氮肥行业煤气化技术经济评述

王俊斌

（国电赤峰化工有限公司，内蒙古赤峰 024000）

氮肥行业煤气化技术经济评述

王俊斌

（国电赤峰化工有限公司，内蒙古赤峰 024000）

合成氨生产过程中一个极为重要的环节就是煤气化，在全流程能源消耗中占比在70% 左右，直接影响氮肥行业的成本控制和企业的经济效益。近年来，氮肥行业对于煤气化技术的研究关注度较高，尤其是在经济性方面，开展了大量的理论研究和实验分析。

氮肥行业；煤气化；经济性

1 前言

我国煤气化技术起步较晚，但是在合成氨工业中研究较深，已取得了较为突出的研究成果。本文结合我国氮肥行业煤气化技术水平实际情况，从煤气化的概念和发展入手，简要介绍了煤气化技术的原理及过程，并通过对比不同煤气化技术的成本，从经济性的角度分析煤气化技术在氮肥行业的应用。

2 煤气化技术分析

煤气化技术起源于十九世纪五十年代的德国，最初仅仅是通过德士古气化炉将块煤进行转化生成煤气。煤气化技术引进我国后，在二十世纪九十年代，经过山东鲁南化肥厂的广大生产技术人员的努力，终于将具有自主知识产权的对置式四喷嘴汽化炉投入生产和使用。目前，经过了近三十年的发展，煤气化技术已经在我国得到了广泛的发展和应用。

现阶段国内外主要的煤气化技术主要有以下几种：①提升型固定床间歇气化及型煤富氧气化技术适用无烟煤与焦炭，要求灰分 ＜25%，灰熔点 ＞1 200℃，粒度 15～75 mm ；也能使用各种无烟粉煤加工成型的型煤。②恩德炉适用褐煤、长焰煤、弱黏结性煤。要求具有较高的活性，水分 ＜8%（外在水），灰分 ＜25 %，挥发分 30%～32%，固定碳 ＞ 36%，ST＞ 1 250℃，活性 ＞ 65 %，粒度 ＜10mm。③灰熔聚法适用褐煤、烟煤、无烟煤，气化温度先增高而降低，要求具有较高的活性，水分＜5%（外在水），灰分 ＜25 %，粒度 ＜6mm。④水煤浆法适用气化反应活性较高的年轻烟煤，最适宜的是长焰煤、气煤。煤浆浓度60% 以上，粒度 ＞200目占70% 以上。⑤壳牌法煤种适应范围广泛，适用于褐煤至无烟煤等各种煤，对煤的适应性、黏结性、机械强度、水分、灰分、挥发分等关键理化特性要求不是十分严格。

3 氮肥行业煤气化技术经济评述

3.1 建设成本分析

重点分析现阶段较为常用的间歇气化法、型煤富氧气化法、恩德法、灰熔聚法、水煤浆法的建设成本，通过大量数据分析，认为生产吨氨的建设成本如下 ：195～225元，650～700元、950～1 150 元、1 050～1 250 元，1 070～1 250 元。相同产能下，型煤富氧气化法的建设成本与水煤浆法相比差距较大。

3.2 产品成本

对比了不同气化方式的富氧气化工艺和壳牌气化工艺的成本，以 200kt/a 合成氨为例。总结认为，壳牌气化主要使用烟煤进行气化，价格成本相对较低，相较于使用无烟煤的富氧化法成本降低53.80元。同时应该看到，壳牌气化的初期投资要求较高，制造费用和贷款利息支付都明显增加。总结这三项主要的成本支出，基本上可以低效因为原料煤成本低所带来的优势。所以，想要达到较好的生产效益，应该在原料煤的使用上开展研究。与此同时，壳牌技术的设备运行情况还有很多问题没有解决，最为突出的问题是连续运转率较低，还需要进一步研究。在原料煤炭价格在200元 /t的情况下，建议使用壳牌气化工艺，相较于固定床间歇气化工艺，年成本降低在 4 600 万元以上。但是这种情况需要8a 左右才能将前期多投资的成本进行回收，一旦在开工率不高的情况下，则回收成本时间还会延长。

3.3 综合经济性评价

城市煤气化技术推荐使用鲁奇加压气化法，但是该方法不适用于合成氨工艺；德士古水煤浆加压气化法和壳牌加压气化法都需要使用褐煤和烟煤进行加工，同时设备要求较高，对于煤品质的要求较高。

4 煤气化技术发展趋势分析

1）煤气化设施装置的大型化。生产设备装置的规模化和大型化是现代工业的发展的显著标志，因此，煤气化设施装置向着大型化发展是工业现代化的必然趋势。

2）煤气化产品的回收利用更加优化，提高能源转化率的高效化。加深煤气化产品的回收利用率的相关课题研究，对于其中产生的汞、氯、砷、磷等微量元素的实现零排量控制，对于煤气化废液加以循环利用，减少污染排放，具有重大的现实意义。

3）不同技术优势集成，煤气化原料适用性拓宽。目前，国内外的煤气化技术各有优势，将不同技术的优势进行整合利用，弥补不同技术方式之间的差异和不足，是现阶段提高煤气化产量，避免废弃物污染产生的有效途径。通过拓宽各个煤种的适应性，将煤炭分级转化实现技术集成是煤气化产业的又一个重要的趋势。

5 结束语

从煤气化技术进行分析，综合考量了现阶段应用较广的多种煤气化工艺，并针对于其在氮肥行业的应用，开展了煤气化技术的经济性评价。分析认为，煤气化技术是煤炭资源得以清洁利用和转化的重要方式和手段，在能源的深加工和生态环境保护方面发挥着越来越重要的作用。综合现有的研究成果，目前世界范围内的煤气化技术发展趋势是以粉煤代替块煤，以气化床或流化床代替固定床。在煤制气的生产过程中，由于设备和生产技术的进步，气化过程中压力越来越高，达到了 8.5MPa，气化温度也可以达到接近 1 600℃，使用的气化剂种类逐渐增多，排渣的方式向液态化发展。

[1] 王文善 .根据我国经 济发展状况调整氮肥行业的结构 促进氮肥工业的健康发展 [J].化肥工业，2014，（06）：3-6.

Review on Technical and Economy of Coal Gasification in Nitrogen Fertilizer Industry

Wang Jun-bin

In the process of ammonia production，one of the most important links is coal gasif i cation，which accounts for about 70% of the total energy consumption in the whole process.It directly affects the cost control of the nitrogenous fertilizer industry and the economic benef i ts of the enterprise.In recent years，the nitrogen fertilizer industry pays more attention to the research of coal gasif i cation technology，especially in the aspect of economy，a great deal of theoretical research and experimental analysis have been carried out.

nitrogen fertilizer industry ；coal gasif i cation ；economy

TQ546 ；F426.72

：A

：1003–6490（2017）07–0008–01

2017–05–15

王俊斌（1987—），男，内蒙古乌兰浩特人，助理工程师，主要从事化学工程与工艺工作。