日前，世界上首套完全应用“三高”劣质煤种的大型粉煤气化装置——科林CCG粉煤气化炉在贵州开阳50万吨/年合成氨项目获得成功应用，并实现满负荷连续运行。 　　业内专家表示，在国内劣质煤占总储量80%以上的情况下， 科林CCG粉煤气化技术在贵州开阳项目的成功应用，对贵州当地乃至全国“三高”劣质煤的综合高效利用提供了先例，可全面促进我国煤炭加工利用领域的产业升级，带动我国煤化工制造业的发展，并能够充分保障我国在能源领域的安全。

　　技术已获成功应用

　　中国化工报记者了解到，我国首次引进的德国科林CCG粉煤气化技术已在贵州开阳50万吨/年合成氨项目获得成功应用。该项目引进两套日投煤量1500吨的科林CCG粉煤气化炉，于2010年底动工建设，2012年10月气化炉首次点火开工， 2013年1月打通合成氨装置流程，2013年2月转入试生产阶段。截至目前，气化装置已经实现满负荷连续运行。

　　该项目煤种为贵州本地“三高”劣质煤(高灰、高灰熔点、高硫分)，其灰熔点为1500℃，平均灰分26%，硫含量大于3%，钾钠氧化物平均含量超过4%，采用的科林粉煤气化炉是世界上首套完全应用“三高”劣质煤种的大型粉煤气流床气化装置，为贵州当地甚至全国“三高”劣质煤的综合高效利用开创了先例。这也引发了煤化工及相关行业人士对煤化工清洁能源技术的进一步关注。

　　德国科林工业技术公司亚太区工程技术总监刘崇国介绍说，该气化技术****的优点是顶置三烧嘴结构，这种结构设计能够确保气化室的流场分布更合理，燃烧反应更充分，具有较高的气化效率和碳转化率。在该项目中，气化装置粗合合成中有效气成分(CO+H2)平均值为90%，碳转化率达到98%以上。固体排渣中，粗渣排放量占整个气化装置固体排放量的70%左右，粗渣中的残碳小于1%，实现了当地劣质煤种的高效转化。

　　刘崇国说，多烧嘴顶置结构设计不但分布更加合理，而且单个烧嘴的设计相对简单，每个烧嘴对应单独的氧气路和煤粉路，可实现独立控制。除此之外，多烧嘴结构设计更有利于气化炉的大型化。

　　在环境保护方面，由于该气化炉设计合理，气化炉内的挂渣均匀，气化温度可以提高到1600℃以上;气化废水中的COD平均值小于200mgO2/l，NH3-N平均值小于100mg/l，灰水的平均浊度仅有15mg/l，废水经简单处理后可实现完全回用。在固体废弃物排放方面，气化装置产生的灰渣是良好的建筑材料，可以直接就地转化。

　　据刘崇国介绍，科林气化技术除了具有良好的技术指标外，在运行费用和整体投资上也具有较强的优势。科林气化炉可以在3.8MPa压力下实现50%~110%的负荷调节，原始开车时可直接在3.8MPa压力下半负荷投煤生产，产生的合成气直接送往变换装置，避免了低压投料时产生的大量合成气放空问题，可以大大节约开车阶段的消耗成本。另外，该项目除了烧嘴等部分专利设备从德国进口外，其他设备已经全部实现了国产化，整体投资较低。

　　据记者了解，目前我国的煤气化技术主要是运用煤气发生炉进行煤气转换。中小型企业运用的煤气化技术主要是碳煤气化技术，也就是通常说的煤气发生炉，主要通过煤气发生炉供应可燃烧的煤气进行产品的加热加工等。比较大型的企业有粉煤气化技术，也称为粉煤气化煤气发生炉，新型粉煤气化炉由粉煤烘干系统、制粉系统、燃烧室、气化室、净化室、冷却系统等组成。目前，兖矿集团煤化工项目在多处使用此技术，取得了显著的经济效益。

 

 

　　图②大唐克旗煤制气装置区一角。　(本报记者 陈丹江 摄)

　　粉煤气化凸显技术优势

　　目前，国际上比较先进的粉煤气化技术是干法粉煤加压进料，以氧气作为氧化剂并通过液态排渣的煤气化技术。该技术工艺包括煤粉制备系统、煤粉输送系统、气化与激冷、合成气净化系统及黑水处理等单元。这一技术具有煤种适应性强、技术指标高、整体投资低、运行维护费用低、节能环保突出等优点。

　　据贵州开阳化工有限公司副总经理郭成太介绍，目前，在国内，除了科林CCG粉煤气化技术已成功应用于贵州开阳化工50万吨/年合成氨装置外，2013年7月上旬，内蒙古康乃尔化学工业有限公司与科林公司就60万吨/年(一期30万吨/年)乙二醇项目签署了科林CCG粉煤气化技术授权与技术服务合同。该项目位于内蒙古通辽市扎鲁特旗，采用两台科林CCG粉煤气化炉(单台日投煤量1200吨)，计划于2015年9月建成。

　　“粉煤气化技术可以把价格低廉、直接燃烧污染较大的煤、石油焦等原料转化为清洁的、高附加值的有效气，即一氧化碳与氢气。有效气是生产化工产品的基本原料，可用于生产合成氨、醇、醚、烃类、合成天然气等高附加值化工产品，以及汽、柴油燃料，可有效替代传统石油天然气化工产品，为我国的化工生产和能源安全提供一种切实可行的替代选择，为客户打造下游产业链奠定良好基础。”郭成太介绍说。

　　山东兖矿国拓科技工程公司工总工程师许广宇指出，与碎煤加压、水煤浆等气化技术相比，干煤粉气化技术对煤种的适应性最强，可以成功转化高灰分、灰熔点、高硫分的煤种，对新疆地区高碱金属离子的煤种也具有较强的适应性，同时可以利用内蒙古和陕西北部等地区的劣质烟煤、褐煤实现本地煤炭资源的清洁、环保、高效转化。

　　许广宇说，干煤粉气化技术可转化劣质煤种，气化废水主要污染物COD和氨氮指标未经任何处理可达到中小化肥企业二级排放标准，而经简单处理可实现完全回用。本技术将填补我国在大型粉煤气化技术开发领域的一项产业空白，并使我国成为世界上唯一掌握3000吨级粉煤加压气化技术的国家，可全面促进我国煤炭加工利用领域的产业升级，带动我国煤化工制造业的发展，并能够充分保证我国在能源领域的安全。

　　据许广宇介绍，目前全世界的煤气化技术多达几十种，按照应用规模和技术特点划分主要归纳为碎煤固定床气化技术、流化床气化技术、水煤浆气流床气化技术、粉煤气流床气化技术等几种类型。

　　其中，粉煤气化技术关键设备气化炉内安装有水冷壁，气化室反应温度最高可达到2000℃以上。据了解，水冷壁的主要作用是阻挡高温直接作用到气化炉炉壁(外壳)，起到隔热作用，并可以副产低压蒸汽，而炉壁(外壳)则起到承受炉内高压的作用。位于明火一侧的水冷壁覆盖了一层SiC敷料，该设计的目的是为了保护水冷壁，并使水冷壁易于挂渣，形成渣层，从而起到以渣抗渣的作用。

　　粗合成气和渣离开气化室后，共同形成一股向下的流体，气化室出口的结构要保证在紧随其后的激冷工段形成理想的流动体。激冷室装有激冷环、导气管及破沫板，起到对粗合成气的激冷作用。该气化技术****的优点是顶置三烧嘴结构，多烧嘴结构设计，更有利于气化炉的大型化。