煤气化装置升级改造的发展方向

Development Direction of Upgrading of Coal Gasification Plant

杨晓勤 Xiaoqin YANG , 蒋远华 Yuanhua JIANG

湖北宜化集团有限责任公司湖北宜昌 443000 Hubei Yihua Group Limited Liability Company Hubei Yichang 443000

摘要：

探讨了与合成氨、尿素装置配套的煤气化装置升级改造中加压气化工艺与常压气化工艺的主要差别。在优惠政策取消的情况下，常压固定层气化工艺已不具备竞争能力；从运行成本、能耗、人工、自动化等多方面考虑，与合成氨、尿素装置配套的煤气化装置必须向大型加压气化工艺方向发展。

关键词：

合成氨; 尿素; 加压气化; 常压气化;

Abstract：

The main differences between pressuried gasification and atmospheric gasification in upgrading of coal gasification plant which is matched with ammonia and urea units are discussed.Under condition of cancellation of preferential policies, the atmospheric fixed-bed gasification process does not possess competitive capacity; considering from many respects such as operating cost, energy consumption, manpower and automation, etc., the coal gasification plant for ammonia and urea units must develop towards the direction of large-scale pressurized gasification process.

Keyword：

ammonia; urea; pressurized gasification; atmospheric gasification;

经产品结构调整，目前湖北宜化集团有限责任公司(以下简称宜化集团公司)拥有22套合成氨、尿素装置，液氨、甲醇和尿素年产能分别达到5 500 kt、300 kt和7 000 kt左右。经多年发展，宜化集团公司形成了气头与煤头、常压气化与加压气化以及大、中、小规模等多种形式的工艺。在“十五”至“十二五”期间，着重开发了无烟粉煤成型气化工艺，形成了自己的核心竞争力，迅速发展成为全国领先的化肥生产企业。2015年以来，国家取消中、小化肥企业的优惠电价政策，使中、小化肥企业吨氨和吨尿素生产成本分别上升260元和176元，电力成本在尿素总成本中占比由30%左右上升至超过40%，因此，采用加压气化工艺改造常压气化工艺成为迫在眉睫的必由之路。

1 合成氨和尿素产能比例

宜化集团公司的合成氨和尿素产能比例如表 1所示。

表 1

宜化集团公司的合成氨和尿素产能比例

项目		宜化液氨		全国液氨		宜化甲醇		宜化尿素
项目		年产量/kt	占比/%	年产量/kt	占比/%	年产量/kt	占比/%	年产量/kt	占比/%
煤头	常压气化	3 780	69.1	38 080	51.6	270	100.0	4 510	64.1
煤头	加压气化	580	10.6	17 700	24.0			700	9.9
气头		1 110	20.3	16 500	22.4			1 830	26.0
焦炉气及其他				1 480	2.0
总计		5 470	100.0	73 760	100.0	270	100.0	7 040	100.0

由表 1可看出，宜化集团公司常压气化工艺生产的液氨占比偏高，加压气化工艺生产的液氨占比偏低。

2 加压气化与常压气化的对比

2.1 尿素生产成本

中部地区典型的加压气化工艺(6.5 MPa烟煤水煤浆气化，二段绝热变换，低温甲醇洗、液氮洗净化，14 MPa低压氨合成，CO₂汽提法合成尿素)与常压气化工艺(无烟粉煤成型、常压UGI炉气化，半水煤气脱硫，2.1 MPa变换，湿法变脱，变压吸附脱碳，12.5 MPa合成气精制，27 MPa氨合成，CO₂汽提法合成尿素)的吨尿素生产成本对比如表 2所示。

表 2

中部地区典型的加压气化工艺与常压气化工艺的吨尿素生产成本对比

项目	加压气化工艺			常压气化工艺
项目	单耗	单价	生产成本/元	单耗	单价	生产成本/元
煤	0.794 t	430元/t	341.42	0.918 t	580元/t	532.44
蒸汽	3.10 t	95元/t	294.50	1.25 t	95元/t	118.75
电	288 kW·h	0.6元/(kW·h)	172.80	1 067 kW·h	0.6元/(kW·h)	640.20
辅材			75.00			42.50
制造费			50.00			43.40
包装			41.20			41.20
副产品回收						-30.00
直接成本			974.92			1 388.49
人工			50.00			71.7
折旧			172.90			62.9
利息			70.00
管理费用			15.40			15.4
销售费用			3.40			3.4
税
固定费用			311.70			153.40
完全成本			1 286.62			1 541.89

由表 2可看出：加压气化工艺生产的吨尿素直接成本比常压气化工艺低414元，其中原料煤低191元、蒸汽和电低292元/t。按1套300 kt/a合成氨、520 kt/a尿素装置改造投资10亿元计，吨尿素固定成本增加约158元，而加压气化工艺生产吨尿素完全成本比常压气化工艺低约255元，因此，常压气化工艺改为加压气化工艺后，尿素装置年可增加税前效益1.33亿元。

2.2 能耗

加压气化工艺与常压气化工艺的主要能耗对比如表 3所示。

表 3

加压气化工艺与常压气化工艺的主要能耗对比

	项目	加压气化工艺	常压气化工艺
煤	吨尿素消耗/kg	794	918
	低温热值/(kJ·kg^-1)	23 027	24 283
	吨尿素能耗/GJ	18.28	22.29
蒸汽	吨尿素消耗/kg	3 100	1 250
	压力/MPa	9.80	2.45
	温度/℃	535	225
	焓值/(kJ·kg^-1)	3 466.41	2 802.26
	吨尿素能耗/GJ	10.75	3.50
电	吨尿素消耗/(kW·h)	288	1 067
电	吨尿素能耗/GJ	2.83	10.48
吨尿素总能耗/GJ		31.86	36.27

由表 3可知，加压气化比常压气化吨尿素总能耗低4.41 GJ，其所用煤质更差、煤耗更低，但加压气化蒸汽用量大且品位高。从河南安阳中盈化肥有限公司尿素装置完全不配置蒸汽锅炉的运行实践来看，其吨尿素电耗900 kW·h，比常压气化工艺生产的吨尿素电耗低167 kW·h，此时加压气化工艺生产吨尿素能耗降至21.52 GJ。因此，在配置相近的情况下，加压气化工艺能耗低于常压气化工艺。

2.3 人员配置

对于同样规模的生产装置，采用常压气化工艺需配置人员500人左右，而加压气化工艺在260人左右。

3 结语

在优惠政策取消的情况下，常压固定层气化工艺很难具有竞争能力；从运行成本、能耗、人员配置及自动化程度等方面综合考虑，与合成氨、尿素装置配套的煤气化装置必须向大型加压气化工艺方向发展。宜化集团公司如改造3 700 kt/a的合成氨能力，则年可增加效益近17亿元；如将部分产能转移至靠近煤资源的地区，则效益将更为显著。