煤气化技术选择刍议

王强

摘要：在本文中主要阐述了现代煤气化技术的发展趋势，着重探讨了三种技术，对比了几种典型炉的性能、结构。在此基础上，指出今后选择煤气化技术过程中应当注重的基本问题，提出创新煤气化技术的意见，为现代煤气化技术应用提供指导和借鉴。

关键词：煤气化技术；选择刍议

引言

我国是一个地大物博的国家，相对来讲煤炭资源是比较丰富的，近年来我国社会经济和科学技术的飞速发展，在一定程度上促进了我国煤化工行业的进步，其中最关键的环节就是如何将煤炭转化为清洁高效的合成气，也被人们称之为煤气化技术。先进的煤气化技术不仅可以降低在燃烧排放过程中对大气环境的污染程度，而且也可以提高煤炭的利用效率，其在煤炭直接液化、煤炭间接液化、煤炭化工、燃料电池等方面起到了至关重要的作用，具有一定的显示意义。

1.现代煤气化技术发展趋势

总起来说，主要趋势包括以下几方面：第一，加压气化。增加压力对于气化炉生产能力的提升有帮助，且明显降低气体净化成本费用，缩减压缩耗能；第二，高温气化。高温条件下，充分转化煤中的可燃与挥发，其与组分同样能够钝化，产生相对纯净的产品，三废问题相对较少；第三，粉煤气化。利用增加煤的比表面积来改善气化反应速率，最终使炉的单炉效率得以提升；第四，液态排渣。排出融态的灰渣，通过高温处理之后，大部分是没有毒害的隋性物质；第五，纯氧气化。减小惰性气升降温引起的热损，同时使得压缩能耗下降，使各个环节具有更高的经济可行性；第六，气化炉大型化。

2.典型煤气化技术的应用及对比

2.1移动床加压气化技术

上世纪二十年代后期，德国着手应用Lurgi气化，该技术是我国引进与工业化应用最早的一种。英国基于Lurgi炉在八十年代设计出BGL气化技术，在此基础上，还创办工业示范试验厂。我国许多煤制天然气项目同样计划引入该技术，然而，因技术不够成熟，所以采用Lurgi固态排渣或其它方法。BGL要想实现工业化应用仍然要加强示范，不断优化。

2.2水煤浆加压气化技术

作为一种气流床水煤浆加压气化技术，Texaco煤气化技术是实现大规模应用最早的。美国GE公司于2004年将该项技术收购，称做GE煤气化技术。“九五”期间，华东理工大学设计出多喷嘴炉。2005年清华炉投入研发，2011年首套工业生产装置投产，它引入了点火、投料程序一体化技术，该项技术的成功研发，为我国开展煤气化生产提供了新的思路。现在，在建成及投产的水煤浆加压气化炉在二百台以上。这种技术表现出非常不错的环保型与操作性，所以这是今后的一大趋势。

2.3干煤粉加压气化技术

Shell炉是国内大规模生产中最早的气流床干煤粉加压气化技术。GSP炉是全球范围内最早大规模应用的一项技术，它是德国设计出的。我国在研究干煤粉加压气化技术方面的时间相对较短。西安热工研究院设计出两段式炉。2000年开始，我国航天科技设计出干煤粉加压气化航天炉，将其引入到15万t/aCH3OH项目之中，2008年正式投入生产。到目前为止，国内外在这个领域的水平大致相当。

3.煤气化技术的选择和创新

3.1选择要求

通过上文中对于现代煤气化发展趋势以及各种相关技术的的分析，可以看出，在选择技术的过程中最终需要考虑经济性能。该项技术和目标产品进行有机结合，具有非常良好的经济性能，那么就肯定有生机和活力。

3.2煤气化技术创新

作为世界第一大煤炭生产国、消费国、煤气化国，还属于世界排名首位的煤气化技术进口国。自从推行对外开放开始，不断引进先进的科学技术，使我国和国外发达国家在技术上的距离不断拉近，同时还在很大程度上促进了煤气化与煤化工技术的发展和应用。然而，却一味地依靠技术引进而不进行自主创新。当前，我国已经开始大力建设创新型国家，新形势下，创新、发展、应用自主的煤气化技术已经成为一个必然的趋势。综合分析各种煤气化技术的开发过程，通常情况下，首先是形成了相关概念，然后进行小试、中试、工业示范一系列的实验，从而才能够投入到工业化生产之中。GE，Shell，GSP，Lurgi以及两段式、多喷嘴气化均遵循这个发展规律。其创新发展的重中之重是气化炉创新。具体来说，其创新大体上涉及到以下几方面内容：气化炉，冷却与加料系统与有关设备等。

4.煤气化技术的发展趋势

随着我国社会经济和科技的飞速发展，在一定程度上也促进了大型煤气化技术的进步，如何提高煤种适应性、煤气化效率、装置可靠性、气化炉单炉生产能力、降低污染物排放量、控制成本投入、新型煤化工技术集成等内容将成为煤气化技术未来的主要发展方向。

4.1煤气化过程的能量高效转化与合理回收

在回收合成气显热方面主要有两种工艺，一种是废热锅炉、另一种是激冷工艺，前者具有较高的热量回收率，但是投资和设备均比较庞大；后者尽管设备操作便捷、投资费用较低，但是其能量回收效率也会大大降低。对气流床气化技术进行充分有效的利用，可以提高碳转化率，甚至可以高达99%，事实上，在气流床煤气化效率的提高方面仅仅是通过强化煤气化炉中的传递过程和混合过程已经难以实现。近些年来，人们在利用高温合成气显热方面充分利用了化学激冷的方式，如二次喷煤等，通过改进技术和优化工艺，并增加了对煤气化整体工艺匹配程度进行深入的研究，实现了节能降耗的目的。

4.2提高煤种的适应性问题

一方面应该根据实际情况和特点来合理选择配煤技术，并在规定时间内实现气化炉的稳定进料，并对气化机理进行深入研究，对气化炉结构进行适当的改进，在一定程度上使多元混配煤种或单一煤种的运用范围有所扩大，使其可以更加匹配后续的加工装置，为气化装置稳定安全的运行奠定良好的基础。另一方面开发诸多的先进技术，如劣质煤预处理提质等，可以提高为气流床气化技术所使用到的气化原料的匹配度。此外，为了提高煤炭资源的利用率，可以充分利用符合煤气化技术，例如，合成气制天然气的过程中，对粉煤的充分利用，并有效的结合气流床技术和固定床技术，可以兼顾煤炭资源利用效率的提高和煤气化效率、废水处理等问题的妥善处理。现如今，对煤炭资源的利用和开发在一定程度上促进了我国科技进步、经济发展以及各个领域的企业发展壮大，但是其主要的污染物排放严重威胁了人们的生存环境和自然环境，因此，洁净煤气化技术的发展势在必行，这也是坚持可持续发展战略的必然选择。总结其发展趋势，可以得到以下结论：（1）多煤种适应性有待提高，使得任意煤种的气化都将成为可能；（2）气化效率和气化能力有待提高；（3）充分利用加压气化工艺，尽可能的使压缩能耗有所降低，使气化强度有所提高，尽可能的有效控制带出物的损失程度；（4）有利于减少环境问题，降低污染程度，为保护生态环境奠定良好基础。

5.结束语

随着经济社会以及科学技术的不断发展，今后煤气化技术选择肯定会朝着多样化的方向前进，这是历史的必然。现阶段，应当积极借鉴国外先进技术，在此基础上，切实强化自主创新、应用与发展。在今后，煤炭清洁高效转化利用肯定会朝着集成化、智能化的方向发展。

参考文献：

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