氮肥行業(yè)煤氣化技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)述

王俊斌

（國(guó)電赤峰化工有限公司，內(nèi)蒙古赤峰 024000）

氮肥行業(yè)煤氣化技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)述

王俊斌

（國(guó)電赤峰化工有限公司，內(nèi)蒙古赤峰 024000）

合成氨生產(chǎn)過程中一個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)就是煤氣化，在全流程能源消耗中占比在70% 左右，直接影響氮肥行業(yè)的成本控制和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。近年來，氮肥行業(yè)對(duì)于煤氣化技術(shù)的研究關(guān)注度較高，尤其是在經(jīng)濟(jì)性方面，開展了大量的理論研究和實(shí)驗(yàn)分析。

氮肥行業(yè)；煤氣化；經(jīng)濟(jì)性

1 前言

我國(guó)煤氣化技術(shù)起步較晚，但是在合成氨工業(yè)中研究較深，已取得了較為突出的研究成果。本文結(jié)合我國(guó)氮肥行業(yè)煤氣化技術(shù)水平實(shí)際情況，從煤氣化的概念和發(fā)展入手，簡(jiǎn)要介紹了煤氣化技術(shù)的原理及過程，并通過對(duì)比不同煤氣化技術(shù)的成本，從經(jīng)濟(jì)性的角度分析煤氣化技術(shù)在氮肥行業(yè)的應(yīng)用。

2 煤氣化技術(shù)分析

煤氣化技術(shù)起源于十九世紀(jì)五十年代的德國(guó)，最初僅僅是通過德士古氣化爐將塊煤進(jìn)行轉(zhuǎn)化生成煤氣。煤氣化技術(shù)引進(jìn)我國(guó)后，在二十世紀(jì)九十年代，經(jīng)過山東魯南化肥廠的廣大生產(chǎn)技術(shù)人員的努力，終于將具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的對(duì)置式四噴嘴汽化爐投入生產(chǎn)和使用。目前，經(jīng)過了近三十年的發(fā)展，煤氣化技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外主要的煤氣化技術(shù)主要有以下幾種：①提升型固定床間歇?dú)饣靶兔焊谎鯕饣夹g(shù)適用無煙煤與焦炭，要求灰分 ＜25%，灰熔點(diǎn) ＞1 200℃，粒度 15～75 mm ；也能使用各種無煙粉煤加工成型的型煤。②恩德爐適用褐煤、長(zhǎng)焰煤、弱黏結(jié)性煤。要求具有較高的活性，水分 ＜8%（外在水），灰分 ＜25 %，揮發(fā)分 30%～32%，固定碳 ＞ 36%，ST＞ 1 250℃，活性 ＞ 65 %，粒度 ＜10mm。③灰熔聚法適用褐煤、煙煤、無煙煤，氣化溫度先增高而降低，要求具有較高的活性，水分＜5%（外在水），灰分 ＜25 %，粒度 ＜6mm。④水煤漿法適用氣化反應(yīng)活性較高的年輕煙煤，最適宜的是長(zhǎng)焰煤、氣煤。煤漿濃度60% 以上，粒度 ＞200目占70% 以上。⑤殼牌法煤種適應(yīng)范圍廣泛，適用于褐煤至無煙煤等各種煤，對(duì)煤的適應(yīng)性、黏結(jié)性、機(jī)械強(qiáng)度、水分、灰分、揮發(fā)分等關(guān)鍵理化特性要求不是十分嚴(yán)格。

3 氮肥行業(yè)煤氣化技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)述

3.1 建設(shè)成本分析

重點(diǎn)分析現(xiàn)階段較為常用的間歇?dú)饣ā⑿兔焊谎鯕饣ā⒍鞯路ā⒒胰劬鄯ā⑺簼{法的建設(shè)成本，通過大量數(shù)據(jù)分析，認(rèn)為生產(chǎn)噸氨的建設(shè)成本如下 ：195～225元，650～700元、950～1 150 元、1 050～1 250 元，1 070～1 250 元。相同產(chǎn)能下，型煤富氧氣化法的建設(shè)成本與水煤漿法相比差距較大。

3.2 產(chǎn)品成本

對(duì)比了不同氣化方式的富氧氣化工藝和殼牌氣化工藝的成本，以 200kt/a 合成氨為例。總結(jié)認(rèn)為，殼牌氣化主要使用煙煤進(jìn)行氣化，價(jià)格成本相對(duì)較低，相較于使用無煙煤的富氧化法成本降低53.80元。同時(shí)應(yīng)該看到，殼牌氣化的初期投資要求較高，制造費(fèi)用和貸款利息支付都明顯增加。總結(jié)這三項(xiàng)主要的成本支出，基本上可以低效因?yàn)樵厦撼杀镜退鶐淼膬?yōu)勢(shì)。所以，想要達(dá)到較好的生產(chǎn)效益，應(yīng)該在原料煤的使用上開展研究。與此同時(shí)，殼牌技術(shù)的設(shè)備運(yùn)行情況還有很多問題沒有解決，最為突出的問題是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)率較低，還需要進(jìn)一步研究。在原料煤炭?jī)r(jià)格在200元 /t的情況下，建議使用殼牌氣化工藝，相較于固定床間歇?dú)饣に嚕瓿杀窘档驮?4 600 萬元以上。但是這種情況需要8a 左右才能將前期多投資的成本進(jìn)行回收，一旦在開工率不高的情況下，則回收成本時(shí)間還會(huì)延長(zhǎng)。

3.3 綜合經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

城市煤氣化技術(shù)推薦使用魯奇加壓氣化法，但是該方法不適用于合成氨工藝；德士古水煤漿加壓氣化法和殼牌加壓氣化法都需要使用褐煤和煙煤進(jìn)行加工，同時(shí)設(shè)備要求較高，對(duì)于煤品質(zhì)的要求較高。

4 煤氣化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

1）煤氣化設(shè)施裝置的大型化。生產(chǎn)設(shè)備裝置的規(guī)模化和大型化是現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展的顯著標(biāo)志，因此，煤氣化設(shè)施裝置向著大型化發(fā)展是工業(yè)現(xiàn)代化的必然趨勢(shì)。

2）煤氣化產(chǎn)品的回收利用更加優(yōu)化，提高能源轉(zhuǎn)化率的高效化。加深煤氣化產(chǎn)品的回收利用率的相關(guān)課題研究，對(duì)于其中產(chǎn)生的汞、氯、砷、磷等微量元素的實(shí)現(xiàn)零排量控制，對(duì)于煤氣化廢液加以循環(huán)利用，減少污染排放，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

3）不同技術(shù)優(yōu)勢(shì)集成，煤氣化原料適用性拓寬。目前，國(guó)內(nèi)外的煤氣化技術(shù)各有優(yōu)勢(shì)，將不同技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行整合利用，彌補(bǔ)不同技術(shù)方式之間的差異和不足，是現(xiàn)階段提高煤氣化產(chǎn)量，避免廢棄物污染產(chǎn)生的有效途徑。通過拓寬各個(gè)煤種的適應(yīng)性，將煤炭分級(jí)轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)技術(shù)集成是煤氣化產(chǎn)業(yè)的又一個(gè)重要的趨勢(shì)。

5 結(jié)束語

從煤氣化技術(shù)進(jìn)行分析，綜合考量了現(xiàn)階段應(yīng)用較廣的多種煤氣化工藝，并針對(duì)于其在氮肥行業(yè)的應(yīng)用，開展了煤氣化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)。分析認(rèn)為，煤氣化技術(shù)是煤炭資源得以清潔利用和轉(zhuǎn)化的重要方式和手段，在能源的深加工和生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面發(fā)揮著越來越重要的作用。綜合現(xiàn)有的研究成果，目前世界范圍內(nèi)的煤氣化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)是以粉煤代替塊煤，以氣化床或流化床代替固定床。在煤制氣的生產(chǎn)過程中，由于設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，氣化過程中壓力越來越高，達(dá)到了 8.5MPa，氣化溫度也可以達(dá)到接近 1 600℃，使用的氣化劑種類逐漸增多，排渣的方式向液態(tài)化發(fā)展。

[1] 王文善 .根據(jù)我國(guó)經(jīng) 濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r調(diào)整氮肥行業(yè)的結(jié)構(gòu) 促進(jìn)氮肥工業(yè)的健康發(fā)展 [J].化肥工業(yè)，2014，（06）：3-6.

Review on Technical and Economy of Coal Gasification in Nitrogen Fertilizer Industry

Wang Jun-bin

In the process of ammonia production，one of the most important links is coal gasif i cation，which accounts for about 70% of the total energy consumption in the whole process.It directly affects the cost control of the nitrogenous fertilizer industry and the economic benef i ts of the enterprise.In recent years，the nitrogen fertilizer industry pays more attention to the research of coal gasif i cation technology，especially in the aspect of economy，a great deal of theoretical research and experimental analysis have been carried out.

nitrogen fertilizer industry ；coal gasif i cation ；economy

TQ546 ；F426.72

：A

：1003–6490（2017）07–0008–01

2017–05–15

王俊斌（1987—），男，內(nèi)蒙古烏蘭浩特人，助理工程師，主要從事化學(xué)工程與工藝工作。