3-藁城-金新化工考察及晉城無(wú)煙煤BGL爐應(yīng)用初探.doc

金新化工考察及晉城無(wú)煙煤BGL爐應(yīng)用初探 陳 飛藁城園區(qū)摘 要 通過(guò)對(duì)呼倫貝爾金新化工有限公司型煤BGL氣化技術(shù)的考察，并對(duì)晉城無(wú)煙煤運(yùn)用BGL氣化技術(shù)進(jìn)行初步的探討。關(guān)鍵詞 金新化工；型煤；BGL；晉城無(wú)煙煤1 概述呼倫貝爾金新化工有限公司由云天化及香港金新化工共同出資興建，總投資40億元，云天化控股，占51%股份，占地1300畝，現(xiàn)有員工800多人，其中60多人來(lái)自云天化，其余員工絕大多數(shù)為招聘的大中專(zhuān)學(xué)生。一期生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)50萬(wàn)噸合成氨、80萬(wàn)噸尿素。氣化原料為當(dāng)?shù)睾置褐瞥傻男兔?，氣化工藝采用BGL塊/碎煤熔渣氣化爐技術(shù)，變換為全低變，凈化采用法液空（原魯奇公司）的低溫甲醇洗及液氮洗工藝，成都通用的甲烷轉(zhuǎn)化工藝，克勞斯硫回收，卡薩利低壓氨合成，二氧化碳?xì)馓崮蛩毓に?。該?xiàng)目已進(jìn)入試車(chē)階段。根據(jù)金新化工的有關(guān)技術(shù)人員介紹，項(xiàng)目的氣化裝置采用的BGL塊/碎煤熔渣氣化爐技術(shù)是在原魯奇固定床加壓氣化爐技術(shù)基礎(chǔ)上，由當(dāng)時(shí)的英國(guó)燃?xì)夤究萍奸_(kāi)發(fā)部（現(xiàn)Advantica公司）在德國(guó)魯奇公司協(xié)助下，由英美政府和歐盟資助部分資金，耗資數(shù)億英鎊，在位于英國(guó)愛(ài)丁堡附近的西田（Westfield）煤氣化試驗(yàn)廠開(kāi)發(fā)出來(lái)的新型氣化技術(shù)?，F(xiàn)在英國(guó)的這家公司已被上海澤馬克敏達(dá)機(jī)械有限公司收購(gòu)（我公司弛張篩的供貨方）。該工藝氣化原料采用當(dāng)?shù)鼐嚯x金新化工僅3公里的煤礦所產(chǎn)的褐煤，原煤價(jià)格為200多元每噸，原料固定碳34，全水30左右，揮發(fā)份29左右，灰分10，灰熔點(diǎn)11001200。原料煤經(jīng)一套澤馬克公司的型煤加工裝置加工成圖1形狀的型煤作為氣化原料入爐，要求帶粉率小于10。型煤加工裝置的能力為100萬(wàn)噸/年，投資約3.9億元人民幣。由于原料褐煤中富含腐殖酸，型煤的加工只需干燥擠壓成型即可。BGL氣化爐爐體較簡(jiǎn)單，采用常規(guī)壓力容器材料制成，配有常規(guī)耐高溫爐襯及循環(huán)冷卻水夾套。其中，噴嘴、渣池及間歇排渣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為核心專(zhuān)有技術(shù)，見(jiàn)圖2?？蓺饣?50mm的塊/碎煤或機(jī)械型煤（劣質(zhì)褐煤和粉煤經(jīng)沖壓制成的型煤），可參雜適量粉煤（10%），也可通過(guò)噴嘴噴入水煤漿或?qū)⒔褂突厥罩匦職饣?。BGL氣化技術(shù)采用氧氣和水蒸氣為氣化劑，氣化溫度在14001600，蒸汽用量大幅度減少，水蒸氣分解率超過(guò)90%，魯奇爐水蒸氣分解率僅為30%左右。BGL氣化爐的氧氣消耗大大低于流化床氣化爐，比氧耗僅為150220Nm3。而且粗煤氣的出口溫度僅為300550，提高了氣化過(guò)程的熱效率。BGL氣化爐氣化溫度高，所以氣化反應(yīng)速度快、氣化強(qiáng)度高，生產(chǎn)能力較同內(nèi)徑魯奇爐提高23倍，除產(chǎn)出少量甲烷外，粗氣組分（H2+CO）與流化床氣化產(chǎn)出粗氣類(lèi)似。流程見(jiàn)圖3。 圖一 型煤示意圖圖二 BGL氣化爐示意圖350C to 650C焦分離裝置Tar Separator110C170C140C60C剩余氣化廢水送去凈化處理Aqueous liquor to treatment and disposal （廢水總量理論上為氣化爐出口總含水量）氣化廢水儲(chǔ)存裝置Liquor Storage油分離裝置Oil Separator焦排出后可重新注入氣化爐氣化，或加工成副產(chǎn)品Tar to recycle or export油排出后可重新注入氣化爐氣化，或加工成副產(chǎn)品Oil to recycle or export熔渣30oC排出到儲(chǔ)存處（熔渣可用作筑路、建筑材料，或堆埋）Slag, 30C to storage and disposal循環(huán)使用氣化和洗滌冷卻水Wash Cooler Liquor Recycles激冷水收集后循環(huán)使用激冷水注入Quench water蒸汽和氧氣通過(guò)數(shù)個(gè)噴嘴注入氣化爐Steam and Oxygen toTuyeres氣化爐Gasifier熔渣激冷室Quench渣鎖Slag Lock回收后的焦、油和其他碳化物注入氣化爐Tar, oil and char recycle煤鎖Coal Lock煤和助熔劑投料Coal and flux煤料斗Coal Bunkers洗滌冷卻器Wash Cooler廢熱回收鍋爐Waste Heat Boiler預(yù)冷器Pre Cooler第二級(jí)冷卻器After Cooler末級(jí)冷卻器Final Cooler粗氣（3035）冷卻器Cooler部分氣化廢水送回二級(jí)和末級(jí)冷卻器，做為冷卻用水噴灑Liquor spray to after and final coolers焦分離裝置Tar Separator110C170C140C60C圖三 BGL熔渣氣化爐粗氣冷卻、氣化廢水循環(huán)與收集流程簡(jiǎn)圖2 BGL塊/碎煤熔渣氣化技術(shù)特點(diǎn)（1）綜合優(yōu)勢(shì)綜合了熔渣氣化技術(shù)高氣化率和高氣化強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)及魯奇固定床加壓氣化技術(shù)氧耗低和爐體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，克服了流化床熔渣氣化技術(shù)高能耗和魯奇固定床加壓氣化技術(shù)廢水處理困難和成本高的弱點(diǎn)，具有建設(shè)投資少、周期短、生產(chǎn)率高、運(yùn)行成本低、維護(hù)成本低的綜合優(yōu)勢(shì)。（2）有效氣（H2+CO）產(chǎn)率石油焦氣化，有效氣90%；無(wú)煙煤和優(yōu)質(zhì)煙煤氣化，有效氣88%90%；褐煤氣化，有效氣84%。（3）氣化強(qiáng)度高BGL塊/碎煤熔渣氣化爐技術(shù)在魯奇爐內(nèi)壁設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上加入耐火磚襯，形成簡(jiǎn)單的水夾套保護(hù)層，在爐下部沿周向安裝了一組噴嘴，將混合氧氣/水蒸氣高壓噴入爐內(nèi)，形成爐內(nèi)局部高溫（2000左右）燃燒區(qū)，氣化區(qū)溫度在14001600范圍，達(dá)到了氣流床的反應(yīng)溫度，對(duì)反應(yīng)活性最差的無(wú)煙煤也可以得到較好的氣體成分。較魯奇爐大幅度提高了氣化率、成倍提高了氣化強(qiáng)度，蒸汽分解率超過(guò)90%。絕大部分噴入爐內(nèi)的水蒸氣參與氣化。（4）氧耗低由于兼具魯奇固定床逆流氣化和現(xiàn)代高溫熔渣氣化的優(yōu)勢(shì)，提高了氣化熱效率，使氣化過(guò)程的氧耗較其他熔渣氣化技術(shù)的氧耗大幅度降低，比氧耗比氣流床氣化工藝少200Nm3左右，顯著節(jié)省了空分等設(shè)備的投資。（5）廢熱回收成本低粗氣的出口溫度僅為300550，魯奇爐為600700，SHELL及流化床為900左右,提高了氣化過(guò)程的熱效率，節(jié)省了氧氣消耗，大幅度降低了廢熱回收的需求和設(shè)備成本。（6）設(shè)備制造、運(yùn)輸、安裝成本低由于BGL氣化技術(shù)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，爐內(nèi)靠近爐壁處溫度和粗氣出口處溫度較低，氣化爐爐體和附屬設(shè)備可采用常規(guī)壓力容器鋼材，在中國(guó)就近加工制造，大幅度降低了制造、運(yùn)輸和安裝的成本，大大縮短了建設(shè)周期。（7）冷煤氣效率高與其他國(guó)外氣化技術(shù)相比，BGL熔渣氣化技術(shù)的冷煤氣效率最高（89），碳轉(zhuǎn)化率最高（99.5%），熱效率最高，氧耗最低，系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高，維護(hù)費(fèi)用低。（8）煤種的選擇范圍寬可氣化石油焦、無(wú)煙煤、煙煤、次煙煤、褐煤以及這些煤種的混合物；對(duì)高灰熔點(diǎn)煤種，僅需添加石灰石助熔劑。（9）煤種的適用性強(qiáng)對(duì)操作過(guò)程中煤質(zhì)的變化不敏感。（10）資源利用率高，不帶來(lái)污染99.5以上的碳轉(zhuǎn)化為氣體，煤中剩余的礦物質(zhì)在高溫下熔化，經(jīng)循環(huán)水激冷形成無(wú)滲濾性的玻璃質(zhì)固體碎渣粒由爐底部排出。排出的熔渣無(wú)污染，可作為副產(chǎn)品在建筑和筑路中使用，或安全地回填或深埋。氣化廢水主要來(lái)自投料煤經(jīng)爐內(nèi)干燥后排出的冷凝蒸汽，BGL所產(chǎn)生的廢水是魯奇爐的1/41/3，廢水量少（金新化工的氣化廢水僅46噸/小時(shí)），有機(jī)物濃度高，有利于在較低生產(chǎn)成本下分離處理，回收的苯酚作為副產(chǎn)品，具有較高的商業(yè)價(jià)值。在采用恰當(dāng)?shù)纳疃人幚砑夹g(shù)后，可使凈化后的水質(zhì)達(dá)到中國(guó)河流一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求，或全部回收作為工藝或冷卻用水循環(huán)使用。3 建議由于本次考察的時(shí)間較緊張，只和金新化工有限公司的部分技術(shù)人員進(jìn)行了短暫的溝通，現(xiàn)場(chǎng)考察的時(shí)間也較短，了解到的信息比較有限，建議下一步與該技術(shù)的專(zhuān)利方做更深入的交流探討，對(duì)以下問(wèn)題應(yīng)做進(jìn)一步的落實(shí)：（1）該技術(shù)的成熟可靠性的問(wèn)題，該技術(shù)工業(yè)化長(zhǎng)期運(yùn)行的只有在德國(guó)東部德累斯頓附近的黑水泵（Schwarze Pumpe）煤氣化廠建設(shè)的一臺(tái)內(nèi)徑3.6米的BGL氣化爐（對(duì)應(yīng)魯奇IV型爐），氣化當(dāng)?shù)睾置汉凸腆w廢料的混合料，20012007年做為主力爐運(yùn)行。云南解化改造的一臺(tái)BGL爐從2006年10月試車(chē)以來(lái)，也出現(xiàn)了好多的問(wèn)題，最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間為104天。據(jù)說(shuō)后來(lái)云南開(kāi)遠(yuǎn)市（瑞化）應(yīng)用該熔渣氣化技術(shù)建設(shè)200 kt/a甲醇/二甲醚生產(chǎn)裝置，不知近況如何。該技術(shù)的應(yīng)用業(yè)績(jī)情況并不理想。（2）煤種適應(yīng)性的問(wèn)題，據(jù)該技術(shù)的專(zhuān)利方的技術(shù)資料稱該氣化爐可以氣化褐煤至無(wú)煙煤、石油焦的所有煤種，但其實(shí)際運(yùn)行的爐子都是以灰熔點(diǎn)低、反應(yīng)活性好的褐煤等為原料，對(duì)無(wú)煙煤、石油焦等煤種的氣化只有試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并無(wú)實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)的可靠數(shù)據(jù)。（3）備煤系統(tǒng)投資過(guò)大的問(wèn)題，金新化工年產(chǎn)100萬(wàn)噸型煤的裝置投資為3億元左右，需將原煤破碎成小于1mm的顆粒干燥擠壓成型，如果將無(wú)煙煤破碎，加入黏合劑，為降低其灰熔點(diǎn)還需加入助熔劑，制作成型煤的話可能還需增加設(shè)備，增加投資。（4）用無(wú)煙煤作為氣化原料的一些問(wèn)題，以褐煤作為氣化原料應(yīng)該是BGL爐的強(qiáng)項(xiàng)，其他的煤種只有試驗(yàn)數(shù)據(jù)而沒(méi)有工業(yè)化運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，褐煤的灰熔點(diǎn)根據(jù)其灰渣的成分可以看出都是比較低的，只有11001200，而且其反應(yīng)活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于無(wú)煙煤。褐煤在900二氧化碳的還原率可以達(dá)到100%，而無(wú)煙煤要在1150才能達(dá)到100%的二氧化碳還原率，首先如果想采用無(wú)煙煤作為氣化原料，必須加入大量的助熔劑，隨著氣化溫度的提高，對(duì)氣化爐耐火材料的要求也大大的提高，這也正是德士古氣化爐不能氣化灰熔點(diǎn)高的煤的原因。云南解化在做褐煤的過(guò)程中還多次發(fā)生了燒壞耐火材料的現(xiàn)象。（5）無(wú)煙煤氣化降低灰熔點(diǎn)的一些問(wèn)題，我們可不可以用無(wú)煙塊煤作為氣化的原料呢？那就需要解決其灰熔點(diǎn)高的問(wèn)題，但是塊煤中如何均勻的加入助熔劑呢？我想這也不是一個(gè)容易解決的問(wèn)題。但晉煤集團(tuán)煤化工局組織的晉城9#、15#末煤制作型煤運(yùn)用于碎煤加壓氣化的研究，我覺(jué)得可以在制作型煤的過(guò)程中