2017年煤气化技术发展趋势大型化、高能效与宽煤种适应性

       中国占据全球最大煤气化市场地位。截至2017年11月底，中国煤化工行业有20多家煤气化技术专利的近千台气化炉在运行，合成气总量超过3000万方/小时。在大型现代煤化工项目的驱动下，煤气化技术正在向高能效、大型化和宽煤种适应性方向发展。

   大型化

      截至2017年底，中国已投入运行的水煤浆气化技术最大投煤量达到3000吨/天，干粉煤气化技术最大投煤量达到2800吨/天。正在开发中的水煤浆和干粉煤气化炉最大投煤量达到3500-4000吨/天。

      以多喷嘴对置式水煤浆气化技术为例，首个日处理煤3000吨级的大型多喷嘴对置式水煤浆气化工业示范装置，采用2开1备的运行模式，应用于兖矿集团荣信化工90万吨/年煤制甲醇项目，位于内蒙古鄂尔多斯市。该工业装置于2014年6月首次投料试运行，2015年9月通过石化联合会组织的72小时连续运行考核。

     2017年11月16日，国家重点研发计划大规模水煤浆气化技术开发及示范项目正式启动。项目由兖矿集团牵头承担，华东理工大学、清华大学山西清洁能源研究院、煤炭科学技术研究院有限公司、山西阳煤丰喜泉稷能源有限公司等15家单位共同参与。

      项目将建成单炉日处理煤4000吨级多喷嘴对置式水煤浆气化和单炉日处理煤2000吨级废锅-激冷型高效水煤浆气化两套示范装置。其中日处理煤4000吨级多喷嘴对置式水煤浆气化炉即将应用于荣信化工二期40万吨/年煤制乙二醇项目。

    高能效

       以GE辐射废锅气化技术为例，该技术采用半废锅流程，取消了对流废锅，增加了激冷室，去掉了粗合成气与净化气热交换的工序。通过废热锅炉回收合成气的反应热，并实现对合成气降温的目的。

      资料显示，单炉投煤量3000吨/天的GE辐射废锅气化炉，单台炉可产230～290t/h的高压饱和蒸汽。采用辐射废锅，可以实现全厂蒸汽平衡，几乎无需再配备独立的锅炉生产额外蒸汽或电力，节约了大量燃煤。

      以180万吨/年煤制甲醇项目为例，采用辐射废锅技术后，每小时可节省燃料煤约35吨标煤，减少二氧化碳排放约100吨，减少二氧化硫排放约100Kg，氮氧化物排放约100Kg。

      以国内自主开发的晋华炉为例，为了回收高温合成气的热量及同时生产高品位蒸汽，清华大学山西清洁能源研究院、阳煤化机和阳煤丰喜肥业等成功开发出了内置废锅水冷壁水煤浆气化炉，命名为晋华炉。

      资料显示，阳煤丰喜临猗分公司建成一台投煤量600吨/天，压力4.0Mpa的气化炉，辐射废锅饱和蒸汽产量为0.5-1.0吨/1000Nm3合成气，30万吨/年氨醇装置每年可多回收30万吨蒸汽。装置于2015年6月开始设计建设，2016年4月投料成功，并连续稳定运行。

      2017年11月11日-14日，中国石油和化学工业联合会组织专家对“合成气/蒸汽联产水煤浆水冷壁煤气化炉”（水煤浆水冷壁直连辐射废锅气化炉、晋华炉3.0）进行了现场72小时考核，各项技术指标达到或优于设计，考核专家组一致同意通过连续稳定72小时现场考核。

    宽煤种适应性

      开发宽煤种适应性的气化技术，有利于企业就地取材，解决劣质煤炭资源的有效利用。随着技术的不断进步，干粉煤气化的煤种应用扩宽到褐煤、烟煤、无烟煤及“三高”劣质煤等，水煤浆气化的煤种已包含烟煤、无烟煤、烟煤混煤等。

      以航天炉干粉煤气化技术为例，中化长山改扩建工程是航天炉首套褐煤气化装置，于2015年9月开车，产能达到36万吨/年合成氨和60万吨/年尿素。项目以蒙东地区的褐煤为原料，该煤种含水量为21%~30%，热值3400~3500大卡，灰熔点1050℃左右，利用航天粉煤气化技术，碳转化率达到99.2%以上，有效气（CO+H2）高达87%-90%。

      山西晋城是中国主要的优质无烟煤生产基地，经过几十年的开采，优质无烟煤资源日渐减少。而“三高”无烟煤可采储量约占总可开采储量的40%，赋存条件好，容易开采，因此“三高”无烟煤的合理有效利用至关重要。晋煤集团天溪煤制油分公司造气工艺技术改造项目采用两台Ф2800炉型的航天炉，最高日处理原煤量1900吨，全部采用晋城“三高”无烟煤。项目于2014年8月投料运行。