试论现代煤气化技术发展趋势及应用

2017-11-23新疆天智辰业化工有限公司石河子市832000

石河子科技 2017年3期

（新疆天智辰业化工有限公司，石河子市，832000）

统计数据表明，2016年全国能源消费总量43.6亿吨标准煤，其中煤炭消费量39.1亿吨，占整个能源结构的62.4%，煤炭在我国当前甚至很长一段时期仍是主要的一次能源。随着碳减排和环境压力的增大，当前，社会各界对于煤炭的清洁高效转化的注意程度日益提高。国家颁布了一系列的相关能源政策，其中煤气化属于非常重要的组成部分。现阶段，在这方面不够理想，煤的气化转化利用率不高，相关数据表明，2016年直接燃烧的动力煤占煤炭总消费量的80%，其中电力行业占43.5%，重化工行业（钢铁、建材、化工）占39.8%，而用于气化的占比不超过3%。煤炭的气化用煤，具体说，基本上在合成NH3、CH3OH以及新型煤化工生产中应用。这个过程中，二氧化硫、氮氧化合物等的排放都小于煤炭燃烧利用排放量的5%，同时还能够实现对硫的回收，在很大程度上缓解了硫资源的短缺问题，并且对推行二氧化碳捕集、利用、贮存等非常有帮助。

1 现代煤气化技术发展趋势

总起来说，主要趋势包括以下几方面：第一，加压气化。增加压力对于气化炉生产能力的提升有帮助，且明显降低气体净化成本费用，缩减压缩耗能；第二，高温气化。高温条件下，充分转化煤中的可燃与挥发，其与组分同样能够钝化，产生相对纯净的产品，三废问题相对较少；第三，粉煤气化。利用增加煤的比表面积来改善气化反应速率，最终使炉的单炉效率得以提升；第四，液态排渣。排出融态的灰渣，通过高温处理之后，大部分是没有毒害的隋性物质；第五，纯氧气化。减小惰性气升降温引起的热损，同时使得压缩能耗下降，使各个环节具有更高的经济可行性；第六，气化炉大型化。

2 典型煤气化技术的应用及对比

2.1 移动床加压气化技术

上世纪二十年代后期，德国着手应用Lurgi气化，该技术是我国引进与工业化应用最早的一种。英国基于Lurgi炉在八十年代设计出BGL气化技术，在此基础上，还创办工业示范试验厂。

图1 主要描述这两种煤气化炉的结构

我国许多煤制天然气项目同样计划引入该技术，然而，因技术不够成熟，所以采用Lurgi固态排渣或其它方法。BGL要想实现工业化应用仍然要加强示范，不断优化。

2.2 水煤浆加压气化技术

作为一种气流床水煤浆加压气化技术，Texaco煤气化技术是实现大规模应用最早的。美国GE公司于2004年将该项技术收购，称做GE煤气化技术。“九五”期间，华东理工大学设计出多喷嘴炉。2005年清华炉投入研发，2011年首套工业生产装置投产，它引入了点火、投料程序一体化技术，该项技术的成功研发，为我国开展煤气化生产提供了新的思路。

图2 中对三种煤气化炉进行了比较。

现在，在建成及投产的水煤浆加压气化炉在二百台以上。这种技术表现出非常不错的环保型与操作性，所以这是今后的一大趋势。

2.3 干煤粉加压气化技术

Shell炉是国内大规模生产中最早的气流床干煤粉加压气化技术。GSP炉是全球范围内最早大规模应用的一项技术，它是德国设计出的。我国在研究干煤粉加压气化技术方面的时间相对较短。西安热工研究院设计出两段式炉。2000年开始，我国航天科技设计出干煤粉加压气化航天炉，将其引入到15万t/aCH3OH项目之中，2008年正式投入生产。到目前为止，国内外在这个领域的水平大致相当。

图3 展示四种干煤粉加压气化炉的结构

3 煤气化技术的选择和创新

3.1 选择要求

通过上文中对于现代煤气化发展趋势以及各种相关技术的的分析，可以看出，在选择技术的过程中最终需要考虑经济性能。该项技术和目标产品进行有机结合，具有非常良好的经济性能，那么就肯定有生机和活力。

3.2 煤气化技术创新

作为世界第一大煤炭生产国、消费国、煤气化国，还属于世界排名首位的煤气化技术进口国。自从推行对外开放开始，不断引进先进的科学技术，使我国和国外发达国家在技术上的距离不断拉近，同时还在很大程度上促进了煤气化与煤化工技术的发展和应用。然而，却一味地依靠技术引进而不进行自主创新。当前，我国已经开始大力建设创新型国家，新形势下，创新、发展、应用自主的煤气化技术已经成为一个必然的趋势。

综合分析各种煤气化技术的开发过程，通常情况下，首先是形成了相关概念，然后进行小试、中试、工业示范一系列的实验，从而才能够投入到工业化生产之中。GE，Shell，GSP，Lurgi以及两段式、多喷嘴气化均遵循这个发展规律。其创新发展的重中之重是气化炉创新。具体来说，其创新大体上涉及到以下几方面内容：气化炉，冷却与加料系统与有关设备等。