適用于褐煤的氣化技術(shù)簡析

褐煤具有水分大、發(fā)熱量低、化學(xué)反應(yīng)性好、易燃易碎等特點，不利于直接燃燒和運輸，發(fā)展煤化工項目，進(jìn)行就地轉(zhuǎn)化是一個比較好的選擇。大規(guī)模煤氣化是現(xiàn)代新型煤化工的龍頭，合成氣可以用于生產(chǎn)各種下游產(chǎn)品。結(jié)合國家發(fā)改委提出的現(xiàn)代煤化工重點示范項目，包括煤制油、煤制烯烴、煤制天然氣等，如何根據(jù)褐煤的特點，選擇合適的煤氣化技術(shù)，保障煤化工裝置的高效和平穩(wěn)運行，保證項目的經(jīng)濟(jì)性，成為業(yè)主廣泛關(guān)注的重點問題。
　　目前主流煤氣化技術(shù)主要分為固定床、流化床和氣流床三大類，下面分別根據(jù)三類氣化技術(shù)的特點和應(yīng)用現(xiàn)狀分析其在褐煤氣化上的適用性。
　　固定床氣化爐
　　固定床氣化爐要求入爐煤有較好的熱穩(wěn)定性和較高的抗碎強(qiáng)度，并使用粒度5毫米以上的粒煤。尤其在使用年輕褐煤時，由于煤的熱穩(wěn)定性比較差，需要考慮將其加工成型煤。
　　褐煤用于固定床加壓氣化，在我國已有超過30年的歷史。目前應(yīng)用最廣泛的固定床氣化爐主要是魯奇爐，包括其各種改進(jìn)型號。國內(nèi)的生產(chǎn)實踐表明，褐煤用于固定床氣化爐完全可行。
　　固定床氣化技術(shù)在不斷前進(jìn)和發(fā)展。德國澤瑪克清潔能源有限公司BGL煤氣化技術(shù)采用液態(tài)排渣，綜合了固定床氣化與熔渣氣化技術(shù)的長處，與固態(tài)排渣氣化爐相比其蒸汽用量和氣化廢水大幅度減少。賽鼎工程公司正在開發(fā)以CO2替代水蒸氣作為氣化劑，從而可以充分利用原料褐煤中的水分進(jìn)行CO變換，同樣可以大幅降低廢水排放。魯奇已經(jīng)宣布其新型FBDB氣化技術(shù)重返中國，并將推進(jìn)其在煤制合成天然氣等領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　流化床氣化爐
　　流化床氣化通過流化狀態(tài)增強(qiáng)氣化爐的傳熱和傳質(zhì)，從而改善氣化效率和氣化速度。由于流化床氣化時床層溫度相對較低，因此適合于反應(yīng)活性高的煤種，例如褐煤和其他低階煤。對原料的粒度一般要求為0.5~6mm。
　　與固定床氣化爐一樣，流化床氣化爐同樣可以接受水含量較高的原料煤，其對褐煤的氣化效果已經(jīng)得到驗證。
　　KBR公司研發(fā)的TRIG氣化爐（輸運床氣化爐）適合以褐煤等低階煤為原料的煤化工項目。這項技術(shù)自2009年開始轉(zhuǎn)讓。原料煤即使含水量高達(dá)18-20%也可以直接進(jìn)爐。
　　氣流床氣化爐
　　氣流床氣化技術(shù)溫度、壓力高，單爐生產(chǎn)能力大，廢水排放低，一般要求進(jìn)料粒度<100μm。氣流床氣化主要包括水煤漿氣化技術(shù)和干粉煤氣化技術(shù)。
　　褐煤用于水煤漿氣化最大的問題在于成漿性較差，煤漿濃度難以超過50%，導(dǎo)致氣化效率低。通過磨煤與級配技術(shù)，使煤粉大、小顆粒分布合理，達(dá)到較高的堆積效率，將可以提高成漿濃度，符合水煤漿氣化的經(jīng)濟(jì)性要求。國家水煤漿工程技術(shù)研究中心和榆林西部煤炭技術(shù)研究中心分別開發(fā)了褐煤制高濃度水煤漿技術(shù)，使褐煤成為水煤漿氣化可用的原料煤種。
　　干粉煤氣化技術(shù)采用褐煤進(jìn)料，一般要求褐煤煤粉水分含量低于8-12%，由于大部分褐煤水含量較高，因此入爐前必須進(jìn)行干燥。褐煤用于干粉煤氣化在國內(nèi)已有成功示范。大唐國際位于內(nèi)蒙古多倫的煤制聚丙烯項目，采用了3臺單爐投煤量為2800噸/天的殼牌氣化爐。褐煤干燥采用大唐國際與五環(huán)工程公司共同開發(fā)的蒸汽管式干燥工藝。目前褐煤干燥系統(tǒng)和殼牌氣化爐都已試車成功。
    總體而言，現(xiàn)代煤化工重點示范項目，包括煤制油、煤制烯烴、煤制天然氣等，隨著技術(shù)得到驗證，在“十二五”期間，將迎來一個新的發(fā)展階段。從煤種的氣化適應(yīng)性來看，固定床、流化床和氣流床氣化技術(shù)都可以勝任對褐煤的氣化，但需要根據(jù)氣化爐的特點，對入爐的褐煤進(jìn)行一定程度的預(yù)處理。隨著對褐煤氣化技術(shù)的理解和應(yīng)用的提升，褐煤氣化市場進(jìn)一步擴(kuò)大，褐煤的清潔高效利用，將獲得新一輪的發(fā)展。