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氧化铝行业煤制气升级改造之气化技术比较

[日期:2019-04-15] 来源:《中氮肥》2019年第2期  作者: [字体: ]

李海洋

(安徽晋煤中能化工股份有限公司,安徽 临泉236400

 

   [摘 要] 目前大多数氧化铝企业采用多台常压固定床气化炉向氧化铝焙烧炉提供燃料煤气,存在原料煤采购成本高和三废处理成本高的问题,而全部以天然气作为氧化铝焙烧炉燃料气的成本会更高,因此,采用新型煤气化技术对氧化铝生产企业现有的燃料气供给装置进行升级改造非常有必要。基于3种典型陕北煤的煤质分析数据,对常压流化床空气气化技术和低压富氧气流床气化技术各自的特点进行比较分析,认为低压富氧气流床气化技术在煤种适应性、碳转化率、能源利用率以及环保等方面优于常压流化床空气气化技术,随着环保要求的不断提高,低压富氧气流床气化技术在氧化铝行业的应用值得大家关注。

[关键词]  氧化铝焙烧炉;常压流化床空气气化技术;低压富氧气流床气化技术;煤质分析;燃料气质量;三废排放;能量利用率;制气成本

[中图分类号]  TQ546[文献标志码]  B[文章编号]  1004-9932201902-0014-03

 

 

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目前大多数氧化铝企业均采用多台常压固定床气化炉(以下简称两段炉)向氧化铝焙烧炉提供燃料煤气,由于两段炉须采用不粘块煤为原料,原料成本高,且出炉煤气中含焦油、酚等杂质,污水处理和煤气净化工艺复杂、流程长、设备多,增加了投资和运行成本。国家发改委2007年在《关于加强煤化工项目建设管理促进产业健康发展的通知》中明确指出,煤化工企业禁止核准或备案采用常压固定床气化技术,使得常压固定床气化装置亟需进行更新换代。

另外,部分氧化铝企业的焙烧炉全部使用天然气,其每吨氧化铝的焙烧成本比两段炉供气焙烧成本高约74.14元(以201616月之价格为例);与采用常压流化床空气气化技术的代表性技术——粉煤气化炉之每吨氧化铝焙烧燃料气成本130.32元(以入炉煤折标煤价格830/t计)相比,高约59.05元。显然,采用新型气化炉生产燃料煤气作为氧化铝焙烧炉的燃料气,可在很大程度上降低氧化铝的生产成本。

采用新型煤气化技术生产燃料气,不仅可使氧化铝生产企业现有的燃料气供应装置得到升级,而且可使生产装置大型化、资源综合利用清洁化和产品优质化,并降低燃料气的生产成本,增强氧化铝生产企业主营产品的市场竞争力。同时,采用先进的煤气化技术,符合国发〔201667号《国务院关于印发“十三五”国家战略性新兴产业发展规划的通知》提出的煤炭清洁高效利用技术装备提升的要求,其代表性技术——粉煤气化技术不在201351日颁布的《国家发展改革委关于修改<产业结构调整指导目录(2011年本)>有关条款决定》中的落后生产工艺装置目录中。

以下就煤制燃料气行业应用较为广泛的常压流化床空气气化技术以及值得氧化铝行业关注的低压富氧气流床气化技术,基于3种典型的陕北煤的煤质分析数据,对其各自的特点进行比较分析,以期为氧化铝生产企业选择合适的煤制燃料气气化技术有所帮助。

1  2种气化技术简介

1.1  常压流化床空气气化技术

常压流化床空气气化技术工艺流程框图如图1。来自原料煤破碎及输送系统的粉煤(粒径≤10 mm)输送至原料煤贮斗中,由小煤斗下的螺旋给煤机送入气化炉炉膛,与来自高温预热器的气化剂(高温空气、蒸汽)发生反应,产生的炉渣通过皮带输送至煤气站内渣仓,产生的粗煤气夹带飞灰进入高温旋风分离器,大颗粒飞灰被分离后返回炉膛继续燃烧,小颗粒飞灰则与煤气在高温预热器内与来自风机的空气、汽包的蒸汽进行热交换(产生高温气化剂);出高温预热器的煤气进入余热回收器、省煤器与脱盐水进行热交换(产生饱和蒸汽);降温后的煤气进入布袋除尘器,小颗粒飞灰被过滤下来后送入气力输送系统,洁净煤气则进入煤气冷却器进一步降温,之后经脱硫系统脱除H2S并加压送至用户。

1.2  低压富氧气流床气化技术

低压富氧气流床气化技术工艺流程框图如图2。其气化炉下部设置有4个水平布置的工艺烧嘴,原料煤在粉煤制备单元经过干燥和研磨制成合格煤粉(粒径<0.1 mm),送入粉煤给料单元,通过输送单元及计量后向气化炉供料;来自空分单元的富氧作为气化剂与蒸汽及粉煤给料单元来的煤粉一道通过工艺烧嘴进入粉煤气化炉反应,生成粗煤气,产生的熔渣从气化炉底部排出;从气化炉顶部离开气化室的粗煤气,经循环气(激冷气)初步激冷降温后进入废热锅炉(回收大部分显热副产蒸汽),之后进入布袋除尘器脱除携带的细灰;除尘后部分洁净燃气经增压后返回气化室出口作为激冷气,大部分则进入煤气冷却器进一步冷却后送入脱硫单元。空分单元所产氮气作为输送气和干燥气,供给料和制粉单元使用。

2  煤质分析

3种典型陕北煤的煤质分析数据见表1。可以看出,3种陕北煤的含灰量均小于20%,内水含量较低,灰渣流动温度(FT)均不大于1 300 ℃,但其在950 ℃下的CO2反应活性均不高。

3  2种气化技术的对比

常压流化床空气气化技术在煤制燃料气行业的应用较为广泛。其特点是:气化温度在9001 000 ℃之间,气化炉内温度分布均匀;所产粗煤气质量优于传统固定床气化炉,不含焦油和酚,无需配套建设焦油、酚等回收装置;煤种适应性相对较好,适用于弱粘煤(CRC4)。但也存在单炉产能较小、对煤质(灰分、活性和灰熔点)要求较高、飞灰含碳量高(需另外处理)以及需配套建设复杂的氨回收装置等不足。

更多内容详见《中氮肥》2019年第2

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