煤化工氣化工藝發(fā)展現(xiàn)狀及問題研究

王相令 焦志強(qiáng)

（河南心連心化肥有限公司 河南新鄉(xiāng) 453731）

煤化工氣化工藝發(fā)展現(xiàn)狀及問題研究

王相令 焦志強(qiáng)

（河南心連心化肥有限公司 河南新鄉(xiāng) 453731）

我國新型煤化工技術(shù)具有涉及涵蓋的領(lǐng)域比較的廣泛、投資金額巨大、技術(shù)含量比較高等特點(diǎn)，所以，我們必須支持煤化工企業(yè)電聯(lián)產(chǎn)業(yè)、余熱余能的開發(fā)研究項(xiàng)目，進(jìn)而節(jié)約能源、降低資源的浪費(fèi)，減少環(huán)境污染。本文在簡要分析我國煤化工工藝發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，有對于其中出現(xiàn)的問題提出了建設(shè)性的意見與措施，希望可以給相關(guān)的專業(yè)人士提供理論上的指導(dǎo)與實(shí)踐上的借鑒參考。

煤化工工藝；發(fā)展現(xiàn)狀；問題對策；探究

1 我國煤化工氣化工藝的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，雖然我國的煤化工氣化工藝在經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展下得到了長足的進(jìn)步，但是因?yàn)槲覈F(xiàn)代煤化工工藝技術(shù)仍然處于一種低端建設(shè)階段，仍然需要在煤氣化技術(shù)方面做出持續(xù)不懈的努力。其突出的特點(diǎn)就是資源利用率相比于傳統(tǒng)的煤化工較高、裝置規(guī)模較大、技術(shù)集成度高等，在早期的發(fā)展階段，我國就研發(fā)出許多煤氣化工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的煤氣化技術(shù)的有碎煤加壓氣化、水煤泵氣化以及干粉壓氣化等技術(shù)的研發(fā)和使用。我國的煤化工技術(shù)是由傳統(tǒng)向世界先進(jìn)的粉煤加氣化工藝過度的，與此同時，我國自主創(chuàng)新的新型煤氣化技術(shù)得到快速的發(fā)展進(jìn)步，受到了社會煤化工界的一致好評。我國煤化工氣化工藝的發(fā)展現(xiàn)狀需要隨著時代的發(fā)展與時俱進(jìn)、開拓創(chuàng)新。

2 我國煤化工氣化工藝的發(fā)展方向

我國煤化工氣化工藝的發(fā)展方向在經(jīng)濟(jì)社會與信息技術(shù)瞬息萬變的背景之下呈現(xiàn)出轉(zhuǎn)型，而科學(xué)合理的煤氣化工藝的選擇也應(yīng)該依據(jù)具體詳細(xì)的煤種和服務(wù)對象而定。因?yàn)镮GCC和化工是大眾的服務(wù)對象，加上我國絕大部分的煤資源是低變質(zhì)煙煤與褐煤，而且灰熔融性也普遍呈現(xiàn)出比較高的特性。我國煤化工氣化工藝的發(fā)展方向與煤氣化工藝原則應(yīng)遵循的原則緊密相關(guān)，煤氣化工藝的選擇在排除固定床工藝后，加壓氣流床和流化床就成為優(yōu)化工藝。煤氣化工藝的選擇應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照以下原則進(jìn)行執(zhí)行：①氣化強(qiáng)度要比較高，要能夠達(dá)到裝置大型化及過程自動化的要求；②要遵循零污染與低污染、氣化效率要高及氧煤單耗要低的原則，而氣化效率又涵蓋冷煤氣效率、含碳轉(zhuǎn)化率及有效氣含量等；③對于粒度煤適應(yīng)性要強(qiáng)，綜合考慮先進(jìn)性、氣化爐裝置能力、可靠性、煤質(zhì)及煤氣用量和用途等。

3 我國煤化工氣化工藝技術(shù)

3.1 流化床氣化與氣流床氣化

氣流床氣化中干粉進(jìn)料與水煤漿進(jìn)料是普遍利用的。干粉進(jìn)料的氣化技術(shù)在國內(nèi)外已經(jīng)成功運(yùn)行多年，但是當(dāng)前主要使用生物質(zhì)為原料等，干粉技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)將隨著經(jīng)濟(jì)與信息技術(shù)的發(fā)展而逐步得到驗(yàn)證，其與水煤漿進(jìn)料之間的爭端也會有進(jìn)一步的進(jìn)展與結(jié)果。該技術(shù)的突出問題是氣化爐是否需要備用，結(jié)合當(dāng)前我國的實(shí)際情況可知，增設(shè)一臺備用爐或單臺采用80%負(fù)荷運(yùn)行是解決此問題的辦法。聚焦的熱點(diǎn)之一是煤氣冷卻使用廢鍋還是激冷流程，飛灰處理相對簡單、使用設(shè)備多、循環(huán)冷卻水量小、電耗高與投資高的特點(diǎn)。

流化床氣化中加壓流化床和常壓流化床是常用技術(shù)。伴隨著加壓流化床氣化技術(shù)的成熟，在中小規(guī)模煤化工廠、甚至是大型化工廠中將得到廣泛的應(yīng)用。常壓流化床主要用于生產(chǎn)燃料氣和合成氨等，此外當(dāng)前使用的除塵和水洗凈化工藝有待進(jìn)一步的改進(jìn)。因?yàn)榱骰矚饣m宜的煤種和反應(yīng)性高的次煙煤儲量大，使用含水量粉煤對于煤的灰分含量不是非常敏感，此外，預(yù)計(jì)將來在生物質(zhì)氣化或是垃圾處理方面將是新的增長點(diǎn)。流化床氣化與氣流床氣化是我國煤化工氣化工藝運(yùn)用的主要技術(shù)，希望可以得到不斷的創(chuàng)新與改革，促進(jìn)工業(yè)的發(fā)展進(jìn)步。

3.2 固定床（移動床）氣化技術(shù)

固定床氣化技術(shù)主要包括加壓固定床氣化與常壓固定床氣化。一方面，加壓固定床氣化技術(shù)是最成熟的以及是在世界應(yīng)用最多的加壓氣化技術(shù)。加壓固定床氣化中常用的是液態(tài)排渣的BGL氣化技術(shù)，而目前國外把此技術(shù)廣泛應(yīng)用于處理煤和生物質(zhì)共氣化或者是應(yīng)用于聯(lián)合發(fā)電，我國的某些地區(qū)實(shí)驗(yàn)爐也取得了初步的成功，這種技術(shù)的典型特點(diǎn)就是水蒸氣的消耗量比較的低，耗氧量比較的高，可以使用粒度小的煤，進(jìn)而達(dá)到降低環(huán)境污染與減少環(huán)保處理費(fèi)用的目標(biāo)。加壓固定床魯奇爐使用碎塊煤既是優(yōu)點(diǎn)也是缺點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)是含水量高的煤無需干燥就能直接利用，使得磨煤和干燥費(fèi)用在一定程度上降低了，缺點(diǎn)是原煤供應(yīng)問題。

另一方面，就是常壓固定床氣化技術(shù)，它主要利用于中小化肥廠，中國合成氨產(chǎn)量的2/3是其生產(chǎn)的，可是這種爐型已經(jīng)被發(fā)改委列為非鼓勵技術(shù)。它也是在中國使用量較多的氣化爐爐型，在某些煤氣用量少而可以確保塊煤供應(yīng)的情況下使用的，近年來，環(huán)保要求的日益嚴(yán)格及對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，使得常壓固定床氣化技術(shù)得到了改革創(chuàng)新，在取代直接燃煤、燃油、減少污染物排放等方面扮演著重要的作用。面對我國多元化及規(guī)模龐大的中國市場需求，每一種先進(jìn)的氣化技術(shù)都有其生存發(fā)展的空間與理由，所以煤化工氣化技術(shù)的選擇要綜合考慮氣化爐的裝置能力等，促進(jìn)煤化工氣化工藝的進(jìn)步。

4 我國煤氣化工藝技術(shù)流程以及問題特點(diǎn)

水煤漿氣流床氣化技術(shù)在氣化原料上的應(yīng)用比較的廣泛，但是在技術(shù)隱患方面，相對于干粉進(jìn)料，水煤進(jìn)料具有更加的安全可靠及更易于控制等優(yōu)勢，它在氣化過程當(dāng)中，污染更小而且環(huán)保性能也比較好。該工藝技術(shù)流程具有可操作彈性大、簡單方便快捷、運(yùn)轉(zhuǎn)效率高等一系列優(yōu)點(diǎn)。可以提高環(huán)境保護(hù)力度和降低大氣層的破壞。煤氣化的主要用途是用于生產(chǎn)燃料煤氣，通過各種不同的氣化方法來滿足化學(xué)鋼鐵工業(yè)、發(fā)電公司以及市民用途的廣泛運(yùn)用，它也是一個極為復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)以及物理反應(yīng)的一種過程。水煤氣流氣化的噴嘴使用壽命比較短與爐內(nèi)耐火磚侵蝕現(xiàn)象嚴(yán)重是較為突出且迫待解決的問題，它們不僅使得生產(chǎn)成本急劇增加，還對于生產(chǎn)運(yùn)行產(chǎn)生較重的負(fù)荷，這些都需要引起相關(guān)專業(yè)人員的注意?？傮w來說，水煤漿氣化技術(shù)較之其他技術(shù)有著明顯的優(yōu)勢，要注重其含水量不能過高，避免造成耗煤、耗氧的嚴(yán)重資源浪費(fèi)現(xiàn)象。

5 煤氣化工藝技術(shù)的對策研究

①利用粉煤氣流床代替固定床是氣化工藝的必然趨勢，它主要是適應(yīng)現(xiàn)代采煤成塊率低的主要現(xiàn)狀；②煤化工行業(yè)對我國產(chǎn)生的環(huán)境影響是巨大的，因?yàn)樗且粋€資金密集、資源密集、技術(shù)密集的大型基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，因此，煤氣化工藝應(yīng)該本著環(huán)境友好型的方向進(jìn)行發(fā)展，朝著環(huán)境并存與協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式轉(zhuǎn)換，這對于煤化工技術(shù)的發(fā)展將是一個不小的挑戰(zhàn)，也對國內(nèi)科研研究單位提出了更高的要求；③從國內(nèi)外煤氣化工藝的發(fā)展趨勢來看，氧氣氣化必然取代空氣氣化，而在中國還是以煤氣化為主力爐型，它的產(chǎn)量占到煤質(zhì)合成氣的八成以上，可以更好的提高煤氣化工藝水平，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的增長與環(huán)境的保護(hù)。

6 結(jié)束語

綜上所述，天然氣與石油的日益減少使得煤化工工藝技術(shù)逐漸涌現(xiàn)出來，它可以解決我國煤炭資源的利用、煤炭的綜合利用、發(fā)展煤化工行業(yè)等做出巨大的貢獻(xiàn)，不僅使新型煤化產(chǎn)業(yè)鏈得以開發(fā)利用，還給社會和國家?guī)碜畲蠡慕?jīng)濟(jì)效益。結(jié)合我國的實(shí)際情況可知，煤氣化在我國的煤化工工業(yè)當(dāng)中占有非常重要的地位，它主要是用于對生產(chǎn)城市煤氣、各種工業(yè)燃料氣體和合成氣的運(yùn)用。但是伴隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展與快速進(jìn)步，煤化工工藝技術(shù)也逐步被其他的天然綠色新能源所取代，所以要進(jìn)一步致力于技術(shù)的研發(fā)與運(yùn)作上，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的繁榮。

[1]周俊虎，匡建平，周志軍.中國煤氣化工藝技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].中國電機(jī)工程學(xué)報，2013（04）：134～135.

[2]張述偉，管鳳寶，吳德民.城市煤氣低溫甲醛洗凈化工藝模擬與改造研究[J].化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)，2012（11）：256～257.

[3]張榮光，潘連生，宋學(xué)平.煤化工的發(fā)展要認(rèn)真轉(zhuǎn)變增長方式[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2014（21）：289～290.

TQ546

A

1004-7344（2016）05-0243-02

2016-2-5

王相令（1987-），男，助理工程師，本科，畢業(yè)于華北水利水電大學(xué)，工業(yè)工程專業(yè)。

焦志強(qiáng)（1988-），男，助理工程師，本科，畢業(yè)于新鄉(xiāng)學(xué)院，化學(xué)工程與工藝專業(yè)。