【正文】 臺(tái)單軸型多級(jí)離心式壓縮機(jī)，帶進(jìn)口可調(diào)導(dǎo)葉，由蒸汽透平驅(qū)動(dòng)。 氣化 氣化工藝方案的確定 氣化工藝技術(shù)簡(jiǎn)介氣化工藝一般分為三種類型：移動(dòng)床（有時(shí)也被稱為固定床），流化床和氣流床。1）移動(dòng)床氣化爐是最老的氣化爐，它很長(zhǎng)時(shí)間在煤氣化工藝中占主要地位。移動(dòng)床氣化爐中的氧化劑與煤的流動(dòng)方向相反，通過由煤變?yōu)榻褂?，再到灰等一系列反?yīng)區(qū)。當(dāng)空氣被作為氧化劑時(shí)，溫度通常不會(huì)超過灰熔點(diǎn)，而純氧氣流床氣化爐既可以是干灰也可以是熔渣。由于合成氣出口溫度（400500℃）相對(duì)較低，粗合成氣中通常會(huì)有液態(tài)碳?xì)浠衔?。富養(yǎng)氣化的特點(diǎn)是投資少，操作簡(jiǎn)單，在中型氮肥廠中具有豐富的操作經(jīng)驗(yàn)，是國(guó)家重點(diǎn)推薦的中氮廠造氣技術(shù)。由于國(guó)家大力整治小煤窯和國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和重化工業(yè)的強(qiáng)力拉動(dòng)，貴州省無(wú)煙煤價(jià)格隨著需求的增加正在節(jié)節(jié)上揚(yáng)。加之，貴州西部煤炭出省通道逐漸通暢，通過瀘州走水運(yùn)的路徑已經(jīng)打通，通過高速運(yùn)往廣西、湖南、湖北已經(jīng)非常便捷，無(wú)煙塊煤價(jià)格幾年來一直在上漲。目前已經(jīng)漲到500元/噸，使合成氨成本大幅上升，項(xiàng)目的技經(jīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)比項(xiàng)目建議書時(shí)下降很多，繼續(xù)沿用原定工藝技術(shù)方案中富氧連續(xù)氣化方式，％,凈現(xiàn)值為負(fù),已經(jīng)不具有經(jīng)濟(jì)可行性，所以可研報(bào)告決定不采用富氧氣化工藝。2）流化床氣化爐采用粉碎了的煤作為原料，用氧化劑（氧氣或空氣）來進(jìn)行床體流化，其溫度保持在1000℃以下，以預(yù)防灰熔化后與爐床里的物質(zhì)發(fā)生結(jié)聚。氧化劑的有限流量意味著大多數(shù)煤粒不會(huì)充分燃燒，而是收縮成碳素粒，被合成氣帶出氣化爐。這就需要大量的碳素粒循環(huán)，或被傳送到分離燃燒室中燃燒。在我國(guó)具有典型代表的有：恩德煤氣化技術(shù)：恩德粉煤常壓氣化技術(shù)是在德國(guó)溫克勒粉煤常壓氣化技術(shù)的基礎(chǔ)上改進(jìn)發(fā)展形成的。在我國(guó)已有成功的工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行裝置。中科院山西煤化所也開發(fā)了先進(jìn)的灰熔聚流化床粉煤氣化，并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化裝置生產(chǎn)。3）BGL加壓熔渣氣化爐是固定床和氣流床相結(jié)合的工藝，其操作工藝和爐體結(jié)構(gòu)與魯奇爐相似，主要差別在于爐底排渣部分，通過調(diào)節(jié)供入燃燒區(qū)蒸汽和氧氣的量來控制燃燒區(qū)的溫度，以實(shí)現(xiàn)液態(tài)排渣。氣化蒸汽消耗量與魯奇爐相比大大降低，同時(shí)提高了氣化溫度，減少了氣化產(chǎn)生的廢水量，減輕了環(huán)境保護(hù)負(fù)擔(dān)。當(dāng)使用煤的灰熔點(diǎn)較高時(shí)，則可以加入一定助熔劑，以確?；以鲃?dòng)性，使它能順利的從灰渣流到淬冷器中，被水淬冷成為粒狀燒結(jié)物，然后通過過灰渣的閉鎖斗排出氣化爐。4）氣流床氣化爐屬第三代先進(jìn)的煤氣化技術(shù)，是最清潔，也是效率最高的煤氣化類型。粉煤在12001700℃時(shí)被氧化，高溫保證了煤的完全氣化，煤中的礦物質(zhì)成為熔渣后離開氣化爐。氣流床所使用的煤種要比移動(dòng)床和流化床的范圍更廣泛。使用氧氣可以使氣化更有效，并可避免合成氣被氮?dú)庀♂?，合成氣的熱值也高于空氣氧化爐所產(chǎn)生的合成氣的熱值。目前以煤為原料生產(chǎn)合成氣的氣流床氣化工藝具有典型代表的有：德士古(TGP)水煤漿加壓氣化工藝；新型對(duì)置式多噴嘴水煤漿加壓氣化；殼牌（SHELL）干粉煤加壓氣化工藝（SCGP）；德國(guó)未來能源公司的GSP干粉煤加壓氣化工藝；國(guó)內(nèi)的多噴嘴對(duì)置粉煤加壓氣化技術(shù)； 先進(jìn)的煤氣化技術(shù)的工藝特點(diǎn)1）德士古(TGP)水煤漿加壓氣化：水煤漿氣化可列為第三代煤氣化技術(shù)。該工藝采用水煤漿進(jìn)料，制成60～65%濃度的水煤漿，在氣流床中加壓氣化，水煤漿和氧氣在高溫高壓下反應(yīng)生成合成氣，液態(tài)排渣?！?氣化溫度在1300～1400℃，CO+H2達(dá)到80%。氣化過程對(duì)環(huán)境污染影響較小。煤種適應(yīng)性廣年輕煙煤，粉煤皆可作原料，除褐煤、泥煤及熱值低于22940kJ/kg煤以外，灰融點(diǎn)要求不超過1350℃（否則必須添加助熔劑），煤可磨性和成漿性好，制得煤漿濃度要高于60%為宜。德士古水煤漿氣化在上世紀(jì)80年代投入工業(yè)生產(chǎn)，中國(guó)已在渭河、魯南、上海焦化、淮南、黑龍江浩良河化肥廠中石化金陵化肥等引進(jìn)該技術(shù)。 由于本工程是采用的煤質(zhì)（白煤）灰熔點(diǎn)較高，成漿性差，不能作為德士古水煤漿加壓氣化的原料。因此本項(xiàng)目不宜采用水煤漿加壓氣化技術(shù)。2）新型（對(duì)置式多噴嘴）水煤漿加壓氣化技術(shù)也是最先進(jìn)煤氣化技術(shù)之一。是在德士古水煤漿加壓氣化法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來。該項(xiàng)目是被科技部列入了“九五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，由華東理工大學(xué)、原魯南化肥廠（水煤漿工程國(guó)家中心的依托單位）、XXXX化學(xué)工程公司共同承擔(dān)開發(fā)完成。新型（對(duì)置式多噴嘴）水煤漿加壓氣化技術(shù)在2004年11月在德州投入工業(yè)生產(chǎn)；由于和德士古水煤漿加壓氣化相同的原因，本項(xiàng)目不宜采用此技術(shù)。3）殼牌干粉煤加壓氣化工藝 (SCGP)殼牌干粉煤氣化是Shell公司開發(fā)的具有特色的第三代煤氣化工藝，于1972年開始在殼牌公司阿姆斯特丹研究院（KSLA）進(jìn)行煤氣化研究，1976年應(yīng)用于一臺(tái)6t/d煤氣化爐，1978年第一套中試裝置在德國(guó)漢堡郊區(qū)哈爾堡煉油廠建成并投入運(yùn)行日處理煤量150噸，1987年在美國(guó)休斯頓迪爾帕克煉油廠建成日投煤量250～400噸的示范裝置投產(chǎn)稱作SCGP－1示范裝置。1993年在荷蘭的德姆克勒(Demkolec)電廠建成投煤量2000噸/日的大型煤氣化裝置，用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，稱作SCGP工業(yè)生產(chǎn)裝置。裝置開工率最高達(dá)73%。該套裝置的成功投運(yùn)表明SCGP氣化技術(shù)是先進(jìn)可行的。（1）SCGP煤氣化工藝過程Shell 粉煤氣化工序由以下主要單元組成：①磨煤及干燥、②煤加壓及進(jìn)煤、③氣化及合成氣冷卻、④除渣、⑤除灰、⑥洗滌、⑦廢水汽提及澄清、⑧氣化公用工程系統(tǒng)等。（2）SCGP氣化爐SHELL 氣化爐為立式圓筒形氣化爐，爐膛周圍安裝有由沸水冷卻管組成的膜式水冷壁，其內(nèi)壁襯有耐熱涂層，氣化時(shí)熔融灰渣在水冷壁內(nèi)壁涂層上形成液膜，沿壁順流而下進(jìn)行分離，采用以渣抗渣的防腐辦法，基本解決了高溫耐火材料損壞嚴(yán)重和檢修頻繁的難題。水冷壁與簡(jiǎn)體外殼之間留有環(huán)形空間，便于輸入集水管和輸出集汽管的布置，便于水冷壁的檢查和維修；環(huán)形空間內(nèi)充滿250~300℃溫度的有壓合成氣。爐體設(shè)有對(duì)稱的四個(gè)煤粉燒嘴，燒嘴使用壽命保證期為一年，美國(guó)休斯頓示范廠燒嘴使用壽命據(jù)說已達(dá)9500h以上。（3）SCGP技術(shù)的特點(diǎn)① 適合于氣化原料煤的范圍較寬 采用高溫加壓干粉煤氣流床SCGP氣化方法，拓寬了適應(yīng)制取合成氣原料煤的煤種，如褐煤、煙煤、無(wú)煙煤等各種煤均可使用，對(duì)煤的性質(zhì)如：粒度、結(jié)焦性、灰分、水分、硫分、氧分等含量均不敏感。② 成功地設(shè)計(jì)了膜式水冷壁氣化爐 采用水冷壁氣化爐，基本消除了頻繁檢修、更換爐內(nèi)耐火襯里和耗費(fèi)昂貴的弊端。同時(shí)單爐產(chǎn)氣能力大，具有高效、大型化和長(zhǎng)周期運(yùn)行的顯著特點(diǎn)。③ SCGP技術(shù)具有較高的熱效率 煤炭利用率高，碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)99％，其原料煤能量回收率高，80％~83％以合成氣形式回收(即冷煤氣效率)，14％~16％以蒸汽形式回收。④ 環(huán)境質(zhì)量高 SCGP氣化工藝，殼牌公司稱它為“潔凈煤”工藝，其生產(chǎn)的合成氣是含甲烷量很低的高潔凈合成氣。在煤氣化過程中，煤粉制備采用密閉系統(tǒng)，無(wú)粉塵排放；煤中灰分在氣化爐排出時(shí)被轉(zhuǎn)化為玻璃體顆粒，可作為道路建筑材料，不污染環(huán)境；合成氣水洗排放液經(jīng)汽提冷卻后循環(huán)使用，汽提逐出的H2S氣體送硫回收裝置。3）德國(guó)未來能源公司的GSP干粉煤加壓氣化工藝未來能源公司位于德國(guó)來比錫附近的弗來堡市（Freibarg），原為東德黑水泵煤氣聯(lián)合企業(yè)弗來堡燃料研究所。1980年建成兩套粉煤加壓氣化裝置：W100（處理煤量100－250kg/h），W500（處理煤量5－25t/h），1983年12月又建成一套大型粉煤加壓氣化裝置，W30處理煤量30t/h稱為GSP工藝。2004年從巴高克電力公司分離出來，并由瑞士SH公司收購(gòu)以東德煤炭工業(yè)學(xué)院為依托加強(qiáng)開發(fā)煤的氣化技術(shù)。公司1956年成立以來，最初開發(fā)固定床氣化技術(shù)，70年代末開始流化床的研究工作，原料煤主要是含硫的褐煤。（1）GSP干粉煤加壓氣化工藝流程GSP氣化工藝流程由①磨煤及干燥、②煤加壓及進(jìn)煤、③煤氣化及合成氣激冷、④渣水處理等幾個(gè)工序組成。GSP氣化工藝的磨煤及干燥、煤加壓及進(jìn)煤工序和SCGP工藝相同；渣水處理工序和TGP水煤漿加壓氣化工藝相同；煤氣化工序也和TGP工藝相似，不同之處在于它獨(dú)特的氣化爐設(shè)計(jì)。（2）GSP氣化爐GSP氣化爐為圓柱形結(jié)構(gòu)（見右圖），粉煤、蒸汽和氧氣從爐頂噴嘴進(jìn)入氣化爐反應(yīng)室，氣化爐內(nèi)周圍裝有水冷壁管，水壓高于反應(yīng)室壓力。冷卻盤管內(nèi)側(cè)裝有密集的銷釘，用以固定碳化硅涂層，涂層厚度約20mm。耐火涂層用水冷卻，其表面溫度低于液渣的流動(dòng)溫度，形成渣膜可以保護(hù)耐火層。GSP水冷壁氣化爐的特點(diǎn)： 環(huán)模水冷壁 無(wú)耐火磚 盤管內(nèi)有溫度達(dá)285℃冷卻水 內(nèi)涂薄耐火材料層 隨著水冷壁降溫，灰渣會(huì)固化在爐壁上， 該技術(shù)可以將爐壁溫度控制在500度以下 可以有效地延長(zhǎng)氣化爐壽命（壽命在10年以上）（如果使用耐火磚，那么每隔12到20個(gè)月就需要更換一次）（3）GSP流化床煤氣化工藝技術(shù)特點(diǎn)： 能高效生產(chǎn)富氫和一氧化碳的合成氣，甲烷含量少，熱值高 燃料可完全氣化，不生成冷凝副產(chǎn)品，氣體不含焦油、酚等污染物 液態(tài)排渣，熔融淬冷成透明狀，硬度大對(duì)環(huán)境無(wú)污染 能氣化劣質(zhì)褐煤，也可氣化硬煤和焦煤，煤種適應(yīng)范圍廣 煤氣化碳轉(zhuǎn)化率高于99％ 可處理高Cl的物料，原料適應(yīng)性強(qiáng) 水管冷壁型氣化爐，壽命長(zhǎng)，維修工作量小 新型水冷氣化噴咀，壽命長(zhǎng)，效率高 流體上進(jìn)下出，單噴咀，工藝有水冷激型、廢鍋型、混合型流程4）多噴嘴對(duì)置粉煤加壓氣化技術(shù)多噴嘴對(duì)置粉煤加壓氣化技術(shù)是在新型多噴嘴對(duì)置氣化爐中試裝置的基礎(chǔ)上開發(fā)的，是對(duì)新型氣化爐攻關(guān)成果的拓展和延伸。由魯南化肥廠、華東理工大學(xué)、XXXX化學(xué)工程公司共同承擔(dān)的《日投料30噸能力粉煤加壓氣化爐工業(yè)中試裝置》項(xiàng)目，2001年11月被科技部列入了“十五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。該項(xiàng)目已于2003年3月完成工程設(shè)計(jì)，2004年10月在魯化建成并一次投料成功。于2004年12月6~8日，通過由科技部組織的國(guó)家72小時(shí)考核。裝置運(yùn)行良好，各項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到和超過設(shè)計(jì)要求。于2005年2月1日，通過由科技部組織的國(guó)家項(xiàng)目驗(yàn)收。項(xiàng)目試驗(yàn)的成功，可望使我國(guó)在煤化工氣化整體技術(shù)水平處于國(guó)際先進(jìn)水平，氣化爐結(jié)構(gòu)及工藝效果處于國(guó)際領(lǐng)先水平。考慮到該工藝目前還沒有工業(yè)化裝置，從日投煤30噸擴(kuò)大到1000~2000噸的裝置存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，而且關(guān)鍵缺陷是氣化爐燃燒室采用耐火磚，而不是水冷壁，耐火磚使用壽命短，生產(chǎn)成本高，效益低。要在貴州使用魯化干煤粉氣化技術(shù)，必須解決水冷壁問題，但目前魯化還沒有開展此項(xiàng)工作，我們認(rèn)為在貴州使用魯化干煤粉氣化技術(shù)在時(shí)間銜接上存在問題，是不太合適的。所以暫不推薦此工藝。5）BGL熔渣氣化技術(shù)的特點(diǎn)與其它氧氣為主的氣化技術(shù)相比，BGL氣化爐耗氧量較低。灰渣是質(zhì)地緊密的固體物質(zhì)，封存了微量元素?；以鼰o(wú)害并具非浸溶性，適于作建筑材料。氣化過程中無(wú)飛灰產(chǎn)生。氣體成分中CO2含量低。氣化爐可快速開車、停車。在氣化爐底部的高溫區(qū)爐壁被一層固體灰渣所保護(hù)。煤中90％以上的能量被轉(zhuǎn)化成可利用的煤氣。BGL氣化技術(shù)對(duì)煤種適應(yīng)性寬，不但在燃用劣質(zhì)煤方面具有較大優(yōu)勢(shì)，還可以氣化焦油、工業(yè)垃圾等。煤料床頂部的氣化溫度一般為450℃，可以不用要昂貴的熱回收設(shè)備，但氣體中甲烷含量較高，并含有焦油，增加了后續(xù)工段氣體處理的負(fù)荷和投資。原煤可被氣化，對(duì)煤的粒度要求不高，5～50mm的煤都可采用。 氣化工藝技術(shù)選擇綜上所述，適合本工程選用的氣化技術(shù)有SCGP、GSP和BGL三種工藝，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性比較如下① SCGP干粉煤氣化只能采用廢鍋流程，氣化爐和廢鍋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造要求高，制造難度大；合成氣冷卻需要循環(huán)氣壓縮機(jī)輸送循環(huán)合成氣和合成氣換熱來完成，因此，其投資比同樣生產(chǎn)規(guī)模的GSP氣化激冷流程高出40%以上。操作和維修費(fèi)用大，生產(chǎn)成本也高。合成氣中CO高達(dá)60%，必須同時(shí)補(bǔ)加其副產(chǎn)蒸汽的85%才能滿足變換的需要。② BGL工藝雖然具有氧耗低、煤的適應(yīng)性好、投資省的優(yōu)點(diǎn)，但因?yàn)闅饣瘻囟鹊停瑲怏w中含甲烷、焦油等在后續(xù)工段難以處理的物質(zhì)，無(wú)疑將增加后續(xù)工段的消耗和投資。BGL氣化過程中產(chǎn)生的廢水成分較為復(fù)雜，一般含有焦油、酚、氨、塵等多種物質(zhì)。它們?cè)谒械暮慷驾^高，雖然煤種不同，各種成分的含量也不盡相同，但這種廢水用常用的生化、過濾、反滲透等方法不能直接處理，都必須首先將水種的油、塵、酚、氨等進(jìn)行分離、回收，流程復(fù)雜，投資高，很難達(dá)到國(guó)家污水排放標(biāo)準(zhǔn)。建在黃河上游的蘭州煤氣廠，采用魯奇碎煤加壓氣化技術(shù)，因污水處理不能達(dá)標(biāo)，國(guó)家已經(jīng)下令關(guān)閉。XXXX水資源豐富，河水流入下游河流，如果不能解決污水處理問題，本項(xiàng)目環(huán)評(píng)可能將無(wú)法通過。同時(shí)BGL工藝有求煤的粒度為5～50mm，原料煤中5mm的煤粉無(wú)法使用。原料煤塊煤的進(jìn)價(jià)比粉煤的價(jià)格高200元/噸，相當(dāng)于噸氨成本增加了250元左右，盡管投資稍低，但總體效益并不理想。③ GSP采用激冷流程，其氣體被水蒸汽飽和，~，足以滿足變換反應(yīng)對(duì)水蒸汽的需要，且流程設(shè)置按耐硫中串低比較順暢。氣化溫度高，所有的有機(jī)成分幾乎完全被分解，并且不會(huì)有新的化合物生成，灰渣和廢水中都不會(huì)存在對(duì)環(huán)境有較大危害的物質(zhì)。SCGP、GSP、BGL及富氧氣化工藝生產(chǎn)合成氨經(jīng)濟(jì)性比較氣化方法指標(biāo)BGLSCGPGSP富氧氣化總投資生產(chǎn)規(guī)模（萬(wàn)噸/年）40505040原料煤消耗（萬(wàn)噸/年）燃料煤消耗（萬(wàn)噸/年）總用電負(fù)荷（萬(wàn)kWH）0488757385485總用水量（萬(wàn)噸/年）880880905環(huán)保性能一般好好一般技術(shù)成熟程度一般較好較好好噸氨完全成本（元/噸）120010991420項(xiàng)目?jī)?nèi)部收益率（稅前%）凈現(xiàn)值（稅后，