现代煤气化技术发展综述

2020-11-26刘旭

商品与质量 2020年11期

刘旭

中煤鄂尔多斯能源化工有限公司内蒙古鄂尔多斯 017317

我国是煤炭资源大国，同样也是煤炭消耗大国，当前我国主要的能源结构仍然是以煤炭为主[1]。则我国煤炭气化技术仍然有较大的发展空间，在我国国家政策支持下，社会促进下，应该大力提高我国煤气化自主知识产权的保护，加大对技术研发的扶持，同时兼顾技术的引进与学习，有效的控制生产成本，提高我国煤炭利用率。

1 煤化工技术现状

传统煤化工主要是指利用煤经过一定的加工制备农业化肥、焦炭、合成氨等领域，国内煤化工产品的产量位居世界前列。但是由于我国社会对煤依赖度较高，大规模发展煤化工企业，而煤化工加工工艺技术水平比较落后，产生的废气废渣无相应的环保处理措施和回收再利用的加工设备，以至于造成大量的资源浪费，环境污染严重，严重影响人们的生活。随着国内科学技术和经济水平的发展，国家出台了相关环保法律法规，大力整治环境污染，比如规划专门的化工园区，特别是在长江沿线整体搬迁煤化工厂到化工园区，形成煤化工产品直接进入下一工厂，煤化工技术也随之提高，部分落后产能退出，传统煤化工行业慢慢开始恢复。

2 煤气化技术现状

煤气化是在高温高压或常压的条件下，在气化剂的作用下，生成气体产物。煤气化的产品主要有氨和甲醇。目前，在国内，煤气化的技术种类主要有三大类，第一类是固定床煤气化技术，主要包括鲁奇炉、间歇固定床气化炉和鲁奇改进气化炉，三种气化炉各有优缺点。鲁奇炉反应温度高，效率高，但是好氧低；间歇固定气化炉操作简单，技术落后，污染重；改进鲁奇炉效果最好。第二类是气流床煤气化技术，此种技术指标都比较好，污染小，气化效率高，但是要求工艺技术水平高。第三种是流化床煤气化技术，此种技术可以用在劣质煤的煤气化中，但是气化率和转化率都不高。煤炭气化未来发展理念应是高效、环保、高产量、低能耗，长期看，开发煤气化的清洁能源也是必不可少的。在煤气化的过程中，还可以通过改变探测仪器和研发新的工艺路线等提高煤化工气化产业[2]。

3 煤气化工艺技术介绍

3.1 固定床气化技术

目前固定床气化技术主要有两种：一种是BGL气化炉工艺，一种是由德国鲁奇公司开发的鲁奇气化炉。固定床间歇式气化炉采用空气和H2O作为氧化剂，煤炭品种为无烟煤和焦炭，能够在常压条件下发生气化反应，早期使用比较广泛。该技术在气化过程中污染仍然较大，容易产生废水、废渣等，在我国目前环保政策下发展前景渺茫。鲁奇气化炉是由德国首次使用的，原理是在高温（800-900℃）、高压（2.5-4.0MPa）下，分别将煤炭反应产生含CO和H2外，还含有CH4以及其他气体，气体成分简单，热值高，能够作为城市用气。BGL气化炉工艺和鲁奇气化炉工艺都属于固定床气化工艺，BGL气化炉工艺是在鲁奇炉工艺基础上改进，BGL气化炉是液态排渣，故两者下部结构不同，相比较之下，BGL气化炉操作压力高、汽氧比低、耗水量少、出口有效气体CO和H2含量高，在国内煤化工产业广泛应用。

3.2 流化床气化技术

最早工业应用的煤炭气化技术就是温克勒流化床气化工艺，在上世纪30年代投入使用。后来为了提高煤炭利用率，降低流化造成的碳损失，学者们开发除了高温温克勒、灰熔聚气化以及循环流化床气化等工艺，其中最典型的是高温温克勒气化技术。高温温克勒气化法是在高温、高压的状态下，提高入炉循环系统的吸粉循环量，以此来增强汽化炉炉内部的煤炭转化率，同时能够提高粉煤的气化强度，提高CO的产率[3]。

4 煤气化技术发展趋势

从以上的研究综述能够得出，针对不同煤气化的煤种，各种工业化的气化技术都有其优势和缺陷。在技术选择和使用主要取决于煤种以及所需要的产品，目前并没有一种能够适用所有煤种的煤气化工艺。则总的来说，在我国环保力度的不断加大，能源需求量的不断增长的情况下，这都要求我国煤气化技术向清洁型、智能化、规模化的方向发展，这样能够有效的降低气化炉的使用数量、节约人力成本、改善工作环境、降低运用成本等。

国家目正在推进节能降耗生产措施，针对煤气化生产工艺，最关键的技术攻关之一就是有效的降低耗能，并且提高有效合成气的性能。降低能耗首先就应该保证气化炉运行的稳定性，保证煤质、种类的稳定性，避免频繁调节气化炉的工作状态，保证气化炉长时间稳定运行。再者，进行气化装置的改进与优化，进行技术创新，提高设备运行的可靠性。如今，我国仍然是世界范围内的能源消耗大国、制造业大国、用电量大国，这就进一步要求我国对煤炭资源的利用需要进一步的升级与开发，提高煤炭的附加值。为了保障我国可持续发展，提高自然环境的保护，进行煤气化技术的升级刻不容缓。总的来说，目前我国乃至世界在煤气化技术的应用仍然有较大的升级空间，并且应该尽可能的降低能耗，避免产生“三废”对环境造成污染[4]。