試論現(xiàn)代煤氣化技術(shù)發(fā)展趨勢及應(yīng)用

（新疆天智辰業(yè)化工有限公司，石河子市，832000）

統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，2016年全國能源消費總量43.6億噸標準煤，其中煤炭消費量39.1億噸，占整個能源結(jié)構(gòu)的62.4%，煤炭在我國當前甚至很長一段時期仍是主要的一次能源。隨著碳減排和環(huán)境壓力的增大，當前，社會各界對于煤炭的清潔高效轉(zhuǎn)化的注意程度日益提高。國家頒布了一系列的相關(guān)能源政策，其中煤氣化屬于非常重要的組成部分。現(xiàn)階段，在這方面不夠理想，煤的氣化轉(zhuǎn)化利用率不高，相關(guān)數(shù)據(jù)表明，2016年直接燃燒的動力煤占煤炭總消費量的80%，其中電力行業(yè)占43.5%，重化工行業(yè)（鋼鐵、建材、化工）占39.8%，而用于氣化的占比不超過3%。煤炭的氣化用煤，具體說，基本上在合成NH3、CH3OH以及新型煤化工生產(chǎn)中應(yīng)用。這個過程中，二氧化硫、氮氧化合物等的排放都小于煤炭燃燒利用排放量的5%，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)對硫的回收，在很大程度上緩解了硫資源的短缺問題，并且對推行二氧化碳捕集、利用、貯存等非常有幫助。

1 現(xiàn)代煤氣化技術(shù)發(fā)展趨勢

總起來說，主要趨勢包括以下幾方面：第一，加壓氣化。增加壓力對于氣化爐生產(chǎn)能力的提升有幫助，且明顯降低氣體凈化成本費用，縮減壓縮耗能；第二，高溫氣化。高溫條件下，充分轉(zhuǎn)化煤中的可燃與揮發(fā)，其與組分同樣能夠鈍化，產(chǎn)生相對純凈的產(chǎn)品，三廢問題相對較少；第三，粉煤氣化。利用增加煤的比表面積來改善氣化反應(yīng)速率，最終使爐的單爐效率得以提升；第四，液態(tài)排渣。排出融態(tài)的灰渣，通過高溫處理之后，大部分是沒有毒害的隋性物質(zhì)；第五，純氧氣化。減小惰性氣升降溫引起的熱損，同時使得壓縮能耗下降，使各個環(huán)節(jié)具有更高的經(jīng)濟可行性；第六，氣化爐大型化。

2 典型煤氣化技術(shù)的應(yīng)用及對比

2.1 移動床加壓氣化技術(shù)

上世紀二十年代后期，德國著手應(yīng)用Lurgi氣化，該技術(shù)是我國引進與工業(yè)化應(yīng)用最早的一種。英國基于Lurgi爐在八十年代設(shè)計出BGL氣化技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，還創(chuàng)辦工業(yè)示范試驗廠。

圖1 主要描述這兩種煤氣化爐的結(jié)構(gòu)

我國許多煤制天然氣項目同樣計劃引入該技術(shù)，然而，因技術(shù)不夠成熟，所以采用Lurgi固態(tài)排渣或其它方法。BGL要想實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用仍然要加強示范，不斷優(yōu)化。

2.2 水煤漿加壓氣化技術(shù)

作為一種氣流床水煤漿加壓氣化技術(shù)，Texaco煤氣化技術(shù)是實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用最早的。美國GE公司于2004年將該項技術(shù)收購，稱做GE煤氣化技術(shù)?！熬盼濉逼陂g，華東理工大學設(shè)計出多噴嘴爐。2005年清華爐投入研發(fā)，2011年首套工業(yè)生產(chǎn)裝置投產(chǎn)，它引入了點火、投料程序一體化技術(shù)，該項技術(shù)的成功研發(fā)，為我國開展煤氣化生產(chǎn)提供了新的思路。

圖2 中對三種煤氣化爐進行了比較。

現(xiàn)在，在建成及投產(chǎn)的水煤漿加壓氣化爐在二百臺以上。這種技術(shù)表現(xiàn)出非常不錯的環(huán)保型與操作性，所以這是今后的一大趨勢。

2.3 干煤粉加壓氣化技術(shù)

Shell爐是國內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)中最早的氣流床干煤粉加壓氣化技術(shù)。GSP爐是全球范圍內(nèi)最早大規(guī)模應(yīng)用的一項技術(shù)，它是德國設(shè)計出的。我國在研究干煤粉加壓氣化技術(shù)方面的時間相對較短。西安熱工研究院設(shè)計出兩段式爐。2000年開始，我國航天科技設(shè)計出干煤粉加壓氣化航天爐，將其引入到15萬t/aCH3OH項目之中，2008年正式投入生產(chǎn)。到目前為止，國內(nèi)外在這個領(lǐng)域的水平大致相當。

圖3 展示四種干煤粉加壓氣化爐的結(jié)構(gòu)

3 煤氣化技術(shù)的選擇和創(chuàng)新

3.1 選擇要求

通過上文中對于現(xiàn)代煤氣化發(fā)展趨勢以及各種相關(guān)技術(shù)的的分析，可以看出，在選擇技術(shù)的過程中最終需要考慮經(jīng)濟性能。該項技術(shù)和目標產(chǎn)品進行有機結(jié)合，具有非常良好的經(jīng)濟性能，那么就肯定有生機和活力。

3.2 煤氣化技術(shù)創(chuàng)新

作為世界第一大煤炭生產(chǎn)國、消費國、煤氣化國，還屬于世界排名首位的煤氣化技術(shù)進口國。自從推行對外開放開始，不斷引進先進的科學技術(shù)，使我國和國外發(fā)達國家在技術(shù)上的距離不斷拉近，同時還在很大程度上促進了煤氣化與煤化工技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。然而，卻一味地依靠技術(shù)引進而不進行自主創(chuàng)新。當前，我國已經(jīng)開始大力建設(shè)創(chuàng)新型國家，新形勢下，創(chuàng)新、發(fā)展、應(yīng)用自主的煤氣化技術(shù)已經(jīng)成為一個必然的趨勢。

綜合分析各種煤氣化技術(shù)的開發(fā)過程，通常情況下，首先是形成了相關(guān)概念，然后進行小試、中試、工業(yè)示范一系列的實驗，從而才能夠投入到工業(yè)化生產(chǎn)之中。GE，Shell，GSP，Lurgi以及兩段式、多噴嘴氣化均遵循這個發(fā)展規(guī)律。其創(chuàng)新發(fā)展的重中之重是氣化爐創(chuàng)新。具體來說，其創(chuàng)新大體上涉及到以下幾方面內(nèi)容：氣化爐，冷卻與加料系統(tǒng)與有關(guān)設(shè)備等。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著經(jīng)濟社會以及科學技術(shù)的不斷發(fā)展，今后煤氣化技術(shù)選擇肯定會朝著多樣化的方向前進，這是歷史的必然?，F(xiàn)階段，應(yīng)當積極借鑒國外先進技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，切實強化自主創(chuàng)新、應(yīng)用與發(fā)展。在今后，煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化利用肯定會朝著集成化、智能化的方向發(fā)展。