煤制氣技術(shù)現(xiàn)狀及工藝探究

何彥剛

摘 ?要：作為一個以煤炭為主要能源的國家，煤炭是一種不可再生資源，因此迫切需要最大限度地利用它。煤制氣是煤炭深度轉(zhuǎn)化的主要技術(shù)，發(fā)展煤化工也是重要的單位技術(shù)。煤制氣技術(shù)的發(fā)展大大提高了煤炭資源的利用率，同時提高了煤炭資源的總體利用率。為確保煤制氣技術(shù)的積極應(yīng)用效果，需要深入了解煤制氣技術(shù)，認(rèn)真分析煤制氣方法的具體分類和技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，深入研究煤制氣技術(shù)的工藝流程，加深對煤制氣技術(shù)的認(rèn)識。

關(guān)鍵詞：煤制氣技術(shù);方法;技術(shù)現(xiàn)狀;工藝研究

目前有三種常見的煤制氣：德士古氣化、殼牌氣化和噴嘴交叉氣化。德士古煤制氣的特點是生產(chǎn)能力高，碳轉(zhuǎn)化率高，但其運行成本高于其他兩種技術(shù)。殼牌煤制氣具有高效熱回收和高瓦斯含量的特點，但煤氣爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，處理困難。多噴嘴對現(xiàn)場氣化技術(shù)具有較高的碳轉(zhuǎn)化率和較高的有效氣體含量的優(yōu)點，但投資較大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。因此，具體使用時應(yīng)從實際情況來看，選擇合理技術(shù)。

一、煤制氣方法的具體分類和技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.德士古煤氣化技術(shù)

其特點是單一煤氣爐的生產(chǎn)能力強(qiáng)、氣化作業(yè)溫度高、液體渣、碳轉(zhuǎn)化率高、氣體質(zhì)量好、甲烷含量低，而且沒有焦油、萘、苯酚等污染物。廢物處理簡單易行，符合環(huán)境要求。對煤炭種類的嚴(yán)格要求：煤炭固有水分含量低，否則就會變壞。煤的氧含量必須低，一般低于15%。氧氣含量越高，面糊越差煤灰熔點不得大于1350 c，灰點必須低，一般不大于20%，否則經(jīng)濟(jì)將不好?；疑珔^(qū)域的粘度較低，移動性較好。煤粉粒度較低，通常在40-90微米之間。海灣中的煤炭含量保持在60%以上，否則氣化強(qiáng)度低，經(jīng)濟(jì)性低。

2.殼牌煤氣化技術(shù)

干煤粉由多個燃燒器、高溫高壓氣化提供;高溫氣化、鍋爐冷卻、熱回收;氣體質(zhì)量好，有效氣體成分高;烤箱里沒有用于壓路磚的內(nèi)部涂層和過境設(shè)備，維護(hù)量低。但是，13c煤氣爐和鍋爐是復(fù)雜和難以處理的。難以選擇材料;高投資過濾器容易堵塞，運行周期短。操作困難，控制系統(tǒng)極其復(fù)雜。

3.噴嘴對置式氣化技術(shù)

噴嘴氣化技術(shù)是中國自主開發(fā)的煤制氣。其特點如下：多噴嘴主要增加沖擊通量，將沖擊通量轉(zhuǎn)化為沖擊通量，改變流場結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)質(zhì)量和熱量傳遞，理論上提高碳轉(zhuǎn)化率，并適當(dāng)增加有效氣體的組成。但是氮消耗量大，對有效氣體的組成有很大影響，上部的折射磚容易磨損和損壞。增加資本投資，控制系統(tǒng)復(fù)雜，維護(hù)成本高。煤炭質(zhì)量要求與ge水泥漿一樣嚴(yán)格。

4.魯奇氣化技術(shù)

魯奇有著悠久的氣化技術(shù)發(fā)展歷史，是德國第一家魯奇公司發(fā)明和應(yīng)用的。魯奇窯的生產(chǎn)方法主要是固體和液體廢物的處置特征：熔點低的煤可以使用。可以使用較小的煤，對機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性的要求較低。一些濕度較高的劣質(zhì)煤和較高的灰可用于生產(chǎn)高質(zhì)量的城市氣體，這在其他氣化方法中很難實現(xiàn)?？梢缘玫礁鞣N各樣的珍貴的油品和輕油前者的回收率接近于低溫干餾，而后者甚至高于低溫干餾。

二、煤制氣主要方法的技術(shù)工藝研究

1.德士古煤制氣

當(dāng)今主流技術(shù)。它的特點是對煤種的要求很高，煤的含水量不能太高，更容易變成紙漿。煤的氧含量低于15%，便于轉(zhuǎn)化為紙漿。煤粉粒度應(yīng)在40至90微米之間，煤塵熔點不應(yīng)小于1350 c。這將保證單個氣爐的生產(chǎn)能力。氣化反應(yīng)過程對作業(yè)溫度和液體渣有一定的要求，從而實現(xiàn)了煤的最高轉(zhuǎn)化率、所產(chǎn)煤的氣化產(chǎn)品質(zhì)量、甲烷含量低以及無焦油、萘和苯酚等污染物。更重要的是，廢氣、廢水和污泥的處理相對簡單，環(huán)境污染相對較低，因此被稱為主流技術(shù)。德士古氣化技術(shù)的主要優(yōu)勢是水煤漿，也就是說，它更容易起吊。減少壓縮過程和總體生產(chǎn)能耗。但是，由于設(shè)備的限制，也就是說，氣爐內(nèi)耐火磚的工作條件和使用壽命，氣化溫度不應(yīng)過高。在氣化過程中，生產(chǎn)和運營成本高，導(dǎo)致設(shè)備嚴(yán)重磨損。因此，有必要及時更新壓路磚和維修設(shè)備。一般而言，這種技術(shù)需要一個備用爐，從而大大增加了對建筑設(shè)備的投資。由于噴嘴在設(shè)備中的使用時間較長，需要經(jīng)常檢修和更換。這也導(dǎo)致維修費用增加，不得不暫停，以便繼續(xù)生產(chǎn)和進(jìn)行高負(fù)荷作業(yè)。

2.殼牌煤制氣

因此，這種技術(shù)的硬件成本太高，一次性投資很大，限制了其在整個產(chǎn)品組合中的應(yīng)用。然而，這種技術(shù)在生產(chǎn)力方面仍然是不可替代的，而且具有無可替代的優(yōu)勢。該技術(shù)燃?xì)鉅t的主要結(jié)構(gòu)是利用冷爐的所有壁向上氣化廢熱鍋爐的多個干煤粉噴嘴，冷氣體返回冷熱氣爐，廢熱爐冷卻氣體。干煤粉由幾個燃燒器供應(yīng)，高溫高壓氣體，煤和煤氣生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量很好，有效氣體成分高，雜質(zhì)少。與德士古煤制氣相比，爐內(nèi)沒有折射磚的內(nèi)蓋設(shè)備部門不斷生產(chǎn)，維護(hù)量低，維護(hù)成本低。但其設(shè)備初始施工結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難度大，設(shè)計施工要求較高。材料更嚴(yán)格，一次性投入更大。還有兩個致命弱點：過濾器容易堵塞，操作周期短;操作困難，步驟復(fù)雜，操作者要求苛刻，電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜。

3.多噴嘴對置式氣化技術(shù)

多噴嘴氣化技術(shù)屬于中國自主開發(fā)的煤制氣。與外國技術(shù)相比，多噴嘴氣化技術(shù)在煤量和日常流通壓力方面仍存在一定差距，但也有一些優(yōu)點值得推廣。由于碰撞方法的原因，四噴嘴煤氣爐采用了霧化角度較大、混合度較高的上膜噴嘴。在生產(chǎn)過程中，影響相對有限，盡管由于其他因素噴嘴霧化不良。由于很難清理附在排氣管上的灰，它們在煤氣爐加熱時自然會脫落，這往往會阻礙排氣管。在四噴嘴式煤氣爐洗滌器塔前添加隔板，灰分落下時將留在隔板外，不會導(dǎo)致管道堵塞。從四噴嘴煤氣爐的實際運行效率來看，技術(shù)碳轉(zhuǎn)化率高，達(dá)98%，生產(chǎn)氣體中活性成分含量高，達(dá)85%。反應(yīng)比較充分，煤粉單位產(chǎn)量明顯高于德士古煤制氣，灰分碳含量較低，碳轉(zhuǎn)化率接近殼牌煤制氣。

結(jié)束語

目前中國的煤制氣技術(shù)嚴(yán)重依賴外國技術(shù)，自行開發(fā)的煤制氣技術(shù)有一些好處，但也有一些局限性。今后，中國要進(jìn)一步加強(qiáng)煤制氣技術(shù)的研究探索，為煤制氣及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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