術(shù)干煤粉水煤漿技術(shù)選擇發(fā)展趨勢

以煤為主的一次能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了我國大力發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)的重要性和緊迫性，而煤氣化技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)煤炭清潔、高效、綜合利用的重要技術(shù)手段，也是發(fā)展傳統(tǒng)煤化工、現(xiàn)代煤化工、煤制油、煤制天然氣、煤氣化多聯(lián)產(chǎn)等重要工業(yè)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)手段。

按氣化爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和燃料在氣化爐中轉(zhuǎn)化時的運(yùn)動方式，煤氣化技術(shù)可分為固定層氣化、流化床氣化和氣流床氣化[1- 4]，其中：固定層氣化因廢水處理難度大、成本高等問題，在推廣和應(yīng)用上受到了一定的限制；流化床技術(shù)大多停留在中試和示范階段，技術(shù)尚不成熟，應(yīng)用較少；以加壓氣流床煤氣化技術(shù)為代表的第2代先進(jìn)煤氣化技術(shù)，正以其廣泛的煤種適應(yīng)性，潔凈、高效、先進(jìn)、易于大型化等諸多優(yōu)點(diǎn)，得到了越來越廣泛的應(yīng)用和發(fā)展[3- 4]。

1　干煤粉與水煤漿加壓氣流床煤氣化技術(shù)

氣流床煤氣化技術(shù)是指氣化劑(蒸汽和氧氣)夾帶著煤粉(或煤漿)通過特殊噴嘴高速噴入爐膛內(nèi)，煤粉瞬間著火，立即氣化并轉(zhuǎn)化為以CO和H2為主的粗煤氣和玻璃體熔渣[5]。

根據(jù)進(jìn)料形式，氣流床煤氣化技術(shù)可分為干法和濕法；按熱量回收方式，又可分為廢鍋流程和激冷流程。現(xiàn)有加壓氣流床煤氣化技術(shù)歸類劃分見表1。

表1現(xiàn)有加壓氣流床煤氣化技術(shù)歸類劃分

氣化技術(shù)進(jìn)料形式干煤粉水煤漿熱量回收方式廢鍋流程激冷流程GE√√√Shell√√√GSP√√E-gas√√CCG科林爐√√多噴嘴水煤漿√√多元料漿√√航天爐√√五環(huán)爐√√兩段爐√√√清華爐√√寧煤爐√√東方爐√√

注：1)只統(tǒng)計(jì)已經(jīng)或正在進(jìn)行工業(yè)化應(yīng)用的氣流床加壓煤氣化技術(shù)。

1.1干煤粉加壓氣流床煤氣化技術(shù)

典型的干煤粉加壓氣流床煤氣化技術(shù)見表2。

表2典型的干煤粉加壓氣流床煤氣化技術(shù)

氣化技術(shù)所屬專利商熱量回收方式應(yīng)用情況Shell荷蘭Shell公司廢鍋流程激冷流程 荷蘭、美國、中國和越南等地超過35臺氣化爐投運(yùn)或在建,以廢鍋流程為主GSP德國Siemens公司激冷流程德國、美國和中國超過40臺氣化爐投運(yùn)或在建CCG科林爐德國科林公司激冷流程德國和中國約5臺氣化爐投運(yùn)或在建航天爐中國航天科技集團(tuán)激冷流程超過40臺氣化爐投運(yùn)或在建五環(huán)爐中國五環(huán)工程公司河南煤業(yè)集團(tuán)激冷流程3臺氣化爐正在試車兩段爐西安熱工院廢鍋流程激冷流程超過10臺氣化爐投運(yùn)或在建寧煤爐寧煤集團(tuán)中國五環(huán)工程公司激冷流程14臺氣化爐在建東方爐中石化寧波工程公司寧波技術(shù)研究院華東理工大學(xué)激冷流程約8臺氣化爐簽約、在建或投產(chǎn)

相對于水煤漿氣流床煤氣化技術(shù)，干煤粉加壓氣流床煤氣化技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：①由于采用干煤粉進(jìn)料，不受煤炭成漿性影響，煤種適應(yīng)性更強(qiáng)，對煤的灰熔點(diǎn)適應(yīng)范圍更寬，對于高灰分、高水分和高硫含量的煤種同樣適應(yīng)；②采用膜式水冷壁結(jié)構(gòu)，無耐火磚襯里，維護(hù)量較小，使用壽命長，消除了傳統(tǒng)水煤漿氣化工藝需頻繁檢修和更換爐內(nèi)耐火襯里的弊端；③由于不受耐火磚限制，氣化溫度更高，一般在1 350～1 650 ℃，碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)99%以上，熱效率高，冷煤氣效率優(yōu)于水煤漿氣化工藝；④煤耗、氧耗等工藝指標(biāo)優(yōu)于水煤漿氣化工藝，配套的空分裝置投資可相應(yīng)下降；⑤燒嘴使用壽命更長，儀表及控制系統(tǒng)安全可靠。

2001年，湖北雙環(huán)公司與Shell公司簽訂SCGP專利技術(shù)許可合同，是我國首次采用干煤粉加壓氣流床煤氣化技術(shù)，并于2006年實(shí)現(xiàn)了首套Shell煤氣化裝置的成功開車。截止到目前為止，我國已有8種不同的干煤粉加壓氣流床煤氣化技術(shù)投入使用，其中包括在引進(jìn)、消化和充分吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上再創(chuàng)新開發(fā)而成的航天爐、五環(huán)爐等5種干煤粉氣化技術(shù)[3- 4]。除此之外，目前國內(nèi)還有單噴嘴熱壁式粉煤氣化技術(shù)、七一一所煤氣化技術(shù)、新型余熱回收式粉煤氣化技術(shù)、晉煤爐、沈鼓爐等多種自主開發(fā)的干煤粉加壓氣流床煤氣化技術(shù)正在尋求工業(yè)化應(yīng)用。

1.2水煤漿加壓氣流床煤氣化技術(shù)

典型的水煤漿加壓氣流床煤氣化技術(shù)如表3所示。

表3典型的水煤漿加壓氣流床煤氣化技術(shù)

氣化技術(shù)所屬專利商熱量回收方式應(yīng)用情況GE美國GE公司激冷/廢鍋流程美國、中國等地超過180臺氣化爐投運(yùn)或在建E-gas美國CB&I公司廢鍋流程美國、印度、韓國和中國約20臺氣化爐投運(yùn)或在建多噴嘴水煤漿華東理工大學(xué)兗礦集團(tuán)激冷流程超過90臺氣化爐投運(yùn)或在建多元料漿西北化工研究院激冷流程約100臺氣化爐投運(yùn)或在建清華爐1)清華大學(xué)北京盈德清大山西陽煤豐喜集團(tuán)激冷流程超過20臺氣化爐投運(yùn)或在建

注：1)有耐火磚和水冷壁2種爐型。

相對于干煤粉氣流床煤氣化技術(shù)，水煤漿加壓氣流床煤氣化技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)[6- 7]：①氣化壓力在2.8～8.7 MPa(表壓)，靈活可調(diào)，最高壓力比干煤粉氣化技術(shù)高1倍以上，且可根據(jù)后續(xù)產(chǎn)品需要選擇合適的氣化壓力，對于高壓力合成氣要求的產(chǎn)品更具優(yōu)勢，可省去合成氣壓縮機(jī)，合成氣凈化系統(tǒng)規(guī)模也相應(yīng)減小，電耗和能耗相應(yīng)下降；②水煤漿制備在常溫、常壓下操作，磨煤系統(tǒng)較為穩(wěn)定，安全可靠性較高；③水煤漿可用隔膜泵來輸送，操作安全穩(wěn)定，且便于計(jì)量和調(diào)節(jié)控制，計(jì)量精確度較高，氣化爐爐溫波動較小，操作穩(wěn)定性好；④水煤漿的制漿和輸送系統(tǒng)簡單，設(shè)備少，控制系統(tǒng)較干煤粉技術(shù)簡單，整個煤氣化裝置投資比干煤粉技術(shù)低。

水煤漿加壓氣流床煤氣化技術(shù)早于干煤粉加壓氣流床煤氣化技術(shù)在我國得到引進(jìn)和應(yīng)用。以GE水煤漿加壓氣化技術(shù)為代表，我國于1987年便開始引進(jìn)該技術(shù)，1993年國內(nèi)首套GE水煤漿加壓氣化裝置在原魯南化肥廠成功投運(yùn)。其后10年，我國又先后在上海焦化廠、渭河化肥廠、安徽淮南化工集團(tuán)引進(jìn)建成4套水煤漿氣化工業(yè)裝置，目前均已穩(wěn)定運(yùn)行多年。目前，我國已有超過30家單位共引進(jìn)超過100臺GE水煤漿加壓氣化爐投入運(yùn)行或在建。除GE水煤漿加壓氣化技術(shù)外，我國從2010年開始引進(jìn)E-gas水煤漿加壓氣化技術(shù)，目前已有2個項(xiàng)目共6臺E-gas氣化爐在建。除此之外，我國還自主研究開發(fā)了多噴嘴水煤漿氣化技術(shù)、多元料漿氣化技術(shù)和清華爐3種不同的水煤漿加壓氣流床煤氣化技術(shù)，其中清華爐氣化技術(shù)有耐火磚和水冷壁2種不同爐型，水煤漿水冷壁氣化技術(shù)(即第2代清華爐)開創(chuàng)了世界首套水煤漿水冷壁氣化工業(yè)裝置的先河。截止到目前為止，我國共采用了5種不同的水煤漿加壓氣流床煤氣化技術(shù)，建設(shè)了200多套水煤漿氣流床煤氣化裝置[3- 4]。

2　典型的干煤粉與水煤漿加壓氣流床煤氣化技術(shù)分析與比較

2.1技術(shù)特點(diǎn)分析比較

從上述統(tǒng)計(jì)分析可知，目前已在我國工業(yè)化應(yīng)用的氣流床煤氣化技術(shù)多達(dá)13種，建設(shè)的氣化爐超過300臺。典型的干煤粉(Shell廢鍋流程和GSP激冷流程)與水煤漿加壓氣流床煤氣化技術(shù)(E-gas廢鍋流程和GE激冷流程)的特點(diǎn)分析與比較見表4。

由表4可知，以Shell和GSP為代表的干煤粉氣化技術(shù)氣化反應(yīng)溫度高、煤種適應(yīng)性更強(qiáng)，比煤耗、比氧耗、碳轉(zhuǎn)化率、熱效率和冷煤氣效率等工藝技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于水煤漿氣化技術(shù)；由于采用膜式水冷壁結(jié)構(gòu)，無耐火磚襯里，具有維護(hù)量較少、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。而以E-gas和GE為代表的水煤漿氣化技術(shù)，氣化反應(yīng)壓力范圍寬且最高氣化反應(yīng)壓力比干煤粉氣化技術(shù)高，可根據(jù)后續(xù)產(chǎn)品需要選擇合適的氣化壓力；由于水煤漿的制備是在常溫、常壓下操作，磨煤系統(tǒng)較為穩(wěn)定，安全可靠性較高；原料采用煤漿泵輸送，操作穩(wěn)定可靠。

表4典型的干煤粉與水煤漿加壓氣流床煤氣化技術(shù)的特點(diǎn)分析與比較

項(xiàng) 目干煤粉氣化技術(shù)Shell廢鍋流程GSP激冷流程水煤漿氣化技術(shù)E-gas廢鍋流程GE激冷流程原料煤適應(yīng)性 幾乎涵蓋從褐煤到無煙煤的所有煤種以及石油焦等,可實(shí)現(xiàn)原料煤本地化 除高含水褐煤外,各種煙煤、石油焦均可;煤灰熔點(diǎn)<1350℃為宜;灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤15%為宜,越低越好原料輸送形式干煤粉,氣體輸送水煤漿,泵送爐壁設(shè)計(jì)和使用壽命 水冷壁呈多段豎管排列,水路復(fù)雜,采用合金鋼材質(zhì),制造難度大,使用壽命>10年;副產(chǎn)中、高壓飽和或過熱蒸汽 水冷壁結(jié)構(gòu)簡單,圓筒盤管型,水路簡單,易制造,使用壽命>10年;副產(chǎn)低壓飽和蒸汽 氣化爐燃燒室內(nèi)由多層耐火磚砌筑,每年需停車檢修1次;下渣口和易磨蝕的水平段使用壽命≤7500h,磨蝕輕的水平段使用壽命≤25000h,進(jìn)二段氣化爐的吼口使用壽命≤45000h 氣化爐燃燒室內(nèi)由多層耐火磚砌筑,每年需停車檢修1次;渣口磚使用壽命5000～7000h,筒體磚使用壽命是渣口磚的2倍以上,拱頂磚使用壽命是渣口磚的3～4倍除塵冷卻方式干式過濾+洗滌激冷+洗滌干式過濾+洗滌激冷+洗滌氣化壓力/MPa(表壓)2.0～4.02.0～4.03.0～5.02.8～8.7氣化溫度/℃1400～16001400～16001300～14001300～1430φ(CO+H2)/%(干基)88～9388～9375～8575～80φ(CH4)/%(干基)<100×10-4<100×10-41～3<0.1碳轉(zhuǎn)化率/%>99>99>95>95冷煤氣效率/%80～8378～8270～8070～76比氧耗310～360330～360320～400380～430比煤耗550～700560～720580～730600～750電耗 有激冷氣壓縮機(jī)和反吹氣壓縮機(jī),電耗較高低 有激冷氣壓縮機(jī)和反吹氣壓縮機(jī),電耗較高低已運(yùn)行單臺氣化爐最大投煤量/(t·d-1)2800200023002000對環(huán)境影響很低低低低氣化爐備用不需要一般不需要需要需要技術(shù)成熟度成熟相對成熟相對成熟成熟氣化裝置投資高中等中等低

在煤氣化裝置投資方面，干煤粉氣化裝置投資比水煤漿氣化裝置高，廢鍋流程投資比激冷流程高。為了保證整個化工生產(chǎn)裝置的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，水煤漿氣化裝置往往需設(shè)置備用爐，因此在規(guī)模不大的項(xiàng)目中，干煤粉氣化裝置的投資未必高于水煤漿氣化裝置。從目前已工業(yè)化運(yùn)行的氣流床煤氣化技術(shù)來看，干煤粉氣化技術(shù)單臺氣化爐生產(chǎn)規(guī)模大于水煤漿氣化技術(shù)。

2.2工業(yè)應(yīng)用及運(yùn)行情況分析比較

典型的干煤粉與水煤漿加壓氣流床煤氣化技術(shù)工業(yè)應(yīng)用及運(yùn)行情況分析比較見表5。

由表5可知，目前以GE激冷流程氣化技術(shù)為代表的水煤漿氣化技術(shù)工業(yè)運(yùn)行情況優(yōu)于干煤粉氣化技術(shù)，已投運(yùn)和在建的氣化爐臺數(shù)多于干煤粉氣化技術(shù)。其原因：①GE水煤漿氣化技術(shù)于20世紀(jì)50年代開始研發(fā)，早于以Shell為代表的干煤粉氣化技術(shù)(20世紀(jì)70年代開始研發(fā))；②GE水煤漿氣化技術(shù)從1987年開始引進(jìn)我國，而以Shell為代表的干煤粉氣化技術(shù)從2001年才開始引進(jìn)我國；③GE水煤漿氣化技術(shù)的投資明顯低于以Shell為代表的干煤粉氣化技術(shù)，使其更容易為用戶所接受和使用。

近年來，以Shell為代表的干煤粉氣流床氣化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用日益成熟，裝置的穩(wěn)定性、可靠性和在線率逐步提高，使得干煤粉氣流床氣化技術(shù)獲得了長足的發(fā)展。特別是隨著優(yōu)質(zhì)煤炭資源的日益匱乏和對使用劣質(zhì)煤的迫切要求，也進(jìn)一步促進(jìn)了干煤粉氣流床氣化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

表5典型的干煤粉與水煤漿加壓氣流床煤氣化技術(shù)工業(yè)應(yīng)用及運(yùn)行情況比較

項(xiàng) 目干煤粉氣化技術(shù)Shell廢鍋流程GSP激冷流程水煤漿氣化技術(shù)E-gas廢鍋流程GE激冷流程已投運(yùn)氣化爐/臺2661>100在建氣化爐/臺53219>80裝置運(yùn)行情況1) 單爐A類2)最長連續(xù)運(yùn)行198d,單爐全年累計(jì)最長運(yùn)行341d,氣化裝置平均在線率96.1%(無需備用爐) 單爐B類2)最長連續(xù)運(yùn)行109d,單爐全年累計(jì)最長運(yùn)行282d,氣化裝置平均在線率91.0%(考慮備爐) 單爐A類2)最長連續(xù)運(yùn)行54d,單爐全年累計(jì)最長運(yùn)行292d,氣化裝置平均在線率80.0%(未考慮備爐) 單爐最長連續(xù)運(yùn)行128d,單爐全年累計(jì)最長運(yùn)行320d,氣化裝置平均在線率99.3%(考慮備爐)

注：1)截止至2014年；

2)A類指煤氣化裝置連續(xù)不間斷運(yùn)行；B類指煤氣化裝置運(yùn)行過程中有間斷，但24 h內(nèi)重新恢復(fù)運(yùn)行。

2.3投資、技術(shù)經(jīng)濟(jì)和能效分析比較

以600 kt/a煤制烯烴項(xiàng)目為例，典型的干煤粉與水煤漿加壓氣流床煤氣化技術(shù)的投資、技術(shù)經(jīng)濟(jì)和能效比較見6。

表6典型的干煤粉與水煤漿加壓氣流床煤氣化技術(shù)投資、技術(shù)經(jīng)濟(jì)和能效比較

項(xiàng) 目干煤粉氣化技術(shù)Shell廢鍋流程GSP激冷流程水煤漿氣化技術(shù)E-gas廢鍋流程GE激冷流程氣化爐單爐投煤量/(t·d-1)2800200023002000氣化爐配置/臺344+15+2煤氣化裝置投資(估算)/億元23.416.421.016.1項(xiàng)目全投資財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率(稅前)/%12.9213.4812.7512.11綜合能效/%43.541.742.640.1

由表6可知，由于水煤漿氣流床氣化裝置需要考慮設(shè)置備用爐，使得其氣化爐的配置數(shù)量比干煤粉氣流床氣化技術(shù)多，從而使煤氣化裝置的占地、人員配置、復(fù)雜程度等相應(yīng)增加；盡管如此，水煤漿氣化裝置的投資仍比同種流程的干煤粉氣化裝置低。

在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面，由于干煤粉氣化技術(shù)的比煤耗、比氧耗、水耗等指標(biāo)均優(yōu)于水煤漿氣化技術(shù)，使得干煤粉氣化技術(shù)的項(xiàng)目財(cái)務(wù)收益高于水煤漿氣化技術(shù)。同時，由于激冷流程技術(shù)比廢鍋流程技術(shù)投資低，使得在同種技術(shù)中，激冷流程技術(shù)的項(xiàng)目財(cái)務(wù)收益優(yōu)于廢鍋流程技術(shù)，其中，GSP激冷流程方案的項(xiàng)目財(cái)務(wù)收益最高，Shell廢鍋流程方案次之，而GE激冷流程方案項(xiàng)目財(cái)務(wù)收益最低。

在項(xiàng)目綜合能效方面，由于廢鍋流程技術(shù)可最大限度地回收粗煤氣中的顯熱，副產(chǎn)蒸汽用于大功率機(jī)組的透平驅(qū)動或直接用于發(fā)電，使得廢鍋流程技術(shù)的綜合能效高于同種進(jìn)料方案的激冷流程技術(shù)。同樣，由于干煤粉氣化技術(shù)的比煤耗、比氧耗、水耗等指標(biāo)優(yōu)于水煤漿氣化技術(shù)，使得干煤粉氣化技術(shù)的綜合能效比同種流程的水煤漿氣化技術(shù)高，其中，Shell廢鍋流程方案的綜合能效最高，E-gas廢鍋流程方案次之，而GE激冷流程方案綜合能效最低。

因此，在現(xiàn)代大型煤化工項(xiàng)目中，單從降低煤氣化裝置投資方面考慮，水煤漿激冷流程氣化技術(shù)具有明顯優(yōu)勢；單從綜合能效方面考慮，干煤粉廢鍋流程氣化技術(shù)具有明顯優(yōu)勢。而若從投資、技術(shù)經(jīng)濟(jì)和綜合能效等多方面綜合考慮，干煤粉激冷流程氣化技術(shù)和水煤漿廢鍋流程氣化技術(shù)具有較好的優(yōu)勢。

綜上所述，無論是干煤粉氣化技術(shù)還是水煤漿氣化技術(shù)，無論是廢鍋流程技術(shù)還是激冷流程技術(shù)，都具有其相應(yīng)的特點(diǎn)和優(yōu)勢。在技術(shù)特點(diǎn)方面，干煤粉氣化技術(shù)氣化反應(yīng)溫度高、煤種適應(yīng)性更強(qiáng)，比煤耗、比氧耗、碳轉(zhuǎn)化率、熱效率、冷煤氣效率等技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于水煤漿氣化技術(shù)；但水煤漿氣化技術(shù)的氣化反應(yīng)壓力范圍寬，最高氣化反應(yīng)壓力高于干煤粉氣化技術(shù)，可根據(jù)后續(xù)產(chǎn)品需要選擇合適的氣化壓力，同時水煤漿采用煤漿泵輸送，操作更加安全、穩(wěn)定和可靠。在工業(yè)化應(yīng)用及運(yùn)行情況方面，典型的干煤粉氣化技術(shù)與水煤漿氣化技術(shù)均具有較好的工業(yè)化應(yīng)用業(yè)績，目前基本上都能實(shí)現(xiàn)“安、滿、長、穩(wěn)、優(yōu)”連續(xù)運(yùn)行。在裝置投資方面，干煤粉氣化裝置投資高于水煤漿氣化裝置，廢鍋流程技術(shù)高于激冷流程技術(shù)。在項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面，干煤粉氣化技術(shù)優(yōu)于水煤漿氣化技術(shù)，激冷流程技術(shù)優(yōu)于廢鍋流程技術(shù)。在項(xiàng)目的綜合能效方面，廢鍋流程技術(shù)優(yōu)于激冷流程技術(shù)，干煤粉技術(shù)優(yōu)于水煤漿技術(shù)。

3　干煤粉與水煤漿加壓氣流床煤氣化技術(shù)的比選

加壓氣流床煤氣化技術(shù)具有大型化特點(diǎn)，技術(shù)種類多、流程復(fù)雜，且采用該類技術(shù)的煤化工項(xiàng)目往往規(guī)模較大、投資較大、技術(shù)集成度高、系統(tǒng)復(fù)雜，煤氣化裝置在整個項(xiàng)目中的投資占比較高，對后續(xù)工藝裝置和公用工程配置以及全系統(tǒng)能耗、運(yùn)行費(fèi)用等影響較大。因此，對于采用加壓氣流床煤氣化技術(shù)的大型煤化工項(xiàng)目，選擇一種合適的氣化技術(shù)，對于整個項(xiàng)目的成敗將起到?jīng)Q定性的先導(dǎo)作用。一般而言，大型加壓氣流床煤氣化技術(shù)的比較和選擇需綜合考慮以下幾方面因素[8- 10]。

(1)煤種適應(yīng)性

干煤粉加壓氣流床氣化技術(shù)對煤種的適應(yīng)性強(qiáng)于水煤漿氣化技術(shù)，能夠采用水煤漿氣化技術(shù)的煤種往往也可以采用干煤粉氣化技術(shù)，反之則不一定，還需對煤的成漿濃度等影響指標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步的檢測、分析和判斷。

(2)環(huán)境影響

隨著國家對環(huán)保的日益重視，選擇清潔、三廢排放量少的氣化技術(shù)需著重考慮。由于干煤粉氣化技術(shù)一般設(shè)有磨煤干燥系統(tǒng)，其廢氣排放量大于水煤漿氣化技術(shù)；而水煤漿氣化技術(shù)屬于濕法流程，其廢水排放量則一般大于干煤粉技術(shù)。此外，廢鍋流程技術(shù)一般要比激冷流程技術(shù)的廢水排放量小，即干煤粉廢鍋流程氣化技術(shù)對環(huán)境影響最小，干煤粉激冷流程和水煤漿廢鍋流程氣化技術(shù)次之，水煤漿激冷流程氣化技術(shù)對環(huán)境的影響相對較大。但無論是干煤粉氣化技術(shù)還是水煤漿氣化技術(shù)，都屬于較為清潔的煤氣化技術(shù)，其三廢排放量比固定層和流化床氣化技術(shù)少，對環(huán)境影響小。

(3)目標(biāo)產(chǎn)品的種類和特性

干煤粉氣化技術(shù)制取的煤氣中CO含量較高，φ(CO)一般在60%～75%，φ(CO+H2)高達(dá)90%以上，合成氣熱值高，適用于燃燒發(fā)電、制取CO、生產(chǎn)甲醇等。而水煤漿氣化技術(shù)生產(chǎn)的煤氣中H2含量較干煤粉氣化技術(shù)高，其中E-gas氣化技術(shù)制取的煤氣中φ(CH4)在1%～3%，更適合生產(chǎn)合成氨、制取氫氣、合成天然氣等。

(4)后續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)對合成氣壓力的要求

當(dāng)前干煤粉氣化技術(shù)的最高氣化壓力為4.5 MPa(表壓)，而水煤漿氣化技術(shù)的最高氣化壓力可以達(dá)到8.7 MPa(表壓)，更能與后續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力相匹配。如甲醇合成壓力約為7.5 MPa，選擇氣化壓力為8.7 MPa(表壓)的水煤漿氣化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)等壓合成，不必配置合成氣壓縮機(jī)，合成氣凈化系統(tǒng)也相應(yīng)減小，電耗和能耗可相應(yīng)下降。

(5)煤氣化裝置的投資及經(jīng)濟(jì)性

不同的煤氣化裝置投資差別較大，一般干煤粉氣化技術(shù)大于水煤漿氣化技術(shù)、廢鍋流程技術(shù)大于激冷流程技術(shù)，即干煤粉廢鍋流程氣化技術(shù)投資最高，水煤漿激冷流程氣化技術(shù)投資最低，干煤粉激冷流程技術(shù)和水煤漿廢鍋流程技術(shù)投資居中。在同樣滿足產(chǎn)品工藝技術(shù)要求的情況下，應(yīng)選擇投資少、能耗低、經(jīng)濟(jì)性好的氣化技術(shù)。

(6)項(xiàng)目的綜合能效和資源消耗指標(biāo)

《煤炭深加工示范項(xiàng)目規(guī)劃》對煤化工示范項(xiàng)目提出了先進(jìn)的能效、煤耗、水耗等準(zhǔn)入指標(biāo)要求，而這些指標(biāo)要求與所采用的煤氣化技術(shù)息息相關(guān)。干煤粉氣化技術(shù)的能耗等指標(biāo)一般優(yōu)于水煤漿氣化技術(shù)，廢鍋流程技術(shù)一般優(yōu)于激冷流程技術(shù)。

(7)技術(shù)的成熟性、可靠性和運(yùn)行業(yè)績

由于煤氣化裝置占項(xiàng)目投資比例高，煤化工項(xiàng)目能否取得預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益不僅取決于市場因素，而且取決于裝置運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，故成熟、可靠、具有良好運(yùn)行業(yè)績是煤氣化技術(shù)選擇的

一個重要方面。無論是干煤粉氣化技術(shù)還是水煤漿氣化技術(shù)，目前都比較成熟，都具有良好的應(yīng)用業(yè)績。

綜上所述，對于現(xiàn)代大型煤化工項(xiàng)目，加壓氣流床煤氣化技術(shù)的選擇需從煤種適應(yīng)性、環(huán)境影響、產(chǎn)品特性、裝置投資、技術(shù)成熟性和可靠性等全方位綜合考慮，對技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)需進(jìn)行深入比選，才能得出正確的判斷，選出最適合大型煤化工項(xiàng)目的加壓氣流床煤氣化技術(shù)，最終獲得理想可靠的結(jié)果。

4　加壓氣流床煤氣化技術(shù)發(fā)展前景展望

隨著我國現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，第2代先進(jìn)的加壓氣流床煤氣化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用正日趨成熟，呈現(xiàn)出“百家爭鳴，百花齊放”的多元化發(fā)展態(tài)勢，自主開發(fā)的加壓氣流床煤氣化技術(shù)高達(dá)十幾種，發(fā)展情景一片看好[11-12]。

當(dāng)前，我國對煤化工產(chǎn)業(yè)的煤耗、水耗等資源和能源消耗指標(biāo)及綜合能效指標(biāo)要求日益嚴(yán)格，對環(huán)保要求也越發(fā)重視，使得我國煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展面臨著空前的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。煤氣化技術(shù)是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的龍頭和關(guān)鍵技術(shù)，其健康、穩(wěn)定、高效發(fā)展必將走在煤化工行業(yè)發(fā)展的前列。分析當(dāng)前我國煤化工產(chǎn)業(yè)對煤氣化技術(shù)的發(fā)展要求，加壓氣流床煤氣化技術(shù)將朝著進(jìn)一步擴(kuò)大煤種適應(yīng)性、提高氣化壓力、裝置的規(guī)?；痛笮突⑦M(jìn)一步實(shí)現(xiàn)設(shè)備國產(chǎn)化和提高裝置的可靠性、降低裝置能耗和投資、提高能效、更加綠色環(huán)保等方向發(fā)展。

5　結(jié)語

加壓氣流床煤氣化技術(shù)是當(dāng)前第2代先進(jìn)的煤氣化技術(shù)，無論是干煤粉氣流床氣化技術(shù)還是水煤漿氣流床氣化技術(shù)都已獲得了成功并得到廣泛的工業(yè)化應(yīng)用，但不同種類的氣化技術(shù)對煤種適應(yīng)性、氣化壓力、環(huán)境影響、能源轉(zhuǎn)化效率、技術(shù)可靠性等方面均存在一定的差別。因此，不同的煤化工項(xiàng)目對煤氣化技術(shù)的選擇，必須從項(xiàng)目的實(shí)際情況出發(fā)，通過充分而深入的研究和比較，才能選擇出最適合項(xiàng)目應(yīng)用和發(fā)展的氣化技術(shù)。此外，我國現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展必將帶動和促進(jìn)煤氣化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，其中加壓氣流床煤氣化技術(shù)作為第2代先進(jìn)煤氣化技術(shù)的典型代表，其發(fā)展和應(yīng)用前景將更加廣闊。

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Analysis and Comparison of Typical Dry Pulverized Coal and Coal Water Slurry Pressurized Entrained-Bed Gasification Technologies and Selection

ZHANG Weixing, LIANG Yonghuang

(Wuhuan Engineering Co., Ltd.Hubei Wuhan430223)

A brief introduction is made of current development status, technical features and application situation of two different typical dry pulverized coal and coal water slurry pressurized entrained-bed gasification technologies, and based on two typical dry pulverized coal entrained-bed gasification technologies and two typical coal water slurry entrained-bed gasification technologies, comprehensive comparison and analysis are carried out. On this basis, in connection with choices of pressurized entrained-bed coal gasification technologies of large coal chemical industry projects, analysis and discussion are carried out in many respects, such as adaptability of coal types, types and characteristics of target products, investment of coal gasification unit, maturation and reliability of the technology, comprehensive efficiency of projects etc., providing reference in selection of most suitable pressurized entrained-bed coal gasification technology for current coal chemical industry projects. Finally, development trend of pressurized entrained-bed coal gasification technology is prospected.

entrained-bed coal gasification technologydry pulverized coalcoal water slurrytechnology choicedevelopment trend

章衛(wèi)星(1976—)，男，碩士，高級工程師，主要從事煤化工工藝設(shè)計(jì)和煤氣化技術(shù)研究；zhangweixing@cwcec.com。

TQ546.2

A

1006- 7779(2016)04- 0040- 06

2015-11-05)