现代煤气化技术现状及发展趋势综述--中国期刊网

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现代煤气化技术现状及发展趋势综述

发表时间：2021/5/6 来源：《中国科技信息》2021年6月作者：王海丽

[导读] 近年来，随着社会经济的飞速发展，生活和建设的各领域对能源的需求与日俱增。煤炭一直是我国能源的主体，煤炭生产总量也在逐年快速提升，而其消费量占我国总消费量的很大比重。现在，环境保护问题受到人们越来越多的关注，如何实现煤炭向清洁、高效的利用转换是未来发展的必然趋势，煤气化是更新利用的一种良好途径。

新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市新市兖矿新疆煤化工有限公司王海丽 830000

摘要：近年来，随着社会经济的飞速发展，生活和建设的各领域对能源的需求与日俱增。煤炭一直是我国能源的主体，煤炭生产总量也在逐年快速提升，而其消费量占我国总消费量的很大比重。现在，环境保护问题受到人们越来越多的关注，如何实现煤炭向清洁、高效的利用转换是未来发展的必然趋势，煤气化是更新利用的一种良好途径。
关键词：煤气化技术；现状；发展趋势
        引言
        无论在工业生产还是国民的生活中，对能量源的消耗量都呈现着持续增长的趋势，导致对资源的供需矛盾越来越突出，出现了一系列的问题。近年来，我国煤气化技术得到了持续快速的发展，因煤炭资源的使用情况及分布状况决定了，我们要不断的开发和使用现代化先进的煤气化技术，发展具有清洁能源、煤炭能源化工一体化的新型洁净煤技术，是当前煤技术发展的主要方向。
        1现代煤气化技术的应用现状
        1.1固定床气化技术
        目前固定床气化技术主要有两种：一种是由美国开发的固定床间歇式气化炉，一种是由德国鲁奇公司开发的鲁奇气化炉。固定床间歇式气化炉采用空气和H2O作为氧化剂，煤炭品种为无烟煤和焦炭，能够在常压条件下发生气化反应，早期使用比较广泛。该技术在气化过程中污染仍然较大，容易产生废水、废渣等，在我国目前环保政策下发展前景渺茫。鲁奇气化炉是由德国首次使用的，原理是在高温（800~900℃）、高压（2.5~4.0MPa）下，分别将煤炭反应产生含CO和H2外，还含有CH4以及其他气体，气体成分简单，热值高，能够作为城市用气。并且经过鲁奇公司的进一步改进，能够完全将煤炭固体转化为燃烧气，避免了固体废物的产生。但是，鲁奇气化炉本身制造工艺复杂，辅助设备较多，并且煤炭必须是块煤，维修和操作都比较复杂，限制了该技术的推广和应用。
        1.2流化床气化技术
        最早工业应用的煤炭气化技术就是温克勒流化床气化工艺，在上世纪30年代投入使用。后来为了提高煤炭利用率，降低流化造成的碳损失，学者们开发除了高温温克勒、灰熔聚气化以及循环流化床气化等工艺，其中最典型的是高温温克勒气化技术。高温温克勒气化法是在高温、高压的状态下，提高入炉循环系统的吸粉循环量，以此来增强汽化炉炉内部的煤炭转化率，同时能够提高粉煤的气化强度，提高CO的产率。高温温克勒气化法操作温度高达1000℃，可以应用在含水率12%以下的0~10mm的粉煤中，该技术的缺点在于常压下气化效率和碳转化率较低，需要高压条件操作。
        1.3气流床气化
        气流床气化技术反应温度高(最高温度可达1700℃)，原料适应性广，褐煤、烟煤、无烟煤、石油焦、兰炭、焦炭等均可适用，此外对于水煤浆锅炉还可采用有机废液、废油、危废、垃圾飞灰等含碳原料;由于反应温度高，且多为高压条件下运行，大分子物质可被完全裂解和转化，产气中不含酚类、芳烃类物质，气化过程清洁高效，无二次污染;系统碳转化率最高可达99%以上。典型气流床气化技术的合成气成分见表1。对于干煤粉气化技术，合成气中有效气成分可达到90%左右;对于水煤浆气化技术，合成气中有效成分大于80%。气流床气化技术在国内首先从Shell、GSP等国外技术应用开始，在引进、消化、再吸收的同时开发了大量具有自主知识产权的气流床气化技术，并在近年来大规模推广应用。分析目前的技术应用情况可知，气流床气化技术正朝着大型化、高参数、宽燃料适应性等方向发展。

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目前主流技术单台原料处理量在2000t/d量级，3000t/d～4000t/d处理量级的气化炉各厂家或处于工业示范阶段、或处于开发阶段;气化炉操作压力高，相同处理量时气化炉体积减少，时空效率提高，高压力也是气流床气化炉开发的方向，干煤粉气化技术受限于干粉供料技术的限制，目前最高操作压力为6.5MPa，而水煤浆气化技术供料相对成熟，最高操作压力可达8.7MPa;在气化原料的适应性方面，除传统的烟煤、无烟煤、褐煤等煤种，具有高灰分、高灰熔融温度、高硫分、高碱含量等特点的劣质煤以及生物废料、煤制油残渣、劣质油等原料也有相关应用。
        2煤气化技术的发展趋势
        2.1单项技术提高能效
        我国的煤炭储量虽然众多，可是由于人口数量的庞大，煤炭作为不可再生资源同样要做好降低能耗的工作。二代煤气技术可以充分提高煤炭资源的利用率，间接减低能耗，现在应用最广泛的措施有：提高原材料中的煤炭转化率，对原料中的氧气、煤炭、水进行科学的比例分配；在转化过程中营造高温高压的环境，对气化化学能进行合理的应用。整个转化过程的核心环节是对煤气热能的回收，通过对增加原材料水煤浆地浓度提高煤气化的成效。通过营造湿热的环境减少煤气化过程中的能耗，合理的应用废渣中的有机成分。
        2.2扩大煤种的适应性
        原料煤的固有性质很大程度上会影响煤气化的结果，所以开发能适应更大范围煤种的煤气化技术，是所有煤气化企业追求的目标，现有的煤气化技术对原材料的要求较高，在成本的花费上相比其它能耗技术较高，扩大煤种适应性可是降低煤气化技术的成本花费，提高企业的经济收益。解决煤种的适应性的问题最关键的就是煤气化相关技术的更新优化，时刻关注相关的科学技术的发展，对气化炉地结构进行改造，对整个气化过程的催化剂，助溶剂等添加剂进行更新和改进。
        2.3煤气化装置的可靠技术
        煤气化装置是整个煤气化过程中最核心的设备，必须可以稳定持续地供应合成气，下面是保证煤气化装置可靠性的集中方法：第一，对原材料进行筛选，保证在整个煤气化的过程中能保证气化化学过程的稳定性，原材料的化学反应过程稳定了，煤气化装置的可靠性也随之提高。第二，对整个装置的工艺进行改善，通过应用新型的科学技术，有效地提高煤气化装置的寿命，增加煤气化装置的可靠性。第三，针对煤气化装饰的关键设备进行严格的检查和维修，避免在煤气化装置在工作中出现问题。
        2.4研发煤气化净化技术
        解决煤气化污水处理问题及处理技术的关键在于如何实现煤气化技术零排放，这就需要及时的采用新工艺、新技术、新设备。降低煤气化过程中污染物的排放，并通过新型废物治理技术，必须严格控制有害的微量元素的释放和煤气化过程中的废水、废渣。实现废水资源及废弃物的有机处理，从而促进煤化工行业废水资源的循环利用。
        2.5发展大型化和智能化
        煤气化的现代工业发展的标志就是装置规模的大型化及智能化，在企业中煤气化装置设备的大型化、智能化，可以有效的减少气化炉的数量，节约占地面积，降低企业的投资成本，无论，我国的政策调控方向看，还是从企业的生产发展需要来看，煤气化设备的大型化及装置化现代煤气化技术研发的重点方向。因此，开发煤气化技术的大型化及智能化是势在必行的。
        结语
        我国是煤炭资源大国，同样也是煤炭消耗大国，当前我国主要的能源结构仍然是以煤炭为主。则我国煤炭气化技术仍然有较大的发展空间，在我国国家政策支持下，社会促进下，应该大力提高我国煤气化自主知识产权的保护，加大对技术研发的扶持，同时兼顾技术的引进与学习，有效的控制生产成本，提高我国煤炭利用率。
参考文献
[1]汪寿建.现代煤气化技术发展趋势及应用综述[J].化工进展,2019,03:653-664.
[2]王国祥.煤气化技术在合成氨生产中的应用与发展趋势[J].氮肥技术,2020,05:1-6.
[3]陈峰.煤气化技术现状及发展趋势[J].合作经济与科技,2020,24:125-126.