煤气化技术的现状及发展

牛晓娟

摘 要：我国拥有丰富的煤炭资源，是一个煤炭资源大国，但是，我国的经济发展中同样需要消耗大量的煤炭资源，也是一个煤炭消耗大国。在煤炭的燃烧过程中，产生的废气会对生态环境造成严重的污染，为了有效的减少这种污染，满足节能环保的要求，需要积极发展煤气化技术。本文将对煤气化的主要工艺类型进行分析，探讨煤气化技术的发展趋势，为煤气化技术的发展提供有价值的参考。

关键词：煤气化技术;现状;发展趋势

0 引言

在我国的经济建设过程中，煤炭是主要的能源之一，对于社会经济的发展具有十分重要的意义。但是，煤炭燃烧后产生的废气中含有大量的有毒有害物质，将其排放到自然环境中，会造成严重的污染问题。随着可持续发展战略的实施，环保问题引起了更加广泛的关注，在煤炭的使用过程中，为了满足节能环保的要求，需要积极发展煤气化技术，有效的减少煤炭燃烧对环境造成的污染。

1 煤气化主要工艺

在煤气化技术中，主要包括以下几种工艺：

1.1 固定床气化工艺

在目前的煤气化技术中，固定床气化工艺主要分为两种形式，分别是固定床间歇式气化炉与鲁奇气化炉。固定床间歇式气化炉需要使用水与空气作为氧化剂，在常压条件下对无烟煤或焦炭进行气化处理。这种煤气化工艺虽然被广泛的应用，但其仍然会产生废水与废渣，对环境造成一定的污染。而鲁奇气化炉则需要在高温、高压条件下对煤炭进行处理，产生的气体中包括一氧化碳、氢气以及甲烷，具有较高的热值，可以将其作为城市用气。随着工艺的改进，可以将煤炭完全转化为燃烧气，不会产生固体废物。[1]但是，鲁奇气化炉的制造工艺复杂，需要使用大量的辅助设备，并且只能对块煤进行处理，设备的操作与维修难度较大，不利于工艺的推广与应用。

1.2 流化床气化工艺

流化床气化工艺是应用最早的煤炭气化技术之一，早在上世纪30年代就开始使用。为了减少煤炭损失，获得更高的煤炭利用率，又开发出了高温温克勒、灰熔聚气化以及循环流化床气化等工艺。其中高温温克勒气化工艺需要在高温、高压条件下增加入炉循环系统的吸粉循环量，促进煤炭转化率一起气化强度的提升。一般情况下，高温温克勒气化工艺需要在1000℃的高温下进行，可以处理0～10mm、含水率低于12%的粉煤。但是，这种煤气化工艺在常压下的煤炭转化率与气化效率较低。

1.3 气流床气化工艺

气流床气化工艺需要使用气化剂将煤浆、煤粉等携带到气化炉内，在气化炉的高温条件下产生气化反应。目前主流的气流床气化工艺包括Shell、Texaco、Destec等。其中Shell工艺在上世纪70年代初开始应用。我国在2005年引进了Shell气化炉，其气化能力在每天900～5000t之间。Shell气化炉的优势在于可以将干粉状的煤炭作为原料，并且对氧化剂进行充分的利用，操作简单，具有较高的转化率。但是，Shell气化炉的缺点在于其内部结构复杂，加工难度大，需要消耗较高的建设成本。[2]而Texaco气化炉在运行过程中需要较高的温度，一般为1350～1500℃，同时需要较高的压力，一般为8～19MPa。Texaco气化炉的优势在于操作简单，可以实现连续进料，一般很少出现故障。随着工艺水平的提高，Texaco气化炉已经发展为两段进煤的煤气化工艺，可以有效的提高气化效率。但是，Texaco气化炉需要以浆液的方式进料，浓度一般为50%，气化过程中需要消耗一定的氧气、水以及热量，气化效率偏低。Destec气化炉则与Texaco气化炉相似，同样需要以浆液的方式进料，同时需要加压纯氧，工作压力应保持在2～ 3.5MPa之间。在气化的过程中，需要进行两段氧化，并连续排渣，这种方式有利于提高氧化效率，同时出口位置的温度不高，不需要对其进行冷却处理。

2 煤气化技术的发展趋势

在未来的煤气化技术发展中，将会出现以下发展趋势：

2.1 提高煤气化技术工作效率

根据我国目前的节能环保需求，减少能源煤气化过程中的能源消耗是煤气化技术的主流发展方向。为了实现这一目标，需要不断提高煤气化技术工作效率，使其具备更高的转化率，同时减少气化过程中对煤炭、氧气、以及水的消耗，同时对煤气化过程中产生的高温进行充分利用。此外，还要积极开发能量回收技术，还要增加输送密度，使用二氧化碳来输送煤气，能够避免在后期进行煤气干燥。在排放煤渣的过程中，可以通过液态的方式将碎煤渣排出，同时将废水中的有利成分回收。

2.2 适应更多的煤炭种类

在未来的煤气化技术发展中，需要根据周边环境的实际状态选择合适的配煤技术，保证进料方式的合理性。为了实现这一目标，需要对气化炉进行有效的改进，使其能够适应更多的煤炭种类，不但可以适用于单一种类的煤，而且适用于混合煤，并采取必要的措施，保证气化炉的稳定运行。[3]与此同时，还要不断开发更加先进的煤气化工艺，包括煤提纯技术，将更好的原料应用到气流床气化工艺中。例如，可以通过改进工艺的方式来提高天然气合成提取工艺中的粉煤使用效率，根据固定床与气流床的具体状态进行工艺改进，有效的建设煤炭的消耗量，促进煤气化效率的提升，并妥善解决废水排放等相关问题。随着煤炭化工行业的不斷发展，节能环保技术将成为相关技术的主要发展方向，尤其是清洁煤气化技术，是实现可持续发展的重要举措。

2.3 对煤气化设备进行改进

在煤气化技术的应用与发展过程中，煤气化设备发挥着重要作用，也是煤气化工艺的核心要素。随着煤气化技术的发展，煤气化设备必须保持良好的稳定性，保证煤气化过程的顺利进行。因此，我们需要对煤气化设备进行改进：第一，提高煤炭的稳定性，保证煤炭配比的科学性，以便在煤气化过程中获得更高的反应效率。第二，优化煤气化设备工艺，使其具有更高的稳定性，保证其在煤气化的过程中能够产期稳定的运行。[4]第三，对煤气化设备中的关键配件进行优化设计，延长其使用寿命，并做好日常维护与检修工作，保证设备可以正常运行。

3 煤气化技术的净化和智能化发展

3.1 煤气化技术的净化

想要更好的实现煤气化技术的净化，需要通过对煤气化工艺的创新来妥善的解决污水处理问题，与此同时，技术人员还要对相关设备与技术进行优化与更新，有效的减少煤气化过程中废水与废渣的有害物质的产生，并实现对废水与废渣的循环利用。

3.2 煤气化技术的智能化发展

随着智能化技术的快速发展，煤气化技术也正在向着智能化的方向发展，通过各类智能化技术的应用，可以有效的提高煤气化过程中的工作效率。因此，我们必须重视智能化技术的应用，根据实际情况选择适合的智能化技术，对煤气化技术的应用进行有效的控制，促进煤气化技术水平的提升。[5]

4 结论

综上所述，我国拥有丰富的煤炭资源，在社会经济发展过程中，煤炭一直是主要的能源。在煤炭资源的应用过程中，煤气化技术发挥着重要多作用，这项技术的应用能够有效的提高煤炭资源的利用率。因此，我们需要积极发展煤气化技术，明确未来的发展趋势，采取行之有效的措施，实现煤气化技术的净化和智能化发展，为我国的经济建设与发展提供充足的动力。

参考文献：

[1]吴家桦，徐莹璐，刘四威，陈慧，郑西欧，唐万金.工业经济型煤气化技术开发及市场应用前景[J].氮肥技术，2018 （06）.

[2]颜文.中国中煤能源集团有限公司煤气化技术应用现状及发展思路[J].煤炭加工与综合利用，2019（05）.

[3]袁悦婷，袁秋华，李伟斌，姚根有，潘登峰.煤气化技术及气化炉实际应用现状综述[J].化工设计通讯，2019（01）.

[4]郭文华.浅析国内外煤气化炉的特点及在煤化工领域的应用[J].化工管理，2020（06）.

[5]袁悦婷，袁秋华，李伟斌，姚根有，潘登峰.煤气化技术及气化炉实际应用现状综述[J].化工设计通讯，2019（01）.