9月4日,由中國科學院工程熱物理研究所、新疆宜化化工有限公司和中科合肥煤氣化技術有限公司(以下簡稱“中合氣化”)共同完成的“常壓富氧循環(huán)流化床高堿煤氣化制合成氣技術”在北京通過了由中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果鑒定。由中國工程院院士金涌、中國氮肥工業(yè)協(xié)會理事長顧宗勤領銜的鑒定委員會一致認為,該技術總體達到國際先進水平,在高堿性煤氣化方面達到國際領先水平,對新疆高堿煤開發(fā)和發(fā)展當?shù)亟?jīng)濟具有積極意義。

“常壓富氧循環(huán)流化床高堿煤氣化制合成氣技術”科技成果鑒定會

與會專家表示,新疆準東煤田是我國目前最大的整裝煤田,預測儲量達3900億噸。該技術拓寬了循環(huán)流化床氣化技術的適用煤種,為新疆儲量巨大的高堿煤的高效清潔利用提供了成套技術與裝備。

據(jù)中國科學院工程熱物理研究所循環(huán)流化床實驗室主任朱治平介紹,新疆準東地區(qū)的高堿煤存在黏溫特性差、成漿性差、堿金屬含量高等特點,氣流床氣化技術難以適用。同時,該煤種揮發(fā)分高,采用固定床類的技術將產(chǎn)生大量焦油,環(huán)保問題難以解決。

朱治平介紹,工程熱物理研究所開發(fā)的常壓富氧循環(huán)流化床高堿煤氣化制合成氣技術,以新疆準東煤為研究對象,通過爐內(nèi)溫度分區(qū)控制、流場和反應調(diào)控、余熱回收系統(tǒng)溫區(qū)匹配控制以及排渣管氣封干式排渣等方面的技術創(chuàng)新,實現(xiàn)了系統(tǒng)氣化效率、系統(tǒng)總體能效和氣化爐可靠性的大幅提升,減少了廢水排放,消除了焦油及含酚廢水污染。

據(jù)新疆宜化化工有限公司總工程師楊曉勤介紹,該技術已成功應用于新疆宜化合成氨系統(tǒng)造氣工段升級改造項目,采用3套單臺煤處理量720噸/日裝置,替代原有20臺常壓固定床富氧連續(xù)氣化爐,以新疆宜化自產(chǎn)高堿煤為原料制取合成氣,生產(chǎn)合成氨、甲醇、三聚氰胺等。該項目于2020年9月6日一次點火成功進入生產(chǎn)階段,并實現(xiàn)安穩(wěn)長滿優(yōu)運行,單臺氣化爐連續(xù)運行時間達到210天,3臺氣化爐的全年運行時長均超過330天。

該裝置已于7月10～13日通過了石化聯(lián)合會組織的72小時連續(xù)運行現(xiàn)場考核。考核專家組成員、兗礦新疆煤化工有限公司高級工程師劉穎介紹,裝置的單位產(chǎn)品原料煤耗、氧耗、水耗等主要技術指標均具有優(yōu)勢,尤其是水耗僅為0.89t/kNm³ (CO+H?)(含副產(chǎn)蒸汽用水)。

新疆宜化合成氨系統(tǒng)造氣工段升級改造項目

循環(huán)流化床煤氣化技術是中科院工程熱物理研究所依托循環(huán)流化床燃燒技術,潛心十余年研發(fā)出的高效潔凈煤氣化技術,該技術的產(chǎn)業(yè)化項目入選了中科院科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化重點專項“弘光專項”。中合氣化作為該專項“循環(huán)流化床煤氣化技術產(chǎn)業(yè)化”的產(chǎn)業(yè)化平臺,自成立以來,一直致力于循環(huán)流化床煤氣化技術的產(chǎn)業(yè)化應用。該技術制合成氣具有煤種適應性強、自動化程度高、運行成本低、環(huán)保效益好、產(chǎn)氣規(guī)模與中小合成氨企業(yè)需求量匹配度高等優(yōu)勢。在中合氣化建設的項目中,循環(huán)流化床氣化制合成氣技術也已成功應用于無煙煤等其他煤種,煤種適應性得到工程驗證。

“十四五”期間,煤炭清潔高效利用工程被列入節(jié)能減排十大重點工程之一。在此期間,中合氣化與工程熱物理研究所將堅持“雙輪驅(qū)動”戰(zhàn)略,緊跟行業(yè)需求,持續(xù)技術革新,推動循環(huán)流化床煤氣化技術在各領域的應用,為企業(yè)提供清潔能源解決方案,實現(xiàn)煤化工行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

煤氣化知識小貼士

固定床氣化技術要求煤具有較高的熱穩(wěn)定性和機械強度,在氣化過程中不易破碎,最好是高品質(zhì)無煙塊煤或型煤。高堿煤熱穩(wěn)定性差、易粉化,在氣化過程中易破碎,會使床層阻力增加,煤氣帶出物增加。且因準東高堿煤揮發(fā)分高,易產(chǎn)生焦油等難處理的副產(chǎn)物,增加水處理的難度,影響經(jīng)濟性。因此,高堿煤不適用于固定床氣化技術。

準東高堿煤成漿性差,不符合水煤漿氣化對原料煤具有較高成漿性的要求。再者,準東高堿煤的煤灰黏度達不到氣化爐掛渣要求,熱穩(wěn)定性低于熔渣氣化技術要求,影響熔渣氣化生產(chǎn)負荷。因此,高堿煤也不適用于氣流床氣化技術。

此次通過鑒定的常壓富氧循環(huán)流化床高堿煤氣化制合成氣技術,煤種適應性廣,對原煤灰熔點波動適應性強,工藝流程簡單,可采用準東高堿粉煤作為原料,無需制粉制漿;煤氣及廢水不含焦油和酚,環(huán)境友好。