2017年中國煤氣化技術(shù)發(fā)展情況

在大型現(xiàn)代煤化工項目的驅(qū)動下，煤氣化技術(shù)正在向高能效、大型化和寬煤種適應(yīng)性方向發(fā)展。

中國占據(jù)全球最大煤氣化市場地位。截至2017年11月底，中國煤化工行業(yè)有20多家煤氣化技術(shù)專利的近千臺氣化爐在運行，合成氣總量超過3000萬方/小時。

大型化

截至2017年底，中國已投入運行的水煤漿氣化技術(shù)最大投煤量達到3000噸/天，干粉煤氣化技術(shù)最大投煤量達到2800噸/天。正在開發(fā)中的水煤漿和干粉煤氣化爐最大投煤量達到3500-4000噸/天。

以多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)為例，首個日處理煤3000噸級的大型多噴嘴對置式水煤漿氣化工業(yè)示范裝置，采用2開1備的運行模式，應(yīng)用于兗礦集團榮信化工90萬噸/年煤制甲醇項目，位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市。該工業(yè)裝置于2014年6月首次投料試運行，2015年9月通過石化聯(lián)合會組織的72小時連續(xù)運行考核。

2017年11月16日，國家重點研發(fā)計劃大規(guī)模水煤漿氣化技術(shù)開發(fā)及示范項目正式啟動。項目由兗礦集團牽頭承擔，華東理工大學(xué)、清華大學(xué)山西清潔能源研究院、煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司、山西陽煤豐喜泉稷能源有限公司等15家單位共同參與。

項目將建成單爐日處理煤4000噸級多噴嘴對置式水煤漿氣化和單爐日處理煤2000噸級廢鍋-激冷型高效水煤漿氣化兩套示范裝置。其中日處理煤4000噸級多噴嘴對置式水煤漿氣化爐即將應(yīng)用于榮信化工二期40萬噸/年煤制乙二醇項目。

高能效

以GE輻射廢鍋氣化技術(shù)為例，該技術(shù)采用半廢鍋流程，取消了對流廢鍋，增加了激冷室，去掉了粗合成氣與凈化氣熱交換的工序。通過廢熱鍋爐回收合成氣的反應(yīng)熱，并實現(xiàn)對合成氣降溫的目的。

資料顯示，單爐投煤量3000噸/天的GE輻射廢鍋氣化爐，單臺爐可產(chǎn)230～290t/h的高壓飽和蒸汽。采用輻射廢鍋，可以實現(xiàn)全廠蒸汽平衡，幾乎無需再配備獨立的鍋爐生產(chǎn)額外蒸汽或電力，節(jié)約了大量燃煤。

以180萬噸/年煤制甲醇項目為例，采用輻射廢鍋技術(shù)后，每小時可節(jié)省燃料煤約35噸標煤，減少二氧化碳排放約100噸，減少二氧化硫排放約100Kg，氮氧化物排放約100Kg。

以國內(nèi)自主開發(fā)的晉華爐為例，為了回收高溫合成氣的熱量及同時生產(chǎn)高品位蒸汽，清華大學(xué)山西清潔能源研究院、陽煤化機和陽煤豐喜肥業(yè)等成功開發(fā)出了內(nèi)置廢鍋水冷壁水煤漿氣化爐，命名為晉華爐。

資料顯示，陽煤豐喜臨猗分公司建成一臺投煤量600噸/天，壓力4.0Mpa的氣化爐，輻射廢鍋飽和蒸汽產(chǎn)量為0.5-1.0噸/1000Nm3合成氣，30萬噸/年氨醇裝置每年可多回收30萬噸蒸汽。裝置于2015年6月開始設(shè)計建設(shè)，2016年4月投料成功，并連續(xù)穩(wěn)定運行。

2017年11月11日-14日，中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會組織專家對“合成氣/蒸汽聯(lián)產(chǎn)水煤漿水冷壁煤氣化爐”（水煤漿水冷壁直連輻射廢鍋氣化爐、晉華爐3.0）進行了現(xiàn)場72小時考核，各項技術(shù)指標達到或優(yōu)于設(shè)計，考核專家組一致同意通過連續(xù)穩(wěn)定72小時現(xiàn)場考核。

寬煤種適應(yīng)性

開發(fā)寬煤種適應(yīng)性的氣化技術(shù)，有利于企業(yè)就地取材，解決劣質(zhì)煤炭資源的有效利用。隨著技術(shù)的不斷進步，干粉煤氣化的煤種應(yīng)用擴寬到褐煤、煙煤、無煙煤及“三高”劣質(zhì)煤等，水煤漿氣化的煤種已包含煙煤、無煙煤、煙煤混煤等。

以航天爐干粉煤氣化技術(shù)為例，中化長山改擴建工程是航天爐首套褐煤氣化裝置，于2015年9月開車，產(chǎn)能達到36萬噸/年合成氨和60萬噸/年尿素。項目以蒙東地區(qū)的褐煤為原料，該煤種含水量為21%~30%，熱值3400~3500大卡，灰熔點1050℃左右，利用航天粉煤氣化技術(shù)，碳轉(zhuǎn)化率達到99.2%以上，有效氣（CO+H2）高達87%-90%。

山西晉城是中國主要的優(yōu)質(zhì)無煙煤生產(chǎn)基地，經(jīng)過幾十年的開采，優(yōu)質(zhì)無煙煤資源日漸減少。而“三高”無煙煤可采儲量約占總可開采儲量的40%，賦存條件好，容易開采，因此“三高”無煙煤的合理有效利用至關(guān)重要。

晉煤集團天溪煤制油分公司造氣工藝技術(shù)改造項目采用兩臺Ф2800爐型的航天爐，最高日處理原煤量1900噸，全部采用晉城“三高”無煙煤。項目于2014年8月投料運行。