我國水煤漿氣化技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

楊備戰(zhàn)

（神華榆林能源化工有限公司，陜西榆林 719000）

1 我國水煤漿氣化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用技術(shù)

1.1 我國水煤漿氣化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

水煤漿氣化技術(shù)興起于20世紀(jì)70年代，水煤漿為液態(tài)燃料，具有燃燒穩(wěn)定、污染較少等特點(diǎn)，可以作為燃料或者合成氣原料廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。水煤漿是由煤、水和其他化學(xué)產(chǎn)物按照固定配比形成的混合燃料，因?yàn)槠渲芯哂兴煞?，因此水煤漿擁有流動(dòng)性，因此也成為流動(dòng)燃料液體應(yīng)用到生產(chǎn)生活中、因?yàn)槠涫且后w，因此可以霧化，在其處于霧化狀態(tài)下，其燃燒效率較高，能夠完全地轉(zhuǎn)化為二氧化碳。水煤漿較為廉價(jià)，應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中能夠在一定程度上代替石油，從而緩解可能出現(xiàn)的石油問題，降低燃料支出成本，同時(shí)也能夠保護(hù)環(huán)境，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較少的污染。水煤漿中，水煤配比為7∶3。在水煤漿的制作過程中，涉及高溫、流動(dòng)和高壓等物理過程和化學(xué)反應(yīng)等，正確把握這些影響因素則能夠促進(jìn)水漿煤氣化技術(shù)中的問題得以迎刃而解。

1.2 我國水煤漿氣化主要應(yīng)用技術(shù)

現(xiàn)有的水煤漿氣化技術(shù)主要為華東理工大學(xué)多噴嘴對(duì)質(zhì)式水煤漿氣化技術(shù)，德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)，多元料漿新型氣化技術(shù)和水煤漿-膜式壁-輻射廢鍋氣化技術(shù)等。清華爐技術(shù)的應(yīng)用也標(biāo)志著我國水煤漿氣化技術(shù)向大型化技術(shù)發(fā)展。華東理工大學(xué)多噴嘴對(duì)質(zhì)式水煤漿氣化技術(shù)作為中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型煤氣化技術(shù)，能夠做到合成氣的深度加工和利用，在此技術(shù)中應(yīng)用到催化劑、反應(yīng)器和加工工藝。在該工藝中，應(yīng)用到了預(yù)膜式噴嘴，且利用煤漿霧化這一方式促進(jìn)燒嘴的使用壽命延長；在噴嘴對(duì)質(zhì)放置的基礎(chǔ)上，充分強(qiáng)化了物料混合，從而促進(jìn)氣化反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)展，能夠有效地減少廢料。

現(xiàn)階段在重油氣化基礎(chǔ)上發(fā)展起來的主要技術(shù)即非常成熟的德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)。該技術(shù)不僅擁有較長的裝置運(yùn)行周期，而且對(duì)于各種煤氣化都可以充分應(yīng)用，同時(shí)可以采用多元料漿氣化等混燒方式制備，使得原料成本能夠大幅降低且具有較高的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)具有較強(qiáng)的連續(xù)性，可以采用液態(tài)排渣或連續(xù)進(jìn)料等方式，既不會(huì)影響氣化爐，也有效提升了生產(chǎn)連續(xù)性。此外，煤漿壓力在加壓氣化方式下，主要由高壓煤漿泵提供，大幅節(jié)省了壓縮氣體時(shí)需要消耗的能源。只有在1400℃左右高溫下，才能讓這種方式進(jìn)行氣化，可以采用輻射鍋爐等方式回收廢熱，既節(jié)約了能量又降低了成本。產(chǎn)品氣體在這種方式下采用高溫氣化的方式，因此氣體中不會(huì)含有酚類物質(zhì)與焦油。即便氫類物質(zhì)包含在廢水中也比較容易處理，大幅降低了對(duì)環(huán)境可能造成的污染。使用德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)，存在的主要缺點(diǎn)是投資成本較高，所使用的主要設(shè)備與閥門等一些關(guān)鍵設(shè)備都需要從國外進(jìn)口。

1.3 使用德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)需要注意的問題

使用德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)，要注重對(duì)煤質(zhì)的選擇，一定要選用穩(wěn)定性能較強(qiáng)且流動(dòng)性較好的水煤漿，這樣才能達(dá)到提升氣化效率的目的。同時(shí)，氧煤比作為控制反應(yīng)溫度時(shí)的主要參數(shù)，可以有效控制爐溫。如果在一定程度上增加了氧煤比后，氣化爐中就會(huì)進(jìn)入較多的氧氣，最終致使一氧化碳含量在合成氣中增加，這個(gè)結(jié)果對(duì)生產(chǎn)極其不利。在此情形下。爐體耐火磚會(huì)由于高溫的加劇而降低其使用壽命，對(duì)于煤的灰熔點(diǎn)來說，添加一定量的助溶劑可以有效降低熔點(diǎn)。此外，還要注意若想保持化學(xué)平衡就不能隨意提高反應(yīng)壓力，這樣會(huì)加快反應(yīng)速度并增加反應(yīng)物的濃度，對(duì)于水煤漿的霧化質(zhì)量而言，采用氣化的方式非常有利。

2 我國水煤漿氣化技術(shù)發(fā)展中出現(xiàn)的問題

2.1 制造能耗較高

水煤漿氣化技術(shù)應(yīng)用時(shí)需要利用到水和煤并進(jìn)行物理作用，但在實(shí)際進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用時(shí)，往往出現(xiàn)制造能耗較高的現(xiàn)象，這就導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高，從而影響水煤漿氣化技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用。制造能耗較高往往與技術(shù)應(yīng)用、設(shè)備和制造人員的操作方法與操作技術(shù)有關(guān)，因此應(yīng)該采取一定措施降低制造能耗，提升水煤漿氣化技術(shù)應(yīng)用程度。

2.2 煤炭資源利用不合理

水煤漿氣化技術(shù)的重要原料就是煤炭，但實(shí)際上現(xiàn)在存在著煤炭資源利用不合理的問題，這往往存在于設(shè)備老化問題導(dǎo)致煤炭資源無法得到有力轉(zhuǎn)化，因此企業(yè)應(yīng)該積極進(jìn)行設(shè)備更改，從而提升煤炭資源利用，降低生產(chǎn)成本。

2.3 技術(shù)較為陳舊

技術(shù)較為陳舊，在此方面則需要進(jìn)行技術(shù)觀念更新和技術(shù)內(nèi)容更新，這也需要更多的技術(shù)人員審視自己，先找出自己有哪些落后觀點(diǎn)，并在積極利用先進(jìn)設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)更新。

2.4 對(duì)廢棄物利用效率不高

相關(guān)人員還要加大對(duì)廢棄物進(jìn)行資源化利用的方案研究。因?yàn)樵诿簹饣c合成過程中會(huì)產(chǎn)生一定的有機(jī)廢水，將聚丙烯酰胺這種絮凝劑添加在整個(gè)濃縮沉淀過程中，污泥經(jīng)過濃縮脫水之后呈現(xiàn)出膠體狀態(tài)或絮凝狀態(tài)，而這時(shí)污水的持水能力非常強(qiáng)，有將近80%左右的水分包含在污水泥中且基本上呈現(xiàn)束縛水形態(tài)，而這種形態(tài)的污泥需要較高的烘干成本，經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值極低。還有一些高污染的有機(jī)組分、重金屬以及無機(jī)物等包含在化工污泥中，相關(guān)管理人員如果不能對(duì)其進(jìn)行合理處置就會(huì)致使環(huán)境污染。就目前而言，我國一些企業(yè)常常是在棒磨機(jī)中摻入一定量的化工污泥，利用這種方法制成水煤漿進(jìn)行氣化。但是，這時(shí)煤漿黏度會(huì)因?yàn)樾跄约案邇?nèi)水等特征而急劇上升，從而出現(xiàn)磨機(jī)出料不暢等相關(guān)問題。

3 我國水煤漿計(jì)劃技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 以選用先進(jìn)設(shè)備的方式降低制造能耗

選用先進(jìn)設(shè)備能夠合理地降低能耗，從而降低水煤漿氣化技術(shù)的應(yīng)用條件，降低生產(chǎn)成本，為企業(yè)經(jīng)營謀求更多的利益。雖然在本階段強(qiáng)調(diào)用先進(jìn)的設(shè)備降低制造能耗，但是企業(yè)更應(yīng)該從自身角度出發(fā)，在企業(yè)能夠承受的范圍內(nèi)選取設(shè)備。在選擇設(shè)備時(shí)，還應(yīng)該注意選擇操作較為簡單、參數(shù)設(shè)置較為簡單的設(shè)備，這樣才能夠更好地滿足企業(yè)的經(jīng)營需求。

例如，在進(jìn)行汽化爐選用時(shí)，在設(shè)置水煤漿-水冷壁氣化技術(shù)工藝時(shí)，則應(yīng)該選用較為先進(jìn)的炭洗塔，在選擇炭洗塔時(shí)，應(yīng)該根據(jù)企業(yè)所選取的備選煤炭直徑來進(jìn)行選擇，防止直徑過大影響炭洗塔的正常使用，且直徑過小將會(huì)導(dǎo)致炭洗塔中過濾不當(dāng)，從而影響汽化爐的正常運(yùn)作。在選完設(shè)備后，還應(yīng)該對(duì)設(shè)備進(jìn)行積極維修，在日常生活中加大對(duì)設(shè)備的維修，能夠適當(dāng)?shù)匮娱L設(shè)備的使用壽命，更好地降低生產(chǎn)成本。

3.2 合理利用煤炭資源

合理利用煤炭資源，需要企業(yè)根據(jù)自身的實(shí)際生產(chǎn)情況和商品發(fā)行情況選擇合適的水煤漿及水煤漿水冷壁氣化技術(shù)。如清華爐水煤漿氣化技術(shù)也可以分為非熔渣-熔渣分級(jí)氣化技術(shù)等與水煤漿-膜式壁-輻射廢鍋氣化技術(shù)等，這些技術(shù)都擁有一定的應(yīng)用條件和實(shí)際缺陷，企業(yè)應(yīng)該根據(jù)自身需求進(jìn)行選擇。雖然先進(jìn)的技術(shù)能夠滿足最廣大的生產(chǎn)需求，但先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用也代表著成本的提升和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，因此企業(yè)應(yīng)該在保障自身發(fā)展需求的基礎(chǔ)上選擇恰當(dāng)?shù)纳a(chǎn)技術(shù)。

例如，如果企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模較大，那么就可以選用清華爐進(jìn)行水煤漿氣化技術(shù)應(yīng)用。清華爐規(guī)模較大，其能夠滿足長時(shí)間工作的需求。在應(yīng)用清華爐進(jìn)行非熔渣-熔渣分級(jí)氣化技術(shù)應(yīng)用時(shí)，則應(yīng)該注意氧氣管供給問題，保證氧氣管供給能夠滿足連續(xù)性的氧氣供給，在實(shí)際供給時(shí)應(yīng)該保障氧氣的純度，不能讓氧氣中混入其他的空氣成分，這樣將會(huì)導(dǎo)致水煤漿氣化技術(shù)應(yīng)用出現(xiàn)問題，導(dǎo)致水煤漿的構(gòu)成比例失調(diào)。同時(shí)，保障溫度均衡分布，穩(wěn)定供熱，這樣才能夠保障化學(xué)變化的外部場所保持穩(wěn)定，從而更好地進(jìn)行水煤漿氣化技術(shù)實(shí)施。

3.3 提升技術(shù)水平

提升技術(shù)水平，首先需要在人力資源方面做到提升技術(shù)應(yīng)用觀念，才能夠正確地發(fā)揮人力資源對(duì)于技術(shù)水平的促進(jìn)作用。企業(yè)在進(jìn)行招聘時(shí)，應(yīng)該選擇擁有較強(qiáng)知識(shí)水平和豐富理論知識(shí)的人員進(jìn)行上崗就業(yè)。并且，管理人員應(yīng)該保證工作人員持證上崗，工作人員也應(yīng)該不斷地提升自己的技術(shù)水平和技術(shù)能力，從而更好地服務(wù)自己的工作崗位。

例如，管理人員應(yīng)該定期對(duì)技術(shù)人員展開培訓(xùn)，讓技術(shù)人員參與培訓(xùn)，不斷提升自己的工作能力。技術(shù)人員也應(yīng)該將自己的工作內(nèi)容形成定期反饋，并將工作意見和工作建議反饋給管理人員，管理人員也應(yīng)該利用這些意見和建議來改善技術(shù)人員的工作環(huán)境，提升技術(shù)人員的工作待遇。最主要的是，管理人員也應(yīng)該鼓勵(lì)技術(shù)人員對(duì)水煤漿氣化技術(shù)展開探究，不斷利用自己的知識(shí)水平和理論知識(shí)來豐富水煤漿氣化技術(shù)，改善水煤漿氣化技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境。

3.4 拓展水漿煤氣化技術(shù)成果應(yīng)用循環(huán)

在水漿煤氣化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，往往會(huì)涉及高效節(jié)能型水冷壁直連廢鍋全熱回收煤氣化技術(shù)的應(yīng)用，在此過程中利用冷水對(duì)廢鍋進(jìn)行冷卻，并在此基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)幕厥彰簹?，從而進(jìn)行冷水和煤氣的二次利用。在進(jìn)行水漿煤氣化時(shí)，因?yàn)樗疂{煤中的煤炭與水的比例在7∶3，因此在循環(huán)過程中有部分水資源被浪費(fèi)，相關(guān)人員可以合理地改進(jìn)設(shè)備與技術(shù)應(yīng)用，從而提升水資源的利用率，在降低成本的基礎(chǔ)上做到節(jié)約水資源，為企業(yè)謀求更多的利潤，進(jìn)一步促進(jìn)水煤漿氣化技術(shù)的改善。

例如，設(shè)計(jì)人員可以利用二階導(dǎo)管和蒸騰技術(shù)，將水蒸氣進(jìn)行合理的傳輸，并將水蒸氣和煤氣進(jìn)行有效分割，在分割的基礎(chǔ)上進(jìn)行回收利用。這樣回收的水蒸氣可能存在雜質(zhì)，因此可以傳輸?shù)礁咝Ч?jié)能型水冷壁直連廢鍋中，供該儀器進(jìn)行冷處理。

4 結(jié)束語

對(duì)我國水煤漿氣化技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)展開探究，在一定程度上能夠促進(jìn)相關(guān)從業(yè)人員對(duì)于該技術(shù)的了解，并能夠結(jié)合理論與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)對(duì)我國水煤漿氣化技術(shù)應(yīng)用中產(chǎn)生的問題進(jìn)行探究，從而不斷促進(jìn)水煤漿氣化技術(shù)的完善，并做到在節(jié)省生產(chǎn)成本和生產(chǎn)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，保障質(zhì)量和對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較少污染，滿足飛速發(fā)展的需求。相信從降低制造能耗、合理利用煤炭資源、提升技術(shù)水平和拓展水漿煤氣化技術(shù)成果應(yīng)用四方面出發(fā)對(duì)我國水煤漿氣化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析。