煤氣化技術(shù)及氣化爐實際應(yīng)用現(xiàn)狀綜述

秦文永

摘 要：伴隨著現(xiàn)代能源科學(xué)的不斷發(fā)展，環(huán)境保護理念深入人心，能夠傳統(tǒng)煤炭燃料轉(zhuǎn)化為更加環(huán)保清潔的煤氣燃料的煤炭氣化技術(shù)也有了很大的進步，氣化爐的應(yīng)用也越發(fā)普遍。從環(huán)境保護角度以及能源科學(xué)角度而言，煤氣煤炭氣化技術(shù)及氣化爐實際應(yīng)用現(xiàn)狀是一個非常值得研究的課題，本文章首先對煤炭氣化技術(shù)及氣化爐相關(guān)進行了簡單概述，其次對煤炭氣化技術(shù)及其應(yīng)用進行了分析，最后針對氣化爐的實際應(yīng)用情況進行了研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：煤氣化技術(shù);氣化爐設(shè)備;氣化技術(shù)應(yīng)用：熱力工程技術(shù)

傳統(tǒng)煤炭資源的化工利用率低下并且排放污染較大，通過現(xiàn)代煤炭氣化技術(shù)與氣化爐的實際應(yīng)用能夠有效解決相關(guān)問題。煤炭氣化技術(shù)于氣化爐能夠?qū)鹘y(tǒng)煤炭資源轉(zhuǎn)化為煤氣燃料，其化工利用率大大提高的同時，煤氣充分燃燒后只會排放出二氧化碳（CO2）和水（H2O），其排放非常清潔，并且作為氣體燃料完全避免了顆粒物的排放，為我國的環(huán)境保護以及污染防治工作提供了有力的保障。

1 煤炭氣化技術(shù)及氣化爐相關(guān)概述

我國能源格局是貧油、少氣、富煤，煤炭資源消費占據(jù)總能源消費比重的 70%以上，其中煤炭的化工利用率不足 10%，且煤化工技術(shù)單一、落后，面臨的污染和減排壓力大[1]。利用逐步發(fā)展的煤氣化技術(shù)，將廉價的煤炭經(jīng)過相對成熟的煤轉(zhuǎn)化技術(shù)，轉(zhuǎn)化為需要的各種化工原料以及可供利用的能源，提高了能源的利用效率，降低了顆粒物的排放，一定程度上可以減輕環(huán)境壓力，而且緩解石油危機[2]。不得不承認，煤炭氣化技術(shù)及氣化爐的實際應(yīng)用能夠有效轉(zhuǎn)化傳統(tǒng)煤炭燃料為排放清潔的氣體燃料，對于我國可持續(xù)能源發(fā)展以及環(huán)境保護事業(yè)而言都有著非常重要的意義。

2 煤炭氣化技術(shù)及其應(yīng)用

煤的氣化有主要三種，分別是固定床氣化、流化床氣化、氣流床氣化技術(shù)。除此以外，還有一些其他的煤氣氣化技術(shù)在使用中[3]。一般來說，可以將原料煤分為煙煤、無煙煤、褐煤三類，工藝中常使用的焦煤、貧煤、長焰煤等均屬于煙煤[4]。

2.1 固定床氣化技術(shù)

固定床氣化技術(shù)又稱為移動床氣化技術(shù)，屬于最早的煤炭氣化技術(shù)之一。通常情況下，固定床煤炭氣化技術(shù)包括魯奇氣化爐以及固定床氣化爐等等。魯奇氣化爐技術(shù)相對

成熟，早期被廣泛使用，盡管其煤炭利用率相對較高但魯奇氣化爐在使用過程中的污染排放氣體較多，后續(xù)廢氣處理相對繁瑣。因此魯奇改進氣化爐應(yīng)運而生，在魯奇氣化爐較高煤炭利用率優(yōu)勢保留的基礎(chǔ)上，大大減少了煤炭利用過程中燃燒廢氣的排放，并且再次提高了煤炭燃燒廢渣的利用效率。除此之外，魯奇改造氣化爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計也更加簡潔，使用更加便利，國內(nèi)許多中小型化工廠都采用此種氣化技術(shù)，并且相對而言此種技術(shù)的運行成本較為經(jīng)濟。

2.2 流化床氣化技術(shù)

通常情況下流化床氣化技術(shù)的原材料采用的是碎煤，其

粒徑在0～10mm的顆粒碎煤即可，并且相對于其他煤炭氣化技術(shù)而言，流化床氣化技術(shù)對于煤炭的灰分要求也并不嚴格，甚至可以利用各種煤炭以及生物垃圾作為其原材料。其中U-GAS技術(shù)主要針對劣質(zhì)煤炭的氣化處理，在溫度相對較低的環(huán)境下，原材料與助燃氣體混合后，能夠大大提高劣質(zhì)煤炭的產(chǎn)能效率，提高煤炭的轉(zhuǎn)化率，從而避免資源浪費。而恩德氣化爐則針對褐煤的氣化利用，通過恩德氣化爐的技術(shù)改進能夠有效減少褐煤燃燒對于氣化爐設(shè)備的損害，減輕氣化爐設(shè)備的維護保養(yǎng)難度，提高氣化爐適應(yīng)年限，但與之相對的恩德氣化爐的產(chǎn)能效率相對較低。

2.3 氣流床氣化技術(shù)

氣流床煤炭氣化技術(shù)所采用的氣化劑通常為氧氣或者水蒸氣，原材料則是煤粉或者煤漿。德國未來能源公司開發(fā)的GSP粉煤技術(shù)能夠?qū)⒚禾康臍饣D(zhuǎn)化效率提高到99%，并且在排渣技術(shù)方面進行了液化改進，大大提高了設(shè)備的使用年限。在純氧氣化技術(shù)方面則有Shell粉煤氣化技術(shù)，以煤炭干粉作為原材料，但相對于水煤漿氣化技術(shù)而言此種技術(shù)設(shè)備要求相對較高，操作流程也較為繁瑣，成本并不理想。而水煤漿氣化技術(shù)處理處理煤炭含量較大的同時，對于各類煤炭原料的處理包容性較強，其氣化溫度也較為適中。由于氣流床煤炭氣化技術(shù)的煤炭轉(zhuǎn)化率高、液化排渣改進以及設(shè)備年限優(yōu)勢較為突出，目前此項技術(shù)已經(jīng)非常成熟，并且得到了非常廣泛的應(yīng)用。

3 氣化爐的實際應(yīng)用情況

伴隨著現(xiàn)代能源科學(xué)的不斷發(fā)展，環(huán)境保護理念深入人心，煤炭氣化爐也逐漸走進我國的化工領(lǐng)域，國內(nèi)主流的煤炭氣化爐應(yīng)用情況如表1所示。

3.1 加壓魯奇煤炭氣化爐

加壓魯奇爐的應(yīng)用技術(shù)較為成熟，對于多種原料煤都能夠進行氣化處理，并且具有操作便捷、生產(chǎn)強度大、轉(zhuǎn)化率高的優(yōu)勢，而其缺陷在于氣化設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，煤分布器較多，故此在化工企業(yè)的實際生產(chǎn)運行過程當(dāng)中，對于加壓魯奇爐的維護維修成本相對而言較高，國內(nèi)應(yīng)用此氣化爐的代表性企業(yè)有山西天脊煤化工集團有限公司。

3.2 灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)

灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)比傳統(tǒng)的流化床技術(shù)更加先進，由于其內(nèi)部設(shè)有局部高溫區(qū)，短時間內(nèi)即可將設(shè)備內(nèi)部溫度提高至1200℃，促進煤炭原料是迅速氣化。此種粉煤氣化技術(shù)的優(yōu)勢在于產(chǎn)出無焦油、無廢氣，節(jié)約了化工企業(yè)大量污染廢氣處理的流程步驟，而缺陷在于其顆粒排放量較大，并且相對而言運行周期較短，國內(nèi)應(yīng)用此氣化技術(shù)的代表性企業(yè)為天津堿廠。

3.3 Texaco水煤漿氣化工藝

Texaco水煤漿氣化工藝以氧氣為氣化劑，設(shè)備內(nèi)部最高溫度可達1000℃。此項工藝具有原料范圍廣，轉(zhuǎn)化效率高、產(chǎn)能強的優(yōu)勢，但此種工藝的技術(shù)難度相對較高，并且還存在氧耗高、前期投資大的缺陷，國內(nèi)的應(yīng)用企業(yè)較少，代表性企業(yè)有兗礦國泰化工有限公司。

3.4 其他氣化爐應(yīng)用現(xiàn)狀

除了以上幾種較為普及的煤炭氣化爐之外，國內(nèi)存在應(yīng)用的氣化爐還有Destec氣化爐、殼牌Shell氣化爐以及西門子氣化裝置，相較于后兩種而言，Destec氣化爐由于其氣化劑為純氧，并且運行設(shè)備損耗較為嚴重，在國內(nèi)尚沒有形成應(yīng)用規(guī)模的企業(yè)出現(xiàn)，后兩者的優(yōu)缺點也較為顯著，如表1所示，主要應(yīng)用企業(yè)分別為安慶石化以及神華寧煤。

4 結(jié)束語

綜上所述，伴隨著現(xiàn)代能源科學(xué)的不斷發(fā)展，環(huán)境保護理念深入人心，傳統(tǒng)煤炭資源的化工利用率低下并且排放污染較大的問題，通過現(xiàn)代煤炭氣化技術(shù)與氣化爐的實際應(yīng)用能夠有效解決。煤炭氣化技術(shù)于氣化爐能夠?qū)鹘y(tǒng)煤炭資源轉(zhuǎn)化為煤氣燃料，其化工利用率大大提高的同時，其排放非常清潔，并且作為氣體燃料完全避免了顆粒物的排放，對于我國化工企業(yè)的煤炭氣化發(fā)展工作意義非凡。

參考文獻：

[1]張云，楊倩鵬.煤氣化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].潔凈煤技術(shù)， 2019，25（S2）：7-13.

[2]孟曉光.煤氣化技術(shù)發(fā)展趨勢[J].煤炭加工與綜合利用，2019（04）：52-53+56.

[3]郇景瑞.煤氣化技術(shù)及氣化爐使用情況分析[J].科技風(fēng)， 2019（14）：155.

[4]袁悅婷，袁秋華，李偉斌.煤氣化技術(shù)及氣化爐實際應(yīng)用現(xiàn)狀綜述[J].化工設(shè)計通訊，2019，45（01）：15+44.