現(xiàn)代煤氣化技術(shù)發(fā)展趨勢及應(yīng)用綜述

楊志強(qiáng)（義馬煤業(yè)綜能新能源有限責(zé)任公司，河南 三門峽 472300）

現(xiàn)代煤氣化技術(shù)發(fā)展趨勢及應(yīng)用綜述

楊志強(qiáng)（義馬煤業(yè)綜能新能源有限責(zé)任公司，河南 三門峽 472300）

如今，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，生活和建設(shè)的各領(lǐng)域?qū)δ茉吹男枨笈c日俱增。煤炭一直是我國能源的主體，煤炭生產(chǎn)總量也在逐年快速提升，而其消費(fèi)量占我國總消費(fèi)量的很大比重。現(xiàn)在，環(huán)境保護(hù)問題受到人們越來越多的關(guān)注，如何實(shí)現(xiàn)煤炭向清潔、高效的利用轉(zhuǎn)換是未來發(fā)展的必然趨勢，煤氣化是更新利用的一種良好途徑。我國十分重視現(xiàn)代化煤氣技術(shù)的研究與發(fā)展，其在實(shí)際應(yīng)用中也發(fā)揮了舉足輕重的作用。本文通過實(shí)例介紹并探討了現(xiàn)代煤氣化的在我國的發(fā)展與應(yīng)用，僅供大家參考。

煤氣技術(shù)；發(fā)展趨勢；應(yīng)用

1 現(xiàn)代煤氣化技術(shù)發(fā)展趨勢

1.1 我國現(xiàn)代煤氣化技術(shù)的發(fā)展

我國是煤炭大國，煤氣化技術(shù)在我國的發(fā)展已有幾十年的歷史。上世紀(jì)我國實(shí)現(xiàn)了從無煙煤到煤氣化先進(jìn)技術(shù)的研究，并探索了水煤漿的加壓氣化及其他一些先進(jìn)技術(shù)。這些現(xiàn)代煤氣化技術(shù)已廣泛應(yīng)用在我們社會的生產(chǎn)生活之中，促進(jìn)了我國的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為社會各行的建設(shè)事業(yè)提供了必要基礎(chǔ)。如今隨著環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，煤炭的利用方式要通過科學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)潔凈的轉(zhuǎn)換，這項(xiàng)事業(yè)是一項(xiàng)具有潛力和發(fā)展的工程。

1.2 現(xiàn)代煤氣化技術(shù)的發(fā)展方向

（1）高溫氣化：讓煤炭重點(diǎn)組分于高溫下得以鈍化，其最終產(chǎn)品變得更為純凈，對環(huán)境的污染變得更小。

（2）加壓氣化：使壓力增大，并且完成氣體凈化，同時加大凈化的投資，從而降低耗能。

（3）粉煤氣化：減少氣化反映時間，提升氣化爐的轉(zhuǎn)化速率和生產(chǎn)效率。

（4）純氧氣化：減少惰性氣溫度變化引起的損耗，降低壓縮中的耗能，使煤氣化更經(jīng)濟(jì)科學(xué)。

（5）液態(tài)排渣：為保護(hù)環(huán)境，降低污染，煤渣要高溫處理，達(dá)到最大程度的凈化。

（6）氣化爐大型化：降低成本，提高項(xiàng)目建設(shè)效率。

2 主要煤氣化技術(shù)的應(yīng)用

2.1 氣流床

氣流床，如圖1的(d)，需要?dú)饣姆勖簯腋≡谘鯕猓ɑ蚩諝猓┖退羝?。煤灰在氣化爐的高溫中熔融成液體從底部排出。大型的工業(yè)化氣化爐有德士古、謝爾、KT等。這些氣化爐典型的操作壓力是35 Bar,氧氣是主要的氣化介質(zhì)。許多IGCC裝置用的是氣流床。與其他的氣化爐相比，氣流床的產(chǎn)氣量比較大（100MWe），但是只能用化石燃料和精制廢物，很少用生物質(zhì)燃料，因?yàn)槿剂系念w粒必須非常細(xì)（一般在80~100微米）。

2.2 流化床

在圖1(b)和(c)所示的流化床氣化爐中，燃料在流化的小顆粒床中與適當(dāng)?shù)臍饣瘎?，如空氣或氧氣、水蒸汽接觸并氣化。德國人溫克勒在1921年發(fā)明了“流化床”，并于1926年將空氣鼓風(fēng)的、工業(yè)化的流化床氣化爐煤氣用于發(fā)電機(jī)組。至1929年，5個機(jī)組的發(fā)電量達(dá)到了100MW（A.M.Squires,1983）。1970年代發(fā)生的“石油危機(jī)”擊發(fā)了人們對流化床氣化的興趣，于是產(chǎn)生了如圖1所示的第二代鼓泡流化床氣化爐。對于氣候變化的擔(dān)心增加了人們對生物質(zhì)氣化的興趣，特別是流化床的生物質(zhì)氣化，市場占有率已經(jīng)接近20%。

流化床氣化爐基本上分成兩大類型：鼓泡流化床氣化爐和循環(huán)流化床氣化爐。

2.3 固定床或移動床

在移動床氣化爐里，固體燃料自上而下，進(jìn)入氣化爐的氣化劑與固體床層接觸有三種方式：氣化劑自下而上通過床層的氣化爐稱上排風(fēng)氣化爐（圖2），還有下排風(fēng)氣化爐和側(cè)排風(fēng)氣化爐（圖1(a)）。

世界上最聞名，也是被最廣泛使用的大型移動床氣化爐就是魯奇爐。從1955年起，在南非，魯奇爐被用于煤炭的間接液化。大約從1900年起，已經(jīng)有小型的移動床氣化爐。第二次世界大戰(zhàn)期間，有100多萬這樣的氣化爐用于各種各樣的交通工具，如卡車、公交車、輪船、火車等等。

一個固定或移動床氣化爐由燃燒和氣化，兩個反應(yīng)區(qū)域組成。圖2是一個固定床氣化爐的簡單表示。假設(shè)進(jìn)入氣化爐的煤炭已經(jīng)是脫除了揮發(fā)分的半焦，下部只有碳燃燒生產(chǎn)二氧化碳的反應(yīng)以及放出熱量供上部吸熱的氣化反應(yīng)所用。在燃燒區(qū)域，生成的灰渣從下面排出。燃燒生成的氣體和水蒸汽向上，半焦向下移動。所有的水蒸汽與碳的反應(yīng)、二氧化碳與碳的反應(yīng)都發(fā)生在這個吸熱區(qū)域內(nèi)。

圖1 四種氣化爐的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 上排氣固定床氣化爐示意圖

3 結(jié)語

綜上所述，我國作為煤炭能源大國，在歷經(jīng)許多年的探索與發(fā)展過程中，我國在煤氣化技術(shù)的研究方面取得了很多豐碩的成果，在實(shí)際應(yīng)用中還存在著諸多的不足，與國外先進(jìn)技術(shù)相比，還有著一定的差距。這需要我們在今后的創(chuàng)新與研究中，國家有關(guān)部門要加大投資力量；明確煤氣化技術(shù)的發(fā)展方向與目標(biāo)；建立完善有關(guān)煤氣化技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)范，做好有力的政策支持；還要大力培養(yǎng)煤氣化技術(shù)的專業(yè)技術(shù)人才，提升整體技術(shù)人員的素質(zhì)，奠定好技術(shù)基礎(chǔ)；還要不斷創(chuàng)新與研究新技術(shù)，朝著高效、環(huán)保的目標(biāo)努力，并及時運(yùn)用于具體的生產(chǎn)生活當(dāng)中，以促進(jìn)我國現(xiàn)代煤氣化技術(shù)的發(fā)展，為我國的現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)提供有力的保障。

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