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誰是國內煤制氣個用碎煤加壓氣化技術的
發布日期:2021年04月08日
張錦躍:這和煤種有很大的關系。大唐和慶華的項目,使用的都是年輕的褐煤和長煙煤。這些煤種含水量高,易破碎,機械強度與熱穩定性均不如人意,而碎煤加壓氣化技術要求塊煤,對煤的粒徑、灰熔點、熱穩定性、灰成份等均有要求,煤炭進爐后受熱破碎的煤粉,會黏在爐壁上對其腐蝕進而影響運行,進而導致這兩個項目負荷難以提高。

過去國內引進魯奇爐,一開始是做城市煤氣,建了四大煤氣廠、一個化肥廠,但以現在的觀點看,事實上開的都不好。近年來,環保一直受到當地百姓和政府的質疑,只是相對現在的大型煤化工項目,之前使用的魯奇爐規模還較小,污水總量并不算太大,而原來老百姓的環保意識也不強,現在隨人口增長,環保意識增強,這種狀態已經難以為繼了,矛盾也突出了,幾個項目都因此遭到當地百姓、官方的抗議和督查。

實際上,對于美國大平原合成天然氣項目,美國能源部和項目業主對采用的技術和項目建設的評價都早有結論,拋開項目經濟性不說,各種公開的報告和項目總結,都闡述的很清楚,指出項目存在較多難以解決的環保問題,結論是否定的。但遺憾的是,我們考察、評估、借鑒的內容不夠全面。

提問:您怎么看熔渣氣化技術?算是碎煤加壓技術的改進型,污水量可以降低8成。

張錦躍:BGL爐(熔渣氣化技術爐型)技術目前在中煤圖克大化肥項目開的不錯,裝置負荷近期基本維持在85-90%。但是,在我看來,這是個特例,圖克項目的氣化用煤是一種熱穩定性高、揮發份較低、灰份成分等都較好的煙煤。這是其他項目難以復制的。同樣的技術,在呼倫貝爾金新化工項目上就不行了,所以說主要的原因就是煤種因素。

金新化工5080項目(50萬噸合成氨/年、80萬噸尿素/年)原本可研規劃采用殼牌干煤粉廢鍋氣化技術。隨后在業主的投資評估決策時,認為45億投資過高,更傾向于其它工程公司提供的BGL爐技術方案,其方案的項目總投資只需36億元,可以節省近10個億,于是選定了BGL爐。

但是,金新化工使用的是呼倫貝爾當地褐煤。BGL技術和碎煤加壓氣化技術一樣,褐煤的機械強度和熱穩定性均難以完全滿足煤氣化技術的需求。整個項目建成后煤的問題、爐子堵塞與負荷低的問題一直困擾著業主,盡管在前端又加了煤炭的干燥成型設施,問題仍然沒能解決,項目的生產負荷只能在45-50%,而此時整個項目的總投資已經突破58億。

目前,為解決金新化工氣化負荷問題,業主委托五環工程再建一套新的殼牌氣化(干煤粉氣化、殼牌爐)裝置,以彌補前端氣化煤氣不足,工程預計今年年底完工(新的氣化裝置投資未列入上述總投資)。所以,我認為煤種的適應性對固定床碎煤氣化(熔渣氣化技術、碎煤加壓氣化均屬固定床氣化路線)尤其重要。

熔渣氣化技術的污水量是減少了不少,污水處理總體投資和運行費用會大幅降低,但其中關鍵的酚、氨、焦油、甲烷等有機元素仍然存在,這同樣是后端處理時需要解決的棘手難題。

提問:干煤粉氣化技術也有問題啊,殼牌爐在大唐多倫項目表現也不理想。

張錦躍:這個項目是五環工程參與設計的,我不是給我們開脫,我感覺多倫項目出現問題是多方面的,主要原因個人認為還是出在認知、理念和管理上。

客觀來看,這個項目建設時,國內大型煤化工項目僅有神華煤制油,大唐國際以電力背景進入煤化工領域,缺少經驗。一是這一項目是褐煤次應用于大型粉煤氣化,對其中的反應機理需要較長認知世界。二是該項目集成使用了多個大型新技術,如6燒嘴超大型氣化技術、內首套6萬標方氧氣/小時空分技術、甲醇制丙烯全球首次工業化技術等,了解新事物同樣需要過程。三是大家對大型煤化工技術與建設的復雜性認識不足,這不僅是業主,還包括設計單位、專利商、制造商等。四是技術密集型項目所需求的各類專業技術人才和管理人才不足,再加上地理位置的不便。在項目規劃和開始的三年里,業主陸續引進了上百人的骨干技術團隊,也培養一批現代煤化工專業隊伍,但可惜的是,由于在人員的使用上和企業文化認識上的不同,多數化工人才又陸續跳槽到其它煤化工項目。五是行業不同,管理理念也存在不同。電力行業標準化、模塊化程度極高,設備制造和建設管理也十分成熟,這是煤化工需要積累和完善的地方。而以電力建設理念管理煤化工顯然并不合適,而頻繁更換管理團隊和執行團隊,也影響到整個項目的建設銜接、技術銜接和管理的延續。

2014年大唐多倫項目受外部影響僅生產了14萬噸/年聚丙烯(負荷率30%),2013年生產了22萬噸聚丙烯(負荷率近50%),3臺煤氣化爐單臺均達到85-90%的負荷,長運行在50天上下。這幾年項目出現的故障,許多不是氣化環節的問題,比如說后續的甲醇設備損壞、空分、污水處理、硫回收,以及配套的電廠等均出現過問題,所以,多倫項目的問題有著多方面因素,絕大多數都不是氣化技術問題。從2010年至今,國內外大多數殼牌干煤粉氣化技術均開出了較高負荷和長的周期。另外,寧煤的煤制烯烴項目也是采用的干煤粉氣化技術和魯奇的甲醇制烯烴技術,在經過三年的摸索整改后,現在也開的不錯。

提問:大唐多倫項目也不是早用干煤粉氣化技術和殼牌爐的,中石化那些項目似乎開得也不好。

張錦躍:大唐多倫項目開工建設的時候,國內開車的殼牌爐只有湖北雙環項目,中石化的幾個化肥項目也都處在建設收尾和機械竣工、開車準備期,多倫項目建成時,中石化這幾個項目開車也逐漸趨于正常,負荷都在90-高,連續平穩運行已達200天以上。

經過這么多年,我個人仍然認為殼牌氣化爐廢鍋流程是先進高效的爐型,煤炭轉化率高、熱利用率高、全廠能效轉化率高、環保性佳。該爐型雖然投資略高一些,但全部國產化后,裝置投資已大幅降低(降低近35%),這個爐子的確是可以吃“百家煤”的,關鍵是工廠要強化煤的管理。

現在殼牌爐在國內大概有23臺爐子,17個業主,其中19臺是由五環工程公司設計的。目前有多半連續穩定運行超過270天,還有7、8臺爐子連續穩定運行超過310天。

提問:回到煤制氣方面,碎煤加壓氣化技術即便環保存在問題,在經濟性和能效上還是有優勢的。

張錦躍:根據我們核算,分別采用氣流床氣化技術路線和碎煤加壓氣化技術路線,建設煤制天然氣項目,總體投資規模差不多。碎煤加壓氣化技術前端可以生產一部分甲烷,進而縮小所需氣化能力及配套后續設置規模,但它太大的環保投入抬高了整體投資成本,而且還不能完全處理干凈。

這一方面氣流床氣化技術可以做到很簡單、投資更小,而且環保不存在問題。另外,副產品的回收利用,一直是該氣化技術的一個亮點,但在項目的執行過程中,如何在現實中實現理論上高收率非常重要,這需要好的分離和回收,進而獲得高產率的高附加值產品,如果不能實現高產率,項目預期效益也會大打折扣。

能效問題是現在氣流床氣化技術面臨的一個問題。根據《關于規范煤制燃料示范工作的指導意見》征求意見稿(未公開發布),煤制氣項目的能效至少要達到56%,這是由碎煤加壓氣化技術理論推算而來,對氣流床氣化技術并不公平。

一般來講,干煤粉氣化技術激冷流程的能效在52-54%,廢鍋流程的能效在53-55%;水煤漿氣化技術的能效多在50%以下(除E-gas氣化技術外)。實際上干煤粉氣化技術與碎煤加壓氣化技術本身能效差不多,只不過碎煤加壓氣化技術通過計算了副產的酚、氨、焦油等,折算成熱值,才提高了能效。而且氣流床氣化技術相對碎煤加壓氣化技術更清潔、環保,理應鼓勵使用,反而受制于產業能效門檻,這并不合理。

我們的建議是,如果一定要把能效作為一個門檻指標,則應在正確理解環境友好和滿足環保條件的前提下,按技術分類確定,例如,針對氣流床氣化技術,能效達到53-54%就該放行。目前我們的行業協會和職能部門已經認識到了這一問題,正在研究論證。

提問:聽說湖北能源、三峽集團、陜煤化三方合作的煤制氣項目前期工作由五環工程來做,現在怎么樣了?技術路線定了嗎?

張錦躍:去年,這個項目的可行性研究報告已經完成,由于該項目建設地處長江中游的湖北,五環工程按照國家倡導的精神和環保要求,對該項目進行分析研究,結合項目使用煤炭的可變性,技術路線暫時推薦采用了適應性較強的干煤粉氣化技術為主。

現在的關鍵問題是項目如何能夠進入國家的合成天然氣項目規劃布點,以及項目核準問題,至于技術路線將會在項目下階段進行過程中進一步研究確定

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