技术前沿

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德国科林CCG粉煤气化技术在国内的应用

德国科林CCG(ChorenCoalGasifier)粉煤气化技术起源于前东德黑水泵工业联合体(GSP)下属的燃料研究所,于上世纪70年代石油危机时期开始研究开发,目的是利用当地褐煤提供城市燃气。1984年在黑水泵市建成了一套日投煤量720吨的水冷壁煤气化炉工业装置,并把运行中的问题进行设计修改和完善,形成了一套CCG完整优化的新型煤气化技术。目前该装置产生的合成气用于75MWIGCC发电并联产12万吨/年甲醇。

该技术可采用各种烟煤、无烟煤、褐煤及石油焦为气化原料,干法粉煤进料,以氧气为气化剂,气化压力2.5-4.0MPa,气化温度1400-1700℃,碳转化率可达99%以上,不含重质烃,合成气中有效气(CO+H2)成分高达90%左右,冷煤气效率可达80%-83%左右,所产的合成气更适合用于生产氨和甲醇。

CCG粉煤气化技术最大的优点是采用顶置三烧嘴结构,这种结构设计能够确保气化室的流场分布更合理,燃烧反应更充分。多烧嘴顶置结构设计不但流畅分布更加合理,而且单个烧嘴的设计相对简单,每个烧嘴对应单独的氧气路和煤粉路,可实现独立控制。整个气化工艺流程紧凑,设备寿命长,采用水冷壁结构,无耐火砖,负荷调节范围广,主体设备寿命关键设备和烧嘴的寿命较长,开、停车操作方便,且时间短。另外,科林CCG粉煤气化技术在三废处理方面安全环保。该系统所产废水中不含苯、酚等有毒物质,废水处理工艺简单。炉渣不含可溶性有毒物质,可作建材原料。系统水循环利用,实现了能源的清洁及高效利用。

科林气化技术除了良好的技术指标外,在运行费用和整体投资上也具有较强的优势。德国科林工业技术有限公司致力于在中国推广先进的洁净煤气化技术,目前CCG粉煤气化技术已进入我国,我国首次引进的德国科林CCG粉煤气化技术,在贵州开阳50万吨/年合成氨项目已经获得成功应用。

2007年8月底,科林公司与兖矿贵州开阳化工公司的年产50万吨的合成氨项目签订技术转让、工艺包设计和烧嘴供应合同。该项目位于贵州开阳县境内,采用两台日投煤量为1500吨的CCG气化炉。气化炉由业主自行招标委托大连金州重型机械厂制造,于2010年三季度完工。该项目气化岛(含磨煤干燥、气化激冷、灰水处理和气体洗涤)总投资不超过5亿元。

该项目于2010年底动工建设,2012年10月气化炉首次点火开工,2013年1月打通全流程并产出合格的合成氨产品。目前,CCG气化装置已逐步进入满负荷稳定运行阶段。项目采用的科林粉煤气化炉煤种为贵州本地三高劣质煤(高灰、高灰熔点、高硫分),其灰熔点为1500℃,平均灰分26%,硫含量大于3%,钾钠氧化物平均含量超过4%,成为完全应用三高劣质煤种的大型粉煤气流床气化装置,为贵州当地甚至全国三高劣质煤的综合高效利用开创了先例,也为我国煤化工产业升级打开了新的局面。

开阳化工气化装置粗合成气中有效气成份(CO+H2)平均值为90%,碳转化率达到98%以上。固体排渣中粗渣排放量占整个气化装置固体排放量的70%左右,粗渣中的残碳小于1.0%,实现了当地劣质煤种的高效转化。气化废水中的COD平均值小于200mg/l,NH3-N平均值小于100 mg/l,灰水的平均浊度仅有15mg/l,该废水经简单处理后可实现完全回用。在固体废弃物排放方面,气化装置产生的灰渣是良好的建筑材料,可以直接就地转化。

内蒙古康乃尔化学工业有限公司在对国内外各种煤气化技术进行认真比选后,从技术先进性、投资经济性和装置可靠性等多方面综合考虑,最终决定采用科林CCG粉煤气化技术。2013年7月上旬,内蒙古康乃尔化学工业有限公司与德国科林工业技术有限责任公司就60万吨/年(一期30万吨/年)乙二醇项目签署了科林CCG粉煤气化技术授权与技术服务合同。这标志着科林CCG粉煤气化技术继贵州开阳化工年产50万吨合成氨项目后在国内的又一次工业化应用。该项目位于内蒙古通辽市扎鲁特旗,采用两台科林CCG粉煤气化炉,单台日投煤量1200吨,计划于2015年9月建成。

根据我国“富煤、缺油、少气”的能源结构特点,“十二五”期间,我国将重点支持推广先进的干粉煤加压气化技术,此类技术的煤种适应范围和适用领域更为广泛,可以大幅提升合成氨等传统煤化工产业水平。德国科林CCG粉煤气化技术是世界领先的环保节能煤气化技术,具有煤种适应性强、建设投资较小、建设周期短、设备结构简单、能源消耗少、气化效率和碳转化率高、连续运行时间长等特点,兼有干煤粉废锅气化技术和水煤浆气化技术的优点,并且设备制造基本实现国产化,适用于我国煤化工产业的实情。与其他气化工艺相比,在经济性、可靠性和可操作性方面,CCG粉煤气化技术都具有较强的竞争力,国内市场前景十分广阔。

(汪家铭)