現(xiàn)代煤氣化技術(shù)發(fā)展綜述

劉旭

中煤鄂爾多斯能源化工有限公司 內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017317

我國是煤炭資源大國，同樣也是煤炭消耗大國，當(dāng)前我國主要的能源結(jié)構(gòu)仍然是以煤炭為主[1]。則我國煤炭氣化技術(shù)仍然有較大的發(fā)展空間，在我國國家政策支持下，社會(huì)促進(jìn)下，應(yīng)該大力提高我國煤氣化自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，加大對(duì)技術(shù)研發(fā)的扶持，同時(shí)兼顧技術(shù)的引進(jìn)與學(xué)習(xí)，有效的控制生產(chǎn)成本，提高我國煤炭利用率。

1 煤化工技術(shù)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)煤化工主要是指利用煤經(jīng)過一定的加工制備農(nóng)業(yè)化肥、焦炭、合成氨等領(lǐng)域，國內(nèi)煤化工產(chǎn)品的產(chǎn)量位居世界前列。但是由于我國社會(huì)對(duì)煤依賴度較高，大規(guī)模發(fā)展煤化工企業(yè)，而煤化工加工工藝技術(shù)水平比較落后，產(chǎn)生的廢氣廢渣無相應(yīng)的環(huán)保處理措施和回收再利用的加工設(shè)備，以至于造成大量的資源浪費(fèi)，環(huán)境污染嚴(yán)重，嚴(yán)重影響人們的生活。隨著國內(nèi)科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，國家出臺(tái)了相關(guān)環(huán)保法律法規(guī)，大力整治環(huán)境污染，比如規(guī)劃專門的化工園區(qū)，特別是在長江沿線整體搬遷煤化工廠到化工園區(qū)，形成煤化工產(chǎn)品直接進(jìn)入下一工廠，煤化工技術(shù)也隨之提高，部分落后產(chǎn)能退出，傳統(tǒng)煤化工行業(yè)慢慢開始恢復(fù)。

2 煤氣化技術(shù)現(xiàn)狀

煤氣化是在高溫高壓或常壓的條件下，在氣化劑的作用下，生成氣體產(chǎn)物。煤氣化的產(chǎn)品主要有氨和甲醇。目前，在國內(nèi)，煤氣化的技術(shù)種類主要有三大類，第一類是固定床煤氣化技術(shù)，主要包括魯奇爐、間歇固定床氣化爐和魯奇改進(jìn)氣化爐，三種氣化爐各有優(yōu)缺點(diǎn)。魯奇爐反應(yīng)溫度高，效率高，但是好氧低；間歇固定氣化爐操作簡單，技術(shù)落后，污染重；改進(jìn)魯奇爐效果最好。第二類是氣流床煤氣化技術(shù)，此種技術(shù)指標(biāo)都比較好，污染小，氣化效率高，但是要求工藝技術(shù)水平高。第三種是流化床煤氣化技術(shù)，此種技術(shù)可以用在劣質(zhì)煤的煤氣化中，但是氣化率和轉(zhuǎn)化率都不高。煤炭氣化未來發(fā)展理念應(yīng)是高效、環(huán)保、高產(chǎn)量、低能耗，長期看，開發(fā)煤氣化的清潔能源也是必不可少的。在煤氣化的過程中，還可以通過改變探測儀器和研發(fā)新的工藝路線等提高煤化工氣化產(chǎn)業(yè)[2]。

3 煤氣化工藝技術(shù)介紹

3.1 固定床氣化技術(shù)

目前固定床氣化技術(shù)主要有兩種：一種是BGL氣化爐工藝，一種是由德國魯奇公司開發(fā)的魯奇氣化爐。固定床間歇式氣化爐采用空氣和H2O作為氧化劑，煤炭品種為無煙煤和焦炭，能夠在常壓條件下發(fā)生氣化反應(yīng)，早期使用比較廣泛。該技術(shù)在氣化過程中污染仍然較大，容易產(chǎn)生廢水、廢渣等，在我國目前環(huán)保政策下發(fā)展前景渺茫。魯奇氣化爐是由德國首次使用的，原理是在高溫（800-900℃）、高壓（2.5-4.0MPa）下，分別將煤炭反應(yīng)產(chǎn)生含CO和H2外，還含有CH4以及其他氣體，氣體成分簡單，熱值高，能夠作為城市用氣。BGL氣化爐工藝和魯奇氣化爐工藝都屬于固定床氣化工藝，BGL氣化爐工藝是在魯奇爐工藝基礎(chǔ)上改進(jìn)，BGL氣化爐是液態(tài)排渣，故兩者下部結(jié)構(gòu)不同，相比較之下，BGL氣化爐操作壓力高、汽氧比低、耗水量少、出口有效氣體CO和H2含量高，在國內(nèi)煤化工產(chǎn)業(yè)廣泛應(yīng)用。

3.2 流化床氣化技術(shù)

最早工業(yè)應(yīng)用的煤炭氣化技術(shù)就是溫克勒流化床氣化工藝，在上世紀(jì)30年代投入使用。后來為了提高煤炭利用率，降低流化造成的碳損失，學(xué)者們開發(fā)除了高溫溫克勒、灰熔聚氣化以及循環(huán)流化床氣化等工藝，其中最典型的是高溫溫克勒氣化技術(shù)。高溫溫克勒氣化法是在高溫、高壓的狀態(tài)下，提高入爐循環(huán)系統(tǒng)的吸粉循環(huán)量，以此來增強(qiáng)汽化爐爐內(nèi)部的煤炭轉(zhuǎn)化率，同時(shí)能夠提高粉煤的氣化強(qiáng)度，提高CO的產(chǎn)率[3]。

4 煤氣化技術(shù)發(fā)展趨勢

從以上的研究綜述能夠得出，針對(duì)不同煤氣化的煤種，各種工業(yè)化的氣化技術(shù)都有其優(yōu)勢和缺陷。在技術(shù)選擇和使用主要取決于煤種以及所需要的產(chǎn)品，目前并沒有一種能夠適用所有煤種的煤氣化工藝。則總的來說，在我國環(huán)保力度的不斷加大，能源需求量的不斷增長的情況下，這都要求我國煤氣化技術(shù)向清潔型、智能化、規(guī)模化的方向發(fā)展，這樣能夠有效的降低氣化爐的使用數(shù)量、節(jié)約人力成本、改善工作環(huán)境、降低運(yùn)用成本等。

國家目正在推進(jìn)節(jié)能降耗生產(chǎn)措施，針對(duì)煤氣化生產(chǎn)工藝，最關(guān)鍵的技術(shù)攻關(guān)之一就是有效的降低耗能，并且提高有效合成氣的性能。降低能耗首先就應(yīng)該保證氣化爐運(yùn)行的穩(wěn)定性，保證煤質(zhì)、種類的穩(wěn)定性，避免頻繁調(diào)節(jié)氣化爐的工作狀態(tài)，保證氣化爐長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。再者，進(jìn)行氣化裝置的改進(jìn)與優(yōu)化，進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。如今，我國仍然是世界范圍內(nèi)的能源消耗大國、制造業(yè)大國、用電量大國，這就進(jìn)一步要求我國對(duì)煤炭資源的利用需要進(jìn)一步的升級(jí)與開發(fā)，提高煤炭的附加值。為了保障我國可持續(xù)發(fā)展，提高自然環(huán)境的保護(hù)，進(jìn)行煤氣化技術(shù)的升級(jí)刻不容緩?？偟膩碚f，目前我國乃至世界在煤氣化技術(shù)的應(yīng)用仍然有較大的升級(jí)空間，并且應(yīng)該盡可能的降低能耗，避免產(chǎn)生“三廢”對(duì)環(huán)境造成污染[4]。

5 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)總量、科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)于能源的需求越來越大。目前，主要能源的來源之一就是煤炭，發(fā)展新型的煤化工技術(shù)是走可持續(xù)發(fā)展道路的必然趨勢，如果還是沿用傳統(tǒng)的煤炭利用方式不但效率極低，而且給環(huán)境帶來嚴(yán)重污染。因此，煤氣化成為了解決能源和環(huán)境的關(guān)鍵技術(shù)。