我國首次引進的德國科林CCG粉煤氣化技術(shù)在貴州開陽50萬噸/年合成氨項目獲得成功應(yīng)用。該項目引進兩套日投煤量1500噸的科林CCG粉煤氣化爐，德國科林公司提供了CCG粉煤氣化技術(shù)許可、專有設(shè)備供貨和工藝包設(shè)計。項目于2010年底動工建設(shè)，2012年10月氣化爐首次點火開工， 2013年1月打通合成氨裝置流程，2013年2月轉(zhuǎn)入試生產(chǎn)階段。截至目前，氣化裝置已經(jīng)實現(xiàn)滿負荷連續(xù)運行。

    該項目煤種為貴州本地三高劣質(zhì)煤（高灰、高灰熔點、高硫分），其灰熔點為1500℃，平均灰分26%，硫含量大于3%，鉀鈉氧化物平均含量超過4%。該項目采用的科林粉煤氣化爐是世界上首套完全應(yīng)用三高劣質(zhì)煤種的大型粉煤氣流床氣化裝置，為貴州當(dāng)?shù)厣踔寥珖�三高劣質(zhì)煤的綜合高效利用開創(chuàng)了先例。

    該氣化技術(shù)最大的優(yōu)點是頂置三燒嘴結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠確保氣化室的流場分布更合理，燃燒反應(yīng)更充分，具有較高的氣化效率和碳轉(zhuǎn)化率。在該項目中，氣化裝置粗合合成中有效氣成份（CO+H2）平均值為90%，碳轉(zhuǎn)化率達到98%以上。固體排渣中粗渣排放量占整個氣化裝置固體排放量的70%左右，粗渣中的殘?zhí)夹∮?%，實現(xiàn)了當(dāng)?shù)亓淤|(zhì)煤種的高效轉(zhuǎn)化。 　　　

    多燒嘴頂置結(jié)構(gòu)設(shè)計不但流暢分布更加合理，而且單個燒嘴的設(shè)計相對簡單，每個燒嘴對應(yīng)單獨的氧氣路和煤粉路，可實現(xiàn)獨立控制。除此之外，多燒嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計更有利于氣化爐的大型化。目前科林公司已經(jīng)研發(fā)完成了3000t級的高壓粉煤氣化爐，并得到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，擬在我國大型煤制油和煤制氣項目中廣泛應(yīng)用。

    在環(huán)境保護方面，由于該氣化爐流暢設(shè)計合理，氣化爐內(nèi)的掛渣均勻，氣化溫度可以提高到1600℃以上，在該項目中，氣化廢水中的COD平均值小于200 mgO2/l，NH3-N平均值小于100 mg/l，灰水的平均濁度僅有15 mg/l，該廢水經(jīng)簡單處理后可實現(xiàn)完全回用。在固體廢棄物排放方面，氣化裝置產(chǎn)生的灰渣是良好的建筑材料，可以直接就地轉(zhuǎn)化。

    科林氣化技術(shù)除了以上良好的技術(shù)指標外，在運行費用和整體投資上也具有較強的優(yōu)勢�？屏謿饣癄t可以在3.8MPa壓力下實現(xiàn)50%-110%的負荷調(diào)節(jié)，原始開車時直接在3.8MPa壓力下半負荷投煤生產(chǎn)，產(chǎn)生的合成氣直接送往變換裝置，避免了低壓投料時產(chǎn)生的大量合成氣放空問題，可以大大節(jié)約開車階段的消耗成本。另外，該項目除了燒嘴等部分專利設(shè)備從德國進口外，其他設(shè)備已經(jīng)全部實現(xiàn)了國產(chǎn)化，整體投資較低。

    我國是富煤炭、缺油氣、可再生能源總量有限的國家，在我國的煤炭儲量中劣質(zhì)煤占總儲量的80%以上。 科林CCG粉煤氣化技術(shù)在貴州開陽項目的成功應(yīng)用，對貴州當(dāng)?shù)厣踔寥珖�三高劣質(zhì)煤的綜合高效利用提供了先例，并對我國引進消化吸收國外先進煤氣化技術(shù)，推動煤化工裝備自主創(chuàng)新開辟了新路。

  據(jù)貴州開陽化工有限公司副總經(jīng)理郭成太介紹，目前，在國內(nèi)，除了科林CCG粉煤氣化技術(shù)已成功應(yīng)用于貴州開陽化工50萬噸/年合成氨裝置外，2013年7月上旬，內(nèi)蒙古康乃爾化學(xué)工業(yè)有限公司與科林公司就60萬噸/年（一期30萬噸/年）乙二醇項目簽署了科林CCG粉煤氣化技術(shù)授權(quán)與技術(shù)服務(wù)合同。該項目位于內(nèi)蒙古通遼市扎魯特旗，采用兩臺科林CCG粉煤氣化爐（單臺日投煤量1200噸），計劃于2015年9月建成。

    “粉煤氣化技術(shù)可以把價格低廉、直接燃燒污染較大的煤、石油焦等原料轉(zhuǎn)化為清潔的、高附加值的有效氣，即一氧化碳與氫氣。有效氣是生產(chǎn)化工產(chǎn)品的基本原料，可用于生產(chǎn)合成氨、醇、醚、烴類、合成天然氣等高附加值化工產(chǎn)品，以及汽、柴油燃料，可有效替代傳統(tǒng)石油天然氣化工產(chǎn)品，為我國的化工生產(chǎn)和能源安全提供一種切實可行的替代選擇，為客戶打造下游產(chǎn)業(yè)鏈奠定良好基礎(chǔ)。”郭成太介紹說。

    山東兗礦國拓科技工程公司工總工程師許廣宇指出，與碎煤加壓、水煤漿等氣化技術(shù)相比，干煤粉氣化技術(shù)對煤種的適應(yīng)性最強，可以成功轉(zhuǎn)化高灰分、灰熔點、高硫分的煤種，對新疆地區(qū)高堿金屬離子的煤種也具有較強的適應(yīng)性，同時可以利用內(nèi)蒙古和陜西北部等地區(qū)的劣質(zhì)煙煤、褐煤實現(xiàn)本地煤炭資源的清潔、環(huán)保、高效轉(zhuǎn)化。

    許廣宇說，干煤粉氣化技術(shù)可轉(zhuǎn)化劣質(zhì)煤種，氣化廢水主要污染物COD和氨氮指標未經(jīng)任何處理可達到中小化肥企業(yè)二級排放標準，而經(jīng)簡單處理可實現(xiàn)完全回用。本技術(shù)將填補我國在大型粉煤氣化技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域的一項產(chǎn)業(yè)空白，并使我國成為世界上唯一掌握3000噸級粉煤加壓氣化技術(shù)的國家，可全面促進我國煤炭加工利用領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)升級，帶動我國煤化工制造業(yè)的發(fā)展，并能夠充分保證我國在能源領(lǐng)域的安全。

    據(jù)許廣宇介紹，目前全世界的煤氣化技術(shù)多達幾十種，按照應(yīng)用規(guī)模和技術(shù)特點劃分主要歸納為碎煤固定床氣化技術(shù)、流化床氣化技術(shù)、水煤漿氣流床氣化技術(shù)、粉煤氣流床氣化技術(shù)等幾種類型。

    其中，粉煤氣化技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備氣化爐內(nèi)安裝有水冷壁，氣化室反應(yīng)溫度最高可達到2000℃以上。據(jù)了解，水冷壁的主要作用是阻擋高溫直接作用到氣化爐爐壁（外殼），起到隔熱作用，并可以副產(chǎn)低壓蒸汽，而爐壁（外殼）則起到承受爐內(nèi)高壓的作用。位于明火一側(cè)的水冷壁覆蓋了一層SiC敷料，該設(shè)計的目的是為了保護水冷壁，并使水冷壁易于掛渣，形成渣層，從而起到以渣抗渣的作用。

    粗合成氣和渣離開氣化室后，共同形成一股向下的流體，氣化室出口的結(jié)構(gòu)要保證在緊隨其后的激冷工段形成理想的流動體。激冷室裝有激冷環(huán)、導(dǎo)氣管及破沫板，起到對粗合成氣的激冷作用。該氣化技術(shù)最大的優(yōu)點是頂置三燒嘴結(jié)構(gòu)，多燒嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計，更有利于氣化爐的大型化。

    產(chǎn)業(yè)前景遠大從國際和國內(nèi)市場來看，粉煤氣化技術(shù)面臨廣闊的應(yīng)用前景。

    從國際市場看，世界常規(guī)石油可采資源量為4138億噸，石油探明總儲量為1567億噸。

    一些專業(yè)機構(gòu)預(yù)計，以目前的開采速度計算，全球石油儲量可開采30~40年。隨著石油資源的日漸枯竭，在新能源普遍應(yīng)用之前，煤炭資源的能源轉(zhuǎn)化將是世界能源發(fā)展的重要一環(huán)。

    全世界擁有煤炭資源的國家超過80個，主要分布在亞太地區(qū)、北美洲、歐洲及歐亞大陸，這些地區(qū)恰恰是資源消耗較大的地區(qū)。據(jù)了解，由于國際油價長期高位運行，車用石油燃料替代一直是世界各國十分關(guān)注的課題，但目前都面臨著諸多問題。如，甲醇和乙醇燃料在儲運、分配、使用上都與傳統(tǒng)的汽油相近，二甲醚與液化石油氣相近，燃燒性能較好、清潔，因而受到國際重視。但由于種種非技術(shù)原因，一直沒有能在西方大量推廣使用。

    在國內(nèi)市場方面，為適應(yīng)我國缺少石油、天然氣而富煤炭的國情，從能源和燃料的整體結(jié)構(gòu)上來看，利用煤炭高效轉(zhuǎn)化清潔能源的技術(shù)將具有較好的發(fā)展前景。為了減少環(huán)境污染，提高煤炭的利用率，降低氧耗和煤耗，拓寬原料煤種的使用范圍，國家已把煤的高效潔凈利用技術(shù)列入21世紀的發(fā)展計劃。

    《國家中長期科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006～2020年）》鼓勵開發(fā)IGCC聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)，促進煤炭的清潔高效利用，降低環(huán)境污染。

    最近，國務(wù)院發(fā)布了《中國的能源狀況與政策》明確提出，推進關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新，鼓勵發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)，推進煤炭氣化及加工轉(zhuǎn)化等先進技術(shù)的研究開發(fā)，發(fā)展以煤氣化為基礎(chǔ)的多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，提升裝備制造水平，鼓勵發(fā)展大型煤化工成套設(shè)備，研制煤炭液化和氣化、煤制烯烴等成套設(shè)備，發(fā)展3000噸級大型粉煤加壓氣化爐是當(dāng)前的重要課題。

    據(jù)了解，在我國煤炭資源儲量分布中，劣質(zhì)煤占煤炭儲量80%以上，粉煤氣化技術(shù)可轉(zhuǎn)化項目本地劣質(zhì)煤種，每年可以節(jié)約原料成本60億元。

    許多業(yè)內(nèi)人士認為，粉煤氣化技術(shù)屬于清潔、環(huán)保、高效氣化技術(shù)，環(huán)保優(yōu)勢明顯，不僅可以高效轉(zhuǎn)化當(dāng)?shù)亓淤|(zhì)煤種，大量節(jié)約原料成本，而且煤炭的碳轉(zhuǎn)化率可達99%以上，固體廢渣中的殘?zhí)剂啃∮?%，可以作為優(yōu)良的水泥原材料。同時，由于粉煤氣化技術(shù)在中國已經(jīng)發(fā)展了十幾年，有成熟的工程化隊伍和技術(shù)儲備，對于裝置放大過程中的技術(shù)風(fēng)險完全可控。該類技術(shù)的成功應(yīng)用，可以實現(xiàn)劣質(zhì)煤的高效能效轉(zhuǎn)化，對保障我國技術(shù)、經(jīng)濟、能源、社會等領(lǐng)域的效益和安全具有重要的現(xiàn)實意義。
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