新疆宜化煤气化装置工程现场


　　CGAS技术具有煤种适应性强、能耗及成本低、总体能效高、技术可靠性高、负荷调节灵活、三废排放低的核心优势。2020年,中合气化完成了新疆宜化煤气化装置工程项目,该项目是国内首套以高碱煤为原料制合成气的循环流化床气化系统。改造前,新疆宜化的合成氨造气单元存在废水、焦油排放问题,且煤耗、氧耗、蒸汽耗大。CGAS技术解决了高碱煤强沾污、易结焦、灰熔点波动大、成浆性差,无法使用固定床熔渣、气流床水煤浆、气流床粉煤等气化工艺的问题,使得吨氨成本降低两百余元,同时为新疆储量巨大的高碱煤高效清洁利用提供了技术与装备支持。同年,采用CGAS技术建设的贵州宏盛化工气头改造项目也成功应用于合成氨生产,仅一台气化炉就替换了十台固定床气化炉,并利用了当地低活性、传统技术不易气化的无烟煤,制气更加高效、清洁、低廉,该装置是国内首套以无烟煤为原料的循环流化床气化炉,它的成功投运入选了中国科学院“2020年度科技成果转移转化亮点工作”。


　　目前, CGAS技术实现了在煤制清洁工业燃气和煤制合成氨原料气领域的快速产业化应用,在氧化铝、金属镁、铸造等行业30余个用户完成70余台(套)工业产品级应用。


　　CGAS技术实现了不同煤种的高效清洁利用。作为一种粉煤气化技术,循环流化床在煤气化的过程中与气流床一样会产生部分细渣。针对细渣的处理,中合气化也有一套“特色高招”。


　　气化细渣资源化处理为企业增加上亿收益


　　近年来,随着气流床、循环流化床技术的普及,气化细渣的处置成为困扰企业的一大难题。目前,对于细渣的处理主要以填埋或制砖等低价值利用为主,于旷世举例:“一个采用气流床气化的中型企业一天约产生700 吨细渣,一年累计 20 多万吨,但填埋场库容有限,严重时将制约企业生产。”


　　因此,寻求减量化、无害化的细渣处理方式成为行业共同关注的问题。针对此难题,中科院工程热物理研究所开发了预热熔融气化技术及残炭燃烧技术。气化细渣基本不含挥发分、反应活性差、不易燃烧或气化,难以用常规技术处理。对于有合成气需求的用户,可利用预热熔融气化技术将细渣气化为合成气,该气化技术突破了细渣粒径细、挥发分低、着火温度高、综合利用难度大等技术难题,同时,这项技术可协同处理含重金属的危废物质,将重金属固定在无害的玻璃体中。对于有蒸汽需求的用户,则利用循环流化床燃烧技术,以其燃烧后产生的热量生产超高温超高压蒸汽,通过系统集成实现煤的清洁高效梯级利用。两种技术不仅能完成细渣的减量化、无害化处理,还实现了资源化利用。


　　2020年,中合气化与山东荣信集团有限公司签订了290t/d的细渣熔融气化项目,以预热熔融气化技术处理细渣。项目投运后,可协同处理厂区危废,不仅节省处置费用,产出的合成气还将用来合成乙醇,预计每年为企业增加数亿元收益。


　　细渣的资源化利用技术可拓展至更多领域,协同处置其他碳基工业固废,例如煤泥、粉煤灰渣等,不仅拓宽了碳基固废的利用途径,还能降低终端产品的生产成本。


　　间冷改造技术为固定床延长在役期限


　　随着国家环保政策逐年收紧,固定床技术将逐步退出历史舞台。然而对于部分承受能力有限的中小合成氨企业来说,固定床彻底退出代价过高,仍需时间。


　　那么,面对紧迫的环保问题,这部分中小企业该怎么办呢?严重污染工段的改造成为一条可行的路径,相关政策对此也做出了明确要求。《工业炉窑大气污染综合治理方案》和《重点行业挥发性有机物综合治理方案(征求意见稿)》中指出“氮肥等行业采用固定床间歇式煤气化炉的,加快推进煤气冷却由直接水洗改为间接冷却。”


　　“直接水洗”和“间接冷却”有何区别?于旷世解释,在气化的净化和降温过程中,直接水洗的方式导致焦油、酚氰等有害物质与水直接接触,产生化工废水,难以处理。间接冷却通过间接换热器,避免污染物与水的接触,干湿分离,分别处理,实现了后续处理难度的降低和环保效益的提升。