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谁是国内煤制气第一个用碎煤加压气化技术的
发布日期:2016年03月08日
张锦跃:这和煤种有很大的关系。大唐和庆华的项目,使用的都是年轻的褐煤和长烟煤。这些煤种含水量高,易破碎,机械强度与热稳定性均不如人意,而碎煤加压气化技术要求块煤,对煤的粒径、灰熔点、热稳定性、灰成份等均有要求,煤炭进炉后受热破碎的煤粉,会黏在炉壁上对其腐蚀进而影响运行,进而导致这两个项目负荷难以提高。

过去国内引进鲁奇炉,一开始是做城市煤气,建了四大煤气厂、一个化肥厂,但以现在的观点看,事实上开的都不好。近年来,环保一直受到当地百姓和政府的质疑,只是相对现在的大型煤化工项目,之前使用的鲁奇炉规模还较小,污水总量并不算太大,而原来老百姓的环保意识也不强,现在随人口增长,环保意识增强,这种状态已经难以为继了,矛盾也突出了,几个项目都因此遭到当地百姓、官方的抗议和督查。

实际上,对于美国大平原合成天然气项目,美国能源部和项目业主对采用的技术和项目建设的评价都早有结论,抛开项目经济性不说,各种公开的报告和项目总结,都阐述的很清楚,指出项目存在较多难以解决的环保问题,结论是否定的。但遗憾的是,我们考察、评估、借鉴的内容不够全面。

提问:您怎么看熔渣气化技术?算是碎煤加压技术的改进型,污水量可以降低8成。

张锦跃:BGL炉(熔渣气化技术炉型)技术目前在中煤图克大化肥项目开的不错,装置负荷近期基本维持在85-90%。但是,在我看来,这是个特例,图克项目的气化用煤是一种热稳定性高、挥发份较低、灰份成分等都较好的烟煤。这是其他项目难以复制的。同样的技术,在呼伦贝尔金新化工项目上就不行了,所以说最主要的原因就是煤种因素。

金新化工5080项目(50万吨合成氨/年、80万吨尿素/年)原本可研规划采用壳牌干煤粉废锅气化技术。随后在业主的投资评估决策时,认为45亿投资过高,更倾向于其它工程公司提供的BGL炉技术方案,其方案的项目总投资只需36亿元,可以节省近10个亿,于是选定了BGL炉。

但是,金新化工使用的是呼伦贝尔当地褐煤。BGL技术和碎煤加压气化技术一样,褐煤的机械强度和热稳定性均难以完全满足煤气化技术的需求。整个项目建成后煤的问题、炉子堵塞与负荷低的问题一直困扰着业主,尽管在前端又加了煤炭的干燥成型设施,问题仍然没能解决,项目的生产负荷只能在45-50%,而此时整个项目的总投资已经突破58亿。

目前,为解决金新化工气化负荷问题,业主委托五环工程再建一套新的壳牌气化(干煤粉气化、壳牌炉)装置,以弥补前端气化煤气不足,工程预计今年年底完工(新的气化装置投资未列入上述总投资)。所以,我认为煤种的适应性对固定床碎煤气化(熔渣气化技术、碎煤加压气化均属固定床气化路线)尤其重要。

熔渣气化技术的污水量是减少了不少,污水处理总体投资和运行费用会大幅降低,但其中关键的酚、氨、焦油、甲烷等有机元素仍然存在,这同样是后端处理时需要解决的棘手难题。

提问:干煤粉气化技术也有问题啊,壳牌炉在大唐多伦项目表现也不理想。

张锦跃:这个项目是五环工程参与设计的,我不是给我们开脱,我感觉多伦项目出现问题是多方面的,主要原因个人认为还是出在认知、理念和管理上。

客观来看,这个项目建设时,国内大型煤化工项目仅有神华煤制油,大唐国际以电力背景进入煤化工领域,缺少经验。一是这一项目是褐煤第一次应用于大型粉煤气化,对其中的反应机理需要较长认知世界。二是该项目集成使用了多个大型新技术,如6烧嘴超大型气化技术、内首套6万标方氧气/小时空分技术、甲醇制丙烯全球首次工业化技术等,了解新事物同样需要过程。三是大家对大型煤化工技术与建设的复杂性认识不足,这不仅是业主,还包括设计单位、专利商、制造商等。四是技术密集型项目所需求的各类专业技术人才和管理人才不足,再加上地理位置的不便。在项目规划和开始的三年里,业主陆续引进了上百人的骨干技术团队,也培养一批现代煤化工专业队伍,但可惜的是,由于在人员的使用上和企业文化认识上的不同,多数化工人才又陆续跳槽到其它煤化工项目。五是行业不同,管理理念也存在不同。电力行业标准化、模块化程度极高,设备制造和建设管理也十分成熟,这是煤化工需要积累和完善的地方。而以电力建设理念管理煤化工显然并不合适,而频繁更换管理团队和执行团队,也影响到整个项目的建设衔接、技术衔接和管理的延续。

2014年大唐多伦项目受外部影响仅生产了14万吨/年聚丙烯(负荷率30%),2013年生产了22万吨聚丙烯(负荷率近50%),3台煤气化炉单台均达到85-90%的负荷,最长运行在50天上下。这几年项目出现的故障,许多不是气化环节的问题,比如说后续的甲醇设备损坏、空分、污水处理、硫回收,以及配套的电厂等均出现过问题,所以,多伦项目的问题有着多方面因素,绝大多数都不是气化技术问题。从2010年至今,国内外大多数壳牌干煤粉气化技术均开出了较高负荷和长的周期。另外,宁煤的煤制烯烃项目也是采用的干煤粉气化技术和鲁奇的甲醇制烯烃技术,在经过三年的摸索整改后,现在也开的不错。

提问:大唐多伦项目也不是最早用干煤粉气化技术和壳牌炉的,中石化那些项目似乎开得也不好。

张锦跃:大唐多伦项目开工建设的时候,国内开车的壳牌炉只有湖北双环项目,中石化的几个化肥项目也都处在建设收尾和机械竣工、开车准备期,多伦项目建成时,中石化这几个项目开车也逐渐趋于正常,负荷都在90-100%,连续平稳运行已达200天以上。

经过这么多年,我个人仍然认为壳牌气化炉废锅流程是最先进高效的炉型,煤炭转化率最高、热利用率最高、全厂能效转化率最高、环保性最佳。该炉型虽然投资略高一些,但全部国产化后,装置投资已大幅降低(降低近35%),这个炉子的确是可以吃“百家煤”的,关键是工厂要强化煤的管理。

现在壳牌炉在国内大概有23台炉子,17个业主,其中19台是由五环工程公司设计的。目前有多半连续稳定运行超过270天,还有7、8台炉子连续稳定运行超过310天。

提问:回到煤制气方面,碎煤加压气化技术即便环保存在问题,在经济性和能效上还是有优势的。

张锦跃:根据我们核算,分别采用气流床气化技术路线和碎煤加压气化技术路线,建设煤制天然气项目,总体投资规模差不多。碎煤加压气化技术前端可以生产一部分甲烷,进而缩小所需气化能力及配套后续设置规模,但它太大的环保投入抬高了整体投资成本,而且还不能完全处理干净。

这一方面气流床气化技术可以做到很简单、投资更小,而且环保不存在问题。另外,副产品的回收利用,一直是该气化技术的一个亮点,但在项目的执行过程中,如何在现实中实现理论上高收率非常重要,这需要好的分离和回收,进而获得高产率的高附加值产品,如果不能实现高产率,项目预期效益也会大打折扣。

能效问题是现在气流床气化技术面临的一个问题。根据《关于规范煤制燃料示范工作的指导意见》征求意见稿(未公开发布),煤制气项目的能效至少要达到56%,这是由碎煤加压气化技术理论推算而来,对气流床气化技术并不公平。

一般来讲,干煤粉气化技术激冷流程的能效在52-54%,废锅流程的能效在53-55%;水煤浆气化技术的能效多在50%以下(除E-gas气化技术外)。实际上干煤粉气化技术与碎煤加压气化技术本身能效差不多,只不过碎煤加压气化技术通过计算了副产的酚、氨、焦油等,折算成热值,才提高了能效。而且气流床气化技术相对碎煤加压气化技术更清洁、环保,理应鼓励使用,反而受制于产业能效门槛,这并不合理。

我们的建议是,如果一定要把能效作为一个门槛指标,则应在正确理解环境友好和满足环保条件的前提下,按技术分类确定,例如,针对气流床气化技术,能效达到53-54%就该放行。目前我们的行业协会和职能部门已经认识到了这一问题,正在研究论证。

提问:听说湖北能源、三峡集团、陕煤化三方合作的煤制气项目前期工作由五环工程来做,现在怎么样了?技术路线定了吗?

张锦跃:去年,这个项目的可行性研究报告已经完成,由于该项目建设地处长江中游的湖北,五环工程按照国家倡导的精神和环保要求,对该项目进行分析研究,结合项目使用煤炭的可变性,技术路线暂时推荐采用了适应性较强的干煤粉气化技术为主。

现在的关键问题是项目如何能够进入国家的合成天然气项目规划布点,以及项目核准问题,至于技术路线将会在项目下阶段进行过程中进一步研究确定

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