我國煤氣化技術的特點及應用

曹偉(安徽 合肥 東華工程科技股份有限公司,安徽 合肥 230024)

1 我國發(fā)展煤氣化技術的可行性和必要性

煤氣化技術被發(fā)明是在十八世紀中葉，人們進行煤氣化探索的最初目的，是將固有的煤炭能源利用方式加以改變；時至今日，煤氣化技術已經(jīng)成為了現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中的一個重要部分，并出現(xiàn)了大量的化工產(chǎn)品。

從上世紀五十年年代中期，我國就針對煤氣化技術進行了相關的研究，尤其在合成氨和甲醇工業(yè)方面取得了巨大的進步，截至目前，由煤氣化技術為基礎的甲醇和合成氨產(chǎn)量，已經(jīng)占據(jù)了國內(nèi)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的大部分市場份額。

首先，我國開展煤氣化技術研究生產(chǎn)具有先天的優(yōu)勢條件，在煤炭資源儲備方面，中國的煤炭儲量位居世界前列，同時在煤炭種類方面也有較多的選擇，適合煤氣化技術的不同工藝流程。豐富的資源為發(fā)展煤氣化技術奠定了條件，提供了可行性。

其次，積極發(fā)展煤氣化技術對我國的化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有十分重要的意義。結合現(xiàn)實情況不難發(fā)現(xiàn)，我國的能源儲備結構并不合理，在主要的三種能源中，煤炭資源儲備豐富，但是石油和天然氣的儲量相對匱乏，如果將人均擁有量考慮在內(nèi)的話，我國的石油和天然氣產(chǎn)業(yè)并不發(fā)達，每年依賴大量的進口就是最好的證明。

隨著我國社會現(xiàn)代化的發(fā)展越來越快，經(jīng)濟水平越來越高，客觀上對能源的利用形式提出了多樣性的要求，為了彌補這一缺陷，積極發(fā)展煤氣化技術的重要性就不言而喻了。

2 我國主要的煤氣化技術及特點

結合煤氣化技術的應用，我國在甲醇和合成氨生產(chǎn)規(guī)模上位居世界第一位，主要應用的技術類型有三種，分別是固定床技術、流化床技術和氣流床技術三種，需要說明的是，這三種技術的分類是基于煤氣化技術中煤氣爐類型劃分的。

2.1 固定床技術

目前我國合成氨化工產(chǎn)品的生產(chǎn)中，超過70%以上的產(chǎn)能是利用固定床技術進行的，這是一種在國內(nèi)應用最早、最廣泛的技術；經(jīng)過將近三十年的技術公關，現(xiàn)階段已經(jīng)形成了比較完善的技術體系和自主產(chǎn)權，同時在生產(chǎn)工藝、設備制造、產(chǎn)品回收等環(huán)節(jié)實現(xiàn)了國產(chǎn)自動化。

從原理上來說，固定床技術是利用了固定曾間歇氣化早期系統(tǒng)，在汽化爐內(nèi)的粗煤氣形成之后，通過固定床技術實現(xiàn)粗煤氣的提取、凈化、回收等流程；多年來的發(fā)展，固定床技術也出現(xiàn)了不同的工藝分支，例如干煤氣、水煤氣等。這一技術對環(huán)境的以來程度不高，一般的煤化工企業(yè)皆可安裝。

其特點是采用間歇制氣機制，不需要專門的氣化劑，環(huán)境依賴程度低，缺點也是十分明顯的，由于對碳的利用程度不高，所以轉化率行業(yè)年底，平均的煤氣發(fā)生率在20%左右，不適合大規(guī)模的企業(yè)生產(chǎn)。同時在原材料方面的限制也比較苛刻，固定床技術主要采用無煙煤為生產(chǎn)原料，這無疑增加了預處理環(huán)節(jié)的成本支出，也可以理解為后期的條件寬泛來源于前期的預處理條件嚴格。

2.2 流化床技術

相對于固定床技術而言，流化床技術在我國出現(xiàn)的時間較晚，在上世紀九十年代才進入中國。但是，流化床技術的發(fā)展速度很快，因為對氣化劑的要求十分寬松（可以采用多種氣化劑），同時生產(chǎn)最終產(chǎn)品中的選擇程度也很大，如：空氣煤氣、水煤氣等不同類型，對要求不高的小型企業(yè)和民用領域而言完全可以滿足，因此這一技術的的普及速度很快，目前已經(jīng)完全實現(xiàn)了設備國產(chǎn)化。

流化床技術發(fā)展和普及速度快的另外一個原因，在于對煤種的要求同樣寬泛，除了無煙煤之外，褐煤、長焰煤以及其他弱粘性煤質都可以使用。由于這種特性，國內(nèi)大部分企業(yè)用來生產(chǎn)合成氨取得了交好的效果。

流化床技術的優(yōu)點是設備投資少、原料成本低；但缺點是對與煤質的黏性要求很高，一般為弱粘性，所以在進行原材料預處理過程中，還需要更多的準備工作，這一缺點目前還沒有更好的解決方法。

2.3 氣流床技術

氣流床技術的優(yōu)點是對煤種和煤質的使用能力強，預處理環(huán)節(jié)較為輕松，主要采用煤粉形式噴射到氣化爐內(nèi)。這種方法的工藝流程十分靈活，便于生產(chǎn)過程中變換裝置的改造，同時煤粉在爐內(nèi)反應之后形成的爐渣便于清理，設備對煤質不存在黏性要求。

同樣，缺點是也是由于煤粉這種特殊的形式造成的，煤粉粒度越小，對灰熔點的要求就越低；對于汽化爐反應而言，灰熔點低會造成煤炭資源的反應不充分，對原材料造成很大的浪費，為了順利進行反應就必須添加助熔劑，如氧化鈣或二氧化三鐵等成分，由此而提高了生產(chǎn)的成本。

3 結語

從我國的能源現(xiàn)狀考慮，積極發(fā)展煤氣化技術可以豐富能源結構，促使社會能源均衡利用，為國內(nèi)的經(jīng)濟發(fā)展穩(wěn)定作出貢獻。單純地從技術角度來說，當前存在的主流三種技術各自都有優(yōu)缺點，在實際應用過程中，要根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品、生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)流程和其他要求進行選擇，從而挑選出最合適的工藝方式。現(xiàn)實情況來看，我國對氣流床技術的應用較多，原因就在于對煤種和煤質的適應能力較強，以此為基礎，積極展開對其流出技術的研究是下階段的發(fā)展趨勢。

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