常压富氧循环流化床高碱煤气化制合成气技术通过鉴定

9月4日,由中国科学院工程热物理研究所、新疆宜化化工有限公司和中科合肥煤气化技术有限公司(以下简称“中合气化”)共同完成的“常压富氧循环流化床高碱煤气化制合成气技术”在北京通过了由中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。由中国工程院院士金涌、中国氮肥工业协会理事长顾宗勤领衔的鉴定委员会一致认为,该技术总体达到国际先进水平,在高碱性煤气化方面达到国际领先水平,对新疆高碱煤开发和发展当地经济具有积极意义。

“常压富氧循环流化床高碱煤气化制合成气技术”科技成果鉴定会

与会专家表示,新疆准东煤田是我国目前最大的整装煤田,预测储量达3900亿吨。该技术拓宽了循环流化床气化技术的适用煤种,为新疆储量巨大的高碱煤的高效清洁利用提供了成套技术与装备。

据中国科学院工程热物理研究所循环流化床实验室主任朱治平介绍,新疆准东地区的高碱煤存在黏温特性差、成浆性差、碱金属含量高等特点,气流床气化技术难以适用。同时,该煤种挥发分高,采用固定床类的技术将产生大量焦油,环保问题难以解决。

朱治平介绍,工程热物理研究所开发的常压富氧循环流化床高碱煤气化制合成气技术,以新疆准东煤为研究对象,通过炉内温度分区控制、流场和反应调控、余热回收系统温区匹配控制以及排渣管气封干式排渣等方面的技术创新,实现了系统气化效率、系统总体能效和气化炉可靠性的大幅提升,减少了废水排放,消除了焦油及含酚废水污染。

据新疆宜化化工有限公司总工程师杨晓勤介绍,该技术已成功应用于新疆宜化合成氨系统造气工段升级改造项目,采用3套单台煤处理量720吨/日装置,替代原有20台常压固定床富氧连续气化炉,以新疆宜化自产高碱煤为原料制取合成气,生产合成氨、甲醇、三聚氰胺等。该项目于2020年9月6日一次点火成功进入生产阶段,并实现安稳长满优运行,单台气化炉连续运行时间达到210天,3台气化炉的全年运行时长均超过330天。

该装置已于7月10～13日通过了石化联合会组织的72小时连续运行现场考核。考核专家组成员、兖矿新疆煤化工有限公司高级工程师刘颖介绍,装置的单位产品原料煤耗、氧耗、水耗等主要技术指标均具有优势,尤其是水耗仅为0.89t/kNm³ (CO+H₂)(含副产蒸汽用水)。

新疆宜化合成氨系统造气工段升级改造项目

循环流化床煤气化技术是中科院工程热物理研究所依托循环流化床燃烧技术,潜心十余年研发出的高效洁净煤气化技术,该技术的产业化项目入选了中科院科技成果转移转化重点专项“弘光专项”。中合气化作为该专项“循环流化床煤气化技术产业化”的产业化平台,自成立以来,一直致力于循环流化床煤气化技术的产业化应用。该技术制合成气具有煤种适应性强、自动化程度高、运行成本低、环保效益好、产气规模与中小合成氨企业需求量匹配度高等优势。在中合气化建设的项目中,循环流化床气化制合成气技术也已成功应用于无烟煤等其他煤种,煤种适应性得到工程验证。

“十四五”期间,煤炭清洁高效利用工程被列入节能减排十大重点工程之一。在此期间,中合气化与工程热物理研究所将坚持“双轮驱动”战略,紧跟行业需求,持续技术革新,推动循环流化床煤气化技术在各领域的应用,为企业提供清洁能源解决方案,实现煤化工行业的高质量发展。

煤气化知识小贴士

固定床气化技术要求煤具有较高的热稳定性和机械强度,在气化过程中不易破碎,最好是高品质无烟块煤或型煤。高碱煤热稳定性差、易粉化,在气化过程中易破碎,会使床层阻力增加,煤气带出物增加。且因准东高碱煤挥发分高,易产生焦油等难处理的副产物,增加水处理的难度,影响经济性。因此,高碱煤不适用于固定床气化技术。

准东高碱煤成浆性差,不符合水煤浆气化对原料煤具有较高成浆性的要求。再者,准东高碱煤的煤灰黏度达不到气化炉挂渣要求,热稳定性低于熔渣气化技术要求,影响熔渣气化生产负荷。因此,高碱煤也不适用于气流床气化技术。

此次通过鉴定的常压富氧循环流化床高碱煤气化制合成气技术,煤种适应性广,对原煤灰熔点波动适应性强,工艺流程简单,可采用准东高碱粉煤作为原料,无需制粉制浆;煤气及废水不含焦油和酚,环境友好。