煤制天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展及技術(shù)分析

楊彭彭

關(guān)鍵詞：煤制天然氣;產(chǎn)業(yè)發(fā)展;技術(shù)分析

1煤制天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，天然氣市場受制于人

目前我國天然氣市場仍處于相對壟斷的狀態(tài)，天然氣生產(chǎn)主體和市場份額都掌握在“三桶油”手中。我國2018年天然氣消費量大約2500億m3，而煤制天然氣所占市場份額不足2%，幾乎可以忽略不計。煤制天然氣市場份量微不足道，沒有任何話語權(quán)。而煤制氣項目最大的難題還在于，企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品無法直接送達(dá)客戶手中，要想送氣，只能受制于人。由于我國天然氣干線輸氣管網(wǎng)均掌握在“三桶油”手里，主要市場已被壟斷。煤制天然氣企業(yè)要想賣出產(chǎn)品，只有與巨頭們結(jié)城下之盟，將產(chǎn)品廉價賣出。新疆天然氣最高門站價格僅有1.05元/m3，新疆慶華賣給中石化煤制天然氣價格就被限制在1.05元/m3以下，而其成本則高于1.25元/m3。賠本賺吆喝，恐怕是目前煤制天然氣企業(yè)的普遍困境，因為在管網(wǎng)和市場均被壟斷的情況下，煤制天然氣項目沒有其他選擇。

1.2企業(yè)還存在一些技術(shù)難題

目前已投產(chǎn)的4家煤制天然氣項目，除內(nèi)蒙古匯能項目采用水煤漿氣化外，其他3個項目均采用碎煤加壓氣化技術(shù)生產(chǎn)煤制天然氣。碎煤加壓氣化工藝中一般要求原料為一定粒度的塊煤，在原煤破碎過程中會產(chǎn)生大量粉煤，除鍋爐用一部分外，還剩余大量粉煤，新疆某項目運(yùn)行過程中就出現(xiàn)了塊煤不足、粉煤過剩的局面，而粉煤和塊煤價格差異較大，無形增加了煤制天然氣的原料成本，因此，需要解決煤制天然氣過程中粉煤的問題。

2煤制天然氣的技術(shù)工藝

2.1德士古煤氣化技術(shù)

德士古煤制氣技術(shù)的優(yōu)勢很大程度源于水煤漿，其很容易提升操作壓力，比如魯南化肥廠的德士古爐操作壓力可以達(dá)到8.4MPa，可以直接省略壓縮環(huán)節(jié)合成甲醇，節(jié)能效果明顯。同時德士古煤制氣技術(shù)采用的設(shè)備結(jié)構(gòu)相對簡單，并且適應(yīng)煤種相對廣，此外這種技術(shù)具有較長的實踐運(yùn)行經(jīng)驗，操作相對簡單，控制危險性較小，可用率達(dá)80%以上。德士古煤氣化技術(shù)的缺陷也與水煤漿存在極大的關(guān)系，水煤漿含水量超過40%，其熱值就會偏低，這對煤質(zhì)要求比較嚴(yán)苛。成漿性差的煤灰分較高，灰熔點高的煤經(jīng)濟(jì)性較差，氣化效率相對較低，碳轉(zhuǎn)化率約為95%。灰渣量大，需要進(jìn)一步處理。氣化爐停車后需要泄壓、置換，連投時間長。

2.2殼牌煤氣化技術(shù)

殼牌煤氣化技術(shù)采用的氣化爐基本結(jié)構(gòu)為干煤粉單噴嘴上行式，整體結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，對于操作水平要求較高。殼牌煤氣化技術(shù)主要使用的是干煤粉，生產(chǎn)的氣體質(zhì)量比較好，其中有效氣體占比較高，并且在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高溫高壓氣體可以實現(xiàn)循環(huán)利用。其缺點是由于增加了廢熱鍋爐與氣化爐，導(dǎo)致設(shè)備結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，控制系統(tǒng)復(fù)雜性也較高，在實際生產(chǎn)過程中，操作難度大，過濾器易出現(xiàn)堵塞的情況;雖然其整體上生產(chǎn)成本較低，但是其設(shè)備比較昂貴，初期投資較大;需要對原煤進(jìn)行干燥處理，且煤粉流量不易控制。該技術(shù)的優(yōu)勢是高溫高壓氣化、廢熱鍋爐冷卻、可以回收熱能;氣體質(zhì)量良好，有效成分占比較高;爐內(nèi)沒有耐火磚作為襯里，維護(hù)工作量比較小，但爐內(nèi)熱交換對設(shè)備要求高，出現(xiàn)泄漏后風(fēng)險高，維修難度大。

2.3多噴嘴對置式氣化技術(shù)

多噴嘴對置式氣化技術(shù)屬于我國自主研發(fā)的煤制氣技術(shù)。對氣化用煤沒有特殊要求，煤種適應(yīng)性強(qiáng)，可采用資源豐富、分布廣泛的煙煤或褐煤，并對粒度、灰分和含硫量有較大的兼容性。只要煤的灰含量、灰熔點、可磨性和成漿性等方面滿足要求即可，如煤的含灰量最好小于19%%，灰熔點低于1350℃，哈氏可磨指數(shù)大于50，煤漿濃度最好在60%%以上。對粉煤和塊煤沒有特別限制，粉煤更好，可減少磨煤功耗。這項技術(shù)能滿足未來大型煤化工裝置和其他裝置制備合成氣和燃料氣的需要。

3我國煤制天然氣發(fā)展的建議

3.1進(jìn)行布局研發(fā)和開發(fā)討論

如何增加煤制天然氣的經(jīng)濟(jì)效益主要是靠買方市場。由于天然氣極度短缺，但是其生長空間非常大，因此需要開發(fā)其布局。煤制天然氣是新型項目，如今缺乏管理上的制度和運(yùn)行經(jīng)驗。要想煤制天然氣長遠(yuǎn)的發(fā)展，就需要一個穩(wěn)定的運(yùn)行，其次再來討論它的開發(fā)和擴(kuò)展規(guī)模。

3.2研發(fā)多種工藝

由于煤制天然氣具有多樣化使用的特點，能夠應(yīng)用在各個方面，因此研發(fā)多種煤炭加工的工藝可以讓煤制天然氣更加迅速地應(yīng)用在各個行業(yè)產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，實現(xiàn)物質(zhì)流通快速。在進(jìn)行工藝流程設(shè)計時，還可以增加排放系統(tǒng)，將廢料進(jìn)行合理排放或者再生利用，提高能源的利用效率，并且能夠有效減少環(huán)境污染。實現(xiàn)現(xiàn)代化潔凈煤技術(shù)模式，讓煤制天然氣產(chǎn)業(yè)在市場上擴(kuò)大發(fā)展。

3.3進(jìn)一步完善環(huán)保建設(shè)

（1）有機(jī)固體廢物實施無害化處理。在本項目中，含塵焦油普遍采用三相分離離心機(jī)進(jìn)行處理，分離后的固體焦油煤粉進(jìn)入鍋爐摻燒;對于廢水生化處理污泥，經(jīng)過壓濾、干化減量脫除水分，將得到的干化污泥直接送入熱電鍋爐與燃料煤摻燒，或與粉煤成型做成型煤，返回氣化爐氣化。事實證明，這些處理方法行之有效，從技術(shù)角度看也是較為合理的處理方式，但需要注意的是，這些方法需要在環(huán)評階段進(jìn)行評價。另外，本項目還配套建設(shè)了一般固廢綜合利用和危險廢物處置設(shè)施，減少固體廢物外排。（2）控制在線監(jiān)測的大氣污染物排放指標(biāo)。在線監(jiān)測的大氣污染物排放指標(biāo)按照排放的小時均值來控制，指標(biāo)多，數(shù)量多，環(huán)保設(shè)施設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)高，監(jiān)管嚴(yán)。本項目充分考慮了環(huán)保設(shè)施的設(shè)計裕量，以應(yīng)對煤質(zhì)條件變化、負(fù)荷調(diào)整和操作的變化帶來的影響，確保氣體污染物達(dá)標(biāo)排放。（3）污水零排放。以固定床氣化為龍頭的煤制天然氣項目污水量大，成分復(fù)雜，污水處理和回用難度很大。要達(dá)到污水零排放，其中的生化處理、深度處理、濃鹽水結(jié)晶、結(jié)晶鹽綜合利用都需要高度重視，要留有足夠的負(fù)荷調(diào)節(jié)能力。（4）固定床氣化低溫甲醇洗排放廢氣的問題。固定床氣化低溫甲醇洗排放的廢氣直接排放難以達(dá)到現(xiàn)行的石油和化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，廢氣的處理要充分考慮性質(zhì)和成分，蓄熱氧化是可行的低溫甲醇洗廢氣揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）處理措施。

4結(jié)束語

我國煤制天然氣產(chǎn)業(yè)還處在發(fā)展階段，但是有國家政策支持且技術(shù)較為成熟。雖然成本較低，但是經(jīng)濟(jì)效益也非常低，因此如何提高煤制天然氣的經(jīng)濟(jì)效益，成為如今該產(chǎn)業(yè)要攻克的難題。由于天然氣具有清潔高效便捷等優(yōu)勢，給居民和工業(yè)產(chǎn)業(yè)帶來較大的便利，在煤制天然氣的工藝流程中要對產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行分析，對企業(yè)進(jìn)行明確的定位，有效降低生產(chǎn)成本，并且做到節(jié)能減排的目的，減少環(huán)境污染。

參考文獻(xiàn)：

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