煤制天然气产业发展及技术分析

杨彭彭

关键词：煤制天然气;产业发展;技术分析

1煤制天然气产业发展现状

1.1产品结构单一，天然气市场受制于人

目前我国天然气市场仍处于相对垄断的状态，天然气生产主体和市场份额都掌握在“三桶油”手中。我国2018年天然气消费量大约2500亿m3，而煤制天然气所占市场份额不足2%，几乎可以忽略不计。煤制天然气市场份量微不足道，没有任何话语权。而煤制气项目最大的难题还在于，企业生产的产品无法直接送达客户手中，要想送气，只能受制于人。由于我国天然气干线输气管网均掌握在“三桶油”手里，主要市场已被垄断。煤制天然气企业要想卖出产品，只有与巨头们结城下之盟，将产品廉价卖出。新疆天然气最高门站价格仅有1.05元/m3，新疆庆华卖给中石化煤制天然气价格就被限制在1.05元/m3以下，而其成本则高于1.25元/m3。赔本赚吆喝，恐怕是目前煤制天然气企业的普遍困境，因为在管网和市场均被垄断的情况下，煤制天然气项目没有其他选择。

1.2企业还存在一些技术难题

目前已投产的4家煤制天然气项目，除内蒙古汇能项目采用水煤浆气化外，其他3个项目均采用碎煤加压气化技术生产煤制天然气。碎煤加压气化工艺中一般要求原料为一定粒度的块煤，在原煤破碎过程中会产生大量粉煤，除锅炉用一部分外，还剩余大量粉煤，新疆某项目运行过程中就出现了块煤不足、粉煤过剩的局面，而粉煤和块煤价格差异较大，无形增加了煤制天然气的原料成本，因此，需要解决煤制天然气过程中粉煤的问题。

2煤制天然气的技术工艺

2.1德士古煤气化技术

德士古煤制气技术的优势很大程度源于水煤浆，其很容易提升操作压力，比如鲁南化肥厂的德士古炉操作压力可以达到8.4MPa，可以直接省略压缩环节合成甲醇，节能效果明显。同时德士古煤制气技术采用的设备结构相对简单，并且适应煤种相对广，此外这种技术具有较长的实践运行经验，操作相对简单，控制危险性较小，可用率达80%以上。德士古煤气化技术的缺陷也与水煤浆存在极大的关系，水煤浆含水量超过40%，其热值就会偏低，这对煤质要求比较严苛。成浆性差的煤灰分较高，灰熔点高的煤经济性较差，气化效率相对较低，碳转化率约为95%。灰渣量大，需要进一步处理。气化炉停车后需要泄压、置换，连投时间长。

2.2壳牌煤气化技术

壳牌煤气化技术采用的气化炉基本结构为干煤粉单喷嘴上行式，整体结构相对比较复杂，对于操作水平要求较高。壳牌煤气化技术主要使用的是干煤粉，生产的气体质量比较好，其中有效气体占比较高，并且在生产过程中产生的高温高压气体可以实现循环利用。其缺点是由于增加了废热锅炉与气化炉，导致设备结构比较复杂，控制系统复杂性也较高，在实际生产过程中，操作难度大，过滤器易出现堵塞的情况;虽然其整体上生产成本较低，但是其设备比较昂贵，初期投资较大;需要对原煤进行干燥处理，且煤粉流量不易控制。该技术的优势是高温高压气化、废热锅炉冷却、可以回收热能;气体质量良好，有效成分占比较高;炉内没有耐火砖作为衬里，维护工作量比较小，但炉内热交换对设备要求高，出现泄漏后风险高，维修难度大。

2.3多喷嘴对置式气化技术

多喷嘴对置式气化技术属于我国自主研发的煤制气技术。对气化用煤没有特殊要求，煤种适应性强，可采用资源丰富、分布广泛的烟煤或褐煤，并对粒度、灰分和含硫量有较大的兼容性。只要煤的灰含量、灰熔点、可磨性和成浆性等方面满足要求即可，如煤的含灰量最好小于19%%，灰熔点低于1350℃，哈氏可磨指数大于50，煤浆浓度最好在60%%以上。对粉煤和块煤没有特别限制，粉煤更好，可减少磨煤功耗。这项技术能满足未来大型煤化工装置和其他装置制备合成气和燃料气的需要。

3我国煤制天然气发展的建议

3.1进行布局研发和开发讨论

如何增加煤制天然气的经济效益主要是靠买方市场。由于天然气极度短缺，但是其生长空间非常大，因此需要开发其布局。煤制天然气是新型项目，如今缺乏管理上的制度和运行经验。要想煤制天然气长远的发展，就需要一个稳定的运行，其次再来讨论它的开发和扩展规模。

3.2研发多种工艺

由于煤制天然气具有多样化使用的特点，能够应用在各个方面，因此研发多种煤炭加工的工艺可以让煤制天然气更加迅速地应用在各个行业产业当中，实现物质流通快速。在进行工艺流程设计时，还可以增加排放系统，将废料进行合理排放或者再生利用，提高能源的利用效率，并且能够有效减少环境污染。实现现代化洁净煤技术模式，让煤制天然气产业在市场上扩大发展。

3.3进一步完善环保建设

（1）有机固体废物实施无害化处理。在本项目中，含尘焦油普遍采用三相分离离心机进行处理，分离后的固体焦油煤粉进入锅炉掺烧;对于废水生化处理污泥，经过压滤、干化减量脱除水分，将得到的干化污泥直接送入热电锅炉与燃料煤掺烧，或与粉煤成型做成型煤，返回气化炉气化。事实证明，这些处理方法行之有效，从技术角度看也是较为合理的处理方式，但需要注意的是，这些方法需要在环评阶段进行评价。另外，本项目还配套建设了一般固废综合利用和危险废物处置设施，减少固体废物外排。（2）控制在线监测的大气污染物排放指标。在线监测的大气污染物排放指标按照排放的小时均值来控制，指标多，数量多，环保设施设计标准高，监管严。本项目充分考虑了环保设施的设计裕量，以应对煤质条件变化、负荷调整和操作的变化带来的影响，确保气体污染物达标排放。（3）污水零排放。以固定床气化为龙头的煤制天然气项目污水量大，成分复杂，污水处理和回用难度很大。要达到污水零排放，其中的生化处理、深度处理、浓盐水结晶、结晶盐综合利用都需要高度重视，要留有足够的负荷调节能力。（4）固定床气化低温甲醇洗排放废气的问题。固定床气化低温甲醇洗排放的废气直接排放难以达到现行的石油和化学工业污染物排放标准，废气的处理要充分考虑性质和成分，蓄热氧化是可行的低温甲醇洗废气挥发性有机物（VOCs）处理措施。

4结束语

我国煤制天然气产业还处在发展阶段，但是有国家政策支持且技术较为成熟。虽然成本较低，但是经济效益也非常低，因此如何提高煤制天然气的经济效益，成为如今该产业要攻克的难题。由于天然气具有清洁高效便捷等优势，给居民和工业产业带来较大的便利，在煤制天然气的工艺流程中要对产业链进行分析，对企业进行明确的定位，有效降低生产成本，并且做到节能减排的目的，减少环境污染。

参考文献：

[1]安文忠，田普州，齐凯.中国煤制天然气产业现状、发展机遇与挑战[J].煤化工，2018，46（3）：7-11，44.

[2]刘永健，吴秀章，王鹤鸣，等.制天然气联产化学品工艺路径探讨与分析[J].化工进展，2019，38（7）：28-29.