Полный обзор путей технологических инноваций в устройствах для газификации

Thread Content

Полный обзор путей технологических инноваций в области газификации угля Автор/Источник: Дата: 11.08.2016 Количество просмотров: 10 Технологии и оборудование для газификации угля являются важной основой для чистой и эффективной переработки угля. Благодаря непрерывным собственным инновациям и технологическому совершенствованию в последние годы на внутреннем рынке наблюдается бурное развитие различных типов газификаторов. Понимание тенденций развития технологий газификации угля и выбор оборудования для газификации, которое соответствует характеристикам угля, потребностям рынка, отличается низким энергопотреблением и низкими инвестициями, является надежным и экологически безопасным, представляет собой важное направление для здорового развития угольной промышленности. На конференции по инновациям и развитию технологий нового типа газификации угля в Китае 2016 года, которая состоялась 29 июля в Пекине, участвовавшие эксперты высказали свои мнения и рекомендации. Появляется все больше различных типов печей для газификации. «Различные устройства для газификации являются важными средствами и ключевым оборудованием для процесса газификации. Они широко используются в нашей стране; уровень их промышленной зрелости высок, существует множество технологий их работы, а количество таких печей также велико». Количество введенных в эксплуатацию передовых крупногабаритных печей для газификации с использованием потока газа в стране превысило 300 единиц. ”Рассказала заместитель руководителя отдела энергетики и химической промышленности Института планирования нефтегазовой и химической промышленности Хань Хунмэй. 　　Как известно, газификационные установки в зависимости от способа контакта материалов делятся на три основных типа: установки с фиксированным слоем (установки с подвижным слоем), установки с плавающим слоем (булькающие установки) и установки с потоком газа. Основными технологиями газификации в прессованном фиксированном слое с использованием измельченного угля (с твердыми/жидкими отходами) являются печи типа Рухи, Сайдинг, BGL, Yunding YM и другие. Технологии газификации порошка с использованием флюидизированного слоя, находящие широкое применение, включают китайскую печь ICC, печь End, печь Koda (Newpower) и другие. Основные технологии сухой газификации порошкообразного угля под давлением с использованием потока газа включают печи марок Shell, GSP, Corin, двухэтапные печи (TPRI), печи типа HT-L, печи марки Dongfang, печи марки Huali, печи с пятью кольцами, печи марки Ningmei, печи марок Liuhua-Qiyao, печи марки Shenggu, печи марки Jinzhong и другие. Основными типами печей для газификации угольной суспензии во влажном режиме на газификационных кроватях являются GE-TCGP, печи с противоположно расположенными четырьмя форсунками, печь Тсинхуа, а также многосоставные печи Северо-Западного института для газификации суспензий из различных материалов. 　　В настоящее время наша страна добилась значительных успехов в области инноваций в газификационных установках. Помощник генерального директора компании Aerospace Changzheng Chemical Engineering Co., Ltd. Чжу Юйин сказал, что разработанная компанией печь HT-L прошла проверку в условиях длительной эксплуатации. Все ключевые компоненты этой печи – газификационная печь, горелки, устройства для удаления шлака, печи с горячим воздухом, предохранительные клапаны, специальные клапаны (клапаны для кислорода, порошка угля, клапаны для регулировки подачи угольного порошка, клапаны для изменения направления потока, клапаны для регулировки подачи черной воды), высоконапорные износостойкие насосы и высокоскоростные насосы – уже производятся в Китае, причем компания обладает собственными правами на их производство. 　　Профессор Восточно-Китайского университета науки и технологий Лю Хайфэнг рассказал, что технология газификации угля с использованием одного форсунки и холодной стенки (SE Dongfang Furnace), разработанная совместно компанией Sinopec Ningbo Engineering Company, Нинбоским институтом технологий и Восточно-Китайским университетом науки и технологий, уже введена в эксплуатацию на пилотном заводе компании Yangzi Petrochemical в Нанкине, провинция Цзянсу, мощностью 1000 тонн в день. В проекте компании Zhongan United по производству олефинов из угля мощностью 1,7 миллиона тонн в год используются 7 газификаторов мощностью по 1500 тонн в день; проектирование этого оборудования все еще ведется. Данная печь оснащена трубчатой водяной стенкой, а также интегрированным горелком, объединяющим функции зажигания, нагрева и управления процессом. Устройство для поэтапной очистки состоит из смесителя, циклонного сепаратора и водяной колонны. Колонна для испарения горячей воды выполняет одновременно функции флеш-испарения и теплообмена, что позволяет избежать проблем с засорением теплообменников черной водой и снижения эффективности теплообмена. 　　1 апреля 2016 года газификатор «Цзиньхуа» (газификатор для совместного производства синтез-газа и пара), разработанный совместно Исследовательским институтом чистой энергетики при Цинхуа в Шаньси, компанией «Янмэй Фэнси» и ООО «Янмэй Химическое машиностроение» (группа), успешно введен в эксплуатацию на филиале «Линьи» этой компании. В качестве сырья используется уголь из Шаньси с высоким содержанием золы, серы и влаги; оборудование работает стабильно уже более 100 дней. Этот газификатор эффективно предотвращает засорение и накопление золы ； Уникальная конструктивная схема снижает долю конфигураций с двусторонним нагревом, что позволяет уменьшить размеры оборудования и капитальные затраты ； Восстановление тепла из высокотемпературного синтез-газа и получение в качестве побочного продукта пара высокой температуры и давления позволяют повысить эффективность преобразования энергии в газификаторе. 　　Данные исследования показывают, что по состоянию на конец 2015 года в Китае было внедрено в промышленное использование 392 устройства для газификации угля под давлением. Из них 120 устройств представляли собой газификаторы с фиксированным слоем угля, что составляет 77,9% от общего числа устройств. 20 устройств — это газификаторы с плавающим слоем угля, что составляет 55,5%. Ещё 75 устройств — это газификаторы с потоковым слоем угля, что составляет 37,1%. Технологические инновации для преодоления недостатков. Хань Хунмэй отметила, что технология газификации прошла через десятилетия исследований и практического применения; она постоянно совершенствуется, и уровень этой технологии уже довольно высок. Однако по мере того, как сферы применения газификации угля внутри страны и регионы её использования становятся всё более обширными, требования к составу газа увеличиваются; появляется все больше видов угля, а его качество становится всё более разнообразным. При этом, с учетом возрастающих требований к охране окружающей среды и безопасности, технология газификации угля по-прежнему нуждается в дальнейшем совершенствовании с учетом своих особенностей и проблем, возникающих в процессе её эксплуатации. 　　Как сообщается, среди насущных проблем, требующих решения для существующих типов газификаторов, можно выделить следующие: сокращение закупок патентованного и ключевого оборудования за счет его дальнейшей локализации, оптимизация процессов и проектирования систем управления, снижение затрат на программное обеспечение (плата за патент + плата за PDP + плата за техническое обслуживание), повышение давления в процессе газификации водоугольной суспензии до 6,5–8,7 МПа, дальнейшее увеличение масштабов оборудования для большего количества загружаемого угля, повышение уровня давления в парах побочного производства, оптимизация систем быстрого охлаждения и пылеудаления с целью рекуперации энергии, совершенствование способов быстрого охлаждения синтез-газа, эффективная обработка вредных сточных вод, оптимизация системы обработки шламовой воды и усовершенствование технологии ее циркуляции, улучшение методов очистки газа для снижения выноса пыли, уменьшение остаточного содержания углерода в золе и шлаке, сокращение выбросов мелкодисперсного шлака, а также активизация исследований по его использованию. 　　“Инновации в оборудовании для газификации в будущем заключаются в повышении уровня локализации производства, снижении затрат на инвестиции, увеличении давления при газификации, разработке крупномасштабного оборудования для газификации, а также в повышении эффективности использования энергии и ресурсов, сокращении расхода воды и улучшении экологических показателей. ”Сказала Хань Хунмэй. Например, по состоянию на июнь 2016 года в нашей стране было введено 28 газификаторов процесса с отводом тепла от Shell. В настоящее время у всех десяти ключевых единиц оборудования для технологии Shell, за исключением измерителя скорости и плотномера угольной пыли, есть отечественные сертифицированные производители или они проходят процедуру сертификации. В будущем необходимо ускорить процесс локализации производства ключевого оборудования, что позволит **снизить затраты на инвестиции и эксплуатацию установок для газификации, а также повысить уровень производства оборудования в стране. 　　Как стало известно в ходе интервью с журналистами, в будущем технологические инновации в области газификации будут сосредоточены на таких направлениях, как каталитическая газификация и подземная газификация угля. Хань Хунмэй отметила, что каталитическая газификация позволяет снизить температуру газификации на 200–300°C, обеспечивая мягкую газификацию и направленную трансформацию. В настоящее время необходимо уделить особое внимание изучению типов катализаторов, механизмов каталитических реакций и процессов каталитической газификации. В настоящее время основное внимание в технологии подземной газификации угля уделяется совершенствованию технических деталей, включая контроль технологического процесса, вспомогательные устройства/оборудование для подземной газификации, технологию зажигания и проектирование газификаторов ； Также необходимо усилить ключевые вспомогательные технологии, такие как газификационная рекуперация и контроль загрязнителей. 　　Кроме того, существуют и другие направления научных исследований, такие как гидридная газификация, каталитическая обработка биомассы, газификация в режиме фазового потока с разделением этапов (в сочетании с высокотемпературной трансформацией), газификация угля в шлаке доменной печи, газификация с использованием сверхкритической воды, вторичная газификация летучих зол, а также тепловая интеграция процесса газификации с другими процессами (например, с метанизацией). Острова газификации становятся все более распространенными. Благодаря быстрому развитию технологий газификации угля, увеличению масштабов промышленных парков (крупных предприятий), а также процессам замены и совершенствования отраслей, использование специализированных установок для газификации становится тенденцией. Это позволяет обеспечивать промышленные парки, особенно крупные предприятия, большим количеством качественных и недорогих промышленных газов, таких как синтез-газ, водород, оксид углерода и другие. 　　Хань Хунмэй заявила, что острова газификации с профессиональным управлением являются наилучшим решением для преодоления изменчивости качества угля, обеспечения стабильного поставки промышленных газов в больших объемах, а также централизованного решения проблем, связанных с использованием угля и его воздействием на окружающую среду. 　　Острова газификации делятся в зависимости от размера целевой аудитории на корпоративные и промышленные. В зависимости от состава поставляемого газа они бывают синтез-газовыми (CO+H2, H2, CO) и промышленными. А в зависимости от сферы применения — химическими (нефтепереработка/угольная химия/другая химическая промышленность и т. д.) и другими промышленными (керамика/строительные материалы/цемент и т. д.). Модель «острова газификации» с широким спектром возможностей по поставке газа предприятиям, потребляющим газ, привлекает все больше внимания и интереса со стороны компаний и промышленных парков благодаря своим преимуществам в плане масштабируемости, специализации и гибкости. 　　“В промышленных парках с большим количеством предприятий и высоким спросом на промышленные газы строительство и эксплуатация крупных установок для газификации позволяют обеспечить эффективную и интенсивную производственную деятельность, а также централизованное управление производственными процессами. Это помогает избежать недостатков, связанных с разрозненным строительством небольших установок для газификации отдельными предприятиями, и способствует комплексному планированию и долгосрочному развитию парка. ”Сказала Хань Хунмэй. 　　Как сообщается, в настоящее время крупные нефтехимические комплексы как в Китае, так и за рубежом постепенно внедряют модель газификационного острова. Крупный современный производственный комплекс по переработке угля, который разрабатывается в нашей стране, также будет включать в себя крупные узлы газификации. В июле 2014 года в промышленной зоне Пуян началось строительство проекта «Центральный остров газификации Чжунъюань», совокупная стоимость которого составила 3 миллиарда юаней. Предполагаемая продолжительность строительства — 36 месяцев. В качестве сырья используется угольная пудра; применяется современная технология газификации под давлением с использованием водно-угольной смеси. Также строятся установки для очистки синтез-газа и разделения газов. Этот проект позволит производить важные сырьевые материалы для отрасли угольной химии. По завершении строительства ожидается, что годовой объем производства составит 2,8 миллиарда юаней, а налоговые поступления — 220 миллионов юаней. 　　На угольно-химическом комбинате в Юйхэнге, принадлежащем компании China Coal Shaanxi Company Yulin Energy Chemical Co., Ltd., для процесса газификации используется оборудование модели GE900 с рабочим давлением 6,5×106 Па. В эксплуатации находятся 5 газификационных установок; ещё 2 находятся в резерве. Ежедневное потребление угля составляет около 8000 тонн. Газификационное оборудование было успешно запущено в эксплуатацию в конце апреля 2014 года. Хань Хунмэй отметила, что для профессиональных установок по газификации угля необходимо в зависимости от особенностей спроса выбирать подходящие технологии: газификация в плавающем слое, газификация в потоковом слое, газификация с использованием фиксированного слоя и обогащенного кислородом газа. Кроме того, необходимо учитывать условия, связанные с источником угля, и проводить сравнение экономической эффективности всего процесса, то есть учитывать факторы «источник угля + технология газификации + цена продукта».