王立慶(中國(guó)氮肥工業(yè)協(xié)會(huì) 北京100011)

1 我國(guó)煤氣化技術(shù)發(fā)展概況

“十二五”期間，我國(guó)氮肥、甲醇行業(yè)的原料結(jié)構(gòu)調(diào)整取得了重大進(jìn)展，大型國(guó)產(chǎn)化的多噴嘴氣化、航天煤氣化和第2代(水冷壁水煤漿氣化)清華爐的成功應(yīng)用，引進(jìn)技術(shù)的完善和提高以及關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，都大大推進(jìn)了我國(guó)煤氣化技術(shù)的現(xiàn)代化進(jìn)程。可以說(shuō)，我國(guó)是采用煤氣化技術(shù)種類(lèi)(見(jiàn)圖1)最多、應(yīng)用最廣泛的國(guó)家。

圖1 我國(guó)采用的煤氣化技術(shù)種類(lèi)

以上煤氣化技術(shù)均在我國(guó)氮肥、甲醇行業(yè)得到成功的應(yīng)用。目前，在國(guó)內(nèi)還未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用而正在積極開(kāi)發(fā)、試驗(yàn)和應(yīng)用的氣化爐還有寧煤爐、五環(huán)爐、齊耀爐、東方爐、KBR輸運(yùn)床氣化爐等。

流化床技術(shù)由于多種原因在我國(guó)應(yīng)用較少，成功案例不多，所占氮肥、甲醇產(chǎn)能比例也很小，本文不做重點(diǎn)介紹。

固定層間歇制氣爐(UGI爐)目前仍是我國(guó)氮肥生產(chǎn)的主力爐型，2013年其合成氨產(chǎn)能占合成氨總產(chǎn)能的56.7%，有3 500臺(tái)以上UGI爐在穩(wěn)定生產(chǎn)運(yùn)行。其氣化系統(tǒng)普遍采用DCS控制、自動(dòng)加煤、自動(dòng)探焦、不停爐下灰、高壓水夾套等技術(shù)改造；采用三廢混燃爐回收造氣爐產(chǎn)生的吹風(fēng)氣和爐渣，利用循環(huán)流化床鍋爐“吃干榨凈”造氣爐渣等資源綜合利用技術(shù)，即用現(xiàn)代技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。2013年采用UGI爐的合成氨能效領(lǐng)跑者第1名的噸氨綜合能耗1 093 kg標(biāo)煤，低于采用其他煤氣化技術(shù)能耗(有煤種的原因)。由于UGI爐受煤種適應(yīng)范圍小、煤價(jià)高、單爐能力低等限制，雖然不是將來(lái)我國(guó)煤氣化技術(shù)重點(diǎn)發(fā)展的方向，但仍會(huì)保留一定比例的產(chǎn)能。

據(jù)中國(guó)氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，目前，我國(guó)已投產(chǎn)的水煤漿加壓氣化裝置共186臺(tái)，其中氮肥、甲醇行業(yè)164臺(tái)，氨醇能力23 970 kt/a；已投產(chǎn)的干煤粉加壓氣化裝置46臺(tái)，其中合成氨、甲醇行企業(yè)43臺(tái)，氨醇能力14 060 kt/a；已投產(chǎn)的魯奇和BGL氣化爐共86臺(tái)，其中合成氨、甲醇行企用64臺(tái)，氨醇能力3 820 kt/a；加壓煤氣化爐共投運(yùn)318臺(tái)，在建463臺(tái)。以上先進(jìn)煤氣化裝置的產(chǎn)能占2013年氨醇總產(chǎn)能的32%。這些裝置的建成，不僅大大促進(jìn)了新型煤化工的發(fā)展，也有力地促進(jìn)了氮肥、甲醇行業(yè)的原料結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進(jìn)了企業(yè)的大型化發(fā)展，使300 kt/a以上的合成氨、甲醇企業(yè)的產(chǎn)能占全國(guó)總產(chǎn)能的50%以上。

2013年底國(guó)內(nèi)新型煤氣化裝置統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表1所示。

從表1數(shù)據(jù)可見(jiàn)，未投產(chǎn)氣化爐中有308臺(tái)是用于煤制油、煤制天然氣、煤制乙二醇等新型煤化工產(chǎn)品，遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于用在合成氨和甲醇裝置的臺(tái)數(shù)，體現(xiàn)出了我國(guó)煤氣化技術(shù)正從合成氨、甲醇等傳統(tǒng)煤化工領(lǐng)域向新型煤化工轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)。

投產(chǎn)、未投產(chǎn)的合成氨、甲醇各氣化技術(shù)合成氨、甲醇產(chǎn)能比較分別見(jiàn)圖2和圖3。由圖2可見(jiàn)，航天爐(HT-L)氣化技術(shù)將以5 800 kt/a的能力成為合成氨生產(chǎn)加壓煤氣化中最主要的爐型；由圖3可見(jiàn)，GE氣化技術(shù)將以18 300 kt/a的能力成為甲醇(配套甲醇下游產(chǎn)品)生產(chǎn)加壓煤氣化中最主要的爐型。投產(chǎn)、未投產(chǎn)的總氨醇能力73 950 kt/a，416臺(tái)氣化爐，非無(wú)煙煤消費(fèi)量將達(dá)到1.1×105kt/a。

表1 2013年底國(guó)內(nèi)新型煤氣化裝置統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

氣化技術(shù)種類(lèi)投產(chǎn)情況合成氨產(chǎn)能/(kt·a-1)臺(tái)數(shù)/臺(tái)甲醇產(chǎn)能/(kt·a-1)臺(tái)數(shù)/臺(tái)其他產(chǎn)品臺(tái)數(shù)/臺(tái)總臺(tái)數(shù)/臺(tái) 航天(HT-L)爐粉煤氣化技術(shù)已投產(chǎn)2 16098805014未投產(chǎn)3 640192 900101746 殼牌(Shell)粉煤氣化技術(shù)已投產(chǎn)3 12095 50012223未投產(chǎn)000055兩段式粉煤氣化技術(shù)已投產(chǎn)00300112未投產(chǎn)30021 20031116 西門(mén)子(GSP)粉煤氣化技術(shù)已投產(chǎn)001 600505未投產(chǎn)00003434 科林(CCG)粉煤氣化技術(shù)已投產(chǎn)50020002未投產(chǎn)000022 多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)已投產(chǎn)2 040113 49018332未投產(chǎn)1 620104 400192857 清華爐水煤漿氣化技術(shù)已投產(chǎn)48073003010未投產(chǎn)1 5001420021834多原料漿氣化技術(shù)已投產(chǎn)3 880304 86028664未投產(chǎn)40022 70014521GE水煤漿氣化技術(shù)已投產(chǎn)3 020275 900401380未投產(chǎn)0012 400502070 魯奇、BGL碎煤加壓氣化技術(shù)已投產(chǎn)1 680371 600173286未投產(chǎn)1 18092001168178 合計(jì)已投產(chǎn)16 88013224 43012957318未投產(chǎn)8 6405624 00099308463

注：甲醇能力含配套甲醇下游產(chǎn)品。

圖2 各氣化技術(shù)合成氨產(chǎn)能比較

2 現(xiàn)有煤氣化技術(shù)運(yùn)行情況

不同造氣方式均有各自不同的特點(diǎn)，可以說(shuō)現(xiàn)在還沒(méi)有萬(wàn)能氣化爐，對(duì)于不同的煤種，各種氣化工藝技術(shù)都有其特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)，有其適應(yīng)范圍。而一種可靠的氣化技術(shù)應(yīng)具有煤種適應(yīng)性好、經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行考驗(yàn)、經(jīng)濟(jì)上合理、環(huán)境友好等特點(diǎn)。3種氣化技術(shù)主要指標(biāo)比較見(jiàn)表2。

圖3 各氣化技術(shù)甲醇產(chǎn)能比較

2.1 干煤粉氣化技術(shù)

2.1.1 航天爐(HT-L)粉煤氣化技術(shù)

(1)特點(diǎn)。自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，設(shè)備全部國(guó)產(chǎn)化；單燒嘴頂燒式結(jié)構(gòu)，較高氣化溫度(1 450～18 00 ℃)；激冷流程，密閉式盤(pán)管水冷壁輻射室結(jié)構(gòu)；粉煤密相輸送，煤種適應(yīng)性廣；冷煤氣效率82%～84%，有效氣(CO+H2)體積分?jǐn)?shù)90%以上，熱效率可達(dá)95%，碳轉(zhuǎn)化率可高達(dá)99%，比氧耗低，比煤耗低。

表2 3種主要?dú)饣夹g(shù)主要指標(biāo)比較

項(xiàng)目粉煤加壓氣化水煤漿加壓氣化碎煤固定床加壓氣化比氧耗/m3(標(biāo)態(tài))330^360415^430190^230粗煤氣中φ(CO+H2)/%89^9278^8285碳轉(zhuǎn)化率/%>99>9599冷煤氣效率/%80^8371^7689原料煤輸送形式干粉,氣體輸送水煤漿,泵輸送塊煤/型煤原料煤的適應(yīng)性對(duì)煤種要求低對(duì)煤種成漿性要求較高對(duì)煤種要求低電耗低低低投資較高較低較低

比氧耗：每生產(chǎn)1 000 m3(標(biāo)態(tài))有效氣(CO+H2)所消耗的純氧量，m3(標(biāo)態(tài)，下同)。

比煤耗低：每生產(chǎn)1 000 m3(標(biāo)態(tài))有效氣(CO+H2)所消耗的干煤量，t(下同)。

(2)業(yè)績(jī)實(shí)例。截止至2014年2月，已經(jīng)簽約的項(xiàng)目共有31個(gè)，合計(jì)69臺(tái)氣化爐，其中大爐型(Φ3 200 mm/Φ3 800 mm)39臺(tái)，小爐型(Φ2 800 mm/Φ3 200 mm)30臺(tái)。已經(jīng)開(kāi)車(chē)的項(xiàng)目有9個(gè)，其中大爐型5臺(tái)，小爐型8臺(tái)。2011年 10月5日，魯西化工300 kt/a合成氨裝置開(kāi)車(chē)，一次投料成功，生產(chǎn)出合格的合成氨產(chǎn)品。該項(xiàng)目為首套航天爐(HT-L)煤氣化配套高CO含量、高水氣比變換裝置和低壓液氮洗工藝，消耗指標(biāo)和氣體指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求；2012年，A爐累計(jì)運(yùn)行328 d，B爐累計(jì)運(yùn)行324 d，全年生產(chǎn)合成氨362 kt；2013年，2臺(tái)氣化爐分別運(yùn)行343 d和353 d，裝置穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。

2.1.2 殼牌(Shell)粉煤氣化技術(shù)

(1)特點(diǎn)。引進(jìn)技術(shù)，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率按費(fèi)用估算已可達(dá)98%；4只或多只燒嘴結(jié)構(gòu)，較高氣化溫度(1 400～1 700 ℃)；廢熱鍋爐流程，密閉式水冷壁結(jié)構(gòu)(下行水激冷流程，已于2013年10月在南京開(kāi)車(chē)成功)；粉煤惰氣密相輸送，煤種適應(yīng)性廣；冷煤氣效率78%～83%，有效氣(CO+H2)體積分?jǐn)?shù)>90%，熱效率可達(dá)98%，碳轉(zhuǎn)化率>99%，比氧耗和比煤耗低；熔渣排渣，爐渣殘?zhí)己康停煞ㄅ呕?，灰水處理?jiǎn)單。

(2)業(yè)績(jī)實(shí)例。截止至2014年1月，已簽約項(xiàng)目共21個(gè)，合計(jì)28臺(tái)氣化爐。以日投煤量2 000～3 200 t大爐型為主，已有22臺(tái)氣化爐投入運(yùn)行。隨著對(duì)殼牌(Shell)煤氣化技術(shù)的吸收和掌握，總運(yùn)行天數(shù)和單次最長(zhǎng)運(yùn)行天數(shù)不斷提高，裝置穩(wěn)定運(yùn)行性大大提高(表3)。

表3 2007-2012年總運(yùn)行天數(shù)和單次最長(zhǎng)運(yùn)行天數(shù)

年份200720082009201020112012總運(yùn)行天數(shù)/d221285331329338341單次最長(zhǎng)運(yùn)行天數(shù)/d4410911459142113

貴州天福殼牌(Shell)煤氣化裝置2012年85%負(fù)荷下連續(xù)運(yùn)行264 d(空分裝置造成停車(chē)90 d)，2013年90%負(fù)荷下連續(xù)運(yùn)行231 d。目前，貴州天福、云天化天安化工等4家企業(yè)的4套生產(chǎn)裝置實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)干煤粉氣化摻混石油焦制氣穩(wěn)定運(yùn)行，解決了高灰分煤摻燒和高硫石油焦的處理問(wèn)題。

2.1.3 兩段式粉煤氣化技術(shù)

(1)特點(diǎn)。國(guó)產(chǎn)技術(shù)，氣化系統(tǒng)設(shè)備全部國(guó)產(chǎn)化；多噴嘴兩室兩段式分級(jí)氣化，較高的氣化溫度(1 400～1 500 ℃)；激冷工藝，密閉式水冷壁結(jié)構(gòu)；粉煤惰氣密相輸送，煤種適應(yīng)性廣；冷煤氣效率80%～85%，粗煤氣中有效氣(CO+H2)體積分?jǐn)?shù)>90%，含灰質(zhì)量分?jǐn)?shù)要求低(5%～35%)，碳轉(zhuǎn)化率高可達(dá)99%以上，比氧耗低，比煤耗低；液態(tài)排渣，爐渣殘?zhí)己康汀?/p>

(2)業(yè)績(jī)實(shí)例。截止至2014年，已簽約項(xiàng)目共12個(gè)，合計(jì)21臺(tái)氣化爐。爐型有日投煤量1 500～3 000 t，天津華能發(fā)電、世林煤化的300 kt/a 甲醇裝置氣化爐已投入運(yùn)行。世林煤化300 kt/a甲醇裝置氣化爐日投煤量1 000 t，操作壓力4.0 MPa，CO2輸送，比氧耗290～310 m3(標(biāo)態(tài))O2，比煤耗520～550 kg(干煤)，冷煤氣效率83%，碳轉(zhuǎn)化率>99%，蒸汽產(chǎn)量40～60 t/h。

2.1.4 西門(mén)子(GSP)粉煤氣化技術(shù)

(1)特點(diǎn)。引進(jìn)技術(shù)；組合單燒嘴頂置下噴，較高氣化溫度(1 350～1 750 ℃)；干煤粉進(jìn)料，水冷壁結(jié)構(gòu)，全激冷流程；煤種適應(yīng)性廣；冷煤氣效率達(dá)80%以上，粗煤氣中有效氣(CO+H2)體積分?jǐn)?shù)>90%，碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)98%以上，比氧耗低，比煤耗低；熔渣排渣，爐渣殘?zhí)己康停宜幚砗?jiǎn)單。

(2)業(yè)績(jī)實(shí)例。SFG-500型氣化爐先后應(yīng)用于神華寧煤集團(tuán)520 kt/a煤制烯烴裝置、山西蘭花集團(tuán)己內(nèi)酰胺裝置、中電投集團(tuán)新疆60×108m3/a(標(biāo)態(tài))煤制天然氣裝置和神華寧煤集團(tuán)4 000 kt/a煤炭間接液化裝置。神華寧煤集團(tuán)煤制烯烴裝置于2007年開(kāi)工建設(shè)，一期生產(chǎn)規(guī)模為1 680 kt/a甲醇和520 kt/a聚丙烯。2010年 11月氣化系統(tǒng)投料試車(chē)，2011年4月進(jìn)入試生產(chǎn)階段；2012年7月裝置進(jìn)入正常運(yùn)行階段。5臺(tái)氣化爐按照設(shè)計(jì)要求4開(kāi)1備，在90%～110%負(fù)荷不等情況下運(yùn)行。2013年實(shí)現(xiàn)氣化爐4臺(tái)爐A類(lèi)運(yùn)行：?jiǎn)螤t連續(xù)運(yùn)行1 606 h、4臺(tái)爐同時(shí)在線645 h。

2.1.5 科林(CCG)粉煤氣化技術(shù)

(1)特點(diǎn)。引進(jìn)技術(shù)，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率比較高；采用多燒嘴頂置下噴的形式，較高氣化溫度(1 400～1 700 ℃)；干粉煤進(jìn)料，水冷壁結(jié)構(gòu)，全激冷流程；煤種適應(yīng)性廣，可氣化灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)35%的粉煤；冷煤氣效率為80%～83%，粗煤氣中有效氣(CO+H2)體積分?jǐn)?shù)可達(dá)90%～93%，碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)99%，比氧耗低，比煤耗低；熔渣排渣，爐渣殘?zhí)己康?，灰水處理?jiǎn)單。

(2)業(yè)績(jī)實(shí)例。貴州開(kāi)陽(yáng)化工500 kt/a合成氨裝置應(yīng)用三高(灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)26%、灰熔點(diǎn)為1 500 ℃、硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)>3%)劣質(zhì)煤種，2臺(tái)日投煤量均為1 500 t的氣化爐，項(xiàng)目于2010年底動(dòng)工建設(shè)，2013年打通合成氨裝置流程轉(zhuǎn)入試生產(chǎn)階段。截至目前，氣化裝置已經(jīng)實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行。該氣化系統(tǒng)廢水中的COD質(zhì)量分?jǐn)?shù)<200 mg/L，NH3-N質(zhì)量分?jǐn)?shù)<100 mg/L，灰水的濁度僅為15 mg/L，經(jīng)處理后可實(shí)現(xiàn)回用。

各種干粉煤氣化技術(shù)比較見(jiàn)表4。

表4 各種干粉煤氣化技術(shù)比較

項(xiàng)目殼牌(Shell)航天爐(HT-L)兩段式氣化西門(mén)子(GSP)科林(CCG)噴嘴形式側(cè)4^6只噴嘴頂組合式單噴嘴 側(cè)多噴嘴兩室兩段 組合單燒嘴頂置下噴(帶長(zhǎng)明燈)多燒嘴頂置下噴(帶長(zhǎng)明燈)氣化壓力/ MPa2.5^4.04.03.0^4.04.04.0氣化爐規(guī)格/mmΦ 3 600Φ 3 900Φ 4 600Φ 2 800/Φ 3 200Φ 3 200/Φ 3 800Φ 3 800Φ 4 600Φ 3 500Φ 4 800Φ 3 500碳轉(zhuǎn)化率/%999999>9899 粗煤氣中φ(CO+H2)/%86^9089^929089^9089^90主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 密相下輸送粉煤;反應(yīng)段水冷壁結(jié)構(gòu),內(nèi)外筒間隙大(800 mm),氣體激冷,氣帶灰上行,渣下行。水冷壁為豎管,副產(chǎn)中高壓蒸汽;干法除塵,氣體為干氣;多噴嘴氧煤比控制較難 密相下輸送粉煤;反應(yīng)段水冷壁結(jié)構(gòu),水冷壁為環(huán)管,副產(chǎn)中壓蒸汽;水激冷,氣汽比高,符合化工要求,氣渣下行,可測(cè)渣口壓差,渣口不堵;組合式單噴嘴,開(kāi)車(chē)時(shí)間短,氧煤比易控制 二次輸送粉煤,反應(yīng)段水冷壁結(jié)構(gòu),分級(jí)氣化,煤氣冷卻器和除塵器尺寸小,多噴嘴不需霧化,兩室兩段結(jié)構(gòu) 粉煤倉(cāng)攪拌上輸送粉煤;反應(yīng)段水冷壁結(jié)構(gòu),水單相載熱體,爐外副產(chǎn)低壓蒸汽;單噴嘴,但有長(zhǎng)明燈;水激冷符合化工要求,濕法除塵 粉煤倉(cāng)攪拌上輸送粉煤;反應(yīng)段水冷壁結(jié)構(gòu),水單相載熱體,爐外副產(chǎn)低壓蒸汽;單噴嘴但有長(zhǎng)明燈;水激冷符合化工要求,濕法除塵

2.2 水煤漿氣化技術(shù)

2.2.1 多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)

(1)特點(diǎn)。自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，設(shè)備全部國(guó)產(chǎn)化；多噴嘴對(duì)置式氣化爐流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，較高氣化溫度(約 1 300 ℃)；預(yù)膜式燒嘴，耐火磚結(jié)構(gòu)；分級(jí)合成氣凈化系統(tǒng)，直接換熱式閃蒸系統(tǒng)；粗煤氣中有效氣(CO+H2)體積分?jǐn)?shù)最高可達(dá)84.0%，碳轉(zhuǎn)化率可高達(dá)99%，比煤耗低。

(2)業(yè)績(jī)實(shí)例。在中國(guó)境內(nèi)已有33個(gè)用戶(hù)項(xiàng)目，90臺(tái)氣化爐，總投煤量>110 kt/d；目前已有13個(gè)項(xiàng)目，32臺(tái)氣化爐投入工業(yè)運(yùn)行。榮信化工日投煤量3 000 t的大爐型已于2014年6月24日投料開(kāi)車(chē)成功。江蘇靈谷化工有限公司450 kt/a尿素裝置由石化聯(lián)合會(huì)組織專(zhuān)家進(jìn)行了72 h現(xiàn)場(chǎng)考核，以神華煤為原料，裝置滿負(fù)荷運(yùn)行的技術(shù)指標(biāo)：比煤耗568 kg(干煤)，比氧耗352 m3(標(biāo)態(tài))，合成氣中有效氣(CO+H2)體積分?jǐn)?shù)為82.9%，碳轉(zhuǎn)化率99.2%，冷煤氣效率74.9%，粗渣中可燃物質(zhì)量分?jǐn)?shù)<2%。2011至2013年全年累計(jì)穩(wěn)定運(yùn)行均達(dá)到350 d以上。

2.2.2 清華爐水煤漿氣化技術(shù)

(1)特點(diǎn)。自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，設(shè)備全部國(guó)產(chǎn)化；采用組合燒嘴結(jié)構(gòu)，較高氣化溫度(約1 450 ℃)；第1代為耐火磚結(jié)構(gòu)，第2代采用懸掛垂直膜式水冷壁結(jié)構(gòu)；工藝燒嘴的冷卻水與水冷壁共用1套熱水循環(huán)系統(tǒng)；第2代清華爐的煤種適應(yīng)性更廣；粗煤氣中有效氣(CO+H2)體積分?jǐn)?shù)≥81%，碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)98%，比煤耗低。

(2)業(yè)績(jī)實(shí)例。在中國(guó)境內(nèi)第1代清華爐，3個(gè)項(xiàng)目，9臺(tái)氣化爐均已投入運(yùn)行；第2代清華爐17個(gè)項(xiàng)目，35臺(tái)氣化爐，目前已有1個(gè)項(xiàng)目、1臺(tái)氣化爐投入工業(yè)運(yùn)行。山西陽(yáng)煤豐喜肥業(yè)集團(tuán)臨猗分公司 110 kt/a尿素裝置日處理煤750 t水煤漿水冷壁氣化爐(第2代清華爐)工藝示范裝置具有氧氣分級(jí)供給、氣化爐采用水冷壁代替耐火磚、水煤漿進(jìn)料流程短、噴嘴使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)；在氣化壓力為4.0 MPa條件下，制得的煤氣中有效氣(CO+H2)體積分?jǐn)?shù)≥79.7%，碳轉(zhuǎn)化率達(dá)98.0%，噴嘴使用壽命超過(guò)6個(gè)月，基本達(dá)到三廢零排放；石化聯(lián)合會(huì)已組織有關(guān)專(zhuān)家進(jìn)行了72 h現(xiàn)場(chǎng)考核。

2.2.3 多原料漿氣化技術(shù)

(1)特點(diǎn)。自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，設(shè)備全部國(guó)產(chǎn)化；單噴嘴頂置式氣化爐結(jié)構(gòu)，較高氣化溫度(1 300～1 500 ℃)；能實(shí)現(xiàn)氣化原料多樣化；液態(tài)排渣或固態(tài)排渣工藝；冷煤氣效率70%～75%，粗煤氣中有效氣(CO+H2)體積分?jǐn)?shù)最高可達(dá)83%，碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)96%～98%，比煤耗低；壓力1.3～6.5 MPa，合成氨生產(chǎn)能力30～500 kt/a，不同規(guī)模采用不同氣化壓力等級(jí)。

(2)業(yè)績(jī)實(shí)例。在國(guó)內(nèi)已投運(yùn)64臺(tái)氣化爐，總氨醇能力>8 800 kt/a。浙江豐登化工股份有限公司采用多原料漿技術(shù)，在純氧存在、溫度1 350～1 450 ℃、壓力1.1～1.3 MPa條件下，燃燒停留時(shí)間6～8 s，高濃度廢水完全裂解，不產(chǎn)生二噁英。通過(guò)激冷裝置，迅速將氣體溫度降到200 ℃以下，不產(chǎn)生二次污染。裂解產(chǎn)生的H2，CO2，H2S和N2通過(guò)脫硫、脫碳、液化、合成氨等系統(tǒng)，全部得到綜合利用，生產(chǎn)液氨、碳酸氫銨、液體CO2等產(chǎn)品。

2.2.4 GE水煤漿氣化技術(shù)

(1)特點(diǎn)。引進(jìn)技術(shù)，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率90%以上；單噴嘴頂置式氣化爐結(jié)構(gòu)，較高氣化溫度(約1 400 ℃)；耐火磚結(jié)構(gòu)，液態(tài)排渣；激冷/輻射廢熱鍋爐+激冷流程；煤種適應(yīng)性廣；冷煤氣效率70%～76%，粗煤氣中有效氣(CO+H2)體積分?jǐn)?shù)最高可達(dá)84%，碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)95%～98%，比煤耗低。

(2)業(yè)績(jī)實(shí)例。截止至2014年5月，GE水煤漿氣化技術(shù)在國(guó)內(nèi)已簽訂58項(xiàng)許可合同，各型氣化爐共186臺(tái)，其中131臺(tái)已持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行；在氮肥、甲醇行業(yè)，37家企業(yè)共86臺(tái)各型氣化爐投產(chǎn)運(yùn)行，其中36臺(tái)氣化爐單日投煤量超過(guò)1 500 t；蒲城項(xiàng)目開(kāi)車(chē)在即，日投煤量達(dá)2 300 t，日平均產(chǎn)有效合成氣約為8 200×104m3(標(biāo)態(tài))。貴州金赤化工無(wú)煙煤水煤漿95%負(fù)荷下，粗煤氣中有效氣(CO+H2)體積分?jǐn)?shù)為80.34%，比氧耗為348 m3(標(biāo)態(tài))O2，比煤耗533.6 kg(干煤)；中石化齊魯分公司第二化肥廠的煤氣化爐自2011年12月14日至2013年4月8日連續(xù)運(yùn)行481 d，刷新煤氣化爐最長(zhǎng)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期記錄。

各種水煤漿氣化技術(shù)比較見(jiàn)表5。

2.3 固定床加壓氣化技術(shù)

(1)特點(diǎn)。魯奇爐是固態(tài)排渣，BGL(ZEMAG，YM)是液態(tài)排渣；氣化壓力2.5～7.0 MPa，較高氣化溫度(氣化壓力高時(shí)管材易被腐蝕)；煤種適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)煤種變化不敏感；能源轉(zhuǎn)化率高，BGL爐所產(chǎn)的粗煤氣中有效氣(CO+H2)體積分?jǐn)?shù)最高達(dá)85%，甲烷體積分?jǐn)?shù)可高達(dá)7%～15%，碳轉(zhuǎn)化率可高達(dá)99%，氧耗低，能耗低；固態(tài)排渣爐型焦油、廢水中酚氨含量高、處理難度大。

表5 各種水煤漿氣化技術(shù)比較

項(xiàng) 目多噴嘴對(duì)置式氣化爐清華爐GE爐多原料漿氣化爐噴嘴形式側(cè)四噴嘴頂組合噴嘴頂單噴嘴頂單噴嘴氣化壓力/MPa4.0^6.54.04.0^6.5^8.74.0^6.5氣化爐規(guī)格/mmΦ 2 800Φ 3 800Φ 2 800Φ 3 200Φ 2 800Φ 3 200Φ 3 800Φ 2 800Φ 3 200碳轉(zhuǎn)化率/%98989696粗煤氣中φ(CO+H2)/%78^84≥8178^8478^83氣化裝置工程費(fèi)用/%110100105100專(zhuān)利費(fèi)、基礎(chǔ)、設(shè)計(jì)費(fèi)等/%502010040^50主要優(yōu)點(diǎn)有生產(chǎn)業(yè)績(jī) 有生產(chǎn)業(yè)績(jī),噴嘴壽命延長(zhǎng),專(zhuān)利費(fèi)低,首先實(shí)現(xiàn)水煤漿和水冷壁結(jié)合技術(shù)成熟、可靠技術(shù)成熟、可靠主要缺點(diǎn)投資稍高目前國(guó)內(nèi)開(kāi)車(chē)用戶(hù)不多專(zhuān)利費(fèi)較高交流信息較少

(2)業(yè)績(jī)實(shí)例。在國(guó)內(nèi)已投運(yùn)魯奇和BGL氣化爐共86臺(tái)，合成氨、甲醇產(chǎn)能共3 820 kt/a。呼倫貝爾金新化工采用Φ5 mm～80 mm塊煤，單爐投煤量840～960 t/d，氣化溫度169.6 ℃，壓力3.5 MPa，中、下部設(shè)6只噴嘴，爐渣含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)<0.1%，黑水中N-NH3質(zhì)量分?jǐn)?shù)1 500 mg/L和酚類(lèi)質(zhì)量分?jǐn)?shù)1 500 mg/L，運(yùn)行正常時(shí)，比氧耗270 m3(標(biāo)態(tài))，比煤耗686.10 kg(標(biāo)煤)，粗煤氣中有效氣(H2+CO)體積分?jǐn)?shù)70.0%，CH4體積分?jǐn)?shù)7.7%。

3 煤氣化技術(shù)發(fā)展方向和趨勢(shì)

(1)向大型化、高壓化發(fā)展。煤制油、煤制天然氣等現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目的規(guī)模越來(lái)越大，合成氨企業(yè)也不是“18·30”或“30·52”所能滿足的了，要求氣化爐大型化、規(guī)?；?、清潔化、高壓化，以滿足項(xiàng)目的合理性、經(jīng)濟(jì)性。

(2)氣化技術(shù)應(yīng)適用于煤化工生產(chǎn)的不同需求。從下游產(chǎn)品配套性看，合成氨、制氫需要合成氣全部變換，激冷流程優(yōu)于廢熱鍋爐流程；甲醇和煤間接液化，需要部分變換，廢熱鍋爐流程與激冷流程結(jié)合更合理。

(3)要求煤種適應(yīng)性強(qiáng)。大型煤氣化裝置用煤量大、煤質(zhì)變化大，要求氣化爐有較好的適應(yīng)性。另外，隨著機(jī)械化采煤量的增加，粉煤的比率越來(lái)越高，對(duì)粉煤的利用提出了更高的要求，不同氣化技術(shù)的結(jié)合(如BGL+干粉煤氣流床氣化)成為部分企業(yè)新選擇。

(4)提高對(duì)低級(jí)煤的分質(zhì)、高效利用，實(shí)現(xiàn)煤炭資源轉(zhuǎn)化升值。煤炭的分質(zhì)利用實(shí)現(xiàn)了煤炭資源由傳統(tǒng)一次性利用轉(zhuǎn)變?yōu)樘菁?jí)利用，能提高資源利用率，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的有效途徑。

(5)不斷提高氣化裝置的可靠性，實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期、滿負(fù)荷運(yùn)行。2013年，晉煤中能的航天爐(HT-L)連續(xù)運(yùn)行215 d(97.5%開(kāi)工率)，永城龍宇化工的殼牌(Shell)氣化爐連續(xù)運(yùn)行322 d (93.4%開(kāi)工率)，江蘇索普多噴嘴氣化裝置已累計(jì)連續(xù)運(yùn)行511 d，可靠性在不斷的進(jìn)步和提高，而系統(tǒng)及關(guān)鍵設(shè)備的安全設(shè)計(jì)以及后期服務(wù)的支持等是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性運(yùn)行的關(guān)鍵。

(6)現(xiàn)代煤化工對(duì)煤氣化技術(shù)提出了更高要求，主要表現(xiàn)在減少水資源消耗和污染物的低排放要求等環(huán)保方面。國(guó)家對(duì)環(huán)保與減排的處罰日趨嚴(yán)格，近日，環(huán)保部對(duì)19家公司開(kāi)出了合計(jì)為4.1億元的排污費(fèi)罰單，其中多家是煤化工生產(chǎn)企業(yè)。必要的環(huán)保指標(biāo)也是煤氣化技術(shù)先進(jìn)性的標(biāo)志。從中國(guó)氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)調(diào)查的氮肥企業(yè)達(dá)產(chǎn)、達(dá)標(biāo)情況看，所有在用的煤氣化技術(shù)的技術(shù)保證值和72 h 考核指標(biāo)都缺少水資源消耗量和廢水中污染物濃度(氨氮、COD)等必要的環(huán)保指標(biāo)，能源消耗綜合指標(biāo)也不夠充分，說(shuō)明目前企業(yè)的節(jié)能環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)。“十三五”期間煤氣化技術(shù)應(yīng)真正實(shí)現(xiàn)污水零排放、爐渣廢固全部綜合利用、水資源消耗量大幅降低，這些目標(biāo)將是“十三五”期間的研究重點(diǎn)。

總之，先進(jìn)煤氣化技術(shù)和裝置已顯現(xiàn)出其經(jīng)濟(jì)性，但開(kāi)好、管好現(xiàn)有已投運(yùn)的氣化裝置，實(shí)現(xiàn)環(huán)保達(dá)標(biāo)、節(jié)能高效，仍是需要面對(duì)的課題。