В Даляне начинается строительство первого в Китае завода по переработке чистого угля

В 1978 году в городе Вагтенбург в Германии была введена в эксплуатацию пилотная установка для газификации модели High-Temperature Winkler HTWTM; давление при газификации составляло 1,0 мегапаскаля. Обширный опыт эксплуатации этого оборудования послужил прочной практической основой для строительства и ввода в эксплуатацию в 1986 году в Байренрате, Германия, промышленного завода по производству метанола из рейнского бурого угля. Установка для газификации крупногабаритного промышленного бурого угля типа HTWTM от немецкой компании White Rhine Rat может работать более 8000 часов в год. В 1988 году в городе Оуру в Финляндии была построена и введена в эксплуатацию ещё одна установка для газификации бурого угля с использованием технологии HTWTM. Эта установка предназначалась для производства синтетического аммиака из торфа. Для развития применения технологии газификации High-Temperature Winkler HTWTM в области генерации электроэнергии с использованием комбинированного цикла газификации угля (IGCC) в 1989 году в городе Висселин, Германия, было успешно запущено устройство для газификации под давлением 2,5 мегапаскаля. К середине 90-х годов в городе Визерлинг в Германии на установке для газификации High Temperature Winkler HTWTM был использован воздух вместо кислорода в качестве агента газификации, что позволило повысить степень преобразования углерода до 95%. В то же время в немецком установке для газификации на флюидизированном слое из бурого угля HTWTM в Байренрате также ведется проект, в котором в качестве сырья для газификации используется смесь пластиковых отходов и бурого угля. Благодаря высокой надежности процесса газификации с использованием технологии High-Temperature Winkler HTWTM, японская компания Sumitomo Heavy Industries начала применять эту технологию для газификации бытовых отходов. Завод, использующий эту технологию, был успешно запущен в Японии в 2000 году. В декабре 2010 года компания ThyssenKrupp Industrial Engineering приобрела у группы Rheinbraun все права на интеллектуальную собственность и профессиональный опыт, связанные с технологией газификации HTWTM для высокотемпературных условий, а также построила в городе Дармштадт в Германии пилотное оборудование для тестирования угольных образцов и дальнейшей разработки этой технологии. Планируется, что этот пилотный установочный комплекс будет запущен в эксплуатацию в июне 2015 года. Технология процесса газификации High Temperature Wickler HTWTM принадлежит компании ThyssenKrupp Industrial Solutions – подрядной организации со штаб-квартирой в городе Дортмунд, Германия. Благодаря своей высококвалифицированной команде (более 5600 сотрудников по всему миру) и международной сети филиалов и представительств, эта компания на сегодняшний день успешно завершила более 2000 проектов в разных странах мира. Благодаря многолетнему опыту в области инженерных проектов, компания ThyssenKrupp Industrial Engineering обладает обширным международным опытом в сфере установок для газификации. Во всем мире ею было спроектировано, построено и введено в эксплуатацию более 100 таких установок. 1. Особенности технологии газификации. Технологический процесс. Технология газификации High Temperature Winkler HTWTM представляет собой метод газификации в плавающем слое с использованием давленных пузырьков, широко применяемый для обработки некачественных видов угля, таких как бурый уголь. Процесс газификации включает в себя блок подачи сырья, блок газификации, блок охлаждения синтез-газа, блок удаления сухого пыли и блок промывки синтез-газа. Сырой уголь проходит через устройства для сушки и предварительной обработки, где он измельчается и сушится до состояния угольной пудры, соответствующей требованиям технологии газификации HTWTM при высоких температурах. Затем уголь поступает в систему бункеров, звездообразный подающий аппарат и спиральную систему подачи; после этого его давление повышается с атмосферного до уровня, необходимого для газификации, и уголь направляется в котел для газификации. В газификационной печи температура газификации должна поддерживаться ниже температуры плавления золы угля. Внутри печи по температуре выделяются нижняя зона флюидизированного слоя и верхняя зона двухступенчатой газификации. В зоне плавающего слоя наблюдается относительно равномерное распределение температуры, а также довольно высокая концентрация твердых частиц. Для поддержания флюидизированного состояния угольного сырья большая часть пара вводится в котел газификации через форсунки, расположенные в нижней части котла, и служит газом для флюидизации. Оставшийся пар вместе с кислородом вводится в котел газификации через форсунки, расположенные на разных уровнях котла, и служит реагентом для газификации. Распределенное подача кислорода позволяет эффективно предотвратить образование крупных комок шлака. В процессе газификации синтез-газ, содержащий небольшое количество пыли, покидает зону плавающего слоя и поступает в зону вторичной газификации. Плотность твердых веществ в этой зоне невелика; для достижения более высокого процента преобразования углерода и предотвращения образования побочных продуктов необходимо продолжать подавать газифицирующий агент в зону вторичной газификации. В связи с повышением давления газификации (до 3,0 мегапаскаля) диаметр котла для газификации уменьшается, что делает эффект вторичной газификации ещё более значительным. Большая часть пыли, присутствующей в синтез-газе, отделяется с помощью высокоэффективных циклонных сепараторов; затем она возвращается в флюидизированное тело для повторной газификации через систему циркуляции. Зола, выходящая с дна печи для газификации, поступает в систему замкнутых бункеров с помощью спиральной конвейерной системы охлаждения. Газифицированный синтез-газ после выхода из циклонного сепаратора поступает в котел для использования остаточного тепла, при этом получается сатурированный пар среднего и высокого давления. Синтез-газ после охлаждения в котле с использованием избыточного тепла поступает в керамический фильтр для глубокой очистки от пыли. Очищенный пылеобразный осадок прилипает к внешней поверхности фильтрующих элементов из керамики. Благодаря свойствам активированного угля (немельченный пылеобразный осадок) он способен эффективно поглощать большую часть солей, тяжелых металлов и других вредных веществ, содержащихся в синтез-газе. Это значительно снижает объем отходных вод, образующихся на этапе последующей очистки. В блоке промывки дальнейшим образом удаляются остатки солей, тонкий пепел и прочие вещества, содержащиеся в синтез-газе. Технологические преимущества (1) Широкая совместимость с сырьем: технология газификации Винклер HTWTM при высоких температурах обладает широкой способностью к обработке различных видов сырья. Благодаря почти 50 годам технологического развития и накопленному практическому опыту удалось эффективно обрабатывать множество видов сырья по всему миру – от высокоактивного бурого угля и угля с длинным процессом горения до угля с высокой температурой плавления, высоким содержанием золы и серы. Также возможна обработка биомассы и бытовых отходов. Это лучшая технология газификации для низкокачественного угля. (2) Технология газификации в флуорирующем слое под давлением: максимальное давление при газификации достигает 3,0 МПа. По мере повышения давления газификации ускоряется скорость реакции в процессе газификации, а нагрузка на единицу площади поверхности котла для газификации увеличивается. Это способствует повышению производственных мощностей установки, а также улучшает процесс очистки синтез-газа и обеспечивает соответствие давления в системе с последующими этапами обработки. (3) Экологичность и экономия воды: поскольку температура газификации ниже температуры плавления золы угля, а также благодаря использованию сухих методов удаления золы и её повторному использованию, не образуется черная вода, содержащая тару и фенолы. Количество отходов воды минимально, их обработка проста; на промышленном уровне уровень выбросов близок к нулю. (4) Низкая стоимость и высокая эффективность: газификационный котел High Temperature Winkler HTWTM представляет собой резервуар под давлением с огнеупорным покрытием; внутри котла отсутствуют какие-либо внутренние компоненты. Он обладает простой конструкцией, низкими затратами на техническое обслуживание и надежной работой. Эффективность получения холодного газа в процессе газификации High Temperature Wenker HTWTM превышает 77%, а уровень преобразования углерода составляет более 95%. (5) Надежная технология, уже внедренная в промышленное производство: надежность технологии газификации High Temperature Wenker HTWTM была полностью подтверждена в промышленном проекте по производству метанола из бурого угля в Байренрате, Германия. Надежная работа в течение 12 лет подряд, средний уровень доступности оборудования превышал 85%, а в лучшие годы он достигал 91%. II. Таблица технических характеристик
**Тип технологии газификации**: технология газификации с использованием флуорирующего слоя из сухого порошка под давлением.
**Название технологии газификации**: технология газификации High Temperature Wenker HTWTM.
**Виды котлов для газификации**: могут быть выбраны котлы, способные обрабатывать до 3800 тонн угля в сутки, в зависимости от требований проекта.
**Способ подачи угля**: используется система замкнутых бункеров и спиральная система подачи под высоким давлением.
**Место подачи угля**: нижняя часть флуорирующего слоя в котле.
**Тип и характеристики форсунок**: используются специальные устройства.
**Способ движения газа**: флуорирующий слой под давлением.
**Устойчивый слой**: используются специальные материалы для создания устойчивого слоя.
**Способ охлаждения синтетического газа**: использование котлов для использования остаточного тепла.
**Расходные средства для газификации**: пар, кислород/воздух.
**Этапы работы технологии**: уже реализовано множество крупномасштабных промышленных проектов.
**Период работы**: надежная работа в течение 12 лет; средний показатель работоспособности оборудования превышает 85%, а в лучшие годы — до 91%.
**Диапазон размера частиц угля**: 0–10 мм.
**Возможности использования различных видов угля**: болотный уголь, бурый уголь, уголь с высоким содержанием золы и серы, биомасса, бытовые отходы и т. д.
**Промышленный анализ угля**: оптимальный диапазон состава угля:
– Углерод (на сухой беззольной основе): 40–80% по весу;
– Летучие вещества (на сухой беззольной основе): 38–88% по весу;
– Содержание золы (на сухой основе): ≤ 45% по весу;
– Содержание серы: нет определенных требований.
**Условия работы**:
– Температура газификации: на 200–300°C ниже температуры плавления золы;
– Давление газификации: 1,0 МПа–3,0 МПа.
**Состав сырого газа**:
CO – 29,4% по объему;
H2 – 29,5% по объему;
CO2 – 18,8% по объему;
CH4 – 4,0% по объему;
N2+Ar – 0,5% по объему;
H2O – 17,5% по объему;
Прочее – 0,3% по объему.
Эти данные представляют собой результаты газификации бурого угля с низким содержанием золы с использованием чистого кислорода.
**Технические показатели**:
– Расход кислорода: ≤ 300 Нм3/1000 Нм3 (CO+H2);
– Расход пара: зависит от конкретных условий проекта;
– Производительность газа: максимальная производительность одного котла составляет 155 000 Нм3/час (CO+H2);
– Коэффициент преобразования углерода: более 95%.
**Применение в промышленности**: производство аммиака, метанола, водорода, синтетического природного газа, синтетического нефтепродукта, IGCC и т. д.
III. Примеры применения
За более чем 50 лет развития технологии газификации High Temperature Wenker HTWTM было реализовано множество успешных промышленных проектов по всему миру. Среди них — промышленный пилотный комплекс для производства метанола из бурого угля HTWTM, построенный в 1986 году в городе Вайль-ан-дер-Рейн в Германии. Помимо устройства для газификации HTWTM, этот комплекс включает в себя также узлы для очистки синтез-газа, его сжатия, преобразования оксида углерода, а также для десульфуризации и декарбонизации. В этом промышленном пилотном устройстве объем угля, поступающего в один газификационный котел, составляет 720 тонн в день; рабочее давление — 1,0 мегапаскаля. Производительность синтез-газа составляет 54 000 стандартных кубических метров в час. Синтез-газ используется в качестве сырья для производства метанола. К концу 1997 года это устройство проработало в общей сложности 670 тысяч часов, перегнало 1,6 миллиона тонн сухого бурого угля, а общий объем произведенного метанола составил 800 тысяч тонн. Надежность технологии газификации High Temperature Wenker HTWTM была полностью подтверждена в рамках этого промышленного демонстрационного проекта. Надежная работа в течение 12 лет подряд, средний уровень доступности оборудования превышал 85%, а в лучшие годы он достигал 91%. Это промышленное демонстрационное устройство является на сегодняшний день самым долговечным и надежным устройством для газификации в режиме псевдожидкого слоя, работающим в мире.

Используется ли эта технология газификации в стране?

Эта технология является фундаментальной, она лежит в основе ряда современных технологий в области угольной химии. Для проведения исследований и создания подобных проектов в нашей стране требуется большое терпение

У SASOL тоже есть эта технология