9月4日,由中國科學院工程熱物理研究所、新疆宜化化工有限公司和中科合肥煤氣化技術有限公司(以下簡稱“中合氣化”)共同完成的“常壓富氧循環流化床高堿煤氣化制合成氣技術”在北京通過了由中國石油和化學工業聯合會組織的科技成果鑒定。由中國工程院院士金涌、中國氮肥工業協會理事長顧宗勤領銜的鑒定委員會一致認為,該技術總體達到國際先進水平,在高堿性煤氣化方面達到國際領先水平,對新疆高堿煤開發和發展當地經濟具有積極意義。

“常壓富氧循環流化床高堿煤氣化制合成氣技術”科技成果鑒定會

與會專家表示,新疆準東煤田是我國目前最大的整裝煤田,預測儲量達3900億噸。該技術拓寬了循環流化床氣化技術的適用煤種,為新疆儲量巨大的高堿煤的高效清潔利用提供了成套技術與裝備。

據中國科學院工程熱物理研究所循環流化床實驗室主任朱治平介紹,新疆準東地區的高堿煤存在黏溫特性差、成漿性差、堿金屬含量高等特點,氣流床氣化技術難以適用。同時,該煤種揮發分高,采用固定床類的技術將產生大量焦油,環保問題難以解決。

朱治平介紹,工程熱物理研究所開發的常壓富氧循環流化床高堿煤氣化制合成氣技術,以新疆準東煤為研究對象,通過爐內溫度分區控制、流場和反應調控、余熱回收系統溫區匹配控制以及排渣管氣封干式排渣等方面的技術創新,實現了系統氣化效率、系統總體能效和氣化爐可靠性的大幅提升,減少了廢水排放,消除了焦油及含酚廢水污染。

據新疆宜化化工有限公司總工程師楊曉勤介紹,該技術已成功應用于新疆宜化合成氨系統造氣工段升級改造項目,采用3套單臺煤處理量720噸/日裝置,替代原有20臺常壓固定床富氧連續氣化爐,以新疆宜化自產高堿煤為原料制取合成氣,生產合成氨、甲醇、三聚氰胺等。該項目于2020年9月6日一次點火成功進入生產階段,并實現安穩長滿優運行,單臺氣化爐連續運行時間達到210天,3臺氣化爐的全年運行時長均超過330天。

該裝置已于7月10～13日通過了石化聯合會組織的72小時連續運行現場考核。考核專家組成員、兗礦新疆煤化工有限公司高級工程師劉穎介紹,裝置的單位產品原料煤耗、氧耗、水耗等主要技術指標均具有優勢,尤其是水耗僅為0.89t/kNm³ (CO+H?)(含副產蒸汽用水)。

新疆宜化合成氨系統造氣工段升級改造項目

循環流化床煤氣化技術是中科院工程熱物理研究所依托循環流化床燃燒技術,潛心十余年研發出的高效潔凈煤氣化技術,該技術的產業化項目入選了中科院科技成果轉移轉化重點專項“弘光專項”。中合氣化作為該專項“循環流化床煤氣化技術產業化”的產業化平臺,自成立以來,一直致力于循環流化床煤氣化技術的產業化應用。該技術制合成氣具有煤種適應性強、自動化程度高、運行成本低、環保效益好、產氣規模與中小合成氨企業需求量匹配度高等優勢。在中合氣化建設的項目中,循環流化床氣化制合成氣技術也已成功應用于無煙煤等其他煤種,煤種適應性得到工程驗證。

“十四五”期間,煤炭清潔高效利用工程被列入節能減排十大重點工程之一。在此期間,中合氣化與工程熱物理研究所將堅持“雙輪驅動”戰略,緊跟行業需求,持續技術革新,推動循環流化床煤氣化技術在各領域的應用,為企業提供清潔能源解決方案,實現煤化工行業的高質量發展。

煤氣化知識小貼士

固定床氣化技術要求煤具有較高的熱穩定性和機械強度,在氣化過程中不易破碎,最好是高品質無煙塊煤或型煤。高堿煤熱穩定性差、易粉化,在氣化過程中易破碎,會使床層阻力增加,煤氣帶出物增加。且因準東高堿煤揮發分高,易產生焦油等難處理的副產物,增加水處理的難度,影響經濟性。因此,高堿煤不適用于固定床氣化技術。

準東高堿煤成漿性差,不符合水煤漿氣化對原料煤具有較高成漿性的要求。再者,準東高堿煤的煤灰黏度達不到氣化爐掛渣要求,熱穩定性低于熔渣氣化技術要求,影響熔渣氣化生產負荷。因此,高堿煤也不適用于氣流床氣化技術。

此次通過鑒定的常壓富氧循環流化床高堿煤氣化制合成氣技術,煤種適應性廣,對原煤灰熔點波動適應性強,工藝流程簡單,可采用準東高堿粉煤作為原料,無需制粉制漿;煤氣及廢水不含焦油和酚,環境友好。