雖然粉煤氣化技術(shù)、水煤漿氣化技術(shù)、碎煤加壓氣化技術(shù)分別經(jīng)過(guò)了近15年、30年和40年的探索、實(shí)踐、改進(jìn),技術(shù)水平已達(dá)到相當(dāng)高的水準(zhǔn),但是煤氣化仍是煤化工項(xiàng)目中投資最大、能耗最高的裝置,出現(xiàn)的問(wèn)題也最多。根據(jù)煤氣化技術(shù)自身特點(diǎn)和生產(chǎn)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題。
進(jìn)一步提高國(guó)產(chǎn)化水平、降低裝置投資
從引進(jìn)的Shell、GSP、GE、科林煤氣化技術(shù)與國(guó)內(nèi)的類(lèi)似煤氣化技術(shù)相比,投資都要高很多,其主要原因:一是軟件費(fèi)高(專(zhuān)利費(fèi)+PDP費(fèi)+技術(shù)服務(wù)費(fèi)),二是要購(gòu)買(mǎi)一些專(zhuān)利設(shè)備或關(guān)鍵設(shè)備,三是一些流程、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)太過(guò)繁瑣或不合理,也是造成投資高的一個(gè)原因。因此,我們?cè)谝M(jìn)國(guó)外煤氣化技術(shù)時(shí),要進(jìn)一步減少購(gòu)買(mǎi)專(zhuān)利設(shè)備或關(guān)鍵設(shè)備(即是指定制造商的設(shè)備),進(jìn)一步優(yōu)化流程和控制,以降低投資。
提高煤氣化壓力,加大單爐投煤量
從目前各種氣化工藝來(lái)看,除水煤漿氣化將氣化壓力提高到了6.5~8.7MPa,其它氣化工藝壓力均在1.0~4.0 MPa之間,不但造成設(shè)備龐大、投資增加,也是煤化工項(xiàng)目能耗高的主要原因。因此氣化壓力還有提高的空間,例如某公司已將MK+碎煤氣化工藝氣化壓力提高到了6.0MPa(尚未整體工業(yè)化)。
單爐氣化能力小也是造成煤化工項(xiàng)目投資大、占地大的主要原因,目前除Shell粉煤氣化、多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化工藝單爐最大投煤量達(dá)到3000 t/d外,其它煤氣化工藝單爐最大投煤量還在1000~2200 t/d之間,有些雖說(shuō)可達(dá)到3000 t/d,但還沒(méi)有工業(yè)實(shí)踐。
綜合降低投資、提高能位
從目前已投產(chǎn)或在建的煤化工項(xiàng)目來(lái)看,似乎煤氣化走進(jìn)了一個(gè)怪圈,要么是裝置投資高、能位高,要么是裝置投資低、能位低。例如SHELL煤氣化設(shè)有合成氣冷卻器,可產(chǎn)5.2 MPa中壓蒸汽,能位較高,但投資也較高;例如GSP、航天爐、科林等煤氣化工藝投資比Shell煤氣化低,但水冷壁產(chǎn)低壓飽和蒸汽,能位低,不好利用,氣化爐出來(lái)1350℃的高溫煤氣直接去冷激,使得煤氣中帶有大量水汽,對(duì)于需要深度CO變換的煤化工項(xiàng)目是合理的(例如合成氨項(xiàng)目),但對(duì)于不需要深度變換的煤化工項(xiàng)目(煤制氣、煤制油),煤氣中的水汽過(guò)剩,不但造成能位下降、能量損失,還需要增加換熱器、分離器來(lái)回收能量,從而延長(zhǎng)了流程、增加了阻力,也增加了投資;水煤漿氣化幾乎都是走激冷流程,也存在這個(gè)問(wèn)題;碎煤加壓氣化和CO變換也是產(chǎn)出大量低壓飽和蒸汽,比較難以利用。因此,煤氣化工藝選擇要和煤化工項(xiàng)目整體考慮,既要降低投資,也要提高能位,從而使項(xiàng)目總體達(dá)到合理、高效。
降低能耗、水耗
煤化工項(xiàng)目是高能耗、高耗水項(xiàng)目,進(jìn)一步降低能耗、水耗勢(shì)在必行,煤氣化也有研究提升的空間。例如Shell煤氣化工藝采用壓縮循環(huán)氣去冷激合成氣到900℃左右,這樣也造成了能量浪費(fèi),能否采用其它介質(zhì)或方法達(dá)到降溫、除塵的效果,國(guó)內(nèi)已有工程公司正在嘗試改進(jìn);Shell煤氣化工藝采用干法除塵,需要大量的吹掃氣也造成消耗增加,也可考慮改進(jìn)。
現(xiàn)在大型煤化工項(xiàng)目同時(shí)考慮幾種不同類(lèi)別的煤氣化工藝相組合,以處理原料粉煤和碎煤比例問(wèn)題,可探討采用耦合的方法,將不同的煤氣化工藝所存在的不同問(wèn)題耦合處理。例如現(xiàn)在大型煤制天然氣項(xiàng)目,大部分采用碎煤加壓氣化和氣流床氣化(水煤漿氣化或粉煤氣化)相結(jié)合的方案,如采用碎煤加壓氣化+水煤漿氣化組合氣化工藝,可慮將碎煤加壓氣化產(chǎn)生的大量有害廢水去水煤漿氣化制漿,這樣不但節(jié)約了水耗,也降低了污水處理的投資和費(fèi)用,降低了環(huán)境污染。
優(yōu)化灰水處理系統(tǒng),降低粉塵帶出量
現(xiàn)在有些煤氣化裝置存在煤氣含塵量大,造成CO變換裝置換熱器堵塞、第一變換爐上部催化劑失活等問(wèn)題,同時(shí)也存在污水排放量大、灰水循環(huán)量大的問(wèn)題,有必要進(jìn)一步探討煤氣洗滌和灰水循環(huán)工藝優(yōu)化問(wèn)題。