中电投霍城60亿立方米/年煤制天然气项目煤气化工艺技术选择

韩腾 崔兴毅（中电投伊犁能源化工有限责任公司霍城煤制气分公司，新疆伊犁835200）

中电投霍城60亿立方米/年煤制天然气项目煤气化工艺技术选择

韩腾 崔兴毅（中电投伊犁能源化工有限责任公司霍城煤制气分公司，新疆伊犁835200）

根据我国天然气发展的现状，结合项目煤气化原料煤的煤质，主要通过对GSP、Shell、Lurgi与BGL五种大型煤气化技术进行比较分析，说明了中电投霍城60亿立方米/年煤制天然气项目煤气化技术选择的合理性、可行性。

煤制天然气；煤气化；技术

我国化石能源结构为富煤、贫油、少气，煤炭资源在我国的能源结构中占据重要地位。随着我国对环保要求日益提高，推动煤炭资源清洁高效利用，建立“清洁、低碳、安全、高效”的现代化能源体系，已成为煤炭资源利用的必然要求。煤制天然气是煤炭清洁高效利用途径，明显优势，符合国家产业发展政策，在一定程度上得到了国家支持。先进的煤气化技术不仅能减轻燃烧排放物对大气的污染，而且还能提高煤炭清洁利用率。尽管近两年国际油价频频走低，但是发展煤制天然气在很大程度上可以缓解国内天然气的供需紧张问题，为国家能源安全提供保障。

1　煤制天然气主要工艺过程

煤制合成天然气是以煤为原料，通过煤气化、粗煤气净化、甲烷化等工艺制取合成天然气，最后通过压缩和干燥制得满足标准要求的合成天然气［1～2］。

该工艺路线主要包括空分制氧、煤气化、低温甲醇洗、脱硫脱碳、甲烷化等装置及硫回收、废水处理、公用工程等。其中，空分单元、变换及净化单元等都是在现代煤化工中广泛应用的成熟技术。然而煤制天然气工艺技术关键在于煤气化技术选择。

2　煤气化技术选择

2.1煤源分析

新疆煤炭资源丰富，是国家重要的煤炭资源基地，预计储量占全国40%以上，位居全国首位。伊犁区域煤炭远景预测储量为4770亿吨，现已探明煤炭储量为292亿吨，区内各可采煤层的煤主要以长焰煤、不粘煤和弱粘煤为主，具有特低灰～低灰、特低硫～低硫、中高挥发分、中高～高发热量等特点。

2.2煤气化技术比较

煤气化是以煤化工系统中最重要的核心技术，按煤与气化剂在气化炉内运动状态可分为固定床加压气化技术（Lurgi炉、BGL）、水煤浆加压气流床气化技术（GEGP、多元料浆、多喷嘴对置、E～GAS）和干粉煤加压气流床气化技术（Shell、GSP、Prenflo、航天炉、两段炉）三类。

在大型现代化煤气化技术中，E～GAS技术国内无运行装置，技术支持性较差；Prenflo在全世界只有1套商业化运行装置，在国内无业绩；航天炉生产能力还比较小，工业化运行时间不太长，需积累经验，若直接放大应用风险较大；西安热工院的两段炉虽然有3套在建工业化装置，但都没有投入运行，还有待实践检验和积累经验。从技术成熟可靠角度考虑，不推荐采用这4种技术。适合本项目的气化技术包括较成熟的GEGP、多元料浆、多喷嘴对置、GSP、Shell、Lurgi和BGL气化技术。

根据本项目的特点，选择有代表性的GSP、Shell、Lurgi与BGL五种大型煤气化技术进行气化技术特点比较。

2.2.1Lurgi碎煤加压气化和BGL技术

Lurgi碎煤加压气化：从装置投资角度，相对于水煤浆气化和干粉煤气化，Lurgi气化装置投资最低，空分装置投资较低，净化及甲烷化装置投资也稍低。但由于Lurgi气化工艺污水组分复杂、排放量大、处理难度大，相应的后处理投资和处理成本也都大幅增加；煤的灰熔点低，灰熔点相对温差较小，为了控制炉温，蒸汽消耗量大，同时甲烷化副产蒸汽少，锅炉投资增加。此外Lurgi气化技术对的粒径要求较严。由于本项目所使用的煤机械强度较差，特别容易风化，需要加工成型煤，投资增加。

从环境保护角度，Lurgi炉污水含有高浓度的挥发性酚、多元酚、氨氮等组份，无法直接进污水处理装置，需要先进行酚、氨回收。经回收后的排放污水中CODcr、BOD5、酚、氨氮等各类污染物质浓度仍很高，污水处理部分的流程长，投资、运行费用较高，并且处理方法及效果有待进一步验证。

BGL气化技术：BGL气化技术克服了Lurgi气化的一些缺点，由固态排渣改为液态排渣方式，蒸汽分解率大大提高，废水处理量仅为碎煤加压气化炉的约1/3。但也继承了其某些缺点，如：对原料的粒径要求、热稳定性要求等；技术的成熟性和稳定性还待进一步提高；粗煤气成分复杂，杂质含量多，煤气净化系统较为繁杂；污水处理方面，污水量有所减少，但特别难以处理的离子浓度更高，处理难度更大。

2.2.2GSP和Shell干煤粉加压煤气化工艺

GSP和Shell干煤粉加压煤气化工艺煤种适应性强，这两种气化技术还具有指标优越、单炉能力大、洁净环保、技术相对成熟可靠的特点。针对本项目GSP干粉激冷技术具有以下优势：1）煤种适应性强：该技术气化温度高，可以气化高灰熔点的煤，故对煤种的适应性更为广泛，从较差的褐煤、次烟煤到石油焦均可使用，也可以两种煤掺混使用；2）环境友好：气化温度高，有机物分解彻底，无有害气体排放；污水排放量少，污水中不含酚、氨氮等各类污染物，易于处理；3）技术指标优越：气化温度高，一般在1350～1750℃。碳转化率可达99%，合成气中CO+H2高达90%以上，冷煤气效率可达80%以上；4）装置大型化：气化炉大型化，设备台数少，维护、运行费用低。

3　结语

综合煤种适应性、环保、投资、装置大型化和技术可靠性诸多因素分析论证，本项目最终选择GSP干粉煤气化工艺技术合理。

［1］田基本.煤制天然气气化技术选择［J］.煤化工，2009，37（5）：8～11.

［2］刘江，宿凤明，凌锋.煤制天然气项目气化技术选择［J］.化学工业，2010，28（11）：8～11.