中國(guó)煤氣化技術(shù)現(xiàn)狀、需求和發(fā)展

中國(guó)煤氣化技術(shù)現(xiàn)狀

需求和發(fā)展煤氣化是潔凈燃燒和化學(xué)合成的基礎(chǔ)煤氣化S、N、灰重金屬化學(xué)品（化肥、醇、醚、烯、油）烴，（F－T合成油）直接還原煉鐵（海綿鐵）氫－直接液化制油、煉廠用氫、燃料電池工業(yè)燃料氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電和多聯(lián)產(chǎn)一、我國(guó)煤氣化發(fā)展背景我國(guó)缺油、少氣，相對(duì)富煤的資源，能源消費(fèi)以煤炭為主合成氨、工業(yè)燃料氣以煤為原料石油、天然氣價(jià)格飛漲推動(dòng)了煤炭制油和替代油燃料國(guó)家潔凈煤計(jì)劃推動(dòng)煤的高效利用，以解決直接燃燒發(fā)電污染嚴(yán)重、效率低的問題煤炭企業(yè)劣質(zhì)煤（高硫、高灰等）潔凈轉(zhuǎn)化以增加礦山服務(wù)期、資源利用率社會(huì)的可持續(xù)性發(fā)展要求更高效、更清潔及環(huán)境友好過程：氫能、燃料電池及CO2埋存二、我國(guó)煤氣化工業(yè)的技術(shù)和現(xiàn)狀常壓間歇固定床水煤氣爐（4000臺(tái)）：供3000萬噸/年合成氨，4000萬噸煤/年無煙煤、塊焦常壓固定床發(fā)生爐（4000臺(tái)）：冶金、陶瓷、機(jī)械工業(yè)用氣，2000萬噸/年不粘塊煤。僅前兩項(xiàng)總能力達(dá)50000MWth，為全球煤氣化爐總能力的2倍常壓固定床急需改造技術(shù)簡(jiǎn)單，投資低，操作容易低效率，高污染高煤價(jià)二、我國(guó)煤氣化工業(yè)的技術(shù)和現(xiàn)狀我國(guó)上世紀(jì)八十年代開始引進(jìn)先進(jìn)氣化爐系統(tǒng)，技術(shù)先進(jìn)，環(huán)境友好，規(guī)模大，但投資、規(guī)模、操作費(fèi)用及煤種適應(yīng)性等問題仍需解決。我國(guó)引進(jìn)的大型氣化爐爐型廠家煤種規(guī)模合成氣用途Lurgi（MN）天脊貧瘦煤4臺(tái)合成氨Lurgi（MN）義馬褐煤3臺(tái)城市煤氣、甲醇Lurgi（PKM）依蘭褐煤3臺(tái)城市煤氣、甲醇魯南煙煤、洗精煤3臺(tái)（2+1）合成氨上焦神木煤4臺(tái)（3+1）合成甲醇GE-Texaco淮南義馬煤3臺(tái)（2+1）合成氨渭河華亭煤3臺(tái)（2+1）合成氨浩良河鶴崗、雙鴨山1臺(tái)合成氨金陵石化石油焦、煤3臺(tái)（2+1）制氫Shell雙環(huán)煙煤1臺(tái)合成氨柳州煙煤1臺(tái)合成氨洞氮煙煤1臺(tái)合成氨＋H2枝江煙煤1臺(tái)合成氨安慶煙煤1臺(tái)合成氨總能力600～1000萬噸煤/年化工為主Shell后來居上魯奇干法排灰氣化爐GE-Texaco氣化爐洞氮的Shell氣化爐Shell氣化爐三、先進(jìn)煤氣化技術(shù)需求已有合成氨廠的氣源改造煤源本地化，降低成本（煤種適應(yīng)性）高效低污染總需求量大（200~300臺(tái)大型爐才能替換），單位廠規(guī)模小，氣化爐要適度規(guī)模三、先進(jìn)煤氣化技術(shù)需求煤炭企業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和石油替代引起的煤制液體燃料發(fā)展煤＋H2

液體燃料煤

CO+H2

合成液體燃料（油、醇、醚、烯）規(guī)模大，氣化煤量大，氣化爐大且多100萬噸/年合成油400萬噸煤/年，處理1000噸煤/天的氣化爐13臺(tái)神華、寧煤、中石化、大唐等項(xiàng)目共需約50臺(tái)千噸煤/天的氣化爐三、先進(jìn)煤氣化技術(shù)需求煤礦下組煤（高硫、高灰份、高灰熔點(diǎn)）利用推動(dòng)煤化工資源量占總儲(chǔ)量的20~40％，開采可延長(zhǎng)煤礦服務(wù)周期投資低（井下、井上設(shè)施全，無需改造），成本低按上組煤（低硫、低灰份）與下組煤均衡開采，國(guó)有大礦高硫煤產(chǎn)量可達(dá)億噸/年（合成油上千萬噸），需氣化爐數(shù)量巨大氣化爐適應(yīng)高灰份高硫份和高灰熔點(diǎn)三、先進(jìn)煤氣化技術(shù)需求石油煉廠高硫焦（煤）制氫和燃料氣代替原油變重，含硫量增加，焦化量增加油品加氫精制，煉產(chǎn)用H2按200立方米/噸原油，計(jì)達(dá)600億立方米H2/年，按1000萬噸/年煉廠計(jì)需20億立方米/年，20萬立方米/小時(shí)高硫焦代替輕油氣化金陵石化煤氣代替燃油（全國(guó)煉廠自用油2000萬噸/年，總氣量巨大）三、先進(jìn)煤氣化技術(shù)需求煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電我國(guó)煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電正在確立試點(diǎn)，據(jù)稱近期除了煙臺(tái)項(xiàng)目外尚有5套，需大型氣化爐5~6套高度技術(shù)集成三、先進(jìn)煤氣化技術(shù)需求工業(yè)燃料氣總能力大，分散（2000萬噸煤/年）需中小型純氧或富氧氣化爐塊煤改用粉煤降低成本高溫氣化消除焦油、酚污染經(jīng)濟(jì)性，可靠性，效率三、先進(jìn)煤氣化技術(shù)需求生物質(zhì)含碳廢棄物氣化消除污染物回收能量轉(zhuǎn)化為增值產(chǎn)品四、研究與發(fā)展：現(xiàn)有先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)化運(yùn)行高可靠性，可用率和低維修成本系統(tǒng)效率概念單爐可用率，系統(tǒng)開工率要求和匹配發(fā)電，化工，煉油廠特性及多聯(lián)產(chǎn)四、研究與發(fā)展：現(xiàn)有先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)化運(yùn)行水煤漿氣化爐煤漿濃度、粘度、流動(dòng)性和煤質(zhì)合理氣化溫度選擇－煤氣化活性、灰熔點(diǎn)、灰含量、灰粘結(jié)特性、助熔劑匹配噴嘴、耐火材料、煤質(zhì)、灰性質(zhì)、操作條件的關(guān)系四、研究與發(fā)展：現(xiàn)有先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)化運(yùn)行干粉煤氣化爐煤的活性、灰熔點(diǎn)、灰含量、粘結(jié)特性、助熔劑選擇備煤和干燥特性CO2進(jìn)料的可能性，可行性四、研究與發(fā)展：現(xiàn)有先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)化運(yùn)行灰熔聚流化床粉煤氣化加壓氣化爐工程放大（500~1000噸煤/臺(tái)天）加壓氣化動(dòng)力學(xué)和煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫加壓下的灰熔聚和分離加壓下的進(jìn)料、渣冷卻及排灰四、研究與發(fā)展：更先進(jìn)氣化技術(shù)的需求經(jīng)濟(jì) 進(jìn)一步降低投資，提高系統(tǒng)效率環(huán)保 IGCC用氣ppm，H2，F(xiàn)uelCell，Chemicals,ppb產(chǎn)品多樣性 多聯(lián)產(chǎn)－電、油、醇、醚原料靈活性 煤、石油焦、生物質(zhì)、廢棄物技術(shù)部分氣化 氣流床氣化新耐火材料 高溫測(cè)量和控制氣化爐系統(tǒng)的計(jì)算流體力學(xué)模擬H2、CO2、O2的膜分離H2S的直接氧化制硫金屬過濾器，氣體熱凈化氣化過程系統(tǒng)分析（含變換、凈化）五、總結(jié)先進(jìn)氣化技術(shù)應(yīng)