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ytebara
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BGL塊/碎煤熔渣氣化技術(shù)的開(kāi)發(fā)及應用
BGL(British Gas-Lurgi英國燃氣—魯齊)碎煤熔渣氣化爐技術(shù)是在原魯齊固定床加壓氣化爐2型、3型和4型爐技術(shù)基礎上，由當時(shí)的英國燃氣公司科技開(kāi)發(fā)部(現Advantica公司)在德國魯齊公司的協(xié)助下，在英美政府和歐盟的部分資助下，耗資數億英鎊，在位于英國愛(ài)丁堡附近的西田(Westfield)煤氣化試驗廠(chǎng)開(kāi)發(fā)出來(lái)的新型煤氣化技術(shù)。
魯齊固定床加壓氣化技術(shù)是當前世界上應用最多和工業(yè)化使用經(jīng)驗最豐富、最成熟的煤氣化技術(shù)。在現代氣化技術(shù)中，魯齊固定床加壓氣化技術(shù)具有氧耗低和建設成本低的優(yōu)勢，同時(shí)也有氣化強度低、蒸汽消耗大且利用率低和大量氣化污水造成凈化成本高的缺點(diǎn)。現代熔渣氣化技術(shù)具有氣化強度高、蒸汽利用率高、氣化效率高的優(yōu)勢，但又有氧耗高和建設成本高的缺點(diǎn)。BGL熔渣氣化技術(shù)將高溫熔渣氣化與加壓固定床氣化的技術(shù)結合在一起，兼具雙方的優(yōu)勢，克服各自的一些缺點(diǎn)，是一種即高效，又經(jīng)濟的氣化技術(shù)。
BGL氣化技術(shù)開(kāi)發(fā)的初期主要針對大規模高效生產(chǎn)替代天然氣，應對當時(shí)可能發(fā)生的歐美天然氣供應源由于國際政治原因或開(kāi)采生產(chǎn)原因枯竭。自上世紀70～80年代技術(shù)開(kāi)發(fā)至90年代初，經(jīng)過(guò)對大量的英國、美國、歐洲的煙煤、焦炭、和部分歐洲的褐煤在工業(yè)化規模試驗爐的試燒和運行可靠性驗證，BGL技術(shù)完成大規模中試和工業(yè)化示范，直徑2.3米的氣化爐(在魯齊2型和3型爐基礎上改造的爐型)可達到日投煤量500噸的水平，氣化強度高出原魯齊加壓氣化爐近3倍。BGL熔渣氣化爐可直接氣化含水量到20%的各類(lèi)煤種；在1400℃～1600℃高溫氣化條件下，蒸汽用量大幅度降低，90～95%的蒸汽在氣化過(guò)程中分解，不僅提高了氣化效率，而且使氣化廢水量減少80%以上，降低了脫除酚氨裝置的規模和提高了廢水凈化的經(jīng)濟性。BGL熔渣氣化技術(shù)在工業(yè)化規模試驗爐(日投煤量300噸和500噸氣化爐)上對超過(guò)18萬(wàn)噸的許多英國和美國煤種以及石油焦等投料作了累計超過(guò)1萬(wàn)4千3百小時(shí)的試燒，最長(cháng)連續開(kāi)車(chē)達90天，積累了大量的試燒數據，開(kāi)發(fā)了完整地氣化模擬分析軟件、設計手冊和操作手冊。BGL熔渣氣化技術(shù)經(jīng)工業(yè)化試驗驗證的爐徑可放大到4米，單爐日處理投料煤可達到1000多噸，單爐日產(chǎn)合成氣可達到近2百萬(wàn)標方。
90年代中后期，在德國東部的黑水泵(Schwarze Pumpe)煤氣化廠(chǎng)建設了一臺內徑3.6米的BGL熔渣氣化爐，與三臺同爐徑魯齊IV型加壓氣化爐并聯(lián)交替使用(即用三臺魯奇爐作為單臺BGL爐的替換爐使用)，氣化由當地劣質(zhì)褐煤制成的型煤與固體廢料混合的投料，生產(chǎn)合成氣，為大型發(fā)電廠(chǎng)提供燃料氣和為甲醇生產(chǎn)提供原料氣。該氣化爐自2001年投產(chǎn)后，至今運行良好。
2005年，中國云南煤化工集團與Advantica公司合作，在其下屬的云南解化集團采用英國西田煤氣化試驗廠(chǎng)的設計方案改造了一臺固定床加壓氣化爐，作為試驗和示范爐，探索直接試燒當地高含水量(約35%水份)褐煤的途徑。2006年7月完成爐體改造，截至2007年5月，進(jìn)行了8次開(kāi)車(chē)試驗，初步達到預期目標，取得階段性成果。通過(guò)試驗，證明系統可正常運行，氣體成分基本穩定，有效氣體成分高。云南煤化工集團已決定在云南開(kāi)遠市應用該熔渣氣化技術(shù)建設20萬(wàn)噸甲醇/15萬(wàn)噸二甲醚生產(chǎn)裝置。
BGL碎煤熔渣氣化爐工藝
BGL氣化爐爐體簡(jiǎn)單，采用常規壓力容器材料制成，配有常規耐高溫爐襯及循環(huán)冷卻水夾套。其中，噴嘴、渣池及間歇捧渣系統設計為核心專(zhuān)有技術(shù)。
氣化爐投料可采用6～50mm的碎(塊)煤或機械型煤(劣質(zhì)褐煤粉煤或其他煤種粉煤經(jīng)沖壓制成的型煤)，可參雜適量粉煤(＜10%)，也可通過(guò)噴嘴噴入水煤漿或將氣化爐產(chǎn)出的焦油回收重新氣化。
BGL氣化技術(shù)采用氧氣和水蒸氣為氣化劑，氣化溫度約在1400—1600℃，蒸汽用量大幅度減少，水蒸氣分解宰超過(guò)90%.氧氣消耗大大低于流化床氣化爐。BGL氣化爐氣化反應速度快、氣化強度高，生產(chǎn)能力較同內徑魯齊爐提高2～3倍。除產(chǎn)出少量甲烷外，粗氣組分(H2＋CO)與流化床氣化產(chǎn)出粗氣類(lèi)似。
 
BGL碎煤熔渣氣化技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
1)綜合優(yōu)勢強：結合了熔渣氣化技術(shù)高氣化率和高氣化強度的優(yōu)勢和魯齊固定床加壓氣化技術(shù)氧耗低和爐體結構廉價(jià)的優(yōu)勢，克服了流化床熔渣氣化技術(shù)高能耗和高成本的弱點(diǎn)和魯齊固定床加壓氣化技術(shù)效率低和廢水處理成本高的弱點(diǎn)，具有建設投資少、周期短、生產(chǎn)率高、運行成本低、維護成本低的綜合優(yōu)勢。
2)有效氣(H2＋CO)產(chǎn)氣率高：石油焦氣化有效氣＞90%；無(wú)煙煤和優(yōu)質(zhì)煙煤氣化有效氣88～90%；褐煤氣化有效氣＞84%。
3)氣化強度高：BGL氣化爐技術(shù)在魯齊爐內壁設計基礎上加入耐火磚襯，形成簡(jiǎn)單的水夾套保護層，在爐下部沿周向裝置了一組噴嘴，將混合氧氣/水蒸氣高壓噴入爐內，形成爐內局部高溫(2000℃左右)燃燒區，氣化區溫度在1400℃～1600℃范圍，較魯奇爐大幅度提高了氣化率、成倍提高了氣化強度、同時(shí)將蒸汽使用量減少到魯齊爐消耗量的10～15%，蒸汽分解率超過(guò)90%。絕大部分噴入爐內的水蒸氣參與氣化。
4)氧耗低：由于兼具魯齊固定床的逆流氣化的整體流程和現代高溫熔渣氣化原理，提高了氣化熱效率，使氣化過(guò)程的氧耗較其他熔渣氣化技術(shù)的氧耗大幅度降低，顯著(zhù)節省了對空分等設備的投資。
5)廢熱回收成本低：粗氣的出口溫度僅為300～550℃，提高了氣化過(guò)程的熱效率，節省了氧氣消耗，大幅度降低了廢熱回收的需求和設備成本。
6)設備制造、運輸、安裝成本低：由于BGL氣化技術(shù)的設計特點(diǎn)，爐內靠近爐壁處溫度和粗氣出口處溫度較低，氣化爐爐體和附屬設備可采用常規壓力容器鋼材，在中國就近加工制造，大幅度降低了制造，運輸和安裝的成本，大大縮短了設周期。
7)與其他國外氣化技術(shù)相比，BGL熔渣氣化技術(shù)的冷煤氣效率最高(＞89%)、碳轉化率最高(＞99.5%)、熱效率最高、氧耗最低、系統運行可靠性高、維護費用低。
8)煤種的選擇范圍寬：可氣化石油焦、無(wú)煙煤、煙煤、次煙煤、褐煤.以及這些煤種的混合投料；通過(guò)適當增加石灰石助熔劑投量，可氣化高灰熔點(diǎn)煤種。
9)煤種的適用性強：對操作過(guò)程中煤質(zhì)的變化不敏感。
10)資源利用率高.不帶來(lái)污染：99.5%以上的碳轉化為氣體后.煤中剩余的礦物質(zhì)在高溫下熔化，經(jīng)循環(huán)水激冷形成無(wú)滲濾性的玻璃質(zhì)固體碎渣粒由爐底部排出。排出的熔渣無(wú)污染，可作為副產(chǎn)品在建筑和筑路中使用，或安全地回填或深埋。氣化廢水主要來(lái)自投料煤經(jīng)爐內干燥后排出的冷凝蒸汽，水量小，有機含量的濃度高，有利于在較低生產(chǎn)成本下分離處理，回收的苯酚作為副產(chǎn)品具有較高商業(yè)價(jià)值。在采用恰當的深度水處理技術(shù)后，可使凈化后的水質(zhì)達到中國河流的排放標準要求，或全部回收做為工藝或冷卻用水循環(huán)使用。
結論
BG塊/碎煤熔渣氣化工藝是現今氣化技術(shù)中最高效的技術(shù)之一，它結合了流化床熔渣氣化技術(shù)高氣化率和高氣化強度的優(yōu)勢和魯齊固定床加壓氣化技術(shù)氧耗低和爐體結構廉價(jià)的優(yōu)勢，克服了流化床熔渣氣化技術(shù)高能耗和魯齊固定床加壓氣化技術(shù)低效率和廢水處理成本高的弱點(diǎn)，具有建設投資少、建設周期短、產(chǎn)氣率高、氣體熱值高、能耗低、資源利用率高、運行和維護成本低的綜合優(yōu)勢，同時(shí)，也是一項經(jīng)過(guò)工業(yè)化規模驗證的成熟可靠的技術(shù)。其產(chǎn)出氣可以應用在合成氨、甲醇、煤制油(CTL)、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(ICrC)、制氫、燃料煤氣等生產(chǎn)領(lǐng)域。采用BGL碎煤熔渣氣化技術(shù)可為企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟效益。
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