煤制合成天然氣裝置能耗分析與節(jié)能途徑探究

張龍

（伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司，新疆 伊寧 835000）

近年來(lái)，能源短缺的問題在全球范圍內(nèi)越來(lái)越突顯，已經(jīng)引起了各個(gè)國(guó)家的高度重視。能源日益匱乏也帶來(lái)了很多矛盾與沖突，在這種形勢(shì)下，天然氣以綠色、高效為稱的清潔型能源出現(xiàn)在人們的社會(huì)中，受到很多相關(guān)人士的重視。我國(guó)有很多企業(yè)積極的投入到以煤做為原料制取天然氣的大型能源項(xiàng)目中來(lái)，國(guó)家在這方面也給予了諸多認(rèn)可與支持。但是，煤制合成天然氣裝置在應(yīng)用過程中還存在一些問題，需要對(duì)其進(jìn)行分析與優(yōu)化，在降低煤制合成天然氣裝置能耗的同時(shí)，找到更加節(jié)能的途徑與方法，這對(duì)于我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)安全有著重要的意義。

一、分析煤制合成天然氣裝置的重要性

煤制合成天然氣工藝在能源轉(zhuǎn)換方面有很大的優(yōu)勢(shì)，使能源能有更高的利用率。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)企業(yè)在煤制合成天然氣項(xiàng)目中的能源轉(zhuǎn)換水平與國(guó)外比較還有一定的距離。所以，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)煤制合成天然氣項(xiàng)目能源轉(zhuǎn)換率的研究，促進(jìn)煤制合成天然氣節(jié)能技術(shù)的升級(jí)，使煤炭資源更加純凈。對(duì)煤制合成天然氣裝置進(jìn)行分析，深入了解其工藝的現(xiàn)狀與特點(diǎn)，依據(jù)煤制合成天然氣裝置的實(shí)際情況，就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化，提升能源的利用程度，降低能源的消耗。

二、煤制合成天然氣工藝流程概述

煤制合成天然氣裝置的主要作用就是用來(lái)生產(chǎn)天然氣，以某煤制合成天然氣裝置做說(shuō)明，其裝置主要包含空分、煤氣化、凈化、甲烷化以及硫回收等裝置。在制取天然氣過程中的主要材料是變質(zhì)程度最低的褐煤，主要技術(shù)對(duì)碎煤進(jìn)行加壓氣化技術(shù)操作。粗煤氣經(jīng)過耐硫會(huì)變換，在轉(zhuǎn)換之后利用低溫甲醇的作用而脫酸，氣體就會(huì)變的更加清潔。而清潔的氣體經(jīng)過甲烷化以及壓縮脫水的操作以后，就能夠形成天然氣與其它副產(chǎn)品。

三、煤制合成天然氣裝置的能耗分析

（一）煤氣化裝置能源消耗

出口粗煤氣的溫度在固定床氣化期間保持在300℃左右，和其它氣流床以及流化床反應(yīng)器進(jìn)行比較，其溫度表現(xiàn)相當(dāng)?shù)汀；厥昭b置是廢熱鍋爐，能源的利用程度在74%左右，能源消耗約為18MJ/m。

（二）凈化裝置能源消耗

凈化裝置的采取的技術(shù)為低溫甲醇洗技術(shù)方式。因氣體組成成分較為復(fù)雜，并且通常包含一定量的有害物質(zhì)，所以就需要利用凈化裝置對(duì)其有害物質(zhì)進(jìn)行分離。凈化裝置的能源利用程度在94%左右，能源消耗約為2.5MJ/m。

（三）甲烷化裝置能源消耗

在甲烷化裝置中，甲烷反應(yīng)器是與廢熱鍋爐回收裝置直接連接，主要作用是對(duì)過熱蒸氣進(jìn)行回收。如今，現(xiàn)代化科技研究出的甲烷化催化劑對(duì)一氧化碳順利轉(zhuǎn)換有著突出的效果，減少了過程中無(wú)關(guān)的能源消耗。甲烷化裝置的能源利用程度在96%左右，能源消耗約為1.7MJ/m。

四、煤制合成天然氣裝置節(jié)能途徑建議措施

（一）選擇合適的單元技術(shù)

煤制合成天然氣裝置的不同單元有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，且各個(gè)單元的關(guān)系十分復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇關(guān)鍵的單元技術(shù)。每個(gè)單元技術(shù)都決定著能量的轉(zhuǎn)化程度，在轉(zhuǎn)化過程中的每個(gè)細(xì)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生很大的影響。因此，選擇合適的單元技術(shù)是相當(dāng)重要的。

（二）選擇合適的煤氣化技術(shù)

煤分為不同的種類，在煤化爐型號(hào)的選擇上，務(wù)必要依據(jù)煤的類型選取合適的型號(hào)。若是把劣質(zhì)褐煤當(dāng)做主原料，不僅要充分考慮汽化爐的能量效率，還要對(duì)輸入以及輸出的原料和產(chǎn)品組成分進(jìn)行分析，同時(shí)在過程中對(duì)層次中的不同目標(biāo)進(jìn)行定性和定量的研究，努力提升裝置的能量轉(zhuǎn)化效率。

（三）選擇合適的甲烷技術(shù)

在使用甲烷化技術(shù)過程中，要對(duì)重視催化劑的選擇，同時(shí)為了保證催化劑的性能得到正常發(fā)揮，要合理的控制反應(yīng)熱。通常甲烷化技術(shù)的原理是利用中間段轉(zhuǎn)換熱移出反應(yīng)熱，盡管在一定程度上確保了催化劑的活性，但大大增加了能耗，甲烷生成量也受到了極大的影響。為了盡可能的減少上述缺陷，應(yīng)選擇更為科學(xué)先進(jìn)的節(jié)能方式，可通過對(duì)副產(chǎn)品高壓蒸汽連續(xù)移走反應(yīng)熱，這樣能夠大幅度的減少能源消耗，同時(shí)還能提高甲烷的生成量。

五、工藝裝置的節(jié)能建議方法

（一）采用蒸汽驅(qū)動(dòng)法

若系統(tǒng)壓縮裝置選擇使用蒸汽驅(qū)動(dòng)法，則能夠提升一定的壓縮效率，使能量轉(zhuǎn)換率得到增長(zhǎng)。系統(tǒng)壓縮裝置的增壓機(jī)以及氨壓機(jī)等設(shè)備，利用蒸汽驅(qū)動(dòng)法能夠?qū)ζ溥M(jìn)行直接的驅(qū)動(dòng)。

（二）采用合適的設(shè)備及材料

換熱設(shè)備與降溫材料在裝置中的作用非常大，同樣，合適的保溫材料也與節(jié)能效果息息相關(guān)。在煤氣冷卻工序的末端換熱器以及低溫甲醇洗單元中，通過纏繞式換熱器進(jìn)而降低冷端溫度，以此減少能量的消耗程度。

（三）應(yīng)用抽凝機(jī)組以及抽背機(jī)組對(duì)動(dòng)力裝置進(jìn)行改進(jìn)

抽凝機(jī)組能夠降低壓缸排汽量，一定程度上減少冷源損失，從而達(dá)到提升工作效率的目的。抽背機(jī)組可以增強(qiáng)熱能的利用程度，對(duì)于供熱方面十分適合。

六、系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和改造

為了提高能量的回收利用率，只依靠換熱器的性能還不夠理想，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)換熱網(wǎng)絡(luò)做進(jìn)一步的改造。首先對(duì)各個(gè)裝置的流程以及參數(shù)進(jìn)行仔細(xì)的測(cè)算，得出精確的數(shù)據(jù)與信息，然后采取夾點(diǎn)技術(shù)分析換熱網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中現(xiàn)存的缺陷，再對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性的改造。另外，還應(yīng)創(chuàng)建科學(xué)合理的能源管理體系，確保能夠?qū)δ芰孔兓M(jìn)行有效的監(jiān)管[5]。

七、結(jié)語(yǔ)

煤制合成天然氣裝置的能量利用率還有很大提升空間，重視對(duì)煤制合成天然氣裝置的研究，選擇合適的單元技術(shù)、工藝方法以及設(shè)備材料，對(duì)于降低其能源消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的有著極為重要的作用。相關(guān)部門要繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)煤制合成天然氣裝置的優(yōu)化與改造，加大對(duì)能量利用率，為社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展提供保障。