現(xiàn)代煤化工項目煤氣化技術運用分析

宋亞明

摘要：由于社會的發(fā)展，我國的經(jīng)濟水平提升，人們的生活質(zhì)量也隨之不斷提升。以往人們對于煤炭的應用方式比較粗放，普遍為直接使用，但隨著時代的發(fā)展，社會煤炭需求量飆升，導致煤炭用量大幅增長，帶來了巨大的資源壓力，同時煤炭用量增長也造成了比較嚴重的污染。在這種情況下，人們意識到以往煤炭應用方式存在缺陷，煤炭資源利用率較低，且存在較嚴重污染。煤氣化技術可以將煤炭資源氣化后使用，大幅提升了煤炭資源利用率，也有效控制了污染問題。主要論述了煤氣化技術的基本原理與常見形式，后提出技術運用的基本要求，最終結(jié)合案例對該項技術的運用方法、效果進行論述。

關鍵詞：煤化工項目;煤炭;煤氣化技術

引言

在我國現(xiàn)階段，甲醇與合成氨工業(yè)的發(fā)展已經(jīng)相對成熟，二者在實際生產(chǎn)過程中所使用的能源主要為煤、焦爐氣與天然氣。但由于我國的能源特點主要表現(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合成氨與甲醇工業(yè)原料中的主導地位。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。而在具體應用中，不同的煤氣化技術，其工藝特點與實際應用情況也有很大的不同。

1氣化技術概述

煤炭氣化主要是指煤炭經(jīng)過適當處理，在一定的壓力和溫度下通過氧化劑轉(zhuǎn)化為氣體后脫硫脫碳所產(chǎn)生的一氧化碳氣。在19世紀50年代，德國的西門子兄弟發(fā)明了一種叫做德士古氣化爐的爐具，它是第一個使用煤塊生產(chǎn)煤氣的爐。后來，中國相繼引進了這種高新技術。20世紀90年代，魯南化肥廠開發(fā)生產(chǎn)了1：1的四氣化爐，擁有自主研發(fā)的國家知識產(chǎn)權。目前該先進技術在我國多種化肥工業(yè)中得到廣泛應用，并取得了較好的社會效益和經(jīng)濟效益。煤炭潔凈電化處理工程技術及其應用，可有效地實現(xiàn)我國煤炭資源的清潔高效綜合利用。根據(jù)2005年中國石油氣化設備制造技術的分類，目前我國氣化床主要有三種類型：固定床、氣流床和流化床架。至于爐型的使用，可細分為爐內(nèi)爐、德士古爐灰爐、間歇氣化爐。

2我國主要的煤氣化技術

2.1流化床氣化

流化床氣化是一種對煤炭進行加溫，促使煤炭處于沸騰狀態(tài)，同時施于沸騰狀態(tài)煤炭上升氣流，這樣氣流就會帶走煤炭在沸騰過程中產(chǎn)生的煤炭顆粒，最終完成煤氣生產(chǎn)。流化床氣化的技術特點在于煤炭顆粒與氣化劑在空間底部會聚集，并保持流運動狀態(tài)，這樣能更好地進行固體排渣，這一特點來源于流化床氣化氣化爐的錐形結(jié)構，比較常見的氣化爐為常壓Winkler爐、加壓HTW爐。兩大氣化爐的具體內(nèi)容如下。①常壓Winkler爐，該氣化爐主要可以應用于高活性煤炭的煤氣生產(chǎn)中，應用時需要以氧氣、蒸汽作為氧化劑，結(jié)合流化床的沸騰作用實現(xiàn)煤炭氣化。②加壓HTW爐，該氣化爐是在常壓Winkler爐開發(fā)而出的，因此基本特征與前者無異，但區(qū)別在于加壓HTW爐應用中的溫度更高，同時還會給內(nèi)部空間施加壓力，因此具有更高的生產(chǎn)效率，還可以降低能耗。

2.2固定床技術

調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，我國現(xiàn)階段所生產(chǎn)的合成氨化工產(chǎn)品當中，大約有70%以上的產(chǎn)品均是選擇固定床技術進行生產(chǎn)與加工的。同時，固定床技術也是我國應用最早、應用范圍最廣的一種煤氣化技術。該項技術通過大約30年的技術創(chuàng)新與改建，在當前背景下已經(jīng)具備了較為完整的技術體系，并且已經(jīng)擁有了自主產(chǎn)權，可以在生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品回收以及設備制造等多個環(huán)節(jié)實現(xiàn)國產(chǎn)自動化。對固定床技術的原理進行分析可知，該項技術主要是借助固定層間歇氣化早期系統(tǒng)，待粗煤氣在氣化爐內(nèi)形成之后，再使用固定床技術來對粗煤氣進行提取、凈化與回收。而近年來，固定床技術通過多年的發(fā)展，也延伸出了較多的工藝分支，例如，水煤氣與干煤氣等。在實際應用期間，由于固定床技術對于環(huán)境的依賴程度并不高，因此，可以安裝應用于大部分的煤化工企業(yè)。固定床技術的主要特點就是應用了間歇制氣機制，因此，無需使用專業(yè)的氣化劑，對于環(huán)境的依賴性不大。但其缺點也是較為明顯的，突出表現(xiàn)為對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)生率只能夠達到20%左右。由此可知，固定床技術是十分不適合應用于各種規(guī)模較大的煤化工企業(yè)的具體生產(chǎn)過程當中。與此同時，在原材料的選擇方面，固定床技術也表現(xiàn)得較為苛刻。這主要是因為應用固定床技術進行生產(chǎn)的操作，均要選擇無煙煤當作生產(chǎn)原料，這不僅會大大增加預處理環(huán)節(jié)的成本支出，同時，也會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，主要是來源于前期預處理條件的嚴苛。

2.3Shell氣流床煤氣化技術

此技術是一項非常先進的煤氣化技術，也可以說是第二代氣化技術。加壓煤泥漿氣化過程，如美國德士古公司使用的方法和荷蘭殼牌公司的粉煤，都是這種技術的典型例子。氣化爐由于氧氣消耗強度增大，熔渣堆積失去對冷壁的有效保護而產(chǎn)生氣化爐與其他有關加熱設備一樣腐蝕嚴重的問題;另外一些就是未經(jīng)干燥的煤粉因為氣化爐在燃灰中所帶出的碳量較多，容易損壞導致產(chǎn)生大量合成氣體的冷卻器從而產(chǎn)生灰渣玷污、沉積以及灰渣堵塞，如陶瓷爐的過濾器，灰渣的含量過高，反性差的干煤粉會使得氣化飛灰中的含碳量大大增加，磨粉循環(huán)系統(tǒng)與大型燃灰循環(huán)系統(tǒng)間的負荷差距增大等等問題。盡管該項工程技術就現(xiàn)在來看，還遠遠無法在煤氣工業(yè)應用領域進行大規(guī)模深入推廣與使用，然而該項工程技術仍然具有使用不受環(huán)境限制、超高使用溫度、高壓的煤氣化和低壓等很多新的優(yōu)點，這也是今后我國煤氣化工程技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要研究方向與發(fā)展趨勢。

結(jié)語

煤化工廢水處理技術對促進我國現(xiàn)代工業(yè)潔凈能源的高效供應和管理具有重要意義。但是，我國的綠色煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍然面臨著能源總體經(jīng)濟增速放緩、綠色能源消費市場需求旺盛等社會多方面的復雜問題，這必然要求各級政府和主管部門加強對煤化工技術產(chǎn)業(yè)的政策支持，促進生產(chǎn)技術和設備的升級。

參考文獻

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