内蒙古汇能煤制气工艺技术方案

    汇能煤制气项目选定的是西北化工研究院的多元料浆气化技术。该技术与GE水煤浆气流床加压气化技术相仿。因此我们在此主要介绍GE水煤浆气流床加压气化技术。

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GE水煤浆气流床加压气化技术流程

    制浆

    制浆系统用于水煤浆的制备。原料煤在磨机中加入水、添加剂、石灰石、氨水，经磨机研磨成具有适当粒度分布的水煤浆，水煤浆中，煤浓度在60～65%。合格的水煤浆由低压煤浆泵送人煤浆槽中。

制浆过程

   水煤浆对煤种要求比较苛刻，要求煤成浆性好，这是水煤浆气化技术适应性比较差的主要原因。在水煤浆技术发展初期，需要使用昂贵的炼焦煤来制浆。后来，随着研磨技术，添加剂等工艺技术的改进，水煤浆的原料扩展到一些低变质煤种，如烟煤，贫煤，长焰煤等等。

    总的来说，水煤浆不适合低阶煤，尤其是褐煤，也不适合较高灰熔点的煤。一般要求灰熔点小于1350℃，灰分低于15%。这些煤种具有高含水、高极性官能团含量，可磨性差等特点，难以制取高浓度水煤浆。高灰熔点的煤水煤浆浓度往往只能提高到60%，褐煤更是低到50%。这样导致气化所需的煤耗和氧耗增高，有效气含量偏低，降低了项目的经济效益。

    除煤炭外，水煤浆很适合用石油焦等来做原料，单独或与煤炭混合制备水煤浆。

    制备的水煤浆除水煤浆浓度外，还要求粒度分布均匀。否则偏粗的粒子造成煤炭转化率低、设备损耗高寿命短等，制约了生产运行。

    西北化工研究院的多元料浆加压气化技术，增加了原料的适应性。例如可以制备这样的多元料浆：组成为含煤60-65%，油料10-15%，水20-30%。这样扩大了可以制浆的煤种范围。

    合成气（气化）

气化炉是钢制外壳，内部结构比较简单，无传动设备，内衬耐火砖。

水煤浆经高压煤浆泵加压后，在气化炉烧嘴与高压纯氧气（98%以上）混合，呈雾状喷入气化炉燃烧室。在燃烧室中，加压条件下，进行复杂的不完全氧化(气化)反应。整个气化过程时间很短，短则1秒，长则几秒。气化反应生成合成气和熔渣。气化压力在2.0～8.5MPa范围内选址，气化温度1350～1500℃。生成的合成气主要由CO，H2组成，CO+H2的含量高到80～84%，也包括CH4，CO2，H2S，H2O，N2等等。由于是高温气化，合成气中CH4含量很低，不到0.1%，而且无焦油，萘，酚等难处理的有机物生成。 

合成气和熔渣经激冷环及下降管进人气化炉激冷室冷却，冷却后的合成气经喷嘴洗涤器进人旋风分离器和水洗塔，合成气进一步冷却、除尘，并增湿，提高合成气中水蒸气的比例，水蒸气的比例可以通过整个系统中回收低压蒸汽，通过调节蒸汽的压力来实现。水蒸汽比例的调节实际上就是在调整碳氢比。然后合成气进入后工序。

    熔渣则落人激冷室底部冷却、固化，定期排出。

    由此可见，GE水煤浆气化炉，结构简单，单炉生成能力高。而且反应是密闭加压环境下进行，气化炉本身无有害气体排放。

    气化系统的热利用有两种形式，一种是废热锅炉型，可回收煤气中的显热，副产高压蒸汽，适用于联合循环发电；另一种是水冷激型，制得的合成气水气比高达1.3～1.4，能满足后续CO变换工序的需要，变换工序不需要外供蒸汽同，适用于制氢、制合成氨、制甲醇等化工产品。整个气化系统不需要外供蒸汽、高压氮气及输送气化用原料煤的N2和CO2。

    从前面描述的气化工艺可以看出，混合水煤浆和氧气的工艺烧嘴是气化装置的关键设备。

    GE气化炉一般为三流道外混式设计，在烧嘴中煤浆被高速氧气流充分雾化，以利于气化反应。

    由于工艺烧嘴插人气化炉燃烧室中，承受1400℃左右的高温，为了防止烧嘴损坏，在烧嘴外侧设置了冷却艋管，在烧嘴头部设置了水夹套，并由一套单独的系统向烧嘴供应冷却水，该系统设置了复杂的安全联锁。

    由此可见，喷嘴是气化炉中的薄弱环节，平均60天就要更换。更换时必须停炉，导致设备运行周期较短。

    另外，由于炉内反应温度较高，耐火砖寿命较短，每年都需要更换。

    国内开发的一些自主知识产权的水煤浆气化工艺中，对喷嘴进行了重新设计，喷嘴的形状，内部结构，冷却手段，安全措施都有创新。2008年10月，兖矿国泰化工有限公司的多喷嘴对置式新型气化炉还破天荒第一次向美国出口转让专利技术。

    灰渣收集

    落入激冷室底部的固态熔渣，经破渣机破碎后进人锁斗系统（锁渣系统），锁斗系统设置了一套复杂的自动循环控制系统，用于定期收集炉渣。每半个小时，锁斗阀将锁斗与气化炉隔离，锁斗泄压，将渣排出系统，然后锁斗重新充压，进入下一个循环。

排出的灰渣成玻璃状，不会发生扬尘污染，易堆放，可做水泥配料。

    水处理

    气化炉中激冷室和合成气洗涤塔都会排出含碳，固含量较高的废水，称为黑水。黑水主要用闪蒸的方法处理。黑水先后经过高压闪蒸、真空闪蒸，减压闪蒸三级闪蒸，以降低黑水温度，释放溶性气体及浓缩黑水。闪蒸气用于回收热量，闪蒸后的黑水含固量进一步提高，送入沉降槽澄清。

    滤清后的水，返回制浆阶段，制备水煤浆循环使用。

    由于气化过程中不产生焦油，萘，酚等各种难处理的有机物，GE水煤浆气化系统的水处理相对比较简单，污水产生量少，处理容易，大部分废水都可以返回水煤浆配置处理掉。这在高水耗，高污染的煤化工行业中是非常具有吸引力的。

    除气化工艺外，汇能煤制气项目在其他工艺环节也选择了先进可靠的技术。

空分装置：

法国液化空气制品公司（AL）提供的专利技术及全套设备，单台（套）制氧能力为90000Nm3/h，工艺流程采用液氧内压缩，空气膨胀增压、立式分子筛双径向流、低温液体后备系统。关键设备压缩机组选用德国MAN公司。

硫回收：

山东三维公司SSR硫回收专利技术和尾气处理工艺

甲烷合成：

丹麦托普索公司提供的专利技术和催化剂

变换工段：

采用宽温耐硫变换工艺，流程选用废锅-配气流程，以达到合成甲烷要求的H2/CO配合比。同时回收变换余热。

低温甲醇：

采用大连理工大学自主研发的低温甲醇洗技术。配套冷冻站采用丙烯压缩制冷工艺，进口日本日立压缩机；

液化（LNG）装置：

德国林德公司的专利技术和主要设备，LNG设计采用双包容储罐，容积30000m3。

热电站系统：

热电站设计3台220t/h循环流化床锅炉，配1台3万Kw抽凝式汽轮发电机组，2台3万Kw补汽式汽轮发电机组。充分利用工艺系统反应放热发电。 

（来源：中国煤炭市场网）