新疆五彩灣煤氣化技術(shù)分析

潘洪杰　顏雪琴

摘 要：中央新疆座談會(huì)議后，國(guó)家將新疆列為第十四個(gè)煤化工基地，新疆煤炭進(jìn)入大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用的重要轉(zhuǎn)折期。新疆五彩灣露天煤水份含量高、成漿性能差，適合碎煤加壓氣化技術(shù)。

關(guān)鍵詞：新疆；煤氣化；煤質(zhì)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ54 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）14-0175-02

五彩灣煤礦屬于新疆準(zhǔn)東煤田的一部分，新疆準(zhǔn)東煤田是國(guó)家確定的第14個(gè)能源基地的重要組成部分。2013年國(guó)家加快了新疆煤制天然氣的推進(jìn)力度，先后發(fā)放了由中石化牽頭，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)、河南龍宇、浙能、華能、蘇新能源、廣匯集團(tuán)參與的準(zhǔn)東煤制氣示范項(xiàng)目的路條，總產(chǎn)能達(dá)300億 m3/a。

新疆由國(guó)家資源貯備去上升為煤化工基地，但由于新疆五彩灣地區(qū)偏遠(yuǎn)，經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)，煤炭資源開(kāi)發(fā)利用較少，作為煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的第一步——煤氣化技術(shù)方面的研究也較少。

1 煤氣化技術(shù)分析

煤氣化技術(shù)，作為煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的第一步，也是煤炭資源開(kāi)發(fā)利用的關(guān)鍵步驟。煤氣化技術(shù)有十幾種，但目前在工業(yè)上大量采用的也就是幾種，大致可分為碎煤加壓氣化技術(shù)、粉煤氣化技術(shù)、水煤漿氣化技術(shù)。

1.1 碎煤加壓氣化技術(shù)

碎煤加壓氣化技術(shù)有固態(tài)排渣的魯奇氣化加壓氣化技術(shù)和液態(tài)排渣的BGL氣化技術(shù)兩種。

1.1.1 魯奇加壓氣化技術(shù)

魯奇加壓氣化技術(shù)由德國(guó)魯奇公司開(kāi)發(fā)，技術(shù)比較成熟。第一臺(tái)工業(yè)化魯奇爐是1936年設(shè)計(jì)的，至今已開(kāi)發(fā)了第四代加壓氣化爐。魯奇碎煤加壓氣化爐可以氣化各種煤質(zhì)，粗煤氣中含有10%以上的甲烷，而且單爐投資省。副產(chǎn)物較多，通過(guò)對(duì)煤氣廢水的處理可獲得焦油、中油、輕油、粗酚、氨等多種副產(chǎn)品，提高企業(yè)抗市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的能力。但也存在不足處，如固態(tài)排渣，蒸汽分解率較低。

1.1.2 BGL氣化技術(shù)

BGL氣化爐技術(shù)在魯齊爐內(nèi)壁設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上加入耐火磚襯，形成簡(jiǎn)單的水夾套保護(hù)層，在爐下部沿周向裝置了一組噴嘴，將混合氧氣/水蒸氣高壓噴入爐內(nèi)，形成爐內(nèi)局部高溫燃燒區(qū)，氣化區(qū)溫度可達(dá)1 300 ℃～1 600 ℃范圍，較魯奇爐大幅度提高了氣化率、成倍提高了氣化強(qiáng)度、同時(shí)將蒸汽使用量減少到魯齊爐消耗量的10%～15%，蒸汽分解率超過(guò)90%。絕大部分噴入爐內(nèi)的水蒸氣參與氣化。提高了氣化熱效率，使氣化過(guò)程的氧耗較其他熔渣氣化技術(shù)的氧耗大幅度降低。

1.2 粉煤氣化技術(shù)

粉煤氣化技術(shù)主要有Shell氣化技術(shù)、恩德?tīng)t氣化技術(shù)和航天爐氣化技術(shù)。

1.2.1 Shell氣化技術(shù)

Shell氣化技術(shù)是由荷蘭Shell國(guó)際石油公司開(kāi)發(fā)的一種加壓氣流粉煤氣化技術(shù)。Shell氣化技術(shù)對(duì)煤質(zhì)無(wú)特別要求，煤種適應(yīng)范圍廣，單爐處理能力大，碳轉(zhuǎn)化率高，粗煤氣中有效成分高達(dá)90%左右。

但是Shell氣化技術(shù)屬于干法進(jìn)料氣化技術(shù)，要求原料煤水分含量低于10%，否則會(huì)導(dǎo)致磨煤干燥能耗高較高。

1.2.2 恩德?tīng)t氣化技術(shù)

恩德?tīng)t氣化技術(shù)是中國(guó)撫順恩德機(jī)械有限公司引進(jìn)德國(guó)溫克勒的專利技術(shù)，開(kāi)發(fā)的粉煤沸騰氣化爐型，在原有技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了三項(xiàng)重大改進(jìn)后研制。技術(shù)成熟可靠，原料使用粉煤，廢水中不含焦油、酚類(lèi)物質(zhì)，較容易處理，投資省，運(yùn)行費(fèi)用低。但是該氣化技術(shù)碳轉(zhuǎn)化率相對(duì)較低，氣化爐出口粗煤氣帶出大量粉塵，廢氣處理復(fù)雜。

1.2.3 航天爐氣化技術(shù)

航天爐氣化技術(shù)是中國(guó)航天科技集團(tuán)公司自主研發(fā)的氣化技術(shù)，兼具殼牌和德士古氣化的優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)內(nèi)先進(jìn)的氣化技術(shù)之一。該氣化技術(shù)操作簡(jiǎn)便，維修方便，煤種適應(yīng)性廣、投資費(fèi)用低、運(yùn)行能耗低。該技術(shù)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，總體技術(shù)水平處于國(guó)際領(lǐng)先。但是，由于航天爐發(fā)展較晚，缺少運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

1.3 水煤漿氣化技術(shù)

水煤漿氣化技術(shù)主要有德士古氣化技術(shù)、清華爐氣化技術(shù)和四噴嘴煤氣化技術(shù)。

1.3.1 德士古氣化技術(shù)

德士古氣化技術(shù)是由美國(guó)德士古開(kāi)發(fā)公司開(kāi)發(fā)的水煤漿氣化技術(shù)，煤種適用廣泛，技術(shù)成熟，操作彈性大，單爐處理能力大，碳轉(zhuǎn)化率高，粗煤氣質(zhì)量好，用途廣，廢水所含有害雜質(zhì)少，環(huán)保性能好。但是目前其耐火磚、噴嘴使用壽命都比較短，專利費(fèi)較高，且要求煤的成漿性能好。

1.3.2 清華爐氣化技術(shù)

清華爐氣化技術(shù)是北京達(dá)立科公司、清華大學(xué)和山西陽(yáng)煤豐喜肥業(yè)（集團(tuán)）股份有限公司共同開(kāi)發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的水煤漿水冷壁氣化技術(shù)。成功解決了水煤漿的點(diǎn)火、穩(wěn)燃和效率問(wèn)題，但由于起步晚，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)少。

1.3.3 四噴嘴煤氣化技術(shù)

四噴嘴煤氣化技術(shù)是華東理工大學(xué)潔凈煤技術(shù)研究所研制的水煤漿氣化技術(shù)，是國(guó)內(nèi)先進(jìn)的煤氣化技術(shù)之一。由于多噴嘴氣化爐碳轉(zhuǎn)化率高，粗煤氣中有效成分高，渣中含碳量低。外排廢水不含有焦油、酚類(lèi)等物質(zhì)，處理負(fù)荷小，環(huán)保性能好，且耐火磚壽命長(zhǎng)。但是要求煤的成漿性好，灰分低、灰熔點(diǎn)低。

2 五彩灣煤質(zhì)分析

五彩灣礦區(qū)露天煤礦多、產(chǎn)量大、堿金屬含量高、水分含量高、屬于低灰、低硫、低磷、低灰熔點(diǎn)、結(jié)渣嚴(yán)重、成漿性較差的穩(wěn)定性煤種。具體煤質(zhì)分析見(jiàn)見(jiàn)表1～表3。原料煤的元素分析見(jiàn)表1，原料煤的工業(yè)分析見(jiàn)表2，原料煤的灰分分析見(jiàn)表3。

3 建 議

綜上所述，根據(jù)當(dāng)前工業(yè)上大量采用的煤氣化技術(shù)分析五彩灣露天煤的煤質(zhì)，五彩灣的煤氣化技術(shù)選擇碎煤加壓氣化技術(shù)比較合適。五彩灣露天煤水分含量都在25.0%以上，粉煤氣化技術(shù)需要原料煤中水分含量在10%以下，否則粉煤輸送過(guò)程中易堵塞管道，如果在進(jìn)氣化爐之前進(jìn)行原料煤干燥，會(huì)增加蒸汽消耗，從而增加能耗；五彩灣露天煤揮發(fā)份高，干燥時(shí)容易形成爆炸性混合物，安全性降低。五彩灣露天煤的成漿性差，且水分含量高，也不適合水煤漿氣化；采用碎煤加壓氣化技術(shù)有大量副產(chǎn)品，焦油、酚、氨等的產(chǎn)生，產(chǎn)品豐富，提高了企業(yè)抗風(fēng)險(xiǎn)的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉曉軍.HT-L航天加壓粉煤氣化技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用[J].全國(guó)煤氣化技術(shù)通訊，2012，（3）.

[2] 付長(zhǎng)亮.現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[3] 于遵宏，于廣鎖.多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用[J].中國(guó)科技產(chǎn)業(yè)，2006，（2）.