無煙煤氣化煤氣化技術(shù)經(jīng)濟分析.doc

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1、無煙煤氣化煤氣化技術(shù)經(jīng)濟分析摘要:隨著常壓間歇式固定床（UGI）煤氣化技術(shù)的逐步淘汰和無煙煤市場的萎縮，晉煤集團急需尋求適合于晉城無煙煤的氣化技術(shù)。在對晉城無煙煤氣化特性分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)外主流氣化技術(shù)的特點，比較了不同氣化技術(shù)對晉城無煙煤的適應性和經(jīng)濟性。結(jié)果表明：JC爐和晉航爐能較好適應無煙塊煤，具有較好的技術(shù)經(jīng)濟性；通過優(yōu)化航天爐和針對性地開發(fā)晉煤爐，可實現(xiàn)無煙末煤的高效利用。關(guān)鍵詞:無煙煤，理化特性，氣化技術(shù)，適應性，技術(shù)經(jīng)濟性，效益晉煤集團是我國重要的無煙煤生產(chǎn)企業(yè)，無煙煤作為傳統(tǒng)常壓間歇式固定床（UGI）氣化技術(shù)的優(yōu)質(zhì)原料，一直是晉煤集團的核心競爭力。近年來，隨著產(chǎn)業(yè)政策的

2、調(diào)整和新型煤氣化技術(shù)的沖擊，UGI技術(shù)瀕臨淘汰，無煙煤的化工市場也逐漸萎縮，急需尋求適合于晉煤無煙煤的新型氣化技術(shù)工藝。在此背景下，針對無煙塊煤，晉煤集團與賽鼎工程有限公司合作開發(fā)了高效熱能回收的JC爐，與西安航天源動力工程有限公司合作開發(fā)了晉航爐；針對無煙末煤，與華東理工大學合作開發(fā)了晉煤爐。目前，三種爐型都已完成了技術(shù)研發(fā)工作，JC爐正在進行示范裝置建設(shè)，晉航爐正在開展中試試驗，晉煤爐暫未開展示范建設(shè)，仍在進行技術(shù)優(yōu)化。筆者從技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)保等方面對近年來的主流煤氣化技術(shù)進行了分析探討，可為晉煤集團無煙煤氣化技術(shù)的選擇提供理論參考。氣化技術(shù)歷經(jīng)幾十年的發(fā)展，已基本形成一定的技術(shù)選擇的方

3、法和規(guī)律，例如通過煤質(zhì)適應性評價，確定煤種適應程度；通過氣化工藝性能評價，確定技術(shù)先進程度；通過氣化工藝市場份額評價，確定技術(shù)的成熟度和市場認可度；通過氣化與后續(xù)工藝配置評價，確定工藝路線合理性；通過環(huán)保符合性評價，確定環(huán)保對標程度；通過技術(shù)經(jīng)濟環(huán)境綜合評價，確定投資效益和風險。1晉城無煙煤氣化特性4學海無涯晉城無煙煤作為氣化原料，主要呈現(xiàn)“五高”“四低”的特點，即抗碎強度高、熱穩(wěn)定性好、固定碳含量高、灰分高、灰熔融性溫度高及可磨性指數(shù)差、內(nèi)水含量低、反應活性低和黏溫特性差。由于固定碳含量高、熱穩(wěn)定性好、灰熔融性溫度高，晉城無煙煤可滿足固定床氣化技術(shù)對煤種的要求，是該氣化技術(shù)的最佳原料。但

4、晉城無煙煤可磨性差，較難獲得合格粒徑的粉煤；灰熔融性溫度高，不利于液態(tài)排渣；反應活性差，碳轉(zhuǎn)化率低；黏溫特性差，氣化的操作空間窄。因此晉城無煙煤應用于氣流床氣化技術(shù)存在一定的弊端，需進行針對性的改進優(yōu)化。2主流氣化技術(shù)對無煙煤的適應性分析按煤在氣化爐內(nèi)的流動狀態(tài)，國內(nèi)外氣化技術(shù)主要分為固定床氣化技術(shù)、流化床氣化技術(shù)和氣流床氣化技術(shù)3大類[1]。其中，固定床氣化技術(shù)主要有UGI、魯奇爐、晉航爐和BGL等技術(shù)；流化床氣化技術(shù)主要有灰熔聚、U-GAS、高溫溫克勒、黃臺爐等技術(shù)；氣流床氣化技術(shù)主要有德士古、多噴嘴、晉華爐、GSP、航天爐、神寧爐、東方爐、科林爐、殼牌爐、晉煤爐等技術(shù)。2.1固定床氣

5、化技術(shù)對無煙煤的適應性。魯奇爐的煤種適應性廣，除黏結(jié)性很強的煙煤外，均可采用該技術(shù)。而且該技術(shù)是固態(tài)排渣，連續(xù)氣化，技術(shù)成熟度高。晉城無煙煤的揮發(fā)分低、灰熔融性溫度高等特性，決定了其是魯奇爐氣化的最佳原料[2]。為了更好地發(fā)揮無煙煤的優(yōu)勢，在魯奇爐的基礎(chǔ)上開發(fā)了JC爐。JC爐利用氣化爐出口溫度高的特點，增加中壓廢鍋，副產(chǎn)高品位蒸汽，提高能量利用效率；同時，結(jié)合無煙煤氣化的廢水量少且易于處理的優(yōu)勢，簡化煤氣水處理流程，降低投資。BGL爐采用熔渣技術(shù)進行排渣，其氣化效率和氣化強度優(yōu)于魯奇爐。但由于晉城無煙煤的灰分高、灰融性溫度高、黏溫特性差，要實現(xiàn)熔渣氣化，其難度比液態(tài)排渣還大。晉航爐是以塊煤

6、為原料的一種熔渣氣化技術(shù)，通過二次補燃，降低CH4含量，達到其質(zhì)量分數(shù)低于1.5%指標。同時，該技術(shù)通過增加廢鍋，提高熱效率。該技術(shù)可以實現(xiàn)高灰熔融性溫度煤的熔渣氣化，合成氣中甲烷含量低，適用于煤化工，目前以無煙煤為原料的晉航爐正在進行中試示范。2.2流化床氣化技術(shù)對無煙煤的適應性。流化床氣化技術(shù)目前多為常、低壓技術(shù)，且處理能力小，多用于燃料氣行業(yè)[3]。該技術(shù)屬于低溫氣化（900℃4學海無涯左右），碳轉(zhuǎn)化率低（85%~90%），存在“上吐下瀉”的問題，即粗合成氣和灰渣中都存在未反應的原料。氣化壓力和規(guī)模難以放大，合成氣處理復雜。在處理晉城無煙煤時，單爐運行周期短，部分關(guān)鍵設(shè)備缺乏長時間的

7、工程化驗證。2.3氣流床氣化技術(shù)對無煙煤的適應性。2.3.1水煤漿氣化技術(shù)對無煙煤的適應性。晉城無煙煤密度大、灰分高，不易獲得性能優(yōu)良的水煤漿；煤質(zhì)偏硬，不易獲得合理粒徑，且對耐火磚的沖刷嚴重；灰熔融性溫度高，使耐火磚的承受溫度有限；實現(xiàn)液態(tài)排渣較為困難，因此晉城無煙煤不適用于水煤漿氣化技術(shù)。目前，主流的德士古、四噴嘴和晉華爐技術(shù)，均未有采用高灰熔融性溫度煤為原料進行單燒的業(yè)績。2.3.2干粉煤氣化技術(shù)對無煙煤的適應性。