3-藁城-金新化工考察及晋城无烟煤BGL炉应用初探.doc

金新化工考察及晋城无烟煤BGL炉应用初探 陈 飞藁城园区摘 要 通过对呼伦贝尔金新化工有限公司型煤BGL气化技术的考察，并对晋城无烟煤运用BGL气化技术进行初步的探讨。关键词 金新化工；型煤；BGL；晋城无烟煤1 概述呼伦贝尔金新化工有限公司由云天化及香港金新化工共同出资兴建，总投资40亿元，云天化控股，占51%股份，占地1300亩，现有员工800多人，其中60多人来自云天化，其余员工绝大多数为招聘的大中专学生。一期生产规模为年产50万吨合成氨、80万吨尿素。气化原料为当地褐煤制成的型煤，气化工艺采用BGL块/碎煤熔渣气化炉技术，变换为全低变，净化采用法液空（原鲁奇公司）的低温甲醇洗及液氮洗工艺，成都通用的甲烷转化工艺，克劳斯硫回收，卡萨利低压氨合成，二氧化碳气提尿素工艺。该项目已进入试车阶段。根据金新化工的有关技术人员介绍，项目的气化装置采用的BGL块/碎煤熔渣气化炉技术是在原鲁奇固定床加压气化炉技术基础上，由当时的英国燃气公司科技开发部（现Advantica公司）在德国鲁奇公司协助下，由英美政府和欧盟资助部分资金，耗资数亿英镑，在位于英国爱丁堡附近的西田（Westfield）煤气化试验厂开发出来的新型气化技术。现在英国的这家公司已被上海泽马克敏达机械有限公司收购（我公司弛张筛的供货方）。该工艺气化原料采用当地距离金新化工仅3公里的煤矿所产的褐煤，原煤价格为200多元每吨，原料固定碳34，全水30左右，挥发份29左右，灰分10，灰熔点11001200。原料煤经一套泽马克公司的型煤加工装置加工成图1形状的型煤作为气化原料入炉，要求带粉率小于10。型煤加工装置的能力为100万吨/年，投资约3.9亿元人民币。由于原料褐煤中富含腐殖酸，型煤的加工只需干燥挤压成型即可。BGL气化炉炉体较简单，采用常规压力容器材料制成，配有常规耐高温炉衬及循环冷却水夹套。其中，喷嘴、渣池及间歇排渣系统的设计为核心专有技术，见图2。可气化650mm的块/碎煤或机械型煤（劣质褐煤和粉煤经冲压制成的型煤），可参杂适量粉煤（10%），也可通过喷嘴喷入水煤浆或将焦油回收重新气化。BGL气化技术采用氧气和水蒸气为气化剂，气化温度在14001600，蒸汽用量大幅度减少，水蒸气分解率超过90%，鲁奇炉水蒸气分解率仅为30%左右。BGL气化炉的氧气消耗大大低于流化床气化炉，比氧耗仅为150220Nm3。而且粗煤气的出口温度仅为300550，提高了气化过程的热效率。BGL气化炉气化温度高，所以气化反应速度快、气化强度高，生产能力较同内径鲁奇炉提高23倍，除产出少量甲烷外，粗气组分（H2+CO）与流化床气化产出粗气类似。流程见图3。 图一 型煤示意图图二 BGL气化炉示意图350C to 650C焦分离装置Tar Separator110C170C140C60C剩余气化废水送去净化处理Aqueous liquor to treatment and disposal （废水总量理论上为气化炉出口总含水量）气化废水储存装置Liquor Storage油分离装置Oil Separator焦排出后可重新注入气化炉气化，或加工成副产品Tar to recycle or export油排出后可重新注入气化炉气化，或加工成副产品Oil to recycle or export熔渣30oC排出到储存处（熔渣可用作筑路、建筑材料，或堆埋）Slag, 30C to storage and disposal循环使用气化和洗涤冷却水Wash Cooler Liquor Recycles激冷水收集后循环使用激冷水注入Quench water蒸汽和氧气通过数个喷嘴注入气化炉Steam and Oxygen toTuyeres气化炉Gasifier熔渣激冷室Quench渣锁Slag Lock回收后的焦、油和其他碳化物注入气化炉Tar, oil and char recycle煤锁Coal Lock煤和助熔剂投料Coal and flux煤料斗Coal Bunkers洗涤冷却器Wash Cooler废热回收锅炉Waste Heat Boiler预冷器Pre Cooler第二级冷却器After Cooler末级冷却器Final Cooler粗气（3035）冷却器Cooler部分气化废水送回二级和末级冷却器，做为冷却用水喷洒Liquor spray to after and final coolers焦分离装置Tar Separator110C170C140C60C图三 BGL熔渣气化炉粗气冷却、气化废水循环与收集流程简图2 BGL块/碎煤熔渣气化技术特点（1）综合优势综合了熔渣气化技术高气化率和高气化强度的优点及鲁奇固定床加压气化技术氧耗低和炉体结构简单价格低廉的优点，克服了流化床熔渣气化技术高能耗和鲁奇固定床加压气化技术废水处理困难和成本高的弱点，具有建设投资少、周期短、生产率高、运行成本低、维护成本低的综合优势。（2）有效气（H2+CO）产率石油焦气化，有效气90%；无烟煤和优质烟煤气化，有效气88%90%；褐煤气化，有效气84%。（3）气化强度高BGL块/碎煤熔渣气化炉技术在鲁奇炉内壁设计基础上加入耐火砖衬，形成简单的水夹套保护层，在炉下部沿周向安装了一组喷嘴，将混合氧气/水蒸气高压喷入炉内，形成炉内局部高温（2000左右）燃烧区，气化区温度在14001600范围，达到了气流床的反应温度，对反应活性最差的无烟煤也可以得到较好的气体成分。较鲁奇炉大幅度提高了气化率、成倍提高了气化强度，蒸汽分解率超过90%。绝大部分喷入炉内的水蒸气参与气化。（4）氧耗低由于兼具鲁奇固定床逆流气化和现代高温熔渣气化的优势，提高了气化热效率，使气化过程的氧耗较其他熔渣气化技术的氧耗大幅度降低，比氧耗比气流床气化工艺少200Nm3左右，显著节省了空分等设备的投资。（5）废热回收成本低粗气的出口温度仅为300550，鲁奇炉为600700，SHELL及流化床为900左右,提高了气化过程的热效率，节省了氧气消耗，大幅度降低了废热回收的需求和设备成本。（6）设备制造、运输、安装成本低由于BGL气化技术的设计特点，炉内靠近炉壁处温度和粗气出口处温度较低，气化炉炉体和附属设备可采用常规压力容器钢材，在中国就近加工制造，大幅度降低了制造、运输和安装的成本，大大缩短了建设周期。（7）冷煤气效率高与其他国外气化技术相比，BGL熔渣气化技术的冷煤气效率最高（89），碳转化率最高（99.5%），热效率最高，氧耗最低，系统运行可靠性高，维护费用低。（8）煤种的选择范围宽可气化石油焦、无烟煤、烟煤、次烟煤、褐煤以及这些煤种的混合物；对高灰熔点煤种，仅需添加石灰石助熔剂。（9）煤种的适用性强对操作过程中煤质的变化不敏感。（10）资源利用率高，不带来污染99.5以上的碳转化为气体，煤中剩余的矿物质在高温下熔化，经循环水激冷形成无渗滤性的玻璃质固体碎渣粒由炉底部排出。排出的熔渣无污染，可作为副产品在建筑和筑路中使用，或安全地回填或深埋。气化废水主要来自投料煤经炉内干燥后排出的冷凝蒸汽，BGL所产生的废水是鲁奇炉的1/41/3，废水量少（金新化工的气化废水仅46吨/小时），有机物浓度高，有利于在较低生产成本下分离处理，回收的苯酚作为副产品，具有较高的商业价值。在采用恰当的深度水处理技术后，可使净化后的水质达到中国河流一级排放标准要求，或全部回收作为工艺或冷却用水循环使用。3 建议由于本次考察的时间较紧张，只和金新化工有限公司的部分技术人员进行了短暂的沟通，现场考察的时间也较短，了解到的信息比较有限，建议下一步与该技术的专利方做更深入的交流探讨，对以下问题应做进一步的落实：（1）该技术的成熟可靠性的问题，该技术工业化长期运行的只有在德国东部德累斯顿附近的黑水泵（Schwarze Pumpe）煤气化厂建设的一台内径3.6米的BGL气化炉（对应鲁奇IV型炉），气化当地褐煤和固体废料的混合料，20012007年做为主力炉运行。云南解化改造的一台BGL炉从2006年10月试车以来，也出现了好多的问题，最长运行时间为104天。据说后来云南开远市（瑞化）应用该熔渣气化技术建设200 kt/a甲醇/二甲醚生产装置，不知近况如何。该技术的应用业绩情况并不理想。（2）煤种适应性的问题，据该技术的专利方的技术资料称该气化炉可以气化褐煤至无烟煤、石油焦的所有煤种，但其实际运行的炉子都是以灰熔点低、反应活性好的褐煤等为原料，对无烟煤、石油焦等煤种的气化只有试验数据，并无实际工业生产的可靠数据。（3）备煤系统投资过大的问题，金新化工年产100万吨型煤的装置投资为3亿元左右，需将原煤破碎成小于1mm的颗粒干燥挤压成型，如果将无烟煤破碎，加入黏合剂，为降低其灰熔点还需加入助熔剂，制作成型煤的话可能还需增加设备，增加投资。（4）用无烟煤作为气化原料的一些问题，以褐煤作为气化原料应该是BGL炉的强项，其他的煤种只有试验数据而没有工业化运行的经验，褐煤的灰熔点根据其灰渣的成分可以看出都是比较低的，只有11001200，而且其反应活性远远好于无烟煤。褐煤在900二氧化碳的还原率可以达到100%，而无烟煤要在1150才能达到100%的二氧化碳还原率，首先如果想采用无烟煤作为气化原料，必须加入大量的助熔剂，随着气化温度的提高，对气化炉耐火材料的要求也大大的提高，这也正是德士古气化炉不能气化灰熔点高的煤的原因。云南解化在做褐煤的过程中还多次发生了烧坏耐火材料的现象。（5）无烟煤气化降低灰熔点的一些问题，我们可不可以用无烟块煤作为气化的原料呢？那就需要解决其灰熔点高的问题，但是块煤中如何均匀的加入助熔剂呢？我想这也不是一个容易解决的问题。但晋煤集团煤化工局组织的晋城9#、15#末煤制作型煤运用于碎煤加压气化的研究，我觉得可以在制作型煤的过程中