恩德粉煤气化技术评估报告

恩德粉煤气化技术评估报告 化学工业部规划院 摘 要 煤碳是我国的主要能源，在相当长的时期内，我国以煤为主要能源的生产和消费结构不会发生大的改变。但我国煤炭利用技术比较落后，带来了环境污染，发展洁净煤技术是提高我国煤炭利用效率，减少环境污染，实现可持续发展的重要途径。 煤气化是洁净煤技术的重要方面。我国现有煤气化技术落后。目前化工、冶金、机械、建材和城市燃气等行业所用的气化炉基本上是传统的固定层气化炉，该炉只能气化优质块煤，造成许多企业原料费用高，生产成本居高不下。我国也引进了一些国外先进的煤气化技术，如鲁奇炉、德士古水煤浆气化炉、U-GAS气化炉等，但这些引进技术的一次性投资大，固定费用高，大部分企业特别是中小企业难以承受，限制了引进煤气化技术在国内的进一步发展。而国内自行开发的煤气化技术仅处在试验和小规模工业示范阶段，尚不具备大规模推广的条件。 恩德粉煤气化技术，是中朝合作抚顺恩德机械公司，将朝鲜恩德“七.七”联合企业的粉煤气化技术引进来，并结合国情完善、开发的专利技术，设备已完全实现了国产化，它具有以下的特点:1.可采用粉煤，原料来源文;2.气化强度大，单 3台炉生产能力40，000Nm/h(相当于9万吨/年合成氨);3.操作弹性大，运行可靠;4.不产生焦油、酚等杂质，煤气净化简单，有利环保;5.维修简单、运转率高，运行成本低;6.投资省，气化部分投资仅为引进技术的30~50%;7.技术成熟，该技术在朝鲜制造甲醇和氨合成气，已运转了三十多年，国内景德镇煤气 3厂的10，000Nm/h的空气煤气装置已建成投产。 恩德粉煤气化技术可应用于我国的化肥行业，特别是中小化肥企业的原料路线改造，化工行业的甲醇、氢气、一氧化碳等化工原料的生产，城市煤气，冶金行业、机械行业、建材行业的燃气等领域应用。是一种适合中国国情的洁净煤气化技术，值得在有关行业内推广。 恩德粉煤气化技术评估报告 (一)恩德粉煤气化技术介绍 1、技术发展的历程 恩德粉煤气化技术是朝鲜恩德“七.七”联合企业引进德国温克勒技术后，在生产运营实践中，结合本国实际，经多次革新改造后，发展完善起来的、具有自己特点的实用新型煤气生产技术，已经在朝鲜正常运行三十多年。 350年代，朝鲜为发展化学工业通过原苏联引进了两台1万m/h台的温克勒炉。60年代后为适应生产发展需要开始对该炉进行改造，一开始就是原装置改造， 333生产能力达2万m/h台，之后又发展为3.4万m/h台，乃至现在的4万m/h台。运行三十多年的时间证明，这一炉型具有很多优点，一是煤源丰富价格低廉;二是气化强度大;三是操作弹性大;四是运行稳定可靠，运转率高;五是不产生焦油、油渣等杂质，净化简单，环境影响小;六是投资运行成本低等。 1996年，抚顺市黎明机械厂经考察论证，和朝鲜平壤技术贸易中心合作成立了中外合作抚顺恩德煤气炉制造安装有限公司(现改名为抚顺恩德机械有限公司)，引进了该技术并结合中国国情加以开发、完善，采用先进的DCS控制等技术，提高了原来恩德炉的技术水平。恩德炉专有技术已于1999年获得了中国实用新型专利，并于2000年2月获得了粉煤气化装置的生产制造服务的ISO-9002认证。 2、工艺技术原理 温克勒炉为流化床气化工艺，五、六十年代在世界各地大量使用，但主要是用于生产工业和民用发生炉煤气。 恩德煤气化技术是在温克勒炉技术的基础上，经过几次的革新改造发展起来的技术。恩德煤气炉与传统温克勒炉相比作了三项重大改进;其一是炉底部改成一定形状的锥体，取消了原有的炉蓖，代之以布风喷嘴;其二是在发生炉出口增加了旋风除尘返料装置。其三是改变废热锅炉位置，减轻磨损。 恩德煤气化炉的气化流程如下: 0-10毫米的合格粉煤由备煤工段送至本工段的氮气加压密封的气化炉煤仓。煤通过煤仓底部的三个螺旋加煤机送入发生炉底部锥体段。空气或氧气由离心式鼓风机吸入，加压至0.4Mpa，和过热蒸汽混合气作为气化剂和流化剂，分多路从一次喷嘴和二次喷嘴进入气化炉。按照煤气热值要求，采用不同浓度的富氧空气。粉煤和气化剂直接接触反应，在炉内形成密相段和稀相段。密相段温度分布均匀，反应温度950-1000?，稀相段温度还要高一些。这样煤中的焦油，酚和轻油被高温裂解。 一次喷咀设在加煤机下方的发生炉锥体部位，与切线方向成一定仰角和斜角，使入炉原料煤较好流化，并发生燃烧反应和水煤气反应。大部分较粗颗粒在炉底锥体段附近形成密相段，呈沸腾状，气、因两相传质，传热剧烈;其余入炉细粉和大颗粒受热裂解产生的小颗粒由反应气体携带离开密相段，在炉的上部形成稀相区，并在此处与二次风嘴喷入的二次风进一步发生反应。 入炉较粗重杂质及反应后的灰渣落到气化炉底部，由水内冷的螺旋出渣机排于密闭灰斗，定期排到炉底渣车，再倒入渣仓，经短皮带送到临时储渣场，这部分灰渣约占总灰量40%。未经过反应完全的细粉颗粒由煤气带出炉外，经旋风除尘将其中较粗部分降下，靠重力经回流管返回气化炉底部，再次气化，从而使飞灰含碳降低到15%以下。 出炉煤气温度900-950?，通过旋风除尘器，经飞灰沉降室再进入废热锅炉回收余热，产生过热蒸汽。由于煤气先经过飞灰沉降后再进废热锅炉，使废热锅炉的受热面磨损大为减轻。 废热锅炉出口煤气约240?，进入洗涤冷却塔除尘冷却，出口温度降为35?，之后进入湿式电除尘器进一步除尘，经煤气鼓风机加压，经捕滴器汇入外送煤气总 3管，出站煤气含尘?50mg/m ，温度35?，压力0.002Mpa。煤气经电除尘后可作为合成气，或直接送煤气管网。 3、技术特点 恩德粉煤气化炉的工艺技术，同原温克勒气化炉相比有以下特点: (1)炉底炉蓖改为喷咀布风 原温克勒气化炉的炉底均设有炉蓖，目的是为了分布气化剂和排渣。在生产过程中，大的灰颗粒要落在炉蓖上，但为了保证气化剂的均匀分布，在炉蓖上不能有炉渣粘结，所以要求炉床温度要低，这就限制了炉子的生产能力;另外在实际生产中，经常会出现炉底局部高温、结渣、偏渣等情况需停炉处理，缩短了炉子生产运行时间。为解决这一问题，恩德炉取消了炉蓖，将炉体下部改成一定开关的锥体，用喷咀向炉内送风，气化剂和流化剂通过喷咀，使煤粉得以充分流化，解决了炉底结渣问题，使气化炉的运转变得稳定可靠，炉子的运转率一般都在90%以上(365天/年计)。 (2)解决了带出物含碳量高的问题 在生产过程中，由于摩擦、碰撞、热解使煤的颗粒变小，包括入炉煤料中含有较高的细粉。发生炉出口煤气带出物较多，含碳量较高从而使得原料碳的利用率低。 为了解决这个问题，采取了两项措施:一是在炉体中上部增设二次喷咀，使小颗粒进一步气化;另一个方法是采取热回流的方法，即用干式旋风除尘器。一般情况下，炉渣从炉底部排出40%，60%从炉顶随煤气一起带出。从粗煤气中分离出的固体颗粒通过回流管返回气化炉内再次流化气化，使飞尘中含碳量降低到15%以下，从而提高碳的利用率可达92%。 (3)发迹废热锅炉的设置位置 恩德粉煤气发生炉将废热锅炉设置在旋风除尘器的后面，出炉煤气经除尘器后再进 入废热锅炉。由于煤气中含灰量的降低，对锅炉管的磨损大为减少，这样大大延长了废热锅炉的寿命的检修期。实践证明，废热锅炉每年只需检修一次。 (4)气化强度大 由于流化床的气固相接触好，加强了热传导和热交换，强化了传热过程，使气化 3强度变大。最大单炉产气量可达40，000m/h以上。 (5)煤源丰富价廉 恩德炉可以使用高灰份的劣质粉煤，使煤源得到很大拓展，资源得到充分合理利用，同时由于褐煤价格比较低，运输半径小，运费降低，使煤气制造成本显著下降。 (6)极少产生焦油，净化简单 在流化床中，由于温度高而且各处温度分布均匀(均在900-950?以上)，原料中的挥发份受热迅速分解，焦油、重质碳氢化合物等裂解比较完全，从而煤气中焦油、油渣等含量低，净化系统简单，污染少。 (7)操作弹性大，开停炉方便 恩德炉最小负荷受到流化所需要的最小速度的限制，最大负荷则受到残留物完全燃烧所需最短时间的限制。气化炉生产负荷可在 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 负荷0~110%范围内调节。 气化炉开停炉操作方便，如需停炉，可停供氧气(或富氧空气)、煤和蒸汽，在 几分钟内即可实现停炉。因流化床冷却速度慢，即使在几天之后仍可鼓入氧(富氧、空气)和蒸汽重新启动。停炉期每天喷入一次或两次少量空气就可维持炉温。这一特点对于工业燃气的生产组织和调度创造了条件。 (8)运转稳定可靠、检修维护少 由于取消了炉蓖，避免炉底结渣问题，气化炉实际就是一个空桶。气化炉仅由内衬耐火材料的炉体和可拆卸的喷咀组成，没有传动部分和易损件，故不需太多的维修即可获得较高连续运转率，一般可达90%以上。 (9)运行成本低 恩德炉生产工艺较简单，生产人员和材料费用仅为固定床炉型的一半。按国内某 3厂现行价格标准核算(某厂介绍)，恩德炉产半水煤气成本0.12或0.13元/m， 3而固定床为0.19~0 .22元/m，是恩德粉煤气化炉的1.73倍。 (10)自产蒸汽量大 每万立方米煤气可产5.5吨蒸汽(P=0.6Mpa)，80%自用，20%外送做到造气蒸汽自给并有富余。 (11)投资少，工期短 33以每1万m计算，恩德煤气化装置的投资额是1000—1500万元/h万m(随热值定)，不足德士古气化炉投资的40%(德士古按国产化方式建设)。单台恩德炉规模增加，单位投资将进一步降低。 (12)所产的煤气用途广泛 恩德炉可根据煤气的要求采用空气、富氧空气、氧气作气化剂，生产不同组成和热值的煤气，可用作工业用燃料气、民用燃料气、合成气(生产合成氨、甲醇等)。 4、应用情况 温克勒炉在世界上曾有较多的企业采用，在此技术上发展起来的恩德炉在朝鲜恩德联合企业，生产合成氨、甲醇用合成气，已运行了30多年，我国景德镇煤气厂的空气煤气装置已投入了运行。 3朝鲜恩德联合企业现有两台气化炉，1#炉产气量为4万Nm/h，2#炉产气量为 33.4万Nm/h。两台炉均采用纯氧气化(93~95%)，所用煤种为当地褐煤，以2#炉为例，气化主要 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 如下: 煤工业分析:W1 16.57% W8%(干燥后) V 22.51% A 39.72% C 33.78% 灰熔点:T1 1180? T2 1215? T3 1300? 3煤气产量:38，000Nm/h 煤气组成:CO2 21.40% H2 40.4% CO 31.1% CH4 2.5% N2 4.4% 33煤气热值:8.89MJ/Nm (2127 Kcal/Nm) 废锅蒸汽产量:18.5t/h P=0.6MPa 从气体组成看，气体中CO+H2达~70%，甲烷含量2.5%，可以用来生产合成氨 3和甲醇，按单炉产气量38，000Nm计，气化炉生产能力约9万吨合成氨/年。与德士古煤气化的单台炉能力相当。 江西景德镇煤气厂的恩德气化炉于2001年初建成投产，该炉采用空气气化，生产低热值煤气。曾气化过多种煤种,目前主要采用河南义马煤。该炉设计能力为 310,000Nm/h,实际操作负荷可在30%~150%的设计范围内调节。造气炉运行稳定，达到或超过了各项设计指标。煤气生产成本大幅度降低，该厂原气化块煤的固定床气化炉已停产。 5、消耗及投资 恩德炉适用煤种较为广泛，对煤种要求不高，尤其是适应于粉煤的气化。一般要求气化的煤种达到如下的指标: 灰分 ? 40% 全水份 ? 8%(水份高时，应采用干燥措施) 粒度 ?10mm ,10mm ? 3% (为保证大块不进炉应有粉碎和筛分设备) 活性 950? , 65% T2 ? 1250? 煤种:褐煤、长焰煤、不粘或弱粘结煤 生产不同的煤气产品，恩德炉消耗指标有所不同。采用国内某种煤时恩德炉消耗指标如下: 注:电耗中包含空气制氧电耗。根据煤种不同，技术经济指标将相应变化。 恩德炉气化装置主要设备包括:贮煤槽及卷扬机、煤气炉、旋风分离器、废热锅炉、螺旋供煤机、煤气洗涤、冷却塔、喷嘴、软水泵、闸阀等。气化能力4万3m/h的炉型投资概算如下。 注:该投资包括从贮煤仓到废热锅炉煤气出口为此，不包括设计、培训、技术专有费等。 (二)恩德粉煤气化技术与其它煤气化技术的比较 目前国内外的煤气化技术不下十几种，但成熟可靠并已较多地实现工业化的技术不多，国外技术主要有:德士古水煤浆气化技术、壳牌粉煤气化技术、鲁奇碎煤加压气化技术，循环流化粉煤气化技术。国内技术主要有:固定层间歇气化技术、固定层富氧连续气化技术、灰融聚粉煤气化技术、间歇流化床粉煤气化技术等。 1、国外技术 (1)鲁奇碎煤加压气化 鲁奇碎煤加压气化技术产生于20世纪40年代，是目前世界上建厂数量最多的煤气化技术，运行中的气化炉达数百台。鲁奇气化炉生产能力大、煤种适应性广，主要用于生产城市煤气。生产合成气的厂较少。我国云南解化集团和山西脊集团采用该技术生产合成氨，解放军化肥厂为年产产15万吨合成氨，山西天脊集团为年产30万吨合成氨。但鲁奇气化炉生产合成气时，气体成分中甲烷含量高(8-10%)，且含焦油、酚等物质气化炉后需设置废水处理及回收、甲烷分离转 化等装置，用于合成气生产流程长、投资大，因此，单纯生产合成气较少采用 鲁奇气化炉。 )德士古水煤浆气化 (2 德士古气化工艺是1978年推出的世界上第二代煤气化工艺，其技术特点是对煤种的适应性较宽，对煤的活性没有严格的限制，但对煤的灰熔点有一定的要求(一般要低于1400?);单炉生产能力大;碳转化率高，达96-98%，排水中不含焦油、酚等污染物;煤气质量好，有效气(CO+H2)高达80%左右，甲烷含量低，适宜做合成气。 德士古气化工艺目前在世界上已建成了8个厂，其中在我国已建成投产4个(鲁南、渭河、上海三联供、安徽淮南)，单炉投煤量从360吨/天~1500吨/天，气化压力从2.6MPa~6.37MPa，生产的合成气用于生产合成氨、甲醇、醋酸、发电等。通过这几套德士古煤气化装置的建设，我国在设计、设备制造、施工、生产操作等方面已积累了丰富的经验，除进口部分关键设备外，大部分设备均可立足国内制造国产化程度较高。 (3)壳牌粉煤气化 壳牌粉煤气化技术由壳牌公司在渣油气化的基础上于1972年开始研究，1978年在德国汉堡建成一套中试装置，1987年在美国休斯敦附近建成投产了投煤量在250~400吨/日的示范装置，1993年使用该工艺的大型煤气化联合循环发电装置在荷兰Buggenum投产，气化炉为单系统操作，单台炉的投煤量2000吨/日。 该技术的主要特点是:1)干粉煤进料，煤种适应性广;2)气化温度高，碳转化率高，产品气中甲烷含量低，CO+H2含量高达90%(干气);3)与德士古气化相比，氧耗可降低15%~25%;4)单炉生产能力大，目前单炉最大煤处理能力为2000吨/日，5)气化炉采用水冷壁，无耐火衬里，维护工作量小;6)气化热效率高，冷煤气效率可达80%左右。7)气化废水处理较简单，必要时可以做到零排放。 以上三种煤气化技术的共同特点是采用纯氧加压气化、单炉生产能力大，技术先进。但投资大，对装置规模有较高的要求，最小规模为年产20万吨合成氨，一般在年产30万吨氨以上的规模。由于引进技术的煤气化装投资费用高，近年来，虽然国内许多企业，特别是中小氮肥拟采用这些技术进行原料路线的改造，但由于资金限制，改造成功的厂数很少。 (4)循环流化床粉煤气化技术(CFB) 循环流化床粉煤气化技术由德国鲁奇公司开发，已实现工业化应用生产燃料气，但目前尚无生产合成气的商业化装置。 该技术以0-6mm的粉煤为原料，以氧气和水蒸汽作为气化剂，气化压力为 0.16~0.2MPa，气化温度为960~1050?。气化炉内的气体流速为1-4m/s，气体在气化炉内的停留时间为4-6秒，粗煤气中夹带的因体大部分在旋风分离器内脱除后，由带有气封的下灰管循环返回气化炉底部。此外，还有在喇叭状炉床内形成的内循环。由于新加入的原料、气化剂及大多数是煤灰的循环物质之间的混合，气化反应在气化炉底部附近入炉后立即进行，而且循环物和新加入原料之比可达40倍，从而导致碳转化率可高达98%以上，灰渣含碳率低于5%。 2.国内技术 (1)固定层富氧连续气化 固定层富氧连续气化技术是在固定层间歇气化技术上改进开发的，该技术采用含氧40~60%的富氧空气，与蒸汽混合后入炉连续造气。60年代，以焦炭为原料的富氧气化技术在吉化、淮南等厂开发成功，90年代，部分企业掌握了无烟煤富氧连续气化技术。固定层富氧连续气化技术实现连续操作消除了吹风气污染、单炉生产能力可提高一倍。该技术不仅需要氧气，还需使用无烟块煤(小块)或焦炭，原料仍有很大的局限性。 (2)间歇式流化床煤气化 郑州永泰能源新设备有限公司开发的常压间歇式流化床煤气化工艺于80年代初开始开发，已成功地应用于城市燃气中。该工艺为常压间歇式流化床煤气化技术。 它使用粉煤，用空气和水蒸汽作为气化剂又作流化介质，使粉煤在流化状态下燃烧和气化，间歇进行，空气作气化齐时产生的吹风气放空，蒸汽作气化剂时，制取水煤气。该技术具有如下的特点:使用煤种范围较广，适用于灰融点高于1200?的各种煤种的粉煤;气化温度高，生产过程基本不产生焦油和酚;气化过程采用空气，省去制氧过程。 间歇流化床煤气炉可以1-13mm的粉煤制气，原料可使用无烟煤，也可使用廉价的褐煤、弱粘结性烟煤。该炉已在河南南阳、郑州等城市煤气厂运行了两年左右的时间，运行比较稳定，具备了进一步扩大生产规模的能力。但在合成氨装置上 3尚没有成功运转的经验，另外，气化炉规模小，单台炉产量在1600~1700m左右，化肥厂的改造需建设许多台气化炉，占地面积大，管理不便。装置是间歇操作自动化程度低，存在吹风气的污染问题。 目前山东鲁西化工集团正在建设采用常压流化床煤气化技术的Φ2500mm气化炉，用于生产合成氨， 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 先上一台，再逐步更换其余煤气化炉。 (3)灰融聚流化床气化炉 灰融聚流化床气化炉是中科院山西煤化所开发的。1999年3月内径1米气化炉进行的120吨陕西彬县粉状烟煤的大样试烧。目前陕西城化股份公司正在进行8万吨合成氨的原料路线改造，拟建四台常压气化炉及配套的空气装置，单台气化炉满足2万吨/年合成氨的要求。目前已有一台气化炉建成投产(年产2万吨合成氨)。据介绍，该工艺的造气工艺指标如下: 气化炉内径2.4m，总高15m 煤 4200kg/h 3氧 2025Nm/h 蒸汽 4000kg/h 温度 1050~1100? 压力 0.13Mpa(A) 气化成分 H2 CO CO2 N2 CH4 39.0 31.0 20.7 7.5 1.8% 从气化指标上看，该技术也可用于生产合成氨，但该技术日前还处在小规模工业示范的阶段，缺乏大规模工业化及长周期运行的经验。在放大及工程化应用方面还需要一定的过程。 3.恩德粉煤气化的特色和优势 恩德粉煤气化与国内外现有的气化技术相比，具有以下的特色: (1)煤种适应性较宽 恩德粉煤气化炉适用于褐煤、长焰煤、不粘或弱粘结煤，仅对煤的活性和灰熔点有一定的要求，对灰分、煤的粒度等要求不高，因此，就其资源和分布区域，远比目前仅靠晋东南，贵州和宁夏条件好得多，气化煤种较易寻找。同国内外的技术相比，只有壳牌煤气化的煤种适应性强于恩德粉煤气化炉。同固定层煤气化技术相比，原料煤种大大拓宽。由于没有吹风气排出，加上脱硫措施后，还可适用于高硫煤气化。 (2)气化效率较高、气体质量符合要求 恩德粉煤气化炉的气化效率达76%，虽达不到德士古煤气化和壳牌煤气化技术水平，但已高于固定层气化炉，与鲁奇煤气化炉相当。气体成分中CO+H2达 70%，有效气成分高，甲烷含量2%左右，对生产城市煤气有利但对合成气不利，国内现有技术已可以减少甲烷对后系统的影响，如合成系统加大弛放气量，采用膜分离或变压吸附回收氢，或直接采用变压吸附脱碳的方法。 (3)技术成熟可靠、开工率高、操作弹性大 该技术在朝鲜有三十多年的大规模工业化运行经验，在国内已有一套装置投入运行，技术成熟程度较高，且在合成气领域有运行经验，成熟程度基本上与德士古、壳牌煤气化处于同一水平，高于国内正在开发的粉煤气化技术。从实际运行效果看，该气化炉操作弹性大，开停车容易，操作易掌握。 (4)三废处理简单、环境影响小 恩德炉在三废处理上与德士古和壳牌煤气化类似，气化炉无焦油、酚类等生产， 不需复杂的三废处理设施。该技术采用连续气化的方式，与间歇气化炉相比，消除了吹风气的污染。该气化炉的炉渣含碳低。该气化炉对环境的影响较小。 )投资省，运行费用低 (5 由于技术设备已完全实现了国产化，恩德粉煤气化技术的投资与德士古水煤浆气 3化，壳牌煤气化技术相比，投资低得多。以40，000Nm/h合成气(9万吨/年合成氨)的气化炉为例，恩德粉煤气化炉投资仅2344万元，而德士古水煤浆气化炉投资约7800万元，鲁奇煤气化炉投资约4500万元，壳牌煤气化无此规模，以年产30万吨合成氨的气化装置折算，9万吨合成氨的气化部分投资约7500万元。恩德粉煤气化炉投资仅为引进气化炉的30~50%。 从操作费用来看，德士古煤气化有水煤浆制备工序、灰水分离工序、气化炉喷嘴及耐火砖需定期更换，壳牌干粉煤气化有磨煤及干燥工序，鲁奇加压气化有废水自理工序，增加了操作费用。恩德粉煤气化是常压气化，粉煤基本可直接入炉，气化炉无转动及磨损部件，降低了操作费用，其不足之一是合成气需加压，增加了部分操作费用，煤的利用率也低于德士古和壳牌煤气化。但我国大部分地区的当地煤价格较低，牺牲部分气化效率和压缩功耗，取得较好的综合效益是合理的。 (三)国内氮肥行业煤气化技术现状 1、大氮肥厂 我国30家大型氮肥企业中，多数以天然气和油为原料，以煤为原料的只有两家，分别是山西天脊集团和陕西渭河化肥厂，合成氨规模均为30万吨/年。前者于1986年投产，引进德鲁奇碎煤加压气化技术，经过十多年的摸索后，近几年生产逐渐正常;陕西渭河化肥厂建设于九十年代初，1996年投产，引进德士古水煤浆气化技术，由于引进方式不合理等种种因素，装置建设费用高，即使技术、消耗在世界上都牌先进水平，但生产成功中固定费用过高，实际经济效益较差。 以煤为原料的大化肥装置建设经验说明，投资项目不能仅追求技术的先进性，而应从经济合理的角度出发，选择适合的技术，建设方式要立足国产化，以尽量降低投资，技术路线选择要取决于最终经济效益。 我国有十余家大型氮肥企业采用油为原料，需要进行原料路线的改造，多数企业 拟采用煤为原料，对壳牌粉煤气化或德士古水煤浆气化工艺有兴趣，某以油为原料的大型氮肥厂，采用壳牌技术，建设年产氨43.5万吨装置，日气化煤2000吨， 34500Nm/h的空气装置，投资约9亿元人民币。 2、中型氮肥厂 我国52家中型氮肥企业，其中有38家以煤焦为原料，多数建设于六、七十年代，采用固定层常压间歇气化技术，也有几套企业采用固定层富氧连续气化技术。八十年代初，鲁南化肥厂率先引进了德士古水煤浆气化技术和装置，气化操作压力2.6Mpa，合成氨生产能力8万吨/年;淮南化肥厂引进了德士古水煤浆技术，操作压力4.0Mpa，合成氨能力18万吨/年，在2000年投产运行。云南解放军化肥厂引进了鲁奇加压碎煤气化技术，采用当地的褐煤为原料。但引进气化技术由于投资高等原因，未在中氮行业得到大面积推广。 当前的中型氮肥企业多数仍彩固定层常压间歇气化，气化炉为3-3.6米直径，单 3炉气化能力在1-1.5万m/h，基本采用山西的无烟块煤或焦炭为原料。 3、小氮肥厂 现在仍有500多家小氮肥企业，除四川、重庆等少数厂以天然气为原料，基本都是采用煤焦为原料，技术工艺路线等与中型氮厂基本相同。但气化炉的直径较小，多数采用Φ2240及Φ2600气化炉。 有些小氮肥企业已经发展为中型氮肥企业规模，但仍采用小直径固定层间歇式气化炉。部分企业如福建、湖南的小氮肥企业，将粉煤(主要是无烟粉煤)加工成型煤用于气化，降低了成本。 总之，由于煤气化技术落后，我国氮肥工业特别是中小氮肥依赖于固定层间歇气化和无烟块煤的局面尚未有根本的改观。国外先进的煤气化技术，如德士古水煤浆气化、壳牌粉煤气化、鲁奇碎煤加压气化等技术，由于技术、设备需引进、装置一次性投资高，需要达到一定的经济规模，在化肥行业内，特别是中小型化肥装置尚未得到普遍推广。 为改造分布全国的以煤为原料的中小氮肥厂，亟需发展具有中国知识产权、高效洁净，投资较省的煤气化技术。国内在粉煤气化方面已具有了一定的开发基础，但工程化和放大基础薄弱，尚需一个较长的过程。抚顺恩德机械公司，通过中外合作的方式将朝鲜的先进技术引进，结合国情进行改造，开发的恩德粉煤气化技术，为氮肥行业的原料路线改造提供了一种良好的选择。 (四)恩德粉煤气化技术的应用前景 煤炭是中国的主要能源，目前煤炭在一次能源的生产和消费中占72%左右。石油供应短缺日益严重，中国已成为世界石油消费和进口大国。在相当长的时期内，中国以煤为主要能源的生产和消费结构不会发生改变。煤炭在为国民经济作出巨大贡献的同时，其开发和利用过程也产生了很严重的污染。中国是典型的煤烟型大气污染国家，1999年SO2排放量为1857万吨，酸雨面积已超过国土面积的30%。由于中国落后的燃煤技术及装备，导致中国主要产品能耗比先进国家高出20~60%，能源效率为34%，比先进国家低10个百分点。因此，发展洁净煤技术是提高中国能源效率、减少环境污染的重要途径。 煤炭气化技术是洁净煤技术的重要方面。煤气化技术在中国应用已有近百年的历史，但仍较落后和进展缓慢。全国有近万台各种类型的气化炉在运行，其中以固定床气化炉为最多，如氮肥工业应用的UGI煤气发生炉就达4000余台;生产工业燃气的气化炉近5000台，其中包括鲁奇炉、U-GAS炉、德士古炉等，但数量有限。总体而言，中国煤气化以传统技术为主，工艺落后、环保设施不健全、煤炭利用效率低、污染较生。如不发迹现状，将影响经济、能源、环境的协调发展。 在引进气化技术投资高，大部分企业无力承担，国内其它煤气化技术尚缺乏大规模工业化运转业绩的条件下，恩德粉煤气化技术为国内企业采用洁净煤气化技术提供了一个良好的选择。恩德粉煤气化技术在化工、机械、冶金、建材、有色、城市煤气等行业具有良好的应用前景。 1、工业燃气 目前我国用于工业燃气的主要装置是固定床一段发生炉或两段发生炉。一段炉是40年代的产品，技术比较落后，其突出的问题是煤气中含有重质焦油及洗涤水 中含有大量高碳氢化合物，难以处理，环境污染治理难。80年代后开始，两段炉在一些企业投入运行。两段炉虽然克服了一段炉存在的某些缺点，但它同一段炉一样，气化原料都需要优质块煤，一般不能用褐煤等劣质煤，更不能使用粉煤。 随着机械化采煤技术的发展煤的含粉率高达70—80%，块煤率不到20%，价格又贵，而且适用于固定床气化的煤种分布不均，煤源缺乏。因此应用块煤作原料的固定床一、二段炉的发展受到很大的限制，发展粉煤气化技术势在必行。 恩德粉煤气化炉可利用小于10mm的粉煤，可适当简化原煤的预处理，特别是可以利用高灰粉的褐煤，使煤源得以极大拓展，使煤气制造成本显著下降。可采用不同气化剂生产不同性质的煤气。工业煤气主要用于冶金工业上炼钢和机械冶金行业热处理。 发果需要的煤气热值不高，可采用空气+蒸汽作为气化剂，生产热值为 34000—5000KJ/m左右的燃气。 如果需要的煤气热值较高，可采用富氧空气+蒸汽作为气化剂生产热值为 36000—7500KJ/m的燃气。 对于新建厂，可采用恩德粉煤气化技术取代固定床的煤气发生炉或两段炉。对于现有的煤气站，如有总图位置可消化煤气站筛下的粉煤作原料，建适当规模的粉煤气化装置，并逐步实现全站改造。 2、化工合成气 化工合成气主要用于合成氨、合成甲醇、提取CO用于生产醋酸等化工产品。1999年，无烟煤为原料的合成氨占我国合成氨总产量的56%。目前在我国合成氨工业中大量采用的无烟块煤主要来自山西省晋东南地区，其它如宁夏、贵州等地也有少量可用于制氨的无烟块煤。我国中小型氮肥厂大多数采用此原料。据有关资料，我国无烟煤主产地——晋城市的煤炭总储量为808亿吨，已探明储理271亿吨，1984年，国家将晋城市弄为我国化肥原料基地，目前全市无烟煤年产量在3600万吨左右，年运出量在3500万吨左右，其中约50%由铁路运输。晋城无烟煤的 生产能力较大，目前主要矛盾是运力不足及价格上涨的问题。另外，随着煤炭机械化开采程度的提高，无烟煤中的块炭率也有所下降。无烟块煤的价格高，是制约我国中小氮肥生产成本的重要因素。 无烟块煤以外的其它煤种在我国分布极其广泛，但目前利用这些煤种生产合成氨的很少。 国家经贸委近期“十五”规划中指出:化肥行业必须实施清洁生产技术，并指出了实施清洁生产的三个方向:一是采用清洁原料，如天燃气;二是提高企业技术水平和化肥利用率，减少生产和使用中的污染;三是全面采用清洁生产技术，特别指出以煤为原料，采用固定层间歇气化的企业，有条件的要采用加压连续气化，没有条件的要逐步彩富气连续气化。 恩德粉煤气化技术在化工领域可以采用纯氧或富氧，实现连续气化。生产合成氨可采用富氧空气为气化剂，生产甲醇时可采用纯氧为气化剂。我国中小氮肥企业目前基本采用常压气化技术，以常压粉煤气化技术改造，改造工作量小。 3对于年产12万吨中小型合成氨改造，可采用两台产气量为3万Nm/h的恩德气 3化炉，配套约9000Nm/h空气装置。单台炉生产能力约6.5万吨/氨年。规模在8 33万吨左右的合成氨装置，可选用4万Nm/h的气化炉一台，配套6000Nm/h的 3空气。合成氨能力更大时，可选用多台4万Nm/h的气化炉并联操作。 如工厂有甲醇装置或拟建设甲醇装置，可考虑采用纯氧作气化剂，此时空分能力约需增加70%。 恩德粉煤气化技术将为中小氮肥实现原料本地化、降低成本、开发新产品、提高经济效益创造条件。 3、城市煤气 “十五”发展规划中提出要加快城镇化进程和中小城市发展,恩德气化技术为10~100万人口城市的燃气配套也是一个很好的选择。为了提高热值甲烷化技术 或掺液化气，使之符合城市煤气的要求，可根据各地不同情况核算煤气价格，研究市场的可行性。 总之，利用富氧鼓风变化其成分，热值可调的特点，可在多种行业适用。另外，我国现有固定床煤气炉9000多台，相当多的企业受技术制约，原料难以实现本地化，我国的优质煤源缺乏，含粉率高，采用粉煤气化技术势在必行。 据有关专家预测，今后我国的煤气化的市场需求将以相当于每年300台固定床煤气炉的速度递增(相当于40多台恩德炉)再加上重油改煤、城市煤气化、新建化肥厂等均将应用粉煤气化技术。可见粉煤气人技术在我国有广阔的市场和应用前景。 (五)总结 通过几种国内外煤气化技术的比较，针对我国气化技术的实际情况分析，以粉煤沸腾常压气化的恩德炉气化技术，对于新建煤气化装置，或对原有煤气化装置进行技术改造，都是一项可供选择的好技术。它原料煤源较丰富，单炉生产能力大，技术成熟可靠，操作维修简单，环境影响小，综合经济效益好，可生产多种规格煤气，使用领域广，特别是该技术投资省，我国大部分企业经济实力和筹资能力都能实现。该技术在推广过程中还可进一步提高、完善，将改变我国大量依赖传统固定层煤气化技术的现状，提升我国煤气化技术水平。该技术符合国家的产业政策和发展方向，值得在有关行业内推广。 粉煤沸腾气化炉装置图 粉煤沸腾气化炉装置分1万m3/h、2万m3/h、4万m3/h三个系列、是引进国外专利技术开发的独特炉型。该炉型以粉煤为原料，采用不同的气化剂，可生产空气煤气、半水煤气和水煤气，可分别用于工业及民用燃料和化工合成料气。它具有煤资源利用率高、节能、环保、经济等优势。 本公司愿承接用户提出的各种规格粉煤气化炉装置和配套设备的设计、制造、安装、调试及技改任务，并竭诚提供优质的服务。 工艺流程示意图及立平面布置示意图 恩德粉煤气化工艺框图 恩德粉煤气化炉技术指标 (点击上表可放大) 可用煤种:褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤;灰分<40%、水分<8%、粒度<10mm。 排水中不含焦油和酚。 由于气化技术指标与煤的物化性质有关，只有煤种确定后各项指标方可确定。 我公司为某焦化煤气总厂设计、制造、安装并已投入正常运行的1万M3/h粉煤气化炉装置 全景 运行指标(空气煤气) 产 量 >11000Nm3/h 热 值 >1100KCal/Nm3 自产热量 >4.81/h 煤 耗 量 272Kg/1000NM3 空 气 690Nm3/1000NM3 蒸 气 -67.5Kg/1000NM3