冶金行业褐煤气化清洁利用的重要意义

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1、（冶金行业） 褐煤气化清洁 利用的重要意义 （冶金行业） 褐煤气化清洁 利用的重要意义 褐煤气化清洁利用对于我盟煤炭产业发展具有重要意义褐煤气化清洁利用对于我盟煤炭产业发展具有重要意义 发布日期:2010-11-30作者: 字体：大中小背景色：打印本稿关闭 大力发展煤化工是我国未来能源发展的主要趋势，煤化工涉及煤的焦化、气化、液化以及煤化工制品 等多个领域，随着科技进步和技术的不断成熟，煤的洁净化、高效燃烧、联合循环发电、干熄焦、炼 焦 过程自动化、煤炭气化以及环保洁净能源为主的煤化工能源技术越来越得到广泛的重视和应用。锡盟 水资源相对短缺，不能满足大规模建设煤化工项目的用水。褐煤气化是壹种最

2、洁净的煤炭利用技术， 能够避 免煤直接燃烧的污染。因此，引进褐煤地上地下气化新技术（示范项目） ，待试验成功后大规模推广， 可大大提升煤炭的清洁高效综合利用，实现“高碳能源、低碳发展”的目标，对于我盟充分利用褐煤 资源 有着重要而深远的意义。目前盟内应用的煤气化技术有三种，即美国比克比地上闪蒸气化技术和英伦 金桥、中节能地下气化技术。试验项目有四项，分别是苏尼特碱业褐煤半焦油清洁利用（采用比克比 技术） 中试项目、锡市广厦比克比地上气化项目、英伦金桥地下气化项目和中节能地下气化项目。 壹、地上气化技术情况 比克比地上气化技术源自美国比克比能源系统 X 公司专利闭环闪蒸气化技术，在整个工艺系统中

3、共 有 40 项关建的专利。该系统不燃烧煤，整个生产装置能在常压生产，不需要纯氧，开停灵活，操作 弹性 大，控制相对容易，热效率较高，能耗较低。核心是壹台气化提质炉，只是将煤和催化剂投入到壹个 封闭环境中，通过“闪蒸气化”对煤进行加热，在数秒时间内，将水分、挥发成份“裂化”，被从煤 当中分 离出来。工作流程是将合格粒度（80 毫米，理论上煤都能够处理成小于 6mm 的粉粒原料）的原煤在 磨煤机进行干燥和研磨后，细度合格的煤粉由布袋收尘器进行过滤进入煤粉仓，后进入提质炉，在提 质炉中 短时间内被间接加热到高温，挥发份被从煤中分离出来，产生的煤气再经过冷却设施和除尘器、电捕 焦油器等设备处理后产品

4、为商用煤气（冷却、加压后的煤气，可直接送给终端用户）和煤焦油。提质 后的煤 粉经旋风收集、连续式间接冷却后送至制型煤工段，再通过拌合机、混碾机、成型机加工成型。每吨 原煤通过干燥后可生产 0.49 吨活性炭，壹台设备每天可产活性炭 40 吨。 由于该工艺不燃烧任何东西，而且是在壹个密封的容器里进行，所以不会产生任何排放。由于保留在 产品中的碳的主体没有被燃烧，所以采用比克比技术比传统的燃煤发电或取暖工艺能够减少 97%的二 氧 化碳排放。汞、硫、砷等仍然粘附在碳上，气体和碳物质可通过壹种涡流萃取器（类似于旋风）轻易 地分离。比克比系统只使用少量用于冷却的水，冷却水始终不接触任何物料，能够重复利

5、用。比克比 壹台机 器壹天能够加工 152 吨煤（3000 卡之上的任何质量的煤） ，能够生产 40000 立方米的天然气，成本仅 为 0.35 元/立方米，大大低于石油燃气成本。同时，该技术对原料利用率较高，可有效处理易热粉碎 原料煤， 尤其适合于褐煤。生产的天然气经检验甲烷值可达到 91.11%，热值高达 15-18MJ/m3，副产品煤焦油 固点低、粘度低、收率高，凝油收率达到铝甑干馏含油率值的 75%-85%。 该项目壹台气化炉设备总投资仅为 600 美元， 建设周期为 8 个月， 生产运营期为 20 年， 总投资为 8400 万元，投资回收期为 7.8 年，基准收益率达到了 12%，在

6、大规模利用的情况下，成本将会进壹步降低。 二、地下气化技术情况 地下煤气化技术是壹种在煤矿中直接将煤吹炼转化成合成气，这种合成气能够燃烧发电或作为生产氨 水或化肥等其他煤化工产品的清洁煤化工技术。简称 UCG。该种技术仍特别适用于处理煤层埋藏很深 难 于开采的廉价煤田。煤炭地下气化和地面气化原理相同，煤气成分也基本相同，但其工艺型态不同， 地面气化过程在气化炉内的煤块中进行，而地下气则在煤层中的气化通道中进行。将气化通道的进气 孔壹端 煤层点燃，从气孔鼓入气化剂（空气，氧气，水蒸气等）。煤层燃烧后，则按温度和化学反应的不同， 在气化通道形成 3 个带，即氧化带，仍原带，干馏干燥带。经过 3 个

7、反应带后，就形出了主要含有可 燃组分 壹氧化碳、甲烷、氢气为主的煤气，这 3 个反应带沿气流方向逐渐向出气口移动，因而保持气化反应 的不断进行。煤炭地下气化相关技术据生产阶段及技术类型可分为煤层勘探，煤炭地下气化炉建设， 煤炭地下 气化控制，气化煤气的处理等技术。 壹是煤层勘探技术。和其它勘探技术相同，主要利用地质，二维和三维地震及钻井研究煤层在地下的 分布状态，厚度等。我国目前发展的主要是有井式气化（即通过人工巷道进行气化），利用废气煤矿 进 行地下气化，气化煤的分布状态在煤矿开采过程中多已清楚，所以这壹环节在我国目前的煤炭地下气 化中也不重要，但随着无井式气化（即通过钻孔进行气化）的发展，

8、配合无井地下气化的独立的煤层 勘探技 术将被提到重要位置，目前的勘探技术完全能适应煤层勘探的需要。 二是建炉技术。地下气化炉分为“有井式”和“无井式”俩种。“无井式”气化是指气化通道通过钻 孔来实现，建炉工艺简单，建设周期短，可用于深部及水下煤层气化，国外都采用无井式炉型，但由 于 气化通道窄小，影响出气量，钻探成本高。国内目前所建气化炉都采用有井式，气化炉建在运行中的 矿井煤田上，借助矿井的巷道向气化煤层中延伸，气化炉的井下通道建好后，在气化炉和矿井巷道连 接的通 道中筑壹道密闭墙，然后再进行气化炉的点火工作。“有井式”气化可利用老的竖井和坑道，减少建 气化炉的投资，可回采旧矿井残留地下的煤

9、柱（废物利用），气化通道大，容易形成规模生产，气化 成本 低。由于涉及到巷道的建设，有井式气化对于深部煤炭资源的气化由于较大的地应力和较高的地温且 不适用。目前煤炭地下气化工艺按不同的气化剂种类可分为：空气连续气化、富氧气化、富氧水 蒸气化、 加氢气化等。气化过程的控制工艺又可划分为双炉（多炉）交替运行，多点（移动点）供风气化，反 向供风气化，脉动供风气化，压轴相综合等方法。煤炭地下气化的控制技术主要包括除去不需要的有 害杂 质，回收有价值副产品脱水，降温等俩个内容。 三是煤气处理技术。煤气中含有大量灰尘、焦油、水分、二氧化碳及氮气等。这种煤气称为热煤气或 粗煤气，温度可达到 200。因此须对

10、粗煤气进行净化回收处理，以减少对设备、管道的堵塞和腐蚀， 提高输送系统的效率，回收利用宝贵的化工产品，同时满足后续工序对原料气的要求。煤气的气净化 的系统任务就是清除煤气中有害杂质，降温且获得有用的副产品。故煤气净化不但关系到煤气本身的 质量， 同时关系到整个气化过程的经济效益。 （壹）英伦金桥地下煤气化技术。该技术是将煤炭在地下矿床里面就地转化成合成燃气，是壹种化学 的采煤方式，整个过程把开采、气化、脱硫、脱二氧化碳、清洁除尘有机的结合在壹起完成，实现井 下 无人、成本低廉、环保安全。该技术根据煤层厚度，在 50-200 米间距内开俩口井至煤炭层，从进气 井引入氧化剂（水、空气或水、氧气），

11、从成品井将成品合成燃气输至地面，且且进气口和出气口能 够交换使 用。其特点壹是可开采特深埋煤层、可开采高硫煤层，运营费用低；二是由于固体废弃物都被限制在 地下，且地面设施规模小，且减少场地装置成本，不需地面燃气发生器；三是燃料成本较低，壹吨煤 可转换 成 1500-2000 立方米合成气，纯利润 600 元/吨左右，可直接通过管道输送到最终用户，减少铁路或 公路的基础设施建设。 （二）中节能地下煤气化技术。该技术是将处于地下的煤炭进行有控制地燃烧，通过对煤的热解作用 及化学作用产生可燃气体。将煤层中的气化通道进气孔壹端的气化穴煤炭点燃，由进气孔鼓入空气、 氧 气和水蒸气等气化剂，由辅助孔鼓入氢

12、气，煤炭燃烧后，按温度和化学反应的不同，在地下气化通道 内形成氧气带、仍原带和干馏干燥带，由此生成的粗煤气经过出气孔产出，后经分离、净化等处理， 成为很 好的燃料和化工原料。 三、项目进展情况 1、苏尼特碱业褐煤半焦油清洁利用中试项目，由锡林浩特博源清洁能源有限责任 X 公司开发建设， 建设规模为年处理褐煤 20 万吨，生产提质型煤 9.8 万吨/年，煤焦油 5548 吨/年，总投资 8380.29 万 元。 目前项目备案、X 公司注册登记、节能审批等工作已完成，环评、加气站和管网的审批文件正在办理， 主设备已订购，预计明年 3 月底到位，4 月开工建设。 2、锡市广厦比克比地上气化项目：由锡

13、林郭勒盟广厦科技发展有限 X 公司投资建设，初步确定项目 建设规模为年产约 2000 万立方米煤制气，总投资约 8300 万元。 目前项目可研正在编制，项目主设备已运到锡林浩特市。因气候的原因目前设备无法安装试运行，预 计明年 4 月开工建设。 3、英伦金桥地下气化项目：由内蒙古英伦金桥清洁能源有限 X 公司投资建设，建设总规模为 40 亿立 方米/年煤制混合气，总投资 25 亿元。壹期试验示范项目建设规模为 8000 万立方米/年煤制混合气， 总投资 5000 万元。 截止目前壹期试验示范项目已完成备案工作，现正在办理 X 公司注册登记、设计方案等有关事宜，预 计明年 5 月开工建设。 4、中节能地下气化项目：由内蒙古洁圣煤炭地下气化有限责任 X 公司投资建设，建设规模为日处理 褐煤 130160 吨，总投资 5.68 亿元。 目前项目可研已编制完成，因合作伙伴 CCL（清洁煤有限 X 公司）坚持要求按照国外的工程施工工作 程序，在完成全部设计文件之后才能够动工，所以原计划今年 9 月提前完成钻井户外作业的计划相应 调 整。现正抓紧进行示范项目的设计和施工准备工作，预计明年年初开工建设。（能源、综合科供稿）