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匯能煤制氣項(xiàng)目選定的是西北化工研究院的多元料漿氣化技術(shù)。該技術(shù)與GE水煤漿氣流床加壓氣化技術(shù)相仿。因此我們?cè)诖酥饕�介紹GE水煤漿氣流床加壓氣化技術(shù)。

    GE水煤漿氣流床加壓氣化技術(shù)流程

    制漿

    制漿系統(tǒng)用于水煤漿的制備。原料煤在磨機(jī)中加入水、添加劑、石灰石、氨水，經(jīng)磨機(jī)研磨成具有適當(dāng)粒度分布的水煤漿，水煤漿中，煤濃度在60～65%。合格的水煤漿由低壓煤漿泵送人煤漿槽中。

    制漿過(guò)程

    水煤漿對(duì)煤種要求比較苛刻，要求煤成漿性好，這是水煤漿氣化技術(shù)適應(yīng)性比較差的主要原因。在水煤漿技術(shù)發(fā)展初期，需要使用昂貴的煉焦煤來(lái)制漿。后來(lái)，隨著研磨技術(shù)，添加劑等工藝技術(shù)的改進(jìn)，水煤漿的原料擴(kuò)展到一些低變質(zhì)煤種，如煙煤，貧煤，長(zhǎng)焰煤等等。

    總的來(lái)說(shuō)，水煤漿不適合低階煤，尤其是褐煤，也不適合較高灰熔點(diǎn)的煤。一般要求灰熔點(diǎn)小于1350℃，灰分低于15%。這些煤種具有高含水、高極性官能團(tuán)含量，可磨性差等特點(diǎn)，難以制取高濃度水煤漿。高灰熔點(diǎn)的煤水煤漿濃度往往只能提高到60%，褐煤更是低到50%。這樣導(dǎo)致氣化所需的煤耗和氧耗增高，有效氣含量偏低，降低了項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

    除煤炭外，水煤漿很適合用石油焦等來(lái)做原料，單獨(dú)或與煤炭混合制備水煤漿。

    制備的水煤漿除水煤漿濃度外，還要求粒度分布均勻。否則偏粗的粒子造成煤炭轉(zhuǎn)化率低、設(shè)備損耗高壽命短等，制約了生產(chǎn)運(yùn)行。

    西北化工研究院的多元料漿加壓氣化技術(shù)，增加了原料的適應(yīng)性。例如可以制備這樣的多元料漿：組成為含煤60-65%，油料10-15%，水20-30%。這樣擴(kuò)大了可以制漿的煤種范圍。

   合成氣（氣化）

   氣化爐是鋼制外殼，內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，無(wú)傳動(dòng)設(shè)備，內(nèi)襯耐火磚。

    水煤漿經(jīng)高壓煤漿泵加壓后，在氣化爐燒嘴與高壓純氧氣（98%以上）混合，呈霧狀噴入氣化爐燃燒室。在燃燒室中，加壓條件下，進(jìn)行復(fù)雜的不完全氧化(氣化)反應(yīng)。整個(gè)氣化過(guò)程時(shí)間很短，短則1秒，長(zhǎng)則幾秒。氣化反應(yīng)生成合成氣和熔渣。氣化壓力在2.0～8.5MPa范圍內(nèi)選址，氣化溫度1350～1500℃。生成的合成氣主要由CO，H2組成，CO+H2的含量高到80～84%，也包括CH4，CO2，H2S，H2O，N2等等。由于是高溫氣化，合成氣中CH4含量很低，不到0.1%，而且無(wú)焦油，萘，酚等難處理的有機(jī)物生成。

    合成氣和熔渣經(jīng)激冷環(huán)及下降管進(jìn)人氣化爐激冷室冷卻，冷卻后的合成氣經(jīng)噴嘴洗滌器進(jìn)人旋風(fēng)分離器和水洗塔，合成氣進(jìn)一步冷卻、除塵，并增濕，提高合成氣中水蒸氣的比例，水蒸氣的比例可以通過(guò)整個(gè)系統(tǒng)中回收低壓蒸汽，通過(guò)調(diào)節(jié)蒸汽的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)。水蒸汽比例的調(diào)節(jié)實(shí)際上就是在調(diào)整碳?xì)浔取Ｈ缓蠛铣蓺膺M(jìn)入后工序。

   熔渣則落人激冷室底部冷卻、固化，定期排出。

   由此可見(jiàn)，GE水煤漿氣化爐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，單爐生成能力高。而且反應(yīng)是密閉加壓環(huán)境下進(jìn)行，氣化爐本身無(wú)有害氣體排放。

   氣化系統(tǒng)的熱利用有兩種形式，一種是廢熱鍋爐型，可回收煤氣中的顯熱，副產(chǎn)高壓蒸汽，適用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電；另一種是水冷激型，制得的合成氣水氣比高達(dá)1.3～1.4，能滿(mǎn)足后續(xù)CO變換工序的需要，變換工序不需要外供蒸汽同，適用于制氫、制合成氨、制甲醇等化工產(chǎn)品。整個(gè)氣化系統(tǒng)不需要外供蒸汽、高壓氮?dú)饧拜斔蜌饣�用原料煤的N2和CO2。

   從前面描述的氣化工藝可以看出，混合水煤漿和氧氣的工藝燒嘴是氣化裝置的關(guān)鍵設(shè)備。

   GE氣化爐一般為三流道外混式設(shè)計(jì)，在燒嘴中煤漿被高速氧氣流充分霧化，以利于氣化反應(yīng)。

    由于工藝燒嘴插人氣化爐燃燒室中，承受1400℃左右的高溫，為了防止燒嘴損壞，在燒嘴外側(cè)設(shè)置了冷卻艋管，在燒嘴頭部設(shè)置了水夾套，并由一套單獨(dú)的系統(tǒng)向燒嘴供應(yīng)冷卻水，該系統(tǒng)設(shè)置了復(fù)雜的安全聯(lián)鎖。

   由此可見(jiàn)，噴嘴是氣化爐中的薄弱環(huán)節(jié)，平均60天就要更換。更換時(shí)必須停爐，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行周期較短。

   另外，由于爐內(nèi)反應(yīng)溫度較高，耐火磚壽命較短，每年都需要更換。

   國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的一些自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的水煤漿氣化工藝中，對(duì)噴嘴進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，噴嘴的形狀，內(nèi)部結(jié)構(gòu)，冷卻手段，安全措施都有創(chuàng)新。2008年10 月，兗礦國(guó)泰化工有限公司的多噴嘴對(duì)置式新型氣化爐還破天荒第一次向美國(guó)出口轉(zhuǎn)讓專(zhuān)利技術(shù)。

    灰渣收集

    落入激冷室底部的固態(tài)熔渣，經(jīng)破渣機(jī)破碎后進(jìn)人鎖斗系統(tǒng)（鎖渣系統(tǒng)），鎖斗系統(tǒng)設(shè)置了一套復(fù)雜的自動(dòng)循環(huán)控制系統(tǒng)，用于定期收集爐渣。每半個(gè)小時(shí)，鎖斗閥將鎖斗與氣化爐隔離，鎖斗泄壓，將渣排出系統(tǒng)，然后鎖斗重新充壓，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

    排出的灰渣成玻璃狀，不會(huì)發(fā)生揚(yáng)塵污染，易堆放，可做水泥配料。

    水處理

    氣化爐中激冷室和合成氣洗滌塔都會(huì)排出含碳，固含量較高的廢水，稱(chēng)為黑水。黑水主要用閃蒸的方法處理。黑水先后經(jīng)過(guò)高壓閃蒸、真空閃蒸，減壓閃蒸三級(jí)閃蒸，以降低黑水溫度，釋放溶性氣體及濃縮黑水。閃蒸氣用于回收熱量，閃蒸后的黑水含固量進(jìn)一步提高，送入沉降槽澄清。

    濾清后的水，返回制漿階段，制備水煤漿循環(huán)使用。

    由于氣化過(guò)程中不產(chǎn)生焦油，萘，酚等各種難處理的有機(jī)物，GE水煤漿氣化系統(tǒng)的水處理相對(duì)比較簡(jiǎn)單，污水產(chǎn)生量少，處理容易，大部分廢水都可以返回水煤漿配置處理掉。這在高水耗，高污染的煤化工行業(yè)中是非常具有吸引力的。

    除氣化工藝外，匯能煤制氣項(xiàng)目在其他工藝環(huán)節(jié)也選擇了先進(jìn)可靠的技術(shù)。

    空分裝置：法國(guó)液化空氣制品公司（AL）提供的專(zhuān)利技術(shù)及全套設(shè)備，單臺(tái)（套）制氧能力為90000Nm3/h，工藝流程采用液氧內(nèi)壓縮，空氣膨脹增壓、立式分子篩雙徑向流、低溫液體后備系統(tǒng)。關(guān)鍵設(shè)備壓縮機(jī)組選用德國(guó)MAN公司。

    硫回收：山東三維公司SSR硫回收專(zhuān)利技術(shù)和尾氣處理工藝

    甲烷合成：丹麥托普索公司提供的專(zhuān)利技術(shù)和催化劑

    變換工段：采用寬溫耐硫變換工藝，流程選用廢鍋-配氣流程，以達(dá)到合成甲烷要求的H2/CO配合比。同時(shí)回收變換余熱。

    低溫甲醇：采用大連理工大學(xué)自主研發(fā)的低溫甲醇洗技術(shù)。配套冷凍站采用丙烯壓縮制冷工藝，進(jìn)口日本日立壓縮機(jī)；

    液化（LNG）裝置：德國(guó)林德公司的專(zhuān)利技術(shù)和主要設(shè)備，LNG設(shè)計(jì)采用雙包容儲(chǔ)罐，容積30000m3。

    熱電站系統(tǒng)：熱電站設(shè)計(jì)3臺(tái)220t/h循環(huán)流化床鍋爐，配1臺(tái)3萬(wàn)Kw抽凝式汽輪發(fā)電機(jī)組，2臺(tái)3萬(wàn)Kw補(bǔ)汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。充分利用工藝系統(tǒng)反應(yīng)放熱發(fā)電。v