我國(guó)煤氣化技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用

趙樂

【摘? 要】在社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的新時(shí)期，煤炭資源在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中仍占據(jù)十分重要的地位，這為煤氣化技術(shù)的發(fā)展與研究提供了十分有利的條件。同時(shí)，隨著煤氣化技術(shù)的不斷完善與普及，煤氣化已經(jīng)逐步發(fā)展為一個(gè)重要的化工產(chǎn)業(yè)。但在具體的應(yīng)用過程中，煤氣化技術(shù)仍存在一定的不足有待改進(jìn)?；诖?，論文就我國(guó)煤氣化技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用展開了細(xì)致的分析與研究。

【Abstract】In the new period of social and economic construction， coal resources still occupy a very important position in China's energy structure， which provides a very favorable condition for the development and research of coal gasification technology. At the same time， with the continuous improvement and popularization of coal gasification technology， coal gasification has gradually developed into an important chemical industry. But in the specific application process， coal gasification technology still has some existing shortcomings to be improved. Based on this， this paper analyzes and studies the characteristics and application of coal gasification technology in China.

【關(guān)鍵詞】煤氣化技術(shù);特點(diǎn);應(yīng)用

【Keywords】coal gasification technology; characteristics; application

【中圖分類號(hào)】TQ546? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2021）07-0188-02

1 引言

在我國(guó)現(xiàn)階段，甲醇與合成氨工業(yè)的發(fā)展已經(jīng)相對(duì)成熟，二者在實(shí)際生產(chǎn)過程中所使用的能源主要為煤、焦?fàn)t氣與天然氣。但由于我國(guó)的能源特點(diǎn)主要表現(xiàn)為缺油少氣，煤炭資源較為豐富，這就在一定程度上決定了煤在我國(guó)合成氨與甲醇工業(yè)原料中的主導(dǎo)地位。目前，煤氣化爐的類型主要有3種，分別為流化床、固定床與氣流床。而針對(duì)不同的爐型，又有著多種造氣方式之分，例如，灰熔聚、恩德爐等。而在具體應(yīng)用中，不同的煤氣化技術(shù)，其工藝特點(diǎn)與實(shí)際應(yīng)用情況也有很大的不同。

2 我國(guó)發(fā)展煤氣化技術(shù)的必要性

首先，我國(guó)具備對(duì)煤氣化技術(shù)進(jìn)行深入研究的先天優(yōu)勢(shì)與條件。這主要得益于我國(guó)豐富的煤炭資源儲(chǔ)備量。在世界各國(guó)當(dāng)中，我國(guó)的煤炭?jī)?chǔ)量名列前茅，再加上煤炭種類這方面的選擇也較多，這就可以有效滿足煤氣化技術(shù)不同工藝流程對(duì)于煤炭的個(gè)性化要求。為此，豐富的煤炭資源就可以為煤氣化技術(shù)的發(fā)展提供有利的條件。

其次，大力發(fā)展煤氣化技術(shù)，對(duì)于我國(guó)化工產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有十分積極的影響。根據(jù)我國(guó)現(xiàn)階段的能源結(jié)構(gòu)來(lái)看，其結(jié)構(gòu)并不合理。在3種主要的能源當(dāng)中，煤炭資源的儲(chǔ)備量最為豐富，但天然氣與石油的儲(chǔ)備量卻十分匱乏。與此同時(shí)，若要站在人均擁有量這一角度上考慮，我國(guó)的天然氣與石油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展較為滯后，而每年大量進(jìn)口石油就是最有力的證明[1]。

最后，隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)水平的不斷提高，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快，我國(guó)的社會(huì)生產(chǎn)生活在能源利用形式方面，也提出了更多更新的要求。而為了彌補(bǔ)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)不合理這一缺陷，大力發(fā)展煤氣化技術(shù)就顯得十分必要。

3 我國(guó)主要的煤氣化技術(shù)及特點(diǎn)

根據(jù)煤氣化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，我國(guó)合成氨與甲醇的生產(chǎn)規(guī)模在世界上名列第一。在具體生產(chǎn)過程中，應(yīng)用最多的技術(shù)類型就是流化床技術(shù)、固定床技術(shù)與氣流床技術(shù)。而這3種技術(shù)類型，主要是根據(jù)煤氣化技術(shù)中煤氣爐的類型來(lái)進(jìn)行合理劃分的。

3.1 氣流床技術(shù)

在具體應(yīng)用中，氣流床技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)就是在煤質(zhì)與媒介方面表現(xiàn)出了超強(qiáng)的使用能力。同時(shí)，由于其預(yù)處理環(huán)節(jié)的相關(guān)操作較為簡(jiǎn)便，多數(shù)情況下可選擇煤粉形式，將煤質(zhì)噴射到氣化爐內(nèi)，因此，該種技術(shù)工藝流程更為靈活，可以在實(shí)際生產(chǎn)過程中，為變換裝置的改造提供便利。而當(dāng)煤粉在爐內(nèi)充分反應(yīng)后，對(duì)其所形成的爐渣進(jìn)行清理也是十分方便的，因此，不存在設(shè)備對(duì)媒介有過多的黏性要求[2]。

同樣，氣流床技術(shù)的缺點(diǎn)也是因煤粉的特殊形式而產(chǎn)生的，典型表現(xiàn)為煤粉粒度越小，其對(duì)于灰熔點(diǎn)的要求就越低。而針對(duì)氣化爐的實(shí)際反應(yīng)情況來(lái)看，當(dāng)灰熔點(diǎn)較低時(shí)，爐內(nèi)的煤炭資源就無(wú)法進(jìn)行充分的反應(yīng)，這就會(huì)導(dǎo)致原材料的大量浪費(fèi)[3]。在這種情況下，要想確保煤炭資源在汽化爐內(nèi)完成充分的反應(yīng)，就要結(jié)合實(shí)際情況，添加適量的助熔劑。例如，二氧化三鐵以及氧化鈣等成分，但這一舉措會(huì)大大增加生產(chǎn)成本。

根據(jù)氣流床技術(shù)在我國(guó)現(xiàn)階段的總體應(yīng)用情況來(lái)看，氣流床技術(shù)之所以可以得到更加充分的利用，主要是因?yàn)樵摲N技術(shù)對(duì)于煤質(zhì)來(lái)講具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。為此，對(duì)氣流床技術(shù)進(jìn)行更加深入的研究是我國(guó)現(xiàn)階段煤氣化技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。

3.2 固定床技術(shù)

調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)現(xiàn)階段所生產(chǎn)的合成氨化工產(chǎn)品當(dāng)中，大約有70%以上的產(chǎn)品均是選擇固定床技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)與加工的。同時(shí)，固定床技術(shù)也是我國(guó)應(yīng)用最早、應(yīng)用范圍最廣的一種煤氣化技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)通過大約30年的技術(shù)創(chuàng)新與改建，在當(dāng)前背景下已經(jīng)具備了較為完整的技術(shù)體系，并且已經(jīng)擁有了自主產(chǎn)權(quán)，可以在生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品回收以及設(shè)備制造等多個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)自動(dòng)化。

對(duì)固定床技術(shù)的原理進(jìn)行分析可知，該項(xiàng)技術(shù)主要是借助固定層間歇?dú)饣缙谙到y(tǒng)，待粗煤氣在氣化爐內(nèi)形成之后，再使用固定床技術(shù)來(lái)對(duì)粗煤氣進(jìn)行提取、凈化與回收[4]。而近年來(lái)，固定床技術(shù)通過多年的發(fā)展，也延伸出了較多的工藝分支，例如，水煤氣與干煤氣等。在實(shí)際應(yīng)用期間，由于固定床技術(shù)對(duì)于環(huán)境的依賴程度并不高，因此，可以安裝應(yīng)用于大部分的煤化工企業(yè)。

固定床技術(shù)的主要特點(diǎn)就是應(yīng)用了間歇制氣機(jī)制，因此，無(wú)需使用專業(yè)的氣化劑，對(duì)于環(huán)境的依賴性不大。但其缺點(diǎn)也是較為明顯的，突出表現(xiàn)為對(duì)于碳的利用程度較低，因此，轉(zhuǎn)化率較低，而平均的煤氣發(fā)生率只能夠達(dá)到20%左右[5]。由此可知，固定床技術(shù)是十分不適合應(yīng)用于各種規(guī)模較大的煤化工企業(yè)的具體生產(chǎn)過程當(dāng)中。與此同時(shí)，在原材料的選擇方面，固定床技術(shù)也表現(xiàn)得較為苛刻。這主要是因?yàn)閼?yīng)用固定床技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)的操作，均要選擇無(wú)煙煤當(dāng)作生產(chǎn)原料，這不僅會(huì)大大增加預(yù)處理環(huán)節(jié)的成本支出，同時(shí)，也會(huì)增加不必要的工藝處理流程。并且也能夠理解為，后期條件的寬松，主要是來(lái)源于前期預(yù)處理?xiàng)l件的嚴(yán)苛。

3.3 流化床技術(shù)

通過與固定床技術(shù)的比較，不難得出流化床技術(shù)在我國(guó)發(fā)展的時(shí)間最短，起步較晚。這主要是因?yàn)榱骰布夹g(shù)在20世紀(jì)90年代后才正式進(jìn)入中國(guó)。但與其他煤氣化技術(shù)相比，流化床技術(shù)的發(fā)展速度是相對(duì)較快的，這主要得益于流化床技術(shù)對(duì)于氣化劑的各項(xiàng)要求均相對(duì)寬松，允許使用多種氣化劑。再加上該項(xiàng)技術(shù)在生產(chǎn)最終產(chǎn)品時(shí)，具有很大的選擇空間，例如，可以選擇水煤氣或者空氣煤氣等多種不同的類型。因此，流化床技術(shù)可以被有效應(yīng)用于各種要求不高的小型煤化工企業(yè)，同時(shí)，也能夠滿足民用領(lǐng)域的應(yīng)用要求。這也是流化床技術(shù)能夠在短時(shí)間內(nèi)快速普及的主要原因之一。依據(jù)流化床技術(shù)當(dāng)前發(fā)展的整體情況來(lái)看，該項(xiàng)技術(shù)當(dāng)前已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。

除此之外，另外一個(gè)能夠促進(jìn)流化床技術(shù)快速發(fā)展與普及的原因就是，該項(xiàng)技術(shù)對(duì)于煤種的要求并不高，且同樣具有一定的寬泛性[6]。目前，除了無(wú)煙煤以外，長(zhǎng)焰煤、褐煤以及其他黏性較弱的煤質(zhì)都可以在流化床技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的過程中使用。同時(shí)，受這一特性的影響，我國(guó)多數(shù)企業(yè)都可以采用流化床技術(shù)來(lái)完成合成氨的生產(chǎn)工作，并且可以取得良好的效果。

通過對(duì)流化床技術(shù)的深入分析之后發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用過程中的主要優(yōu)點(diǎn)就是設(shè)備投資較少，原料成本低;而其缺點(diǎn)就是對(duì)煤質(zhì)的黏性要求相對(duì)較高，多數(shù)情況下會(huì)采用弱黏性的煤質(zhì)。為此，在對(duì)原材料實(shí)施預(yù)處理的過程中，所需完成的準(zhǔn)備工作較多，且目前針對(duì)這一缺點(diǎn)，尚未研究出一種有效的解決方法。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)我國(guó)當(dāng)前的能源結(jié)構(gòu)來(lái)看，大力發(fā)展煤氣化技術(shù)不僅可以有效豐富能源結(jié)構(gòu)，提高社會(huì)能源的均衡利用率，同時(shí)，能夠推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)健發(fā)展。但站在技術(shù)角度來(lái)講，本文中所提到的3種煤氣化技術(shù)都存在著較為明顯的優(yōu)劣勢(shì)，因此，在實(shí)際應(yīng)用的過程中，一定要根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境與生產(chǎn)流程，結(jié)合生產(chǎn)產(chǎn)品的相關(guān)要求來(lái)進(jìn)行合理化的選擇，并確定出一種最為恰當(dāng)?shù)墓に嚪绞健?/p>

【參考文獻(xiàn)】

【1】王鵬.小容量高參數(shù)煤氣發(fā)電技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)及分析[J].百科論壇電子雜志，2020（12）：1644.

【2】秦文永.煤氣化技術(shù)及氣化爐實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀綜述[J].中國(guó)化工貿(mào)易，2020，12（19）：81-82.

【3】楊利民，趙淵，高志強(qiáng).幾種主要的煤氣化技術(shù)的原理、優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比及發(fā)展趨勢(shì)探析[J].中國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2020（34）：25+29.

【4】袁悅婷，袁秋華，李偉斌，等.煤氣化技術(shù)及氣化爐實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀綜述[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2019，45（1）：15+44.

【5】高崧.煤炭深加工示范項(xiàng)目中的煤氣化技術(shù)[J].中國(guó)化工貿(mào)易，2020，12（22）：103-104.

【6】王紅林.適應(yīng)晉城無(wú)煙煤氣化的煤氣化技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[J].煤化工，2020，48（1）：15-17+33.