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“十二五”煤气化技术百舸争流(1)

    煤气化是新型煤化工的龙头技术,技术发展得好坏,直接关系着整个煤化工产业的发展。“十二五”期间,我国各种新型煤气化技术根据企业的不同需求,大型化、精细化步伐不断加快,安稳长满优成为常态,不仅助推了氮肥、甲醇产业原料结构的大调转,而且推进了现代煤化工的稳定发展。

    无烟煤供应紧张企业渴求新技术

    据了解,合成氨和甲醇的原料都是以无烟煤为主。以合成氨生产氮肥为例,2010年,全国氮肥行业用煤总量为8534.5万吨,占全国煤炭产量的2.6%;氮肥用无烟煤量为5260.8万吨,占全国氮肥原料煤总量的87%。而氮肥用无烟煤中又以无烟块煤为主,大多采用间歇式固定床煤气化(UGI)技术。然而,无烟煤仅占我国煤炭总产量的18%,随着煤炭行业机采率的提高,2010年前后块煤率已经降至15%左右。当时与全国煤炭供应紧张的形势相比,无烟煤供应更加紧张,无烟块煤供应则是紧上加紧。

    “2010年无烟块煤、无烟粉煤、天然气和电力等平均进厂价格比2005年分别增长了114%、83%、50%和34%,而同期尿素价格只增长了3%,行业效益严重受挤。”全国新型煤气化委员会、全国化肥工业总站常务副站长郑伟中在接受中国化工报记者采访时说,“由于无烟煤的价格当时是烟煤价格的近2倍,这就造成越来越多的企业,走上去无烟煤的道路。”

    “2012年,中国拥有各种类型的煤气化炉9000多台,其中化工行业就有4000余台,绝大部分以UGI炉为主。如果用天然气生产合成氨的成本估算成1,那么用油做的是1.5,用煤做的就是2。由此看来,煤制合成氨的成本最高。如果不能在技术上尽快地实现升级,煤头企业将面临不小的生存压力,而这恰好给新型水煤浆煤气化技术的推广提供了一个广阔的发展平台。”GE气化业务中国区总经理董宏海2012年的话,也反映了企业对新型煤气化技术的期许。

    而中国工程院院士、清华大学教授倪维斗“到2020年,我国对煤气化炉的需求量将达到2250套”的研判,更是点燃了企业对新型煤气化技术的渴求。

    多种技术突飞猛进调整行业原料结构

    记者调查发现,2010年,我国以煤、天然气、油和焦炉气为原料的合成氨产量比例分别为76.2%、21.9%、1.3%和0.3%;2015年,我国以煤、天然气和焦炉气为原料的合成氨产量比例分别为76%、22%和2%。其中,以非无烟煤为原料的产能比重由10%提高到24%,提高了14%;以无烟煤为原料的合成氨产能比重由65%下降至51%,下降了14%。

    非无烟煤使用比例的提高,是煤气化技术进步的结果。“现在阳煤化机正对阳煤丰喜临猗企业的日投煤750吨气化炉进行半废锅流程改造(清华炉3.0技术或第三代清华炉气化技术),改造投产后,预计每小时能副产4.0兆帕、35~40吨高品位蒸汽,1吨蒸汽按100元计算,1小时就是3500~4000元,1个月就是270万元左右,吨甲醇可以降低90元左右,节能效果、经济效益非常明显。”山西阳煤丰喜肥业(集团)有限责任企业实行董事、山西阳煤化工机械(集团)有限企业董事长李广民在接受中国化工报记者采访时说,“丰喜临猗企业目前老厂采用无烟煤固定层间歇式煤气化技术(UGI),新厂采用清华炉气化技术,现在老厂赔钱,新厂赚钱,上述改造完成后,新厂的气化技术将得到较大水平的提高,盈利能力将提升一个级别。”

    据了解,李广民所说的老厂是丰喜集团临猗分企业一厂,年产36万吨合成氨、5万吨联醇、60万吨尿素,采用间歇式固定床无烟块煤为原料制半水煤气工艺,目前共3套系统;新厂是指丰喜集团临猗分企业二厂,年产甲醇30万吨,采用清华炉水煤浆制气低压甲醇合成工艺,也是3套系统。

    其实,丰喜集团早在“十五”期间就和清华大学合作开展第一代清华炉气化技术的研制;2012年,第二代清华炉气化技术在临猗企业成功应用;2013年,阳煤化机联合清华大学、丰喜集团等单位共同组成研发团队,承担了“十二五”山西省科技重大专项——水煤浆水冷壁气化炉的开发与制造项目,成功突破了气化温度低、无法燃烧劣质煤、排渣易堵塞、运行周期偏短等制约煤气化的关键瓶颈,并将这一科技成果成功实现工业化应用(清华炉2.5代)。

    据了解,截至2014年年底,全国合成氨装置采用清华炉气化技术的7台,产能48万吨;甲醇装置采用3台,产能30万吨。2015年已经投产并平稳运行的有新疆天智辰业化工有限企业2台6.5兆帕日投煤1550吨的气化炉;山西阳煤丰喜泉稷能源有限企业焦炉气综合利用生产尿素联产LNG转型升级项目的2台已经稳定运行;正在安装的金沙第一娱乐娱城官网寿阳化工有限责任企业40万吨/年乙二醇项目、阳泉煤业集团平定化工有限责任企业乙二醇项目(一期)、新疆国泰新华各2台;制作完成待提货的有6台;正在制造的还有6台。

    “不仅清华炉得到较快发展,而且多喷嘴对置式气化、航天煤气化技术、多元料浆气化、碎煤加压气化、两段式粉煤气化,还有GE水煤浆气化、壳牌粉煤气化、科林(CCG)粉煤气化、西门子(GSP)粉煤气化等也得到较快的发展,对我国原料煤结构的调整起到了重要的作用。”郑伟中说。

    “2010年年底,全国合成氨企业472家,产能6560万吨,已建和在建的水煤浆、干煤粉加压气化装置分别有66台、36台,合成氨能力分别为706万吨、768万吨,其中42%建成投产,投产产能620万吨,新型煤气化产能不到总产能的10%。”郑伟中先容说,“到2014年年底,全国合成氨企业数331家,采用新型煤气化技术企业数49家,占比14.8%;采用新型煤气化已建成投产的水煤浆、干煤粉、碎煤加压气化装置分别有75台、20台、35台,合成氨能力分别为957.5万吨、578万吨、286万吨,投产产能1821.5万吨,产能提高了2倍多,占全国合成氨总产能的24.6%。”

    除了合成氨行业,甲醇行业的原料结构也得到了调整。据郑伟中先容,2014年底,全国甲醇企业345家,采用新型煤气化技术企业61家,占比17.7%;全国甲醇产量4540.1万吨,采用新型煤气化技术的产品产量2343.5万吨,占比51.6%;已建成的水煤浆、干煤粉、碎煤加压气化装置分别有127台、28台、24台,甲醇能力分别达2531万吨、1027万吨、250万吨,投产产能3808万吨。

    中国石油和化学工业联合会会长李寿生曾在2015年8月中国氮肥工业协会组织召开的一次氮肥、甲醇行业发展研讨会上指出,我国化肥行业已经到了转型发展的关键时期,企业要加强重大关键技术及装备开发,对已建成投产的先进煤气化炉做好达产达标工作,同时根据原料结构调整的要求,集中力量优化先进煤气化技术,改善原料结构,力争到2020年采用非无烟煤的合成氨产能占比从目前的24%提升至40%左右,采用常压无烟煤的合成氨产能从目前的51%下降到41%。

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