技術前沿

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德國科林CCG粉煤氣化技術在國內的應用

德國科林CCG(ChorenCoalGasifier)粉煤氣化技術起源于前東德黑水泵工業聯合體(GSP)下屬的燃料研究所,于上世紀70年代石油危機時期開始研究開發,目的是利用當地褐煤提供城市燃氣。1984年在黑水泵市建成了一套日投煤量720噸的水冷壁煤氣化爐工業裝置,并把運行中的問題進行設計修改和完善,形成了一套CCG完整優化的新型煤氣化技術。目前該裝置產生的合成氣用于75MWIGCC發電并聯產12萬噸/年甲醇。

該技術可采用各種煙煤、無煙煤、褐煤及石油焦為氣化原料,干法粉煤進料,以氧氣為氣化劑,氣化壓力2.5-4.0MPa,氣化溫度1400-1700℃,碳轉化率可達99%以上,不含重質烴,合成氣中有效氣(CO+H2)成分高達90%左右,冷煤氣效率可達80%-83%左右,所產的合成氣更適合用于生產氨和甲醇。

CCG粉煤氣化技術最大的優點是采用頂置三燒嘴結構,這種結構設計能夠確保氣化室的流場分布更合理,燃燒反應更充分。多燒嘴頂置結構設計不但流暢分布更加合理,而且單個燒嘴的設計相對簡單,每個燒嘴對應單獨的氧氣路和煤粉路,可實現獨立控制。整個氣化工藝流程緊湊,設備壽命長,采用水冷壁結構,無耐火磚,負荷調節范圍廣,主體設備壽命關鍵設備和燒嘴的壽命較長,開、停車操作方便,且時間短。另外,科林CCG粉煤氣化技術在三廢處理方面安全環保。該系統所產廢水中不含苯、酚等有毒物質,廢水處理工藝簡單。爐渣不含可溶性有毒物質,可作建材原料。系統水循環利用,實現了能源的清潔及高效利用。

科林氣化技術除了良好的技術指標外,在運行費用和整體投資上也具有較強的優勢。德國科林工業技術有限公司致力于在中國推廣先進的潔凈煤氣化技術,目前CCG粉煤氣化技術已進入我國,我國首次引進的德國科林CCG粉煤氣化技術,在貴州開陽50萬噸/年合成氨項目已經獲得成功應用。

2007年8月底,科林公司與兗礦貴州開陽化工公司的年產50萬噸的合成氨項目簽訂技術轉讓、工藝包設計和燒嘴供應合同。該項目位于貴州開陽縣境內,采用兩臺日投煤量為1500噸的CCG氣化爐。氣化爐由業主自行招標委托大連金州重型機械廠制造,于2010年三季度完工。該項目氣化島(含磨煤干燥、氣化激冷、灰水處理和氣體洗滌)總投資不超過5億元。

該項目于2010年底動工建設,2012年10月氣化爐首次點火開工,2013年1月打通全流程并產出合格的合成氨產品。目前,CCG氣化裝置已逐步進入滿負荷穩定運行階段。項目采用的科林粉煤氣化爐煤種為貴州本地三高劣質煤(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%,成為完全應用三高劣質煤種的大型粉煤氣流床氣化裝置,為貴州當地甚至全國三高劣質煤的綜合高效利用開創了先例,也為我國煤化工產業升級打開了新的局面。

開陽化工氣化裝置粗合成氣中有效氣成份(CO+H2)平均值為90%,碳轉化率達到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,粗渣中的殘碳小于1.0%,實現了當地劣質煤種的高效轉化。氣化廢水中的COD平均值小于200mg/l,NH3-N平均值小于100 mg/l,灰水的平均濁度僅有15mg/l,該廢水經簡單處理后可實現完全回用。在固體廢棄物排放方面,氣化裝置產生的灰渣是良好的建筑材料,可以直接就地轉化。

內蒙古康乃爾化學工業有限公司在對國內外各種煤氣化技術進行認真比選后,從技術先進性、投資經濟性和裝置可靠性等多方面綜合考慮,最終決定采用科林CCG粉煤氣化技術。2013年7月上旬,內蒙古康乃爾化學工業有限公司與德國科林工業技術有限責任公司就60萬噸/年(一期30萬噸/年)乙二醇項目簽署了科林CCG粉煤氣化技術授權與技術服務合同。這標志著科林CCG粉煤氣化技術繼貴州開陽化工年產50萬噸合成氨項目后在國內的又一次工業化應用。該項目位于內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。

根據我國“富煤、缺油、少氣”的能源結構特點,“十二五”期間,我國將重點支持推廣先進的干粉煤加壓氣化技術,此類技術的煤種適應范圍和適用領域更為廣泛,可以大幅提升合成氨等傳統煤化工產業水平。德國科林CCG粉煤氣化技術是世界領先的環保節能煤氣化技術,具有煤種適應性強、建設投資較小、建設周期短、設備結構簡單、能源消耗少、氣化效率和碳轉化率高、連續運行時間長等特點,兼有干煤粉廢鍋氣化技術和水煤漿氣化技術的優點,并且設備制造基本實現國產化,適用于我國煤化工產業的實情。與其他氣化工藝相比,在經濟性、可靠性和可操作性方面,CCG粉煤氣化技術都具有較強的競爭力,國內市場前景十分廣闊。

(汪家銘)