曹飛平

摘 要：現(xiàn)代煤氣化技術(shù)是現(xiàn)代煤化工裝置中的重要一環(huán)，涉及整個(gè)煤化工裝置的正常運(yùn)行。本文分別介紹了中國(guó)市場(chǎng)各種現(xiàn)代煤氣化工藝應(yīng)用現(xiàn)狀，論述了固定床、流化床、氣流床及煤催化氣化等煤氣化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，比較了國(guó)內(nèi)外主要的煤氣化技術(shù)，對(duì)當(dāng)前煤化工技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展中令人關(guān)注的熱點(diǎn)，敘述匯總了其工藝特點(diǎn)、應(yīng)用參數(shù)、市場(chǎng)數(shù)據(jù)等。

關(guān)鍵詞：煤氣化;市場(chǎng)應(yīng)用;氣化特點(diǎn);參數(shù)數(shù)據(jù)分析

一、國(guó)內(nèi)外煤化工現(xiàn)狀

從世界范圍內(nèi)各種能源的儲(chǔ)備量來(lái)看，天然氣、石油占比12%，而煤炭占比高達(dá)79%，由此不難看出，在能源戰(zhàn)略中煤炭利用技術(shù)的開(kāi)發(fā)和研究占據(jù)了何等重要的位置。世界煤化工的發(fā)展經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的時(shí)間，早在二十世紀(jì)初，逐漸興起的煤炭煉焦工業(yè)標(biāo)志著煤炭化工正式進(jìn)入了發(fā)展初期階段，到了二十世紀(jì)中期，有機(jī)化學(xué)工業(yè)一直以煤炭為主要的原材料，隨著石油化學(xué)工業(yè)的逐步興起，在化工原料的配比中，逐漸強(qiáng)化了天然氣和石油的重要性，慢慢降低了煤炭的應(yīng)用比例，缺乏在實(shí)踐中的研究、發(fā)展和應(yīng)用，必然會(huì)在一定程度上影響世界煤炭化工技術(shù)的深入發(fā)展和進(jìn)步。但是到了二十世紀(jì)70年代，大幅度攀升的石油價(jià)格，對(duì)石油化學(xué)工業(yè)的健康發(fā)展產(chǎn)生了不利的影響，與此同時(shí)在煤液化、煤氣化等方面煤化工都取得了一定的成績(jī)，尤其是到了二十世紀(jì)末，石油價(jià)格在世界范圍內(nèi)都始終居高不下，并呈現(xiàn)不斷上漲的態(tài)勢(shì)，這就為煤化工技術(shù)的發(fā)展提供了有力的外部環(huán)境，人們也逐漸重視煤化工的重要性。

二、國(guó)內(nèi)常見(jiàn)主要煤氣化技術(shù)概述

2.1固定床加壓氣化技術(shù)

（1）常壓固定床煤氣化技術(shù)

在常壓下，將空氣、蒸汽等作為氣化劑，將煤轉(zhuǎn)化為煤氣的過(guò)程就是常壓固定床煤氣化。這個(gè)技術(shù)較為成熟可靠，具有簡(jiǎn)單的操作流程、較少的投資和較短的建設(shè)周期，因此在被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)冶金、機(jī)械等行業(yè)的燃?xì)庵迫」ぷ髦?同時(shí)在中小型合成氨廠、甲醇廠的合成氣制取中都有極其廣泛的應(yīng)用。但是，這種煤氣化技術(shù)對(duì)原料煤有比較高的要求，而且單爐具

（2）加壓固定床煤氣化技術(shù)

加壓固定床氣化技術(shù)的典型代表是魯奇加壓氣化技術(shù)。該氣化技術(shù)的原料具有較廣的適應(yīng)范圍，除了具有較強(qiáng)黏結(jié)性的煙煤不能氣化之外，可以氣化包括具有較高的可氣化灰分的劣質(zhì)煤在內(nèi)的從褐煤到無(wú)煙煤的所有煤。魯奇氣化爐中的煤和氣化劑運(yùn)動(dòng)方向是相反的，具有較低的爐溫，采用固態(tài)排渣。魯奇加壓氣化技術(shù)較為成熟可靠，具有較高的氣化效率、碳轉(zhuǎn)化率等，同時(shí)，在各類(lèi)氣化工藝中，它消耗的氧氣量較低，而且具有極其簡(jiǎn)單的原料制備和排渣處理工藝，在城市煤氣生產(chǎn)中得到了極其廣泛的應(yīng)用。

2.2流化床氣化技術(shù)

氣化劑由爐底部吹入，使細(xì)粒煤（粒度小于6mm）在爐內(nèi)呈并逆流反應(yīng)，該技術(shù)通常稱為流化床氣化技術(shù)。煤粒（粉煤）和氣化劑在爐底錐形部分呈并流運(yùn)動(dòng)，在爐上筒體部分呈并流和逆流運(yùn)動(dòng)，固體排渣。并逆流氣化對(duì)入爐煤的活性要求高，同時(shí)，爐溫低、停留時(shí)間短會(huì)帶來(lái)碳轉(zhuǎn)化率低、飛灰含量高、殘?zhí)几摺⒒以蛛x困難、操作彈性小等問(wèn)題。

Shell氣化工藝于1972年研究，1993年在荷蘭推出，用于燃?xì)獍l(fā)電，投煤量2000t/d。裝置包括原料煤運(yùn)輸、煤粉制備、氣化、除塵和余熱回收等工序，其中干粉煤加壓輸送需要N2或CO2。殼牌氣化爐單爐生產(chǎn)能力大，目前國(guó)內(nèi)已投產(chǎn)的氣化爐能力最大為3000t/d。該氣化工藝對(duì)原料煤適應(yīng)范圍廣，如氣煤、煙煤、次煙煤、無(wú)煙煤、高硫煤及低灰熔點(diǎn)的劣質(zhì)煤、石油焦等均能用作氣化原料。原料煤含灰量在30%左右也能氣化，灰熔點(diǎn)可高達(dá)1400～1500℃。殼牌爐的主要特點(diǎn)是干煤粉進(jìn)料、多噴嘴氣化、水冷壁內(nèi)襯，氣化的高溫煤氣上行進(jìn)入廢鍋進(jìn)行冷卻回收熱量。冷卻后的粗煤氣經(jīng)除塵后去氣體凈化，其中一部分冷合成氣去氣化爐循環(huán)激冷高溫煤氣。該工藝具有煤轉(zhuǎn)化率高、冷煤氣效率高、有效合成氣組分高、高位余熱回收效果好、系統(tǒng)無(wú)需備爐的優(yōu)點(diǎn)。存在的不足有：①設(shè)備造價(jià)高，投資高的主要因素是采用帶膜式壁的廢熱鍋爐、高溫高壓陶瓷過(guò)濾器以及激冷循環(huán)氣壓縮機(jī);②激冷用的循環(huán)合成氣需加壓，功耗較大，壓縮機(jī)也易出故障;③氣化關(guān)鍵設(shè)備結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造周期長(zhǎng)導(dǎo)致項(xiàng)目建設(shè)周期長(zhǎng)。

2.3兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)

我國(guó)自主研發(fā)了兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)是由西安熱工研究院開(kāi)發(fā)的，是一項(xiàng)我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤氣化技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)采用大量的冷煤氣循環(huán)，從而起到有效的急冷降溫效果，克服了傳統(tǒng)煤氣化技術(shù)中的各項(xiàng)技術(shù)缺陷。

三、煤氣化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

3.1擴(kuò)大煤種的適應(yīng)性

原料煤具有水分、灰分、灰溶點(diǎn)、粘結(jié)性、和熱穩(wěn)定性等性質(zhì)，在一定程度上都會(huì)影響氣化的結(jié)果，對(duì)于研發(fā)人員來(lái)說(shuō)開(kāi)發(fā)煤種適應(yīng)性更強(qiáng)的氣化技術(shù)是他們一直以來(lái)的愿望，也是煤氣化技術(shù)發(fā)展過(guò)程中必要面臨的問(wèn)題，這其中的問(wèn)題主要包含：對(duì)煤氣化技術(shù)系統(tǒng)的優(yōu)化、煤氣化技術(shù)材料的升級(jí)，氣化爐結(jié)構(gòu)調(diào)整、助溶劑和新型添加劑的研究開(kāi)發(fā)等工作。

3.2煤氣化裝置的可靠性技術(shù)

煤化工的龍頭裝置和核心是煤氣化裝置，在整個(gè)煤化工的運(yùn)行關(guān)鍵中要求裝置必須具有穩(wěn)定供應(yīng)合成氣的性能。首先：要提高原料的穩(wěn)定性，在配煤或者添加各種工藝過(guò)程中保證入煤氣化爐煤質(zhì)穩(wěn)定性，有效的提高煤氣化裝置的可靠性。其次;進(jìn)行煤氣化裝置的工藝的優(yōu)化。通過(guò)對(duì)工藝的創(chuàng)新及優(yōu)化。提高煤氣裝置設(shè)備的長(zhǎng)周期的可靠性。最后：優(yōu)化煤氣裝置設(shè)備中的關(guān)鍵設(shè)備，從而保證單個(gè)關(guān)鍵設(shè)備的可靠性。

3.3研發(fā)煤氣化凈化技術(shù)

不同的煤田，煤中砷、汞、氯、氟、磷及其他微量元素的含量及組成差異頗大，深入研究煤氣化過(guò)程中這些有害元素的遷移規(guī)律，對(duì)拓展氣化原料的煤種，控制氣化過(guò)程中微量元素的釋放，實(shí)現(xiàn)近零排放，促進(jìn)煤化工行業(yè)廢水資源的循環(huán)利用，意義重大。故此需要進(jìn)行煤氣中、高溫脫硫及有害元素、高溫除塵、CO2資源化利用和洗滌水凈化等多方面的技術(shù)研發(fā)。

結(jié)語(yǔ)

煤氣化技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必須以煤資源的高效利用、環(huán)境和生態(tài)友好為前提，高效和潔凈的煤氣化技術(shù)是當(dāng)今煤氣化技術(shù)發(fā)展的主流。氣流床技術(shù)具有大型化、潔凈、高效、煤種適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，是當(dāng)今煤氣化發(fā)展的主要方向。

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