水煤浆加压气化技术的国产化与问题探讨

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1、水煤浆加压气化技术的国产化与问题探讨周夏，黄敏，丁汉虎(华鲁恒升化工股份有限公司，山东德州)2007-03-08   自20世纪70年代以来，我国从国外引进了30多套大型氮肥生产装置，但缺少自主知识产权。2002年9月12日，我国第1套国产化水煤浆加压气化装置技术改造项目在山东华鲁恒升化工股份有限公司开工奠基，并于2004年12月28日正式建成投产。该装置为水煤浆气化配套30万t／a合成氨、20万t／a甲醇(项目在建)，采用华东理工大学具有自主知识产权的四喷嘴对置式气化技术，设置3台气化炉，处理煤量1500t／d。该项目

2、总投资较进口设备节省一半以上，以投资计算的国产化率为94.5％。   当今，石油价格不断上涨，缺油少气富煤的中国急需这样的国产化成果，相关政府部门和相关企业对此给予了极大的关注，而作为国产化核心技术之一的四喷嘴对置式加压气化技术更是成为人们关注的焦点。笔者在此仅就水煤浆加压气化技术国产化的关键环节进行分析和比较，并对试车、投产后出现的问题作一简单介绍，以期能对业界提供一些参考。1 工艺方案的确定   由于我国是一个富煤少油缺气的国家，煤气化技术对国内化肥、甲醇等企业来说至关重要。目前，工业化的煤气化技术有Shell煤气化

3、技术、Texco煤气化技术、鲁奇固定床加压气化技术以及国产化技术。这些先进的煤气化技术，在国内都已有工业化的装置。对比各种工艺以后，考虑到国产化技术转化率高、投资省、适合我国国情，遂决定采用华东理工大学开发的四喷嘴对置式的国产化水煤浆气化技术。相比国外技术，该项技术在气化炉、灰水处理等方面具有独特的工艺，气化反应温度比较均匀，返混少，碳转化率高，且灰水处理采用直接逐级换热回收热能，可节约投资。2 气化压力的选择   气化压力的选择应根据投资者的需要进行综合的分析和比较，不宜简单地说4.0MPa和6.5MPa哪一个更好。山

4、东华鲁恒升化工股份有限公司确定采用6.5MPa的气化压力，主要是从以下几方面考虑的。   (1)粗煤气用途 粗煤气用作化工原料时，气化压力应考虑与最终产品或中间产品的合成压力相适应：①今后若生产甲醇，气化压力选用6.5MPa可以达到等压合成的目的；②生产合成氨时，较高的气化压力可以节省动力消耗。   (2)投资和能耗 以1000t／d合成氨计算，采用6.5MPa气化压力需投资万元，合成氨能耗45.18GJ／t；采用4.0MPa气化压力需投资万元，合成氨能耗47.16GJ／t。新建1套30万t／a合成氨装置，6.5MPa气

5、化压力的综合能耗和投资比采用4.0MPa的均低3％～5％。   (3)制气能力 一般来说，6.5MPa比4.0MPa单炉制气能力高35％左右。3 基本工艺流程   我国引进水煤浆加压气化装置的简况见表1。山东华鲁恒升化工股份有限公司水煤浆加压气化装置气化压力6.5MPa，是我国第1套采用国内技术的水煤浆加压气化技术装置，技术来源于水煤浆气化与煤化工国家工程中心、华东理工大学的水煤浆四喷嘴撞击流气化专利技术。   加压气化工艺可以分为3种典型的基本流程，即激冷流程、废锅流程和废锅—激冷流程。激冷流程设备简单，投资少，粗煤气

6、中可达到较高的水气比，能满足CO全变换的需要，特别适用于合成氨生产。废锅流程可以利用高位能副产高压蒸汽，主要用于联合循环发电。废锅—激冷流程适用于CO部分变换的需要，若单独生产甲醇，宜采用该流程。废锅流程和废锅—激冷流程有一个共同的缺点，就是废锅庞大而复杂，投资比较大。   山东华鲁恒升化工股份有限公司国产化水煤浆加压气化装置采用的是激冷流程，激冷装置采用了先进的破泡板结构，有力地防止了气化炉液位的波动。在变换工段，生产合成氨时，粗煤气经过第一变换炉R0901和第二变换炉R0902进行CO全变换后去后续的低温甲醇洗、液氮

7、洗和氨合成工段；生产甲醇时，粗煤气只经过第一变换炉R0901进行CO部分变换后去后续的低温甲醇洗、甲醇合成工段。4 原料煤种选择   虽然水煤浆加压气化工艺对原料煤的适应性较强，但从工艺本身及装置管理维护考虑，对煤的灰分含量、灰熔点、内水含量、挥发分和熔渣黏温特性等还是有一定的要求的。鉴于国内几套引进装置在用煤方面的经验教训，公司按照科学的程序进行调查、取样、分析和试烧，最终确定采用陕西神华煤。陕西神华煤形成于侏罗纪，为低变质程度的烟煤——不粘煤和长焰煤，具有水分较高、灰分低、硫分低、发热量较高、煤灰熔点普遍较低等特点，

8、除因水分较高不易制得高浓度煤浆外，总体上比较适合于气化。   经对8种煤样进行试烧、评价，最终选择了神府煤的大柳塔煤矿作为原料煤，该矿生产能力大，煤质稳定，有利于气化的稳定操作。5 设备材料国产化   (1)压力容器 所有压力容器本体均已实现了国产化，其中气化炉、锁斗由哈尔滨锅炉厂有限公司制造，水洗塔由锦西化工机械(