煤气化技术的现状及发展趋势

2020-06-15高明付伟贤新奥科技发展有限公司煤基低碳能源国家重点实验室河北廊坊065001

化工管理 2020年15期

关键词：固定床煤气化气化炉

高明付伟贤（新奥科技发展有限公司煤基低碳能源国家重点实验室，河北廊坊065001）

0 引言

伴随科学技术的飞速发展，煤炭资源逐渐成为国民经济增长的重要支撑。但因煤炭资源消耗引起的环保问题逐渐成为当前煤化工领域面临的重要课题。在此背景下，煤气化技术发展充足的空间，具体环保型、清洁型的新型洁净煤技术将成为未来煤气化技术发展主要方向。

1 煤气化技术的现状

1.1 固定床气化技术

固定床气化技术是早期最为重要的煤气化技术，该技术由德国人研究开发，因其工艺相对成熟且运行过程较为稳定得以在各大化工企业广泛应用。固定床气化工艺的主要原料为块煤和焦煤。在气化炉内部根据功能的不同分为氧化层、还原层、干馏层以及干燥层。在气化炉顶部投放块煤，块煤在经过气化炉各功能区后最后变成的粉煤渣被排除气化炉外，而气化剂经过预热后进入气化炉中的氧化和还原层。但气化组分成分较为复杂，需经过冷凝提纯且消耗资金能量较大，使得固定床气化技术不适宜进行合成气。

1.2 流化床气化技术

在流化床气化技术中，恩德炉技术相对具有代表性。该技术主要用于生产合成氨原料和燃料气。恩德炉气化温度多控制在1000℃左右，使用煤类型多为褐煤和长焰煤。恩德气化炉在常压运行过程中气化效率与炭转化效率较其它气化炉较低，这是恩德气化炉的主要缺点。

1.3 气流床气化技术分析

气流床气化技术主要工艺为煤浆或者是粉煤与适量气化剂共同加入气化炉内，气化剂与粉煤或煤浆在气化炉中气化并充分燃烧。国内外比较典型的气流床代表有：Destec、Shell、Prenflo、Texaco等气化技术。其技术特点见表1。

2 煤气化技术发展趋势

2.1 提高煤气化技术的各项效率

结合当前国内能源环保实际情况，节能降耗将成为未来煤气化技术的主要攻关方向。对此，有效提升煤气化技术的效率措施主要有，提升煤炭气化转化率，降低气化炉氧气、煤炭、水等相关能耗比例。气化炉在进行煤气化过程中产生的高温如何进行利用。第三，持续研发其它能量的回收技术。如煤气过程中的高温高湿热的回收。提高输送密度，利用CO2输送煤气，可减少后期煤气干燥环节。在进行煤渣排放时，可采用液态方式进行排放碎煤渣，有利于废水中有机成分的回收。

2.2 提升煤种的适应性

未来煤气化技术在进行配煤技术方面，应根据周边环境和实际情况科学选择配煤技术，科学进料。在对气化炉进行充分研究的前提下，对气化炉进行合理改进，扩大混合煤和单一煤种在气化炉中的应用范围，为后续运行环节添加相关装置设施，为气化炉稳定运行奠定相应基础。其次，持续开发或运行先进煤气化技术，比如劣质煤提纯技术的运用，能够让气流床气化工艺得到更好的气化原料。比如在进行天天然气合成提取工艺中，如何通过工艺改进提升粉煤使用效率，工艺改造过程中应考虑气流床与固定床实际情况，逐步降低煤炭资源消耗，提升煤气化效率，解决煤气化过程废水及相关环保问题。伴随煤化工领域技术的不断革新与发展，未来我国将对煤炭资源的节能环保技术给予重点关注，尤其是清洁煤气化技术将是未来煤气化技术的趋势，也顺应未来我国可持续发展战略方向。

2.3 煤气化装置的改进和优化

煤气化装置是煤化工工艺的核心，在整个煤化工过程中该装置必须保证持续稳定性，并能够持续合成气。关于优化煤气化设备装置应从以下几个方面入手，首先应保证煤炭原材料的稳定性，只有将煤炭组成进行科学配比才能保证煤气化炉内化学反应效率。其次，对煤气化装置工艺进行优化和创新，提高煤气化装置的稳定性，为长周期使用煤气化装置奠定基础。最后，对煤气化装置中的关键性环节或配件进行更新与优化，随时注意检修与维护，保证煤气化装置稳定运行提供保障。

2.4 应用新型煤气化净化技术实现零排放

煤气化领域的零排放，即在煤气化领域使用新型煤气化技术解决污水处理问题，要实现煤气化技术的污水处理零排放，除不断优化工艺技术外，相关技术人员应积极引用先进技术、更新设备并采用新型污水处理技术，及时控制煤气化过程中废水、废渣以及有害元素的产生，对已产生的废弃物和废水通过工艺改进实现循环再利用，最终实现煤气化工艺的零排放。