固定床煤气化炉富氧连续气化的技术经济分析.docx

评价固定床煤气化炉富氧连续气化的技术经济分析刘镜远(中国国际工程咨询公司,北京100044)〔摘要〕〔关键词〕阐述了固定床煤气化炉采用富氧连续气化技术的进展情况,并作了技术经济分析。煤气化炉;富氧气化;技术经济分析〔文章编号(2000)0420018203〔中图分类号〕TQ546.2〔文献标识码〕B1998年全国合成氨产量已达3200多万t,其中以天然气、油田气为原料的只占20%弱,以无烟块煤为原料的占65%,仅晋城地区每年供全国化肥用煤就达1200万t～1500万t。这是因为,我国有丰富的无烟煤资源,采用固定床常压煤气化投资较低,设备制造容易,故发展较快,全国已有3000多台固定床煤气化炉。但该技术的缺点是能耗偏高,有污染气体排放。在间歇气化过程中,为提高炉内碳层温度,有吹风气排出,折每吨氨吹风气约为4000m3(标),吹风气含有有害气体二氧化碳16154%,含一氧化碳6156%,H2S0.86g?m3(标)。一座年产8万t的合成氨装置,一年排出的有害气体二氧化硫量达160～320t,一氧化碳量达800～960t,对周围大气质量产生不良影响。近来国外有报道说,中国经过近20年经济发展,现在每年有30多亿t二氧化碳污染着大气层,约占全球二氧化碳排放量的316%,仅次于美国,排入大气的二氧化硫量也比世界卫生组织规定的标准高出一倍多,某些城市甚至超过9倍;有的城市出现酸雨;患呼吸系统疾病的人群相当于美国的5倍。在一定的气象条件下,二氧化硫还能氧化生成硫酸盐的细微粒子,被直接吸入人的肺部。这种细微粒子不仅能损害人体健康,更可怕的是能作为载体携带致病、致癌物质进入人体,造成更长久更严重的危害。为保护大气环境,造福人类,实施可持续发展战略,国家对环保越来越重视,一方面提倡采用清洁能源,同时对以煤为燃料的大中型发电厂排放烟气,要求增加脱硫设施以达到环保要求。为此,如何改革中小型氮肥厂现有固定床气化炉,减少污染气体的排放,减轻对居民健康的危害,是一个很值得引起重视和探讨的问题。本文拟就固定床气化炉采用富氧连续气化方法作一些分析。国内以煤为原料采用氧气、蒸汽为气化剂连续制造煤气的技术,已有鲁奇加压碎煤气化、德士古加压水煤浆气化和U2GAS常压碎煤气化。国外还有谢尔加压粉煤气化技术等。这些工艺技术氧耗量较高,且气化装置投资较多,不适宜中小氮肥厂采用。在中小氮肥厂利用已有固定床间歇气化炉改造成富氧连续气化装置,与其它连续气化炉相比,具有改造容易,投资少,维修费用低等优点。早在60年代,吉林化肥厂和淮南化工厂造气车间就利用厂内空分装置富裕氧气,用10～25mm的碎焦为原料,将一部分直径2740mm气化炉改为富氧连续气化炉,降低了生产成本,气化炉生产能力提高近一倍,操作简单,维修工作量减少,生产的半水煤气含二氧化碳略高,吨氨焦碳消耗比间歇造气炉有所减少,没有吹风气排出,有利于大气环境保护。管理和操作人员认为,富氧连续气化炉技术是好的。进入80年代,黑龙江化肥厂、平顶山尼龙66盐厂新建装置都采用了富氧连续气化技术,并于1999年投产。1997年安徽淮南化工集团公司为降低成本,又改用10～20mm小块无烟煤进行富氧气化,至今已连续正常生产两年多,证明采用富氧连续气化炉是利用碎无烟煤气化的良好炉型。淮化集团公司已将采用小颗粒无烟煤进行富氧连续气化技术申请专利。国家石油化工局于2000年3月5日对西北〔收稿日期〕2000203209〔作者简介〕刘镜远,(19262),男,河北沧州人,中国国际工程咨询公司教授级高级工程师,从事氮肥厂设计和大型氮肥工程项目可行性研究评估工作多年。·19·2000年第4期刘镜远:固定床煤气化炉富氧连续气化的技术经济分析化工研究院、四川大竹县氮肥厂和成都齐益科技研究所承担的“九五”国家重点攻关项目即年产115万t合成氨,煤、焦富氧气化新技术开发进行了鉴定验收,气化炉能力可翻一番,吨氨能耗降低4～15GJ,可以说富氧连续气化技术已经成熟。富氧连续气化炉具有环保意义,但生产企业更重视改造所带来的经济效益,其技术指标和投资比较见表1～表4。表1两种原料(煤和焦)富氧连续气化的技术指标比较淮化焦炉产焦炭晋城无烟块煤晋城小粒度无烟煤项目最佳一般最佳一般最佳一般①原料粒度块煤为25～75mm,小粒度煤为10～20mm,52740mm单炉能力?(t?dNH3)②灰渣含碳?%③有效气体CO+H2含量?%④半水煤气CO2含量?%⑤每吨氨消耗蒸汽?kg⑥每吨氨消耗氧气?m3(标)⑦每吨氨消耗煤或焦?kg13010811499100928151528107560767613131011.501500100080090045045043544013501380129012501280注:表中数据为1999年淮化实际运