Рекомендации по совершенствованию уровня технологии газификации угля

Thread Content

Рекомендации по совершенствованию технологии газификации угля Автор/источник: Главный инженер компании China Chemical Engineering Co., Ltd. Ван Шоуцзянь Дата: 03.08.2016 Количество просмотров: 17 Несмотря на то, что технологии газификации угля в порошкообразном состоянии, в виде водного угольного сложения и путем прессования угля под давлением проходили процесс разработки, практического применения и совершенствования в течение соответственно почти 15 лет, 30 лет и 40 лет, и уровень этих технологий уже достиг довольно высоких значений, газификация угля по-прежнему остается процессом, требующим наибольших инвестиций и энергозатрат в рамках проектов по переработке угля; кроме того, при этом возникает наибольшее количество проблем. Учитывая собственные особенности технологии газификации и проблемы, возникающие в процессе её эксплуатации, в этой технологии все ещё есть большой потенциал для усовершенствования. Дальнейшее повышение уровня локализации и снижение затрат на оборудование. По сравнению с импортированными технологиями газификации от компаний Shell, GSP, GE и Corning, а также с аналогичными отечественными технологиями, затраты на их внедрение значительно выше. Основные причины этого: во-первых, высокая стоимость программного обеспечения (оплата патентов + расходы на PDP + услуги по технической поддержке); во-вторых, необходимость приобретения специального оборудования или ключевых компонентов; в-третьих, чрезмерная сложность или нерациональность проектирования процессов и систем управления, что также способствует высоким затратам. Поэтому при внедрении зарубежных технологий газификации нам необходимо дальше сокращать закупки патентованного оборудования или критически важного оборудования (то есть оборудования от определенных производителей), а также оптимизировать процессы и контроль с целью снижения инвестиций. Повышение давления при газификации и увеличение количества угля, подаваемого в одну печь. Согласно современным технологиям газификации, только при газификации угольной суспензии давление достигает 6,5–8,7 МПа; в остальных случаях давление находится в диапазоне 1,0–4,0 МПа. Это не только приводит к необходимости использования более крупного оборудования и увеличению затрат на его производство, но также является одной из основных причин высокого энергопотребления в проектах по переработке угля. Следовательно, у давления газификации ещё есть возможности для повышения; например, компания Ruichi уже довела давление газификации в процессе MK+ до 6,0 МПа (полномасштабное промышленное внедрение ещё не осуществлено). Небольшая производительность одного котла по газификации также является одной из основных причин высокой стоимости и больших площадей, необходимых для строительства предприятий по переработке угля. В настоящее время, за исключением процессов газификации угля с использованием порошка от компании Shell и процесса газификации угольной суспензии с использованием множества форсунок, при которых максимальная нагрузка на один котел составляет 3000 т/д, у других методов газификации максимальная нагрузка на один котел остается в диапазоне от 1000 до 2200 т/д. Хотя в некоторых случаях можно достичь значения 3000 т/д, на практике это ещё не реализовано. Комплексное снижение инвестиций и повышение энергоэффективности. Судя по уже введенным в эксплуатацию или находящимся в стадии строительства проектам по переработке угля, кажется, что процесс газификации оказался в замкнутом круге: либо затраты на оборудование высоки, а уровень энергоэффективности низкий, либо затраты низкие, а уровень энергоэффективности также низкий. Например, у установок газификации Shell имеются охладители синтез-газа, которые позволяют производить пар среднего давления 5,2 МПа; энергетическая ценность такого пара высока, но затраты на его производство также велики ； Например, такие технологии газификации, как GSP, космические печи и технология Коллина, требуют меньших инвестиций по сравнению с технологией газификации Shell. Однако водяные стенки таких печей производят низкопрессурный насыщенный пар, энергетическая ценность которого невысока, что затрудняет его использование. Газ с температурой 1350°C, получаемый в результате газификации, сразу подвергается охлаждению, в результате чего в нем образуется большое количество водяного пара. Это подходит для проектов по переработке угля, требующих глубокой конверсии угля (например, для производства аммиака). Но для проектов, не требующих глубокой конверсии угля (производство газа и нефти из угля), избыток водяного пара приводит не только к снижению энергетической ценности газа и потерям энергии, но и требует использования дополнительных теплообменников и сепараторов для восстановления энергии. Это, в свою очередь, удлиняет процесс производства, увеличивает сопротивление в потоках газа и повышает суммарные инвестиции ； Газификация водно-угольной суспензии практически всегда осуществляется с использованием процесса резкого охлаждения, и здесь также существует эта проблема ； Под давлением происходит газификация угля с последующим преобразованием CO; в результате также образуется большое количество низкопроизводительного насыщенного пара, что затрудняет его использование. Поэтому выбор технологии газификации угля должен осуществляться с учетом всего проекта по переработке угля: необходимо снизить затраты на инвестиции и одновременно повысить энергетическую ценность, чтобы в целом проект был рациональным и эффективным. Снижение энергопотребления и расхода воды. Проекты по производству угольного газа являются проектами с высоким уровнем энергопотребления и расхода воды; поэтому крайне важно дальнейшее снижение этих показателей. В области газификации угля также существуют возможности для совершенствований. Например, в процессе газификации Shell используется сжатый циклический газ для охлаждения синтез-газа до температуры около 900°C, что также приводит к потерям энергии. Возможно ли использование других сред или методов для достижения эффекта охлаждения и удаления пыли? В Китае уже существуют инженерные компании, которые пытаются усовершенствовать этот процесс ； В процессе газификации угля компанией Shell используется метод сухого удаления пыли, что требует большого количества газа для промывки; это также приводит к увеличению расходов. Можно рассмотреть возможность внесения улучшений в этот процесс. В настоящее время при реализации крупных проектов в области угольной химии учитывается возможность сочетания нескольких различных методов газификации угля с целью решения проблем, связанных с соотношением использования мелкого и крупного угля в качестве сырья. Можно рассмотреть возможность применения комплексных подходов для совместного решения различных проблем, возникающих при использовании разных методов газификации. Например, в крупных проектах по производству природного газа из угля в настоящее время в основном используется комбинированный подход, сочетающий газификацию измельченного угля под давлением и газификацию в потоковом реакторе (газификация угольной суспензии или газификация порошкового угля). При использовании такой комбинированной технологии можно использовать большие объемы вредных сточных вод, образующихся в результате газификации измельченного угля под давлением, для производства угольной суспензии. Это позволяет не только сократить расход воды, но и уменьшить затраты на обработку сточных вод, а также снизить уровень загрязнения окружающей среды. Оптимизация системы обработки золевой воды с целью снижения количества пыли, выходящей наружу. В некоторых установках для газификации содержание пыли в газе является высоким, что приводит к засорению теплообменников в устройствах для преобразования CO, а также к деградации катализаторов, расположенных в верхней части первого преобразовательного реактора. Кроме того, наблюдается большое количество сточных вод и значительный объем циркулирующей золевой воды. Поэтому необходимо дальнейше изучить возможности оптимизации процессов очистки газа и циркуляции золевой воды.