3-藁城-金新化工考察及晉城無煙煤BGL爐應用初探.doc

金新化工考察及晉城無煙煤BGL爐應用初探 陳 飛藁城園區(qū)摘 要 通過對呼倫貝爾金新化工有限公司型煤BGL氣化技術的考察，并對晉城無煙煤運用BGL氣化技術進行初步的探討。關鍵詞 金新化工；型煤；BGL；晉城無煙煤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多人來自云天化，其余員工絕大多數(shù)為招聘的大中專學生。一期生產規(guī)模為年產50萬噸合成氨、80萬噸尿素。氣化原料為當?shù)睾置褐瞥傻男兔海瑲饣に嚥捎肂GL塊/碎煤熔渣氣化爐技術，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，成都通用的甲烷轉化工藝，克勞斯硫回收，卡薩利低壓氨合成，二氧化碳氣提尿素工藝。該項目已進入試車階段。根據(jù)金新化工的有關技術人員介紹，項目的氣化裝置采用的BGL塊/碎煤熔渣氣化爐技術是在原魯奇固定床加壓氣化爐技術基礎上，由當時的英國燃氣公司科技開發(fā)部（現(xiàn)Advantica公司）在德國魯奇公司協(xié)助下，由英美政府和歐盟資助部分資金，耗資數(shù)億英鎊，在位于英國愛丁堡附近的西田（Westfield）煤氣化試驗廠開發(fā)出來的新型氣化技術?，F(xiàn)在英國的這家公司已被上海澤馬克敏達機械有限公司收購（我公司弛張篩的供貨方）。該工藝氣化原料采用當?shù)鼐嚯x金新化工僅3公里的煤礦所產的褐煤，原煤價格為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11001200。原料煤經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)的設計為核心專有技術，見圖2?？蓺饣?50mm的塊/碎煤或機械型煤（劣質褐煤和粉煤經沖壓制成的型煤），可參雜適量粉煤（10%），也可通過噴嘴噴入水煤漿或將焦油回收重新氣化。BGL氣化技術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，提高了氣化過程的熱效率。BGL氣化爐氣化溫度高，所以氣化反應速度快、氣化強度高，生產能力較同內徑魯奇爐提高23倍，除產出少量甲烷外，粗氣組分（H2+CO）與流化床氣化產出粗氣類似。流程見圖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，或加工成副產品Oil to recycle or export熔渣30oC排出到儲存處（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蒸汽和氧氣通過數(shù)個噴嘴注入氣化爐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預冷器Pre Cooler第二級冷卻器After Cooler末級冷卻器Final Cooler粗氣（3035）冷卻器Cooler部分氣化廢水送回二級和末級冷卻器，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)與收集流程簡圖2 BGL塊/碎煤熔渣氣化技術特點（1）綜合優(yōu)勢綜合了熔渣氣化技術高氣化率和高氣化強度的優(yōu)點及魯奇固定床加壓氣化技術氧耗低和爐體結構簡單價格低廉的優(yōu)點，克服了流化床熔渣氣化技術高能耗和魯奇固定床加壓氣化技術廢水處理困難和成本高的弱點，具有建設投資少、周期短、生產率高、運行成本低、維護成本低的綜合優(yōu)勢。（2）有效氣（H2+CO）產率石油焦氣化，有效氣90%；無煙煤和優(yōu)質煙煤氣化，有效氣88%90%；褐煤氣化，有效氣84%。（3）氣化強度高BGL塊/碎煤熔渣氣化爐技術在魯奇爐內壁設計基礎上加入耐火磚襯，形成簡單的水夾套保護層，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，形成爐內局部高溫（2000左右）燃燒區(qū)，氣化區(qū)溫度在14001600范圍，達到了氣流床的反應溫度，對反應活性最差的無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、成倍提高了氣化強度，蒸汽分解率超過90%。絕大部分噴入爐內的水蒸氣參與氣化。（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，提高了氣化熱效率，使氣化過程的氧耗較其他熔渣氣化技術的氧耗大幅度降低，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備成本。（6）設備制造、運輸、安裝成本低由于BGL氣化技術的設計特點，爐內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備可采用常規(guī)壓力容器鋼材，在中國就近加工制造，大幅度降低了制造、運輸和安裝的成本，大大縮短了建設周期。（7）冷煤氣效率高與其他國外氣化技術相比，BGL熔渣氣化技術的冷煤氣效率最高（89），碳轉化率最高（99.5%），熱效率最高，氧耗最低，系統(tǒng)運行可靠性高，維護費用低。（8）煤種的選擇范圍寬可氣化石油焦、無煙煤、煙煤、次煙煤、褐煤以及這些煤種的混合物；對高灰熔點煤種，僅需添加石灰石助熔劑。（9）煤種的適用性強對操作過程中煤質的變化不敏感。（10）資源利用率高，不帶來污染99.5以上的碳轉化為氣體，煤中剩余的礦物質在高溫下熔化，經循環(huán)水激冷形成無滲濾性的玻璃質固體碎渣粒由爐底部排出。排出的熔渣無污染，可作為副產品在建筑和筑路中使用，或安全地回填或深埋。氣化廢水主要來自投料煤經爐內干燥后排出的冷凝蒸汽，BGL所產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），有機物濃度高，有利于在較低生產成本下分離處理，回收的苯酚作為副產品，具有較高的商業(yè)價值。在采用恰當?shù)纳疃人幚砑夹g后，可使凈化后的水質達到中國河流一級排放標準要求，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間較緊張，只和金新化工有限公司的部分技術人員進行了短暫的溝通，現(xiàn)場考察的時間也較短，了解到的信息比較有限，建議下一步與該技術的專利方做更深入的交流探討，對以下問題應做進一步的落實：（1）該技術的成熟可靠性的問題，該技術工業(yè)化長期運行的只有在德國東部德累斯頓附近的黑水泵（Schwarze Pumpe）煤氣化廠建設的一臺內徑3.6米的BGL氣化爐（對應魯奇IV型爐），氣化當?shù)睾置汉凸腆w廢料的混合料，20012007年做為主力爐運行。云南解化改造的一臺BGL爐從2006年10月試車以來，也出現(xiàn)了好多的問題，最長運行時間為104天。據(jù)說后來云南開遠市（瑞化）應用該熔渣氣化技術建設200 kt/a甲醇/二甲醚生產裝置，不知近況如何。該技術的應用業(yè)績情況并不理想。（2）煤種適應性的問題，據(jù)該技術的專利方的技術資料稱該氣化爐可以氣化褐煤至無煙煤、石油焦的所有煤種，但其實際運行的爐子都是以灰熔點低、反應活性好的褐煤等為原料，對無煙煤、石油焦等煤種的氣化只有試驗數(shù)據(jù)，并無實際工業(yè)生產的可靠數(shù)據(jù)。（3）備煤系統(tǒng)投資過大的問題，金新化工年產100萬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，如果將無煙煤破碎，加入黏合劑，為降低其灰熔點還需加入助熔劑，制作成型煤的話可能還需增加設備，增加投資。（4）用無煙煤作為氣化原料的一些問題，以褐煤作為氣化原料應該是BGL爐的強項，其他的煤種只有試驗數(shù)據(jù)而沒有工業(yè)化運行的經驗，褐煤的灰熔點根據(jù)其灰渣的成分可以看出都是比較低的，只有11001200，而且其反應活性遠遠好于無煙煤。褐煤在900二氧化碳的還原率可以達到100%，而無煙煤要在1150才能達到100%的二氧化碳還原率，首先如果想采用無煙煤作為氣化原料，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高的煤的原因。云南解化在做褐煤的過程中還多次發(fā)生了燒壞耐火材料的現(xiàn)象。（5）無煙煤氣化降低灰熔點的一些問題，我們可不可以用無煙塊煤作為氣化的原料呢？那就需要解決其灰熔點高的問題，但是塊煤中如何均勻的加入助熔劑呢？我想這也不是一個容易解決的問題。但晉煤集團煤化工局組織的晉城9#、15#末煤制作型煤運用于碎煤加壓氣化的研究，我覺得可以在制作型煤的過程中