煤化工气化技术选择与煤质匹配是关键

  “十三五”时期,我国推进现代煤化工发展务必选好“煤种”,实现煤与煤气化技术的优化匹配,避免巨资投建项目因煤质不对路难以正常运营的现象再度出现。在4月18日闭幕的第十一届鄂尔多斯国际煤炭及能源工业博览会暨2016中国煤炭清洁高效利用高峰论坛上,专家发出上述警示。
  煤炭科学研究总院北京分院副院长陈亚飞认为,我国现代煤化工产业发展仍处在示范阶段,其技术难点就是煤质是否对路,这也是煤化工项目投资成功与否、经济效益好坏的根源,而气化技术的选择与煤质是否匹配则是关键。
  神华集团一位负责人告诉记者,目前国家已经制定颁布了煤化工用煤导则以及煤气化、煤液化技术条件等国家标准,但还没有相关煤化工用煤标准。再加上煤炭资源本身成分复杂多样,企业只能靠自己的力量寻求各方咨询支援试验,摸索技术方案,极大地制约了现代煤化工行业的发展。
  鉴于此,与会专家和企业界代表呼吁,国家应在“十三五”期间尽快制定切实可行的相关标准,规范煤化工用煤。国家用煤标准的制定不仅有利于煤炭资源的开发规划,保护稀缺煤种,还有助于推动具有国家安全战略意义的现代煤化工技术的有序健康发展。
  (编辑:寇建仁 审校:霍吉平) 

“用什么样的煤,取决于用什么样的技术,没有哪一种技术可以通吃所有的煤。”日前,国家能源低阶煤综合利用研发中心主任、中国五环工程有限公司总工程师夏吴对记者表示。  我国首个煤制气项目一期工程,在投运入网仅仅20多天后,因气化炉内壁腐蚀及内夹套减薄问题被迫停产检修,至今仍未恢复生产,损失巨大。  夏吴认为,“用煤的标准要细,炉子需要什么的煤不能依靠想象。现代煤化工用煤是有要求的,并不是什么煤都可以用到煤化工上面去。”  据记者了解,我国不少煤化工项目、尤其是煤化工示范项目由于设计时对煤的重要性认识不足,对煤质把握不准,在“气头”的技术选择、设计、建造等诸多环节忽略煤质对气化炉的影响,造成项目投产后“中气不足”,麻烦不断。  业界专家表示,煤气化技术是煤化工项目的龙头。目前在国内推广的煤气化技术有10多种,其中既有我国自主开发技术,如清华炉、航天炉等炉型,也有国外引进技术,如壳牌炉、鲁奇炉、GSP炉、德士古炉等。煤气化技术若按炉型分,主要有固定床、流化床、气流床三种。  业内人士表示,我国煤的种类很多,选择合适的气化技术应因煤制宜,目标产品不同也要采用不同的气化技术。  但华东理工大学王亦飞教授表示了不同的看法,她认为,气化炉内壁腐蚀也和气化技术不成熟有关系,这个情况比较特殊,煤的因素有,主要是技术的原因。  事实上,因煤质而直接影响气化炉运行的案例比比皆是。比如新疆广汇煤化工项目投产初期因煤质问题造成气化炉内壁腐蚀,在查找原因采取措施过程中又走了不少弯路,损失巨大。大唐内蒙古多伦煤化工项目自投产后,运行的最大瓶颈是气化炉,而煤质又是根本原因。呼伦贝尔一家化肥项目投产后最为突出的问题,就是原料煤种不匹配,装置无法实现连续长周期稳定运行,开停车频繁。  大唐能源化工公司一位工程师表示,虽然气化方式很多,目前还没有一种气化方式可以通吃各种煤。比如,我国内蒙古、广西和云南等地有大量褐煤,褐煤大都是灰分较高的劣质煤,水分含量一般为30%左右。如果采用气流床气化,要把这么高的水分干燥,再磨成很细的煤粉,或制成浓度不高的水煤浆,显然不合算。如果采用加压流化床或加压固定床,就比较合适,这也是大唐克旗煤制气选择鲁奇气化技术的初衷。  从入炉原料煤的加工来说,这两种气化工艺只需对原煤进行少量的干燥、破碎和筛分,远比气流床的干燥、磨粉要节省能量消耗。另外,采用后两种方法气化时,每千立方米合成气中一氧化碳和氢气有效成分的氧气消耗也要低得多,不仅可减少制氧设备的投资,还减少了制氧的能耗和冷却水的消耗量;选择哪种气化技术的优劣不是绝对的,一定要看你使用什么煤和干什么产品,要做到煤和气化技术的有效匹配。  专家同时认为,克旗煤制气项目气化炉运行了一个月就出现了这么严重的问题,首先从腐蚀机理上要把问题搞清楚,目前找到腐蚀机理十分关键。  “一般搞煤化工,一开始对煤质的问题都不够重视,认为什么煤都可以搞,其实不是这样。”中国天辰化学工程公司原副院长孙正泰表示。如果煤化工项目用的是市场煤,可以通过不断筛选找到合适的煤种;但如果别无选择只能用企业自己煤矿的煤,那就必须下功夫把煤质吃透。  业内人士表示,我国煤的种类很多,选择合适的气化技术应因煤制宜,目标产品不同也要采用不同的气化技术。  专家告诉记者,煤质对气化炉的腐蚀现象普遍存在,只是程度不同而已,然而我国在这方面的研究还比较薄弱,一些煤化工企业对气化炉的腐蚀问题重视不够,从而影响气化炉的运行质量和使用寿命。

据消息称,展望“十三五”,实现煤炭资源的高效清洁转化是我国能源革命的一个重要课题,能否担此重任是对煤化工产业*大的考验。而要实现这一目标,就需要提升并完善煤气化这一关键的核心龙头技术,并通过羰基合成等路线获取更多类型的化学品及新材料。

 

我国现代煤化工目前走到了一个十字路口。一方面高能耗、高水耗、高碳排放、劣质煤的开采等问题,对煤化工发展的环境和资源约束力越来越强;另一方面基于我国能源资源禀赋的特点,现代煤化工脚步又不能停下来,这是中国能源战略转型的必由之路。

 

十几年来我国煤化工产业发展一直伴随着质疑声。尽管现代煤化工发展已经取得实质性的进展,煤制油、煤制烯烃、煤制气等示范项目打通了工艺流程,实现了稳定生产,但毋庸置疑,大多数的煤化工项目目前依然存在着高能耗、高水耗、高碳排放的问题。

近两年为了更好地保护环境,发改委、环保部、能源局纷纷提高煤化工项目的准入门槛,煤化工发展遭遇了前所未有的瓶颈。

我国目前煤炭消费在一次能源中的比重占到2/3,而煤炭利用方式中,80%以上的煤炭是用于发电、炼钢等直接燃烧的利用方式,效率低下、污染严重。对煤炭进行分级清洁利用的煤化工行业,其用煤量占煤炭消费量的比例还不到7%。

随着我国大气环境污染防控力度的加大,加快煤炭资源利用方式从传统粗放向高效清洁利用的转变迫在眉睫。而现代煤化工恰恰是实现煤炭高碳产业低碳发展、劣质煤清洁利用的*为现实的途径之一,也是我国能源转型战略的重要组成部分。

从煤化工产业链的角度来看,以煤为原料生产合成氨、甲醇、化学品、合成天然气和汽柴油等大型工业示范装置相继投产和完善,创造了良好的经济效益。从煤化工技术和装备角度来看,实现煤炭的清洁高效利用,煤气化是关键的核心技术。

国际上几十年前就开始了洁净煤气化技术的研发,近10多年,我国现代煤化工项目对煤气化技术的应用取得了显著进展,形成了国外原始研发和国内技术创新、水煤浆气化和干粉煤气化、多喷嘴和单喷嘴、废热锅炉和水激冷、水冷壁和耐火砖等技术百花齐放的局面,上述技术均已实现工业化。

众多的煤气化技术各有其特点,但技术发展方向都是在节能减排、对煤种的适应性和降低装置投资上,其中科林公司CCG煤气化技术是前东德燃料研究所在上世纪70年代初就开始研发的洁净煤气化技术,在工业化示范装置上试烧过世界各地近百种原料煤,积累了完整的煤种气化数据库,总结出一套完整的气化用煤理论体系、配煤及配灰方案,为“三高”劣质煤的使用提供了充足理论、技术支持。

目前该技术在贵州开阳50万吨合成氨装置上也有不俗的表现,在提高渣灰比、提高碳转化效率、减少污水排放上优势突出。科林公司在中国已有3个系列、10台气化炉的转让业绩,使用的原料煤有无烟煤、褐煤、高氯烟煤等。

煤气化是煤化工产业源头和基础,未来“十三五”期间我国的煤化工产业将会有持续的发展,下游产品路线的选择绝非仅限于合成氨、甲醇等,通过羰基合成路线,可以获得一系列的有机化工产品及化工新材料。煤气化技术发展的重点方向是进一步提高煤炭综合利用率、提高装置稳定性、加强煤种的适应性、降低工程投资。