Gasifizierungsöfen in voller Blüte – ein Wettstreit der Besten

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Gaskohlenstoffisierungsanlagen bilden die wichtige Grundlage für eine saubere und effiziente Umwandlung sowie Nutzung von Kohle. Durch kontinuierliche Innovationen und technologische Verbesserungen in den letzten Jahren hat sich das Angebot an Gaskohlenstoffisierungsanlagen im Inland stark entwickelt – es gibt nun viele verschiedene Anlagen, die miteinander konkurrieren. Die Entwicklungsrichtung der Kohlevergasungstechnologie zu erkennen und Ausrüstungen auszuwählen, die zur jeweiligen Kohlesorte passen, den Produktanforderungen entsprechen sowie geringen Energieverbrauch, geringe Investitionskosten, Reife, Zuverlässigkeit sowie Umwelt- und Sicherheitsstandards aufweisen, ist eine wichtige Richtung für die gesunde Entwicklung der Kohlechemieindustrie. Auf der „Konferenz 2016 zur innovativen Entwicklung neuer Gasifizierungstechnologien und zugehöriger Techniken in China“, die am 29. Juli in Peking stattfand, äußerten die teilnehmenden Experten solche Ansichten und Empfehlungen. Es gibt eine Vielzahl von verschiedenen Ofentypen. Die verschiedenen Gaskohlenstoffisierungsöfen sind wichtige Mittel und zentrale Geräte zur Gaskohlenstoffisierung. Sie werden in unserem Land weit verbreitet eingesetzt. Die Industrialisierung dieser Technologie ist hoch entwickelt, es gibt viele verschiedene Technologien – und auch die Anzahl der Gaskohlenstoffisierungsöfen ist groß. Die Anzahl der inländischen, fortschrittlichen Großanlagen für die druckgestützte Gasifizierung mit Strömungsbett hat bereits 300 Stück überschritten. ”Das erklärte Han Hongmei, stellvertretende Leiterin der Abteilung für Energie- und Chemieindustrie am Planungsamt für die Öl- und Chemieindustrie. Es ist bekannt, dass Gaskohlenstoffisierungsöfen je nach Art der Materialkontaktierung in drei Kategorien eingeteilt werden: Festbettöfen (Beweglichbettöfen), Fluidisierbette (Siedebettöfen) und Gasstrombettöfen. Zu den gängigen Technologien für Gaskocher mit gepresstem Festbett und Zerkleinerung von Kohle (mit festen/flüssigen Schlackenabfällen) gehören die Ruhrchemie-Kocher, die Siedel-Kocher, die BGL-Kocher sowie die Yun Ding YM-Kocher. Zu den weit verbreiteten End-Gas-Gasifizierungstechnologien mit Fluidbettanwendung gehören der chinesische ICC-Ofen, der End-Ofen sowie der Koda-Ofen (Newpower) usw. Zu den wichtigsten Technologien zur trockenen, druckbehafteten Gasifizierung von Pulverkohle gehören die Shell-Öfen, GSP-Öfen, Corin-Öfen, Zweistufenöfen (TPRI), HT-L-Öfen, Dongfang-Öfen, Huali-Öfen, Wuhuan-Öfen, Ningmei-Öfen, Liuhua-Qiyao-Öfen, Shengyu-Öfen sowie Jinzhong-Öfen. Zu den gängigsten Ofentypen für die feuchte Kohleschlammvergasung im Wirbelschichtverfahren gehören der GE-TCGP, der Gegenüber-Vier-Düsen-Ofen, der Tsinghua-Ofen sowie der Mehrrohstoffschlamm-Ofen des Nordwest-Instituts für Mehrrohstoffschlammvergasung. Unser Land hat derzeit bemerkenswerte Erfolge in der Innovation von Gasifizierungsöfen erzielt. Zhu Yuying, stellvertretender Generaldirektor von Aerospace Changzheng Chemical Engineering Co., Ltd., erklärte, dass der von dem Raumfahrtunternehmen entwickelte HT-L-Ofen bereits durch langfristige Betriebstests überprüft wurde. Die wichtigsten Komponenten dieses Ofens – nämlich der Vergaser, die Brenner, die Schlackenzerkleinerer, die Wärmeluftöfen, die Sicherheitsventile sowie die speziellen Ventile (Sauerstoffventile, Kohlepulverventile, Schlackenverschlusssventile, Kohlepulverregelventile, Umkehrventile, Schwarzwasserregelventile) – wurden alle inländisch hergestellt. Damit verfügt das Unternehmen über eigene Urheberrechte. Liu Haifeng, Professor an der Ostchinesischen Universität für Wissenschaft und Technologie, erklärte, dass die Technologie zur Gasifizierung von Pulverkohle mit einzelnem Düse-Kaltwand-System (SE-Ostofen), die gemeinsam von der Sinopec Ningbo Engineering Company, dem Ningbo Research Institute of Technology sowie der Ostchinesischen Universität für Wissenschaft und Technologie entwickelt wurde, bereits in einer Demonstrationsanlage mit einer Kapazität von 1000 Tonnen pro Tag bei Yangzi Petrochemical in Nanjing, Jiangsu, in Betrieb ist. Im Rahmen des Projekts von ZhongAn United zur Herstellung von Olefinen aus Kohle mit einer Kapazität von 1,7 Millionen Tonnen pro Jahr werden derzeit 7 Gasifizierungsanlagen mit einer Kapazität von jeweils 1500 Tonnen pro Tag entworfen. Diese Ofertypart hat eine Rohrwall-Kühlung sowie einen integrierten Brenner, der Zünden, Erwärmen und den Prozess in einem vereint. Die Stufenreinigungsanlage setzt sich aus einem Mischer, einem Wirbelstromtrenner und einer Waschturm zusammen. Der Dampfturm erfüllt gleichzeitig die Funktionen des Siedevorgangs und des Wärmetauschs – dadurch werden Probleme wie das Verstopfen der Wärmetauscher durch schmutziges Wasser und die daraus resultierenden Beeinträchtigungen der Wärmeübertragung beseitigt. Der Jinhua-Ofen (Gasifizierungsofen zur Kombinationsthermie aus Synthesegas/Dampf), der gemeinsam vom Institut für saubere Energie der Tsinghua-Universität in Shanxi, von Yangmei Fengxi sowie von Yangmei Chemical Machinery (Group) Co., Ltd. entwickelt wurde, ging am 1. April 2016 in der Nyingyi-Niederlassung von Yangmei Fengxi in Betrieb. Mit Kohle aus Shanxi als Rohstoff funktioniert der Ofen bereits seit über 100 Tagen stabil. Diese Vergasungsanlage verhindert effektiv das Ablageren von Schlamm und Ruß ； Das einzigartige Konstruktionsdesign verringert den Anteil der Anordnungen mit Wärmebelastung auf beiden Seiten, wodurch das Volumen der Anlage sowie die Investitionskosten sinken ； Die Wiederverwendung der Wärme aus dem hochtemperierten Synthesegas sowie die Erzeugung von Hochtemperatur-Hochdruck-Dampf können die Energieumwandlungsrate des Vergasers verbessern. Laut den Untersuchungsergebnissen gab es Ende 2015 insgesamt 392 Gaskompressoranlagen, die in der Industrie eingesetzt wurden – abzüglich der Anlagen mit festem Bett bei Normaldruck. Die meisten davon waren Anlagen mit festem Bett zur Druckgasvergasung von Kohle: 120 Anlagen, was 77,9 % ausmacht. 20 Anlagen mit fluidisiertem Bett zur Ensdorf-Gasvergasung machten 55,5 % aus, während 75 Anlagen mit Gasstrombett zur Gasvergasung von Kohlepulver 37,1 % ausmachten. Technologische Innovationen zur Überwindung von Schwächen: Han Hongmei sagte, dass die Gaskohlenstoffisierungstechnologie im Laufe von Jahrzehnten durch Forschung und Praxis ständig weiterentwickelt wurde. Dadurch hat sich ihr technischer Stand erheblich verbessert. Doch da die Anwendungsbereiche und -gebiete der Kohlevergasung im Inland immer weiter ausweiten, werden auch die Anforderungen an die Zusammensetzung des Gases immer vielfältiger. Es gibt mehr verschiedene Kohlestoffe, und die Qualität der Kohle ist komplexer geworden. Angesichts der steigenden Anforderungen in Bezug auf Umweltschutz und Sicherheit muss die Kohlevergasungstechnologie weiterentwickelt und verbessert werden – unter Berücksichtigung ihrer eigenen Eigenschaften sowie der Probleme, die bei der Produktion auftreten. Laut Angaben gibt es bei den vorhandenen Gaskochermodellen dringend zu lösende Probleme: Es ist notwendig, den Kauf von patentierten Geräten sowie wichtigen Ausrüstungsgegenständen zu reduzieren und diese stattdessen im Inland herzustellen. Zudem müssen die Prozesse sowie die Steuerungssysteme optimiert werden. Die Kosten für Software (Patentgebühren + PDP-Gebühren + Servicekosten) sollten gesenkt werden. Der Druck bei der Gasbildung aus Wasser und Kohle sollte auf 6,5–8,7 MPa erhöht werden. Außerdem soll die Größe der Anlagen erhöht werden, um mehr Kohle verwenden zu können. Der Druck des Nebendampfs sollte ebenfalls erhöht werden. Die Kühlsysteme sowie die Staubentfernungssysteme müssen optimiert werden. Energie sollte recycelt werden. Die Methode zur Kühlung des Synthesegas muss verbessert werden. Schädliche Abwässer müssen effektiv behandelt werden. Die Systeme zur Behandlung von Aschewasser müssen optimiert werden. Der Kreislaufprozess des Aschewassers muss verbessert werden. Die Methoden zur Reinigung des Gasöls müssen verbessert werden. Die Menge an Staub, die mit dem Gas abgegeben wird, muss verringert werden. Der Kohlenstoffgehalt in den Aschen muss gesenkt werden. Die Menge an feinen Aschen, die abgegeben werden, muss ebenfalls verringert werden. Die Nutzung dieser feinen Aschen muss weiter erforscht werden. “Die zukünftigen Innovationen bei Gaskohlenstoffisierungsanlagen liegen in der Steigerung des Anteils an inländischer Herstellung, der Senkung der Investitionskosten, der Erhöhung des Drucks bei der Gaskohlenstoffisierung, der Entwicklung großer Anlagen für diese Prozesse sowie in der Verbesserung der Energie- und Ressourceneinsparungen sowie des Umweltschutzes. ”Sagte Han Hongmei. Zum Beispiel hatte unser Land bis Juni 2016 bereits 28 Shell-Verfahrensgasifizierer für Abfallöfen eingeführt. Derzeit verfügt die Shell-Technologie über Hersteller in China für alle zehn wichtigsten Geräte – mit Ausnahme des Pulvergeschwindigkeitsmessers und des Dichtemessers – oder diese befinden sich gerade in der Zertifizierungsphase. In Zukunft muss die Inlandsproduktion von Schlüsselgeräten beschleunigt werden. Dies kann die Investitionskosten sowie die Betriebskosten der Vergasungsanlagen senken und das Niveau der inländischen Geräteherstellung verbessern. Laut Interviews mit Journalisten wird sich die Entwicklung neuer Technologien zur Gaskohlenverwertung künftig auf Bereiche wie katalytische Gaskohlenverwertung und unterirdische Gaskohlenverwertung konzentrieren. Han Hongmei erklärte, dass die katalytische Vergasung es ermöglicht, die Vergasungstemperatur um 200 °C bis 300 °C zu senken, wodurch eine sanfte Vergasung sowie eine gezielte Umwandlung erreicht werden können. Derzeit ist es wichtig, die Art der Katalysatoren, die Mechanismen der katalytischen Reaktionen sowie den Prozess der katalytischen Vergasung weiter zu erforschen. Der Schwerpunkt der Technologie zur unterirdischen Gasifizierung von Kohle liegt derzeit auf der Verbesserung der technischen Details, einschließlich der Prozesssteuerung, der Hilfseinrichtungen/Ausrüstungen für die unterirdische Gasifizierung, der Zündtechnik sowie des Designs der Gasifizierungsöfen ； Auch Schlüsselperipherietechnologien wie Gassifizierungs-Rückgewinnung und Schadstoffkontrolle sollten gestärkt werden. Darüber hinaus gibt es noch einige andere Forschungsrichtungen, wie beispielsweise die hydrothermische Gasifizierung, die katalytische Umwandlung von Biomasse, die stufenweise Gasifizierung im Wirbelschichtreaktor (in Kombination mit einer Hochtemperatur-Shift-Reaktion), die Gasifizierung von Kohle in Hochofenschlacke, die Superkritische Wasser-Gasifizierung, die sekundäre Gasifizierung von Flugasche sowie die thermische Kopplung der Gasifizierung mit anderen Prozessen (z. B. mit der Methanisierung). Die Nutzung von Gaskompressionsanlagen wird immer wichtiger. Mit der raschen Entwicklung der Gaskompressionstechnologie, der Erweiterung von Industrieparks (großen Unternehmen), sowie durch den Wandel und die Optimierung der Industrie ist es zu einer Trend geworden, spezialisierte Gaskompressionsanlagen einzusetzen, um Industrieparks – insbesondere große Unternehmen – mit großen Mengen an hochwertigen, günstig produzierten Industriegasen wie Synthesegas, Wasserstoff und Kohlenmonoxid zu versorgen. 　　　Han Hongmei erklärte, dass eine professionell betriebene Gaskohlenstoffisierungsanlage die beste Lösung sei, um mit Veränderungen in der Qualität des Kohlestoffs umzugehen, einen stetigen Großbedarf an Industriegasen zu decken sowie die Probleme im Zusammenhang mit der Nutzung von Kohle und deren Umweltauswirkungen gezielt zu lösen. Gaseinspeisungsinseln werden je nach Größe der bedienten Kundengruppe in Unternehmens- und Parkversionen unterteilt. Nach dem Zusammensetzung des gelieferten Gases unterscheiden sie sich in Synthesegas-Typen (CO+H2, H2, CO) und Industriegas-Typen. Je nach Branchenzweck lassen sie sich außerdem in chemische Anwendungen (Raffinerien/Kohlechemie/andere chemische Prozesse usw.) sowie in andere industrielle Anwendungen (Keramik/Baustoffe/Zement usw.) einteilen. Das Modell der „Gasinsel“ mit breitem Anwendungsbereich für Unternehmen, die Gas liefern, zieht aufgrund seiner Vorteile in Bezug auf Skalierbarkeit, Spezialisierung und Flexibilität zunehmend die Aufmerksamkeit und das Interesse von Unternehmen sowie Industrieparks auf sich. “In Industrieparks mit vielen Unternehmen und hohem Bedarf an Industriegasen ermöglicht der Bau und Betrieb großer Gasifizierungsanlagen eine effiziente und zentralisierte Produktion sowie eine einheitliche Steuerung der Produktionsprozesse. Dadurch werden die Nachteile vermieden, die durch den getrennten Bau von Gasifizierungsanlagen durch die einzelnen Unternehmen entstehen – insbesondere die Wiederholung des Baus kleinerer Anlagen. Dies fördert eine koordinierte Entwicklung des gesamten Industrieparks auf lange Sicht. ”Sagte Han Hongmei. Berichten zufolge haben derzeit große petrochemische Industrieparks im In- und Ausland nacheinander das Gasifizierungsinsel-Modell eingeführt. Die großen modernen Produktionsstätten für Kohlechemikalien, die in unserem Land geplant werden, beinhalten ebenfalls eine gezielte Planung von großen Gasifizierungsanlagen. Im Juli 2014 begann der Bau des Projekts „Zhongyuan Dahuagasification Island“ in der Entwicklungszone von Puyang. Die Gesamtinvestitionen betrugen 3 Milliarden Yuan. Die Bauzeit wird auf 36 Monate geschätzt. Als Rohstoff wird hauptsächlich Kohlepulver verwendet. Dabei wird eine fortschrittliche Technologie zur Druckgasifizierung von Kohlepulver eingesetzt. Zudem werden Anlagen zur Reinigung des Synthesegas sowie zur Trennung von Gasen errichtet. Dadurch können wichtige Rohstoffe für die Kohlechemieindustrie hergestellt werden. Nach Fertigstellung des Projekts wird eine jährliche Produktionswert von 2,8 Milliarden Yuan sowie Einnahmen in Höhe von 220 Millionen Yuan erwartet. Das Gaserzeugungssystem im Kohlechemieprojekt von Yulin Energy Chemical Co., Ltd., einer Tochtergesellschaft von China Coal Shaanxi Company, verwendet einen Gaserzeugungsprozess mit GE900 Kubikfuß und einem Druck von 6,5 MPa. Es gibt 5 Gaserzeuger – 5 in Betrieb und 2 als Ersatz. Die tägliche Menge an Kohle, die verbraucht wird, beträgt etwa 8.000 Tonnen. Die Gaserzeugungsanlage wurde Ende April 2014 erfolgreich in Betrieb genommen. Han Hongmei erklärte, dass für eine professionelle Gaserzeugungsanlage je nach Anforderungen die geeigneten Verfahren wie Fluidisierbett-Gaserzeugung, Gasstrombett-Gaserzeugung oder Sauerstoffreiche Gaserzeugung in Festbetttechnik ausgewählt werden müssen. Zudem ist es notwendig, unter Berücksichtigung der verfügbaren Kohlenquellen eine wirtschaftliche Bewertung des gesamten Prozesses vorzunehmen – also „Kohlenquelle + Gaserzeugungstechnologie + Produktpreis“. (Quelle: China Chemical Industry News)