中電投霍城60億立方米/年煤制天然氣項目煤氣化工藝技術選擇

韓騰 崔興毅（中電投伊犁能源化工有限責任公司霍城煤制氣分公司，新疆伊犁835200）

中電投霍城60億立方米/年煤制天然氣項目煤氣化工藝技術選擇

韓騰 崔興毅（中電投伊犁能源化工有限責任公司霍城煤制氣分公司，新疆伊犁835200）

根據我國天然氣發展的現狀，結合項目煤氣化原料煤的煤質，主要通過對GSP、Shell、Lurgi與BGL五種大型煤氣化技術進行比較分析，說明了中電投霍城60億立方米/年煤制天然氣項目煤氣化技術選擇的合理性、可行性。

煤制天然氣；煤氣化；技術

我國化石能源結構為富煤、貧油、少氣，煤炭資源在我國的能源結構中占據重要地位。隨著我國對環保要求日益提高，推動煤炭資源清潔高效利用，建立“清潔、低碳、安全、高效”的現代化能源體系，已成為煤炭資源利用的必然要求。煤制天然氣是煤炭清潔高效利用途徑，明顯優勢，符合國家產業發展政策，在一定程度上得到了國家支持。先進的煤氣化技術不僅能減輕燃燒排放物對大氣的污染，而且還能提高煤炭清潔利用率。盡管近兩年國際油價頻頻走低，但是發展煤制天然氣在很大程度上可以緩解國內天然氣的供需緊張問題，為國家能源安全提供保障。

1　煤制天然氣主要工藝過程

煤制合成天然氣是以煤為原料，通過煤氣化、粗煤氣凈化、甲烷化等工藝制取合成天然氣，最后通過壓縮和干燥制得滿足標準要求的合成天然氣［1～2］。

該工藝路線主要包括空分制氧、煤氣化、低溫甲醇洗、脫硫脫碳、甲烷化等裝置及硫回收、廢水處理、公用工程等。其中，空分單元、變換及凈化單元等都是在現代煤化工中廣泛應用的成熟技術。然而煤制天然氣工藝技術關鍵在于煤氣化技術選擇。

2　煤氣化技術選擇

2.1煤源分析

新疆煤炭資源豐富，是國家重要的煤炭資源基地，預計儲量占全國40%以上，位居全國首位。伊犁區域煤炭遠景預測儲量為4770億噸，現已探明煤炭儲量為292億噸，區內各可采煤層的煤主要以長焰煤、不粘煤和弱粘煤為主，具有特低灰～低灰、特低硫～低硫、中高揮發分、中高～高發熱量等特點。

2.2煤氣化技術比較

煤氣化是以煤化工系統中最重要的核心技術，按煤與氣化劑在氣化爐內運動狀態可分為固定床加壓氣化技術（Lurgi爐、BGL）、水煤漿加壓氣流床氣化技術（GEGP、多元料漿、多噴嘴對置、E～GAS）和干粉煤加壓氣流床氣化技術（Shell、GSP、Prenflo、航天爐、兩段爐）三類。

在大型現代化煤氣化技術中，E～GAS技術國內無運行裝置，技術支持性較差；Prenflo在全世界只有1套商業化運行裝置，在國內無業績；航天爐生產能力還比較小，工業化運行時間不太長，需積累經驗，若直接放大應用風險較大；西安熱工院的兩段爐雖然有3套在建工業化裝置，但都沒有投入運行，還有待實踐檢驗和積累經驗。從技術成熟可靠角度考慮，不推薦采用這4種技術。適合本項目的氣化技術包括較成熟的GEGP、多元料漿、多噴嘴對置、GSP、Shell、Lurgi和BGL氣化技術。

根據本項目的特點，選擇有代表性的GSP、Shell、Lurgi與BGL五種大型煤氣化技術進行氣化技術特點比較。

2.2.1Lurgi碎煤加壓氣化和BGL技術

Lurgi碎煤加壓氣化：從裝置投資角度，相對于水煤漿氣化和干粉煤氣化，Lurgi氣化裝置投資最低，空分裝置投資較低，凈化及甲烷化裝置投資也稍低。但由于Lurgi氣化工藝污水組分復雜、排放量大、處理難度大，相應的后處理投資和處理成本也都大幅增加；煤的灰熔點低，灰熔點相對溫差較小，為了控制爐溫，蒸汽消耗量大，同時甲烷化副產蒸汽少，鍋爐投資增加。此外Lurgi氣化技術對的粒徑要求較嚴。由于本項目所使用的煤機械強度較差，特別容易風化，需要加工成型煤，投資增加。

從環境保護角度，Lurgi爐污水含有高濃度的揮發性酚、多元酚、氨氮等組份，無法直接進污水處理裝置，需要先進行酚、氨回收。經回收后的排放污水中CODcr、BOD5、酚、氨氮等各類污染物質濃度仍很高，污水處理部分的流程長，投資、運行費用較高，并且處理方法及效果有待進一步驗證。

BGL氣化技術：BGL氣化技術克服了Lurgi氣化的一些缺點，由固態排渣改為液態排渣方式，蒸汽分解率大大提高，廢水處理量僅為碎煤加壓氣化爐的約1/3。但也繼承了其某些缺點，如：對原料的粒徑要求、熱穩定性要求等；技術的成熟性和穩定性還待進一步提高；粗煤氣成分復雜，雜質含量多，煤氣凈化系統較為繁雜；污水處理方面，污水量有所減少，但特別難以處理的離子濃度更高，處理難度更大。

2.2.2GSP和Shell干煤粉加壓煤氣化工藝

GSP和Shell干煤粉加壓煤氣化工藝煤種適應性強，這兩種氣化技術還具有指標優越、單爐能力大、潔凈環保、技術相對成熟可靠的特點。針對本項目GSP干粉激冷技術具有以下優勢：1）煤種適應性強：該技術氣化溫度高，可以氣化高灰熔點的煤，故對煤種的適應性更為廣泛，從較差的褐煤、次煙煤到石油焦均可使用，也可以兩種煤摻混使用；2）環境友好：氣化溫度高，有機物分解徹底，無有害氣體排放；污水排放量少，污水中不含酚、氨氮等各類污染物，易于處理；3）技術指標優越：氣化溫度高，一般在1350～1750℃。碳轉化率可達99%，合成氣中CO+H2高達90%以上，冷煤氣效率可達80%以上；4）裝置大型化：氣化爐大型化，設備臺數少，維護、運行費用低。

3　結語

綜合煤種適應性、環保、投資、裝置大型化和技術可靠性諸多因素分析論證，本項目最終選擇GSP干粉煤氣化工藝技術合理。

［1］田基本.煤制天然氣氣化技術選擇［J］.煤化工，2009，37（5）：8～11.

［2］劉江，宿鳳明，凌鋒.煤制天然氣項目氣化技術選擇［J］.化學工業，2010，28（11）：8～11.