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搞煤化工一定要吃透煤

2023-11-02 BOB官方下载地址

  2014年备受业界关注、一度让业界振奋的大唐克旗煤制气项目一期工程,在投运入网一个多月后,因气化炉内壁腐蚀及内夹套减薄问题被迫停产检修,损失巨大。

  之前的2012年,新疆广汇集团的煤化工项目气化炉也曾因同样的问题反复折腾了近一年时间,才勉强找到一种补救方法。

  据了解,我国不少煤化工项目、尤其是煤化工示范项目由于设计时对煤的重要性认识不足,对煤质把握不准,在气头的技术选择、设计、建造等诸多环节忽略煤质对气化炉的影响,造成项目投产后“中气不足”,麻烦不断。新型煤化工项目一般投资规模巨大,少则数十亿元、多则数百亿元,来不得半点闪失。专家建言,上马煤化工项目一定要先吃透煤。

  “一般搞煤化工,一开始对煤质的问题都不够重视,认为什么煤都可以搞,其实不是这样。”中国天辰化学工程公司原副院长孙正泰直言不讳地表示。

  了解到大唐克旗煤制气项目的试验结果正好印证了孙正泰的观点。该项目在2012年试运行期间采用的是神华煤,运行20多天未曾发现腐蚀现象,正式投产后改用大唐自身煤矿的褐煤,结果出了问题,说明煤质对气化炉的影响是主因。

  事实上,因煤质而直接影响气化炉运行的案例比比皆是。比如新疆广汇煤化工项目投产初期因煤质问题造成气化炉内壁腐蚀,在查找原因采取一定的措施的过程中走了不少弯路,损失巨大。大唐内蒙古多伦煤化工项目自投产后,运行的最大瓶颈是气化炉,而煤质又是最终的原因。该项目通过对锡盟周边煤矿的采样分析和试烧,项目附近未找到能够很好的满足气化炉设计的煤种。企业虽经深入研究和对外考察,开始配煤掺烧,但由于项目原设计中没有混配煤措施,且供煤煤质不够稳定,严重影响了气化炉长周期稳定运行,直接影响自产甲醇量,进而影响项目生产负荷和经济的效果与利益。呼伦贝尔一家化肥项目投产后最为明显问题,就是原料煤种不匹配,装置没办法实现连续长周期稳定运行,开停车频繁。该地区可使用的最好煤质与设计煤种差距较大,褐煤水煤浆浓度设计为53%,但实际只能达到49%左右,使气化装置达不到设计能力。

  煤科总院北京煤化工研究分院副院长陈贵锋认为,现在中国的煤质太复杂,从煤种到煤质,不仅在同一个地区煤质相距甚远,甚至同一个矿井不同煤层的煤质都不一样,同一个矿区相隔很近的位置,煤质变化有的也非常大,这对一些煤化工项目的操作影响很大。

  克旗煤制气项目使用的大唐煤就正好印证了这一说法。据孙正泰介绍,经他现场调研,大唐同一煤矿中的5#煤和6#煤含水量高、耐热性差、机械强度也比较差,除此之外还有几个特点:一是灰熔点范围窄,导致气化炉的操作空间比较小;二是5#煤、6#煤中的氧化钾、氧化钠含量偏高,含量达到百分之三点多;三是5#煤矾含量比较高,汞、镉、砷等有毒有害重金属的含量都比较高;四是同一煤矿中相对6#煤而言,5#煤的煤质更差。

  孙正泰认为,如果煤化工项目用的是市场煤,能够最终靠不断筛选找到比较合适的煤种。但如果别无选择只能用企业自己煤矿的煤,那就必须下功夫把煤质吃透。

  业界专家告诉,煤气化技术是煤化工项目的龙头,不同的气化技术适合不同的煤种。

  据了解,目前在国内推广的煤气化技术有10多种,其中既有我国自主开发技术,如清华炉、航天炉等炉型,也有国外引进技术,如壳牌炉、鲁奇炉、GSP炉、德士古炉等。煤气化技术若按炉型分,主要有固定床、流化床、气流床三种。具体来讲,固定床气化炉有UGI炉和鲁奇炉,包括大唐克旗煤制气在内,不少煤制气项目都采用固定床鲁奇炉,而我国氮肥产业主要是采用UGI炉,有数千台炉子在运行;流化床常用气化炉有温克勒炉、循环流化床炉、灰熔聚流化床炉、恩德炉、U-Gas气化炉等;气流床按进料形式不同,分为干煤粉进料和水煤浆进料两大类,而以气化炉内是否衬有耐火保温材料分类,又有热壁炉和水冷壁炉两种。

  据华东理工大学洁净煤技术研究所教授周志杰介绍,由于煤本身的多样性、复杂性和特殊性,在目前的技术水平下,煤气化过程中存在无法克服的矛盾。如果追求煤转化过程能量效率高,气化温度就要低,但煤的结构中存在大量焦化苯,后续环保处理难度就会非常大;而如果气化过程多考虑环保因素,就需通过高温打破这些苯环,就要多消耗能量,还要使用纯氧,要上空分,带来投资高、热损失大、能量效率低等一系列问题。

  同时,周志杰指出,这样一些问题都是由煤的特性决定的。如果某些针对解决某个单一问题、追求单向指标而开发的技术,很容易误导煤化工企业。有些技术往往宣扬其单项指标是最好的,个别单元工艺能轻松实现节能减排,但割裂了其他处理过程需要投入的能量和费用,误导了企业对技术的选取和对煤气化技术的认识。

  业内人士则指出,我国煤的种类很多,选择正真适合的气化技术应因煤制宜,目标产品不同也要采用不一样的气化技术。

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