煤氣化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

高明 付偉賢（新奧科技發(fā)展有限公司 煤基低碳能源國家重點實驗室，河北 廊坊065001）

0 引言

伴隨科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，煤炭資源逐漸成為國民經(jīng)濟(jì)增長的重要支撐。但因煤炭資源消耗引起的環(huán)保問題逐漸成為當(dāng)前煤化工領(lǐng)域面臨的重要課題。在此背景下，煤氣化技術(shù)發(fā)展充足的空間，具體環(huán)保型、清潔型的新型潔凈煤技術(shù)將成為未來煤氣化技術(shù)發(fā)展主要方向。

1 煤氣化技術(shù)的現(xiàn)狀

1.1 固定床氣化技術(shù)

固定床氣化技術(shù)是早期最為重要的煤氣化技術(shù)，該技術(shù)由德國人研究開發(fā)，因其工藝相對成熟且運行過程較為穩(wěn)定得以在各大化工企業(yè)廣泛應(yīng)用。固定床氣化工藝的主要原料為塊煤和焦煤。在氣化爐內(nèi)部根據(jù)功能的不同分為氧化層、還原層、干餾層以及干燥層。在氣化爐頂部投放塊煤，塊煤在經(jīng)過氣化爐各功能區(qū)后最后變成的粉煤渣被排除氣化爐外，而氣化劑經(jīng)過預(yù)熱后進(jìn)入氣化爐中的氧化和還原層。但氣化組分成分較為復(fù)雜，需經(jīng)過冷凝提純且消耗資金能量較大，使得固定床氣化技術(shù)不適宜進(jìn)行合成氣。

1.2 流化床氣化技術(shù)

在流化床氣化技術(shù)中，恩德爐技術(shù)相對具有代表性。該技術(shù)主要用于生產(chǎn)合成氨原料和燃料氣。恩德爐氣化溫度多控制在1000℃左右，使用煤類型多為褐煤和長焰煤。恩德氣化爐在常壓運行過程中氣化效率與炭轉(zhuǎn)化效率較其它氣化爐較低，這是恩德氣化爐的主要缺點。

1.3 氣流床氣化技術(shù)分析

氣流床氣化技術(shù)主要工藝為煤漿或者是粉煤與適量氣化劑共同加入氣化爐內(nèi)，氣化劑與粉煤或煤漿在氣化爐中氣化并充分燃燒。國內(nèi)外比較典型的氣流床代表有：Destec、Shell、Prenflo、Texaco等氣化技術(shù)。其技術(shù)特點見表1。

2 煤氣化技術(shù)發(fā)展趨勢

2.1 提高煤氣化技術(shù)的各項效率

結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)能源環(huán)保實際情況，節(jié)能降耗將成為未來煤氣化技術(shù)的主要攻關(guān)方向。對此，有效提升煤氣化技術(shù)的效率措施主要有，提升煤炭氣化轉(zhuǎn)化率，降低氣化爐氧氣、煤炭、水等相關(guān)能耗比例。氣化爐在進(jìn)行煤氣化過程中產(chǎn)生的高溫如何進(jìn)行利用。第三，持續(xù)研發(fā)其它能量的回收技術(shù)。如煤氣過程中的高溫高濕熱的回收。提高輸送密度，利用CO2輸送煤氣，可減少后期煤氣干燥環(huán)節(jié)。在進(jìn)行煤渣排放時，可采用液態(tài)方式進(jìn)行排放碎煤渣，有利于廢水中有機成分的回收。

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2.2 提升煤種的適應(yīng)性

未來煤氣化技術(shù)在進(jìn)行配煤技術(shù)方面，應(yīng)根據(jù)周邊環(huán)境和實際情況科學(xué)選擇配煤技術(shù)，科學(xué)進(jìn)料。在對氣化爐進(jìn)行充分研究的前提下，對氣化爐進(jìn)行合理改進(jìn)，擴大混合煤和單一煤種在氣化爐中的應(yīng)用范圍，為后續(xù)運行環(huán)節(jié)添加相關(guān)裝置設(shè)施，為氣化爐穩(wěn)定運行奠定相應(yīng)基礎(chǔ)。其次，持續(xù)開發(fā)或運行先進(jìn)煤氣化技術(shù)，比如劣質(zhì)煤提純技術(shù)的運用，能夠讓氣流床氣化工藝得到更好的氣化原料。比如在進(jìn)行天天然氣合成提取工藝中，如何通過工藝改進(jìn)提升粉煤使用效率，工藝改造過程中應(yīng)考慮氣流床與固定床實際情況，逐步降低煤炭資源消耗，提升煤氣化效率，解決煤氣化過程廢水及相關(guān)環(huán)保問題。伴隨煤化工領(lǐng)域技術(shù)的不斷革新與發(fā)展，未來我國將對煤炭資源的節(jié)能環(huán)保技術(shù)給予重點關(guān)注，尤其是清潔煤氣化技術(shù)將是未來煤氣化技術(shù)的趨勢，也順應(yīng)未來我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略方向。

2.3 煤氣化裝置的改進(jìn)和優(yōu)化

煤氣化裝置是煤化工工藝的核心，在整個煤化工過程中該裝置必須保證持續(xù)穩(wěn)定性，并能夠持續(xù)合成氣。關(guān)于優(yōu)化煤氣化設(shè)備裝置應(yīng)從以下幾個方面入手，首先應(yīng)保證煤炭原材料的穩(wěn)定性，只有將煤炭組成進(jìn)行科學(xué)配比才能保證煤氣化爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)效率。其次，對煤氣化裝置工藝進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新，提高煤氣化裝置的穩(wěn)定性，為長周期使用煤氣化裝置奠定基礎(chǔ)。最后，對煤氣化裝置中的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)或配件進(jìn)行更新與優(yōu)化，隨時注意檢修與維護(hù)，保證煤氣化裝置穩(wěn)定運行提供保障。

2.4 應(yīng)用新型煤氣化凈化技術(shù)實現(xiàn)零排放

煤氣化領(lǐng)域的零排放，即在煤氣化領(lǐng)域使用新型煤氣化技術(shù)解決污水處理問題，要實現(xiàn)煤氣化技術(shù)的污水處理零排放，除不斷優(yōu)化工藝技術(shù)外，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)積極引用先進(jìn)技術(shù)、更新設(shè)備并采用新型污水處理技術(shù)，及時控制煤氣化過程中廢水、廢渣以及有害元素的產(chǎn)生，對已產(chǎn)生的廢棄物和廢水通過工藝改進(jìn)實現(xiàn)循環(huán)再利用，最終實現(xiàn)煤氣化工藝的零排放。

2.5 實現(xiàn)大型化和智能化

大型化和智能化是現(xiàn)代化煤氣化發(fā)展的重要標(biāo)志，智能化、大型化的煤氣化裝置占地面積較少，設(shè)施裝置具有先進(jìn)性，相應(yīng)投資成本也會相應(yīng)降低。符合化工企業(yè)未來發(fā)展方向，更與我國環(huán)保節(jié)能趨勢相匹配。煤氣化裝置的大型化與智能化將成為煤氣化技術(shù)的研究重點。

3 結(jié)語

文章對煤氣化技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行了簡要綜述，并為未來煤氣化技術(shù)發(fā)展趨勢進(jìn)行展望，相關(guān)單位應(yīng)在煤氣化技術(shù)研發(fā)發(fā)面給予重點關(guān)注與扶持，并積極引進(jìn)和應(yīng)用國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，盡可能優(yōu)化煤氣化工藝，降低運行成本，為煤氣化技術(shù)領(lǐng)域健康發(fā)展奠定應(yīng)有堅實基礎(chǔ)。