Tình hình vận hành các công nghệ khí hóa khác nhau tại trong nước

Thread Content

Tình hình vận hành các công nghệ khí hóa khác nhau tại trong nước Tác giả/Nguồn: Ngày tháng: 03/08/2016 Tỷ lệ click: 25 I. Tình hình vận hành công nghệ khí hóa bằng giường cố định Công nghệ khí hóa bằng giường cố định bắt đầu được ứng dụng tại Trung Quốc từ những năm 1950; công nghệ này chủ yếu được sử dụng để khí hóa than nâu nhằm tạo ra khí nguyên liệu dùng trong việc sản xuất amoniac. Nhà máy phân bón của Quân đội Giải phóng Nhân dân tỉnh Vân Nam từng là doanh nghiệp đầu tiên tại Trung Quốc sử dụng lò khí hóa dưới áp suất với than nghiền, và loại lò này thuộc thế hệ thứ nhất của dòng lò Lurgi. Hiện nay, Tập đoàn Hóa chất Vân Nam sở hữu 14 lò Lao Luqi; trong đó, có 1 lò được cải tạo thành lò khí hóa áp suất cao từ xỉ than nghiền (lò BGL), và việc vận hành lò này đã thành công vào năm 2006. Sau giữa những năm 1980, lò khí hóa than dưới áp suất đã phát triển mạnh mẽ tại Trung Quốc. Các doanh nghiệp như Tập đoàn Tianji, Nhà máy khí đốt Lanzhou, Nhà máy khí hóa Harbin, Yima ở tỉnh Hà Nam đều sử dụng loại lò này. Chúng được dùng chủ yếu để sản xuất khí đốt đô thị, amoniac, methanol, dimethyl ether, khí tự nhiên, cũng như để lỏng hóa than một cách gián tiếp. Trong số đó, 5 chiếc lò Mark-Ⅱ do Nhà máy khí đốt Lanzhou nhập về chủ yếu được dùng để sản xuất khí đốt đô thị. Do có những hạn chế về mặt người dùng, các lò này hiện đã ngừng hoạt động ； Nhà máy khí hóa ở Hharbin đã nhập về 5 lò khí hóa loại PKM từ **Đức vào cuối những năm 1980 (tương đương với thế hệ lò Lurgi thứ 3) ； Các nhà máy còn lại đều sử dụng loại lò gas hóa than dưới áp suất kiểu Mark-Ⅳ. Trong những năm gần đây, các doanh nghiệp sử dụng thiết bị khí hóa than dưới áp suất cao (lò Lurgi) chủ yếu bao gồm Shanxi Lu’an, Xinjiang Guanghui, Inner Mongolia Datang International Keqi, Xinjiang Yili Qinghua, Guodian Chifeng Fertilizer, Jinmei Jinshi, Datang International Fuxin, Yili Xintian, Henan Jinmei Tianqing, v.v. Trong số đó, thiết bị khí hóa than tại Datang Keqi là thiết bị đầu tiên trên thế giới hoạt động ở áp suất 4,0 MPa; thiết bị này đã được đưa vào vận hành thành công vào tháng 5 năm 2012 ； Nguyên liệu dùng để khí hóa than nghiền trong thiết bị khí hóa áp suất cao của Jinmei Jinshi chính là than số 15 từ khu vực Jincheng. Hiện tại, quá trình sử dụng nguyên liệu này đã diễn ra thành công, điều này chứng tỏ rằng công nghệ khí hóa than nghiền áp suất cao có thể được áp dụng để xử lý loại than không khói từ Jincheng một cách độc lập. Vấn đề phổ biến trong quy trình khí hóa trên giá thể cố định là lượng nước thải phát sinh từ quá trình khí hóa rất lớn. Nước thải chứa nhiều chất như nhựa đường, amoniac, phenol, v.v. Hiện tại vẫn chưa có phương pháp hiệu quả để xử lý các chất này. Mặc dù có thể sử dụng các phương pháp như thu hồi phenol và amoniac, cũng như tách nước ra khỏi khí, nhưng việc xử lý vẫn rất khó khăn, và khó có thể đạt được tiêu chuẩn xả thải. Chi phí đầu tư và vận hành để xử lý nước thải cũng khá cao. Trong quá trình vận hành các dự án khí hóa kiểu giường cố định tại Đại Đường Quốc Tế ở Kỳ Châu và Tân Cương Guanghui, đã xuất hiện vấn đề ăn mòn thân lò. Ở Nội Mông và Tân Cương, lại có vấn đề là chất lượng than kém, dẫn đến không thể đạt được công suất sản xuất mong muốn. II. Tình hình vận hành công nghệ khí hóa bằng giường lưu hóa
Lò khí hóa bằng giường lưu hóa được ưa chuộng bởi nhiều ưu điểm như cấu trúc đơn giản, nhiệt độ vận hành vừa phải, dễ vận hành, khả năng xử lý cao, khí sản xuất ra không chứa các chất như nhựa đường, có thể sử dụng được nhiều loại than khác nhau, và có thể sử dụng trực tiếp than vụn có kích thước dưới 10cm từ các mỏ than. Những ưu điểm này khiến công nghệ này được một số doanh nghiệp quan tâm và áp dụng trong sản xuất. Nhà máy luyện khí Thượng Hải đã nhập khẩu công nghệ và thiết bị khí hóa U-gas vào năm 1993. Tổng cộng có 8 lò khí hóa, trong đó 6 lò hoạt động và 2 lò dự phòng. Khả năng sản xuất của mỗi lò khí hóa là 20.000 m³ khí mỗi giờ. Nhà máy này bắt đầu hoạt động vào tháng 4 năm 1995. Đây chính là nhà máy công nghiệp đầu tiên sử dụng công nghệ U-gas trên thế giới. Từ năm 1995 đến tháng 10 năm 1996, nhà máy đã hoạt động tổng cộng 15.000 giờ. Nguyên liệu dùng để khí hóa là than từ mỏ Thần Phủ của Trung Quốc, với tổng lượng là 50.000 tấn. Kết quả vận hành thực tế của bộ thiết bị này không đạt được các chỉ số thiết kế. Đồng thời, do thành phố Thượng Hải chuyển sang sử dụng khí tự nhiên thay vì khí đốt đô thị, các lò gas loại U-gas đã ngừng hoạt động vào đầu năm 2002. Năm 2005, công ty SES đã hợp tác với công ty Zhongneng GCL (Nội Mông Cổ) trong lĩnh vực hóa chất từ than đá. Mục tiêu của sự hợp tác này là sử dụng công nghệ khí hóa U-gas để sản xuất 225.000 tấn methanol và 150.000 tấn dimethyl ether mỗi năm. Năm 2008, tại công ty Éxinès New Gas Co., Ltd. ở Zaozhuang, tỉnh Sơn Đông, người ta đã xây dựng 2 thiết bị khí hóa áp suất loại U-gas, mỗi thiết bị có công suất 400 tấn/này. Tổng công suất của cả hai thiết bị là 800 tấn/này. Những thiết bị này được sử dụng để tạo ra khí đầu vào cần thiết cho nhà máy sản xuất methanol với công suất 100.000 tấn/năm. Dự án sản xuất methanol với công suất 300.000 tấn/năm tại Yima, tỉnh Hà Nam sử dụng tổng cộng 3 lò khí hóa loại U-gas, mỗi lò có công suất 1.200 tấn/ngày; trong đó có 2 lò hoạt động và 1 lò dùng làm lò dự phòng. Các lò này đã được hoàn thành xây dựng vào tháng 6 năm 2012, và lò khí hóa đầu tiên đã được thử nghiệm thành công vào tháng 12 cùng năm. Tại Trung Quốc, công nghệ lưu hóa khí TRIG bắt đầu được áp dụng từ năm 2009. Hiện tại, có hai dự án đang sử dụng công nghệ này: Dự án cải tạo IGCC của công ty Dongguan Zhongke (Zhengyu) Gasification Co., Ltd., nơi đã lắp đặt một lò lưu hóa khí TRIG với khả năng xử lý 1700 tấn than mỗi ngày; và dự án cải tiến hiệu quả sử dụng năng lượng của tập đoàn Boyuan Group tại Sunit, nơi cũng lắp đặt một lò lưu hóa khí TRIG với khả năng xử lý 1200 tấn than mỗi ngày. Hiện tại, cả hai dự án này vẫn chưa được đưa vào hoạt động. Công nghệ khí hóa bằng giường lưu hóa ở nước ta thuộc loại quy trình khí hóa mới, vẫn đang ở giai đoạn đầu phát triển; còn rất xa mới có thể được áp dụng rộng rãi. Công nghệ khí hóa bằng giường lưu huỳnh có độ mạnh khí hóa không cao do sự tồn tại của pha loãng. Hơn nữa, tỷ lệ chuyển hóa carbon thấp hơn so với các lò khí hóa kiểu giường cố định và giường dòng khí. III. Tình hình vận hành công nghệ khí hóa trong lò khí dòng chảy
1. Tình hình vận hành công nghệ khí hóa bằng hỗn hợp nước và than
Công nghệ khí hóa bằng hỗn hợp nước và than được đánh giá cao trong ngành nhờ tính ổn định và độ tin cậy của nó. Quy trình khí hóa này yêu cầu điểm nóng chảy của tro than phải thấp hơn 1350°C (đối với loại lò sử dụng vách ngăn làm mát bằng nước, giới hạn này có thể được nới lỏng một chút). Ngoài ra, than sử dụng cần có khả năng tạo thành hỗn hợp tốt; tỷ lệ này thường cần phải trên 58%. Nếu tỷ lệ này quá thấp, sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế khi vận hành lò khí hóa. Công nghệ khí hóa của Texaco tại Mỹ (hiện thuộc sở hữu của GE) có gần 30 năm kinh nghiệm ứng dụng trong ngành công nghiệp tại Trung Quốc. Hiện đã có gần 180 lò khí hóa hoạt động thành công, cho thấy mức độ công nghiệp hóa cao và công nghệ đã được hoàn thiện. Các dự án như sản xuất khí đốt đô thị/methanol từ than nhiệt điện ở Thượng Hải, sản xuất amoniac/urea từ than sông Wei, cũng như các dự án năng lượng sạch ở Phù Thành đều hoạt động bình thường; thời gian vận hành liên tục dài nhất là 180 ngày. Công nghệ khí hóa bột than bằng nhiều vòi phun đối diện của Đại học Khoa học và Công nghệ Đông Hoa có 10 năm kinh nghiệm ứng dụng trong sản xuất công nghiệp. Công nghệ này đã được hoàn thiện, quy trình vận hành rất hiệu quả, và máy móc hoạt động ổn định. Thời gian vận hành liên tục lâu nhất có thể đạt 90 ngày. Các dự án như Shenhua Ningmei, Shanghai Coking, Anyang Yingde đều sử dụng công nghệ khí hóa bột than bằng nhiều vòi phun đối diện này. Nhược điểm chính của công nghệ khí hóa loại này là yêu cầu cao đối với chất lượng than; các bộ phận như đầu đốt trong lò khí hóa và gạch chịu lửa thường gặp sự cố, cần được thay thế thường xuyên. Trung bình, lò phải ngừng hoạt động để bảo trì mỗi 1–2 tháng một lần. Quy trình khí hóa bằng hỗn hợp nhiều loại vật liệu cũng đã có hơn mười năm kinh nghiệm ứng dụng trong công nghiệp; công nghệ này đã được hoàn thiện và hoạt động ổn định. So với các phương pháp khí hóa bột than nước khác, lò của Đại học Thanh Hoa có thời gian vận hành ở quy mô công nghiệp ngắn hơn, và công nghệ của nó vẫn cần được cải tiến. 2. Tình hình vận hành của công nghệ khí hóa bột than khô: Công nghệ khí hóa bột than khô dưới áp suất là công nghệ phổ biến trong ngành hóa chất từ than hiện nay; công nghệ này có khả năng thích ứng tốt với nhiều loại than khác nhau. Yêu cầu điểm nóng chảy của tro than đưa vào lò phải nhỏ hơn 1400°C, tỷ lệ silic/alumin giữa các thành phần trong tro phải lớn hơn 1,6 (giá trị này có thể được nới lỏng một chút trong quy trình làm mát bằng nước), và khoảng chênh lệch nhiệt độ hoạt động phải lớn hơn 120°C. GSP Gasification có kinh nghiệm trong lĩnh vực công nghiệp hóa tại Trung Quốc đã khoảng vài năm. Hiện tại, các dự án do công ty này triển khai đều hoạt động bình thường. Thời gian hoạt động liên tục dài nhất là 130 ngày. Ví dụ như dự án sản xuất dimethyl ether với công suất 830.000 tấn/năm của Tập đoàn Than Ningxia, hay dự án “Jincheng 3052” của Công ty Cổ phần Hóa chất than Shanxi Lanhua. Công nghệ khí hóa than của Shell có 15 năm kinh nghiệm ứng dụng trong ngành công nghiệp tại Trung Quốc. Đây được coi là một trong những công nghệ khí hóa tiên tiến nhất thế giới hiện nay. Từ năm 2000 đến 2009, các doanh nghiệp trong nước đã nhập về 23 thiết bị khí hóa than của Shell. Tuy nhiên, do một số thiết bị phải nhập khẩu từ nước ngoài và yêu cầu vận hành khá cao, chỉ có một nửa số thiết bị này được đưa vào hoạt động thực tế. Hiệu suất hoạt động của chúng cũng không đạt được mức mong đợi, do đó gặp phải nhiều khó khăn trong quá trình vận hành. Để giải quyết những tranh cãi trong nước về tình trạng hoạt động không ổn định của các nhà máy do Shell vận hành, Shell cùng các doanh nghiệp sử dụng dịch vụ của họ đã nỗ lực không ngừng nhằm thúc đẩy việc sản xuất các linh kiện trong nước, tăng cường trao đổi kỹ thuật và bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ, từ đó đảm bảo hoạt động ổn định cho các nhà máy. Hiện nay, các nhà máy này đã có thể hoạt động một cách ổn định. Như dự án sản xuất olefin từ than của Đại Đường Đa Lâm, dự án sản xuất amoniac hóa học tại Vân Nam, dự án sản xuất methanol tại Hà Nam Hạc Bích, dự án chuyển đổi than thành dầu của Thần Hoa, v.v., tất cả đều đã đạt được thành tích vận hành liên tục với công suất cao trong hơn 120 ngày, và việc vận hành ổn định trong 100 ngày đã trở thành điều bình thường ； Nhiều thiết bị khí hóa của Shell tại Shuanghuan, Liuhua, Yongcheng và các nơi khác đã hoạt động tổng cộng hơn 320 ngày; trong đó, kỷ lục cao nhất là 341 ngày. Lò vũ trụ đã được sử dụng trong lĩnh vực công nghiệp được tám năm kể từ khi được phát triển. Qua quá trình thực tiễn và cải tiến không ngừng, người ta đã tích lũy được nhiều kinh nghiệm về thiết kế và vận hành. Công nghệ liên quan đến lò vũ trụ đã khá trưởng thành, và hiệu suất hoạt động của nó cũng khá tốt. Các công nghệ khác như lò hai giai đoạn, lò Dongfang trong quá trình khí hóa than bột mới chỉ được áp dụng ở 1–2 dự án; thời gian vận hành ở quy mô công nghiệp còn ngắn, và công nghệ này vẫn cần được cải tiến và hoàn thiện. Lò nung than của Ning vẫn chưa được khởi động, cần tiếp tục theo dõi.