氮肥行業煤氣化技術經濟評述

王俊斌

（國電赤峰化工有限公司，內蒙古赤峰 024000）

氮肥行業煤氣化技術經濟評述

王俊斌

（國電赤峰化工有限公司，內蒙古赤峰 024000）

合成氨生產過程中一個極為重要的環節就是煤氣化，在全流程能源消耗中占比在70% 左右，直接影響氮肥行業的成本控制和企業的經濟效益。近年來，氮肥行業對于煤氣化技術的研究關注度較高，尤其是在經濟性方面，開展了大量的理論研究和實驗分析。

氮肥行業；煤氣化；經濟性

1 前言

我國煤氣化技術起步較晚，但是在合成氨工業中研究較深，已取得了較為突出的研究成果。本文結合我國氮肥行業煤氣化技術水平實際情況，從煤氣化的概念和發展入手，簡要介紹了煤氣化技術的原理及過程，并通過對比不同煤氣化技術的成本，從經濟性的角度分析煤氣化技術在氮肥行業的應用。

2 煤氣化技術分析

煤氣化技術起源于十九世紀五十年代的德國，最初僅僅是通過德士古氣化爐將塊煤進行轉化生成煤氣。煤氣化技術引進我國后，在二十世紀九十年代，經過山東魯南化肥廠的廣大生產技術人員的努力，終于將具有自主知識產權的對置式四噴嘴汽化爐投入生產和使用。目前，經過了近三十年的發展，煤氣化技術已經在我國得到了廣泛的發展和應用。

現階段國內外主要的煤氣化技術主要有以下幾種：①提升型固定床間歇氣化及型煤富氧氣化技術適用無煙煤與焦炭，要求灰分 ＜25%，灰熔點 ＞1 200℃，粒度 15～75 mm ；也能使用各種無煙粉煤加工成型的型煤。②恩德爐適用褐煤、長焰煤、弱黏結性煤。要求具有較高的活性，水分 ＜8%（外在水），灰分 ＜25 %，揮發分 30%～32%，固定碳 ＞ 36%，ST＞ 1 250℃，活性 ＞ 65 %，粒度 ＜10mm。③灰熔聚法適用褐煤、煙煤、無煙煤，氣化溫度先增高而降低，要求具有較高的活性，水分＜5%（外在水），灰分 ＜25 %，粒度 ＜6mm。④水煤漿法適用氣化反應活性較高的年輕煙煤，最適宜的是長焰煤、氣煤。煤漿濃度60% 以上，粒度 ＞200目占70% 以上。⑤殼牌法煤種適應范圍廣泛，適用于褐煤至無煙煤等各種煤，對煤的適應性、黏結性、機械強度、水分、灰分、揮發分等關鍵理化特性要求不是十分嚴格。

3 氮肥行業煤氣化技術經濟評述

3.1 建設成本分析

重點分析現階段較為常用的間歇氣化法、型煤富氧氣化法、恩德法、灰熔聚法、水煤漿法的建設成本，通過大量數據分析，認為生產噸氨的建設成本如下 ：195～225元，650～700元、950～1 150 元、1 050～1 250 元，1 070～1 250 元。相同產能下，型煤富氧氣化法的建設成本與水煤漿法相比差距較大。

3.2 產品成本

對比了不同氣化方式的富氧氣化工藝和殼牌氣化工藝的成本，以 200kt/a 合成氨為例?？偨Y認為，殼牌氣化主要使用煙煤進行氣化，價格成本相對較低，相較于使用無煙煤的富氧化法成本降低53.80元。同時應該看到，殼牌氣化的初期投資要求較高，制造費用和貸款利息支付都明顯增加?？偨Y這三項主要的成本支出，基本上可以低效因為原料煤成本低所帶來的優勢。所以，想要達到較好的生產效益，應該在原料煤的使用上開展研究。與此同時，殼牌技術的設備運行情況還有很多問題沒有解決，最為突出的問題是連續運轉率較低，還需要進一步研究。在原料煤炭價格在200元 /t的情況下，建議使用殼牌氣化工藝，相較于固定床間歇氣化工藝，年成本降低在 4 600 萬元以上。但是這種情況需要8a 左右才能將前期多投資的成本進行回收，一旦在開工率不高的情況下，則回收成本時間還會延長。

3.3 綜合經濟性評價

城市煤氣化技術推薦使用魯奇加壓氣化法，但是該方法不適用于合成氨工藝；德士古水煤漿加壓氣化法和殼牌加壓氣化法都需要使用褐煤和煙煤進行加工，同時設備要求較高，對于煤品質的要求較高。

4 煤氣化技術發展趨勢分析

1）煤氣化設施裝置的大型化。生產設備裝置的規?；痛笮突乾F代工業的發展的顯著標志，因此，煤氣化設施裝置向著大型化發展是工業現代化的必然趨勢。

2）煤氣化產品的回收利用更加優化，提高能源轉化率的高效化。加深煤氣化產品的回收利用率的相關課題研究，對于其中產生的汞、氯、砷、磷等微量元素的實現零排量控制，對于煤氣化廢液加以循環利用，減少污染排放，具有重大的現實意義。

3）不同技術優勢集成，煤氣化原料適用性拓寬。目前，國內外的煤氣化技術各有優勢，將不同技術的優勢進行整合利用，彌補不同技術方式之間的差異和不足，是現階段提高煤氣化產量，避免廢棄物污染產生的有效途徑。通過拓寬各個煤種的適應性，將煤炭分級轉化實現技術集成是煤氣化產業的又一個重要的趨勢。

5 結束語

從煤氣化技術進行分析，綜合考量了現階段應用較廣的多種煤氣化工藝，并針對于其在氮肥行業的應用，開展了煤氣化技術的經濟性評價。分析認為，煤氣化技術是煤炭資源得以清潔利用和轉化的重要方式和手段，在能源的深加工和生態環境保護方面發揮著越來越重要的作用。綜合現有的研究成果，目前世界范圍內的煤氣化技術發展趨勢是以粉煤代替塊煤，以氣化床或流化床代替固定床。在煤制氣的生產過程中，由于設備和生產技術的進步，氣化過程中壓力越來越高，達到了 8.5MPa，氣化溫度也可以達到接近 1 600℃，使用的氣化劑種類逐漸增多，排渣的方式向液態化發展。

[1] 王文善 .根據我國經 濟發展狀況調整氮肥行業的結構 促進氮肥工業的健康發展 [J].化肥工業，2014，（06）：3-6.

Review on Technical and Economy of Coal Gasification in Nitrogen Fertilizer Industry

Wang Jun-bin

In the process of ammonia production，one of the most important links is coal gasif i cation，which accounts for about 70% of the total energy consumption in the whole process.It directly affects the cost control of the nitrogenous fertilizer industry and the economic benef i ts of the enterprise.In recent years，the nitrogen fertilizer industry pays more attention to the research of coal gasif i cation technology，especially in the aspect of economy，a great deal of theoretical research and experimental analysis have been carried out.

nitrogen fertilizer industry ；coal gasif i cation ；economy

TQ546 ；F426.72

：A

：1003–6490（2017）07–0008–01

2017–05–15

王俊斌（1987—），男，內蒙古烏蘭浩特人，助理工程師，主要從事化學工程與工藝工作。