我国煤气化技术的特点及应用

赵乐

【摘  要】在社会经济建设的新时期，煤炭资源在我国能源结构中仍占据十分重要的地位，这为煤气化技术的发展与研究提供了十分有利的条件。同时，随着煤气化技术的不断完善与普及，煤气化已经逐步发展为一个重要的化工产业。但在具体的应用过程中，煤气化技术仍存在一定的不足有待改进。基于此，论文就我国煤气化技术的特点及应用展开了细致的分析与研究。

【Abstract】In the new period of social and economic construction， coal resources still occupy a very important position in China's energy structure， which provides a very favorable condition for the development and research of coal gasification technology. At the same time， with the continuous improvement and popularization of coal gasification technology， coal gasification has gradually developed into an important chemical industry. But in the specific application process， coal gasification technology still has some existing shortcomings to be improved. Based on this， this paper analyzes and studies the characteristics and application of coal gasification technology in China.

【關键词】煤气化技术;特点;应用

【Keywords】coal gasification technology; characteristics; application

【中图分类号】TQ546                                             【文献标志码】A                                                 【文章编号】1673-1069（2021）07-0188-02

1 引言

在我国现阶段，甲醇与合成氨工业的发展已经相对成熟，二者在实际生产过程中所使用的能源主要为煤、焦炉气与天然气。但由于我国的能源特点主要表现为缺油少气，煤炭资源较为丰富，这就在一定程度上决定了煤在我国合成氨与甲醇工业原料中的主导地位。目前，煤气化炉的类型主要有3种，分别为流化床、固定床与气流床。而针对不同的炉型，又有着多种造气方式之分，例如，灰熔聚、恩德炉等。而在具体应用中，不同的煤气化技术，其工艺特点与实际应用情况也有很大的不同。

2 我国发展煤气化技术的必要性

首先，我国具备对煤气化技术进行深入研究的先天优势与条件。这主要得益于我国丰富的煤炭资源储备量。在世界各国当中，我国的煤炭储量名列前茅，再加上煤炭种类这方面的选择也较多，这就可以有效满足煤气化技术不同工艺流程对于煤炭的个性化要求。为此，丰富的煤炭资源就可以为煤气化技术的发展提供有利的条件。

其次，大力发展煤气化技术，对于我国化工产业的可持续发展具有十分积极的影响。根据我国现阶段的能源结构来看，其结构并不合理。在3种主要的能源当中，煤炭资源的储备量最为丰富，但天然气与石油的储备量却十分匮乏。与此同时，若要站在人均拥有量这一角度上考虑，我国的天然气与石油产业的发展较为滞后，而每年大量进口石油就是最有力的证明[1]。

最后，随着我国现代化建设水平的不断提高，社会经济发展速度的不断加快，我国的社会生产生活在能源利用形式方面，也提出了更多更新的要求。而为了弥补我国能源结构不合理这一缺陷，大力发展煤气化技术就显得十分必要。

3 我国主要的煤气化技术及特点

根据煤气化技术的实际应用情况来看，我国合成氨与甲醇的生产规模在世界上名列第一。在具体生产过程中，应用最多的技术类型就是流化床技术、固定床技术与气流床技术。而这3种技术类型，主要是根据煤气化技术中煤气炉的类型来进行合理划分的。

3.1 气流床技术

在具体应用中，气流床技术的主要优势就是在煤质与媒介方面表现出了超强的使用能力。同时，由于其预处理环节的相关操作较为简便，多数情况下可选择煤粉形式，将煤质喷射到气化炉内，因此，该种技术工艺流程更为灵活，可以在实际生产过程中，为变换装置的改造提供便利。而当煤粉在炉内充分反应后，对其所形成的炉渣进行清理也是十分方便的，因此，不存在设备对媒介有过多的黏性要求[2]。

同样，气流床技术的缺点也是因煤粉的特殊形式而产生的，典型表现为煤粉粒度越小，其对于灰熔点的要求就越低。而针对气化炉的实际反应情况来看，当灰熔点较低时，炉内的煤炭资源就无法进行充分的反应，这就会导致原材料的大量浪费[3]。在这种情况下，要想确保煤炭资源在汽化炉内完成充分的反应，就要结合实际情况，添加适量的助熔剂。例如，二氧化三铁以及氧化钙等成分，但这一举措会大大增加生产成本。

根据气流床技术在我国现阶段的总体应用情况来看，气流床技术之所以可以得到更加充分的利用，主要是因为该种技术对于煤质来讲具有较强的适应能力。为此，对气流床技术进行更加深入的研究是我国现阶段煤气化技术发展的主要趋势。

3.2 固定床技术

调查数据显示，我国现阶段所生产的合成氨化工产品当中，大约有70%以上的产品均是选择固定床技术进行生产与加工的。同时，固定床技术也是我国应用最早、应用范围最广的一种煤气化技术。该项技术通过大约30年的技术创新与改建，在当前背景下已经具备了较为完整的技术体系，并且已经拥有了自主产权，可以在生产工艺、产品回收以及设备制造等多个环节实现国产自动化。

对固定床技术的原理进行分析可知，该项技术主要是借助固定层间歇气化早期系统，待粗煤气在气化炉内形成之后，再使用固定床技术来对粗煤气进行提取、净化与回收[4]。而近年来，固定床技术通过多年的发展，也延伸出了较多的工艺分支，例如，水煤气与干煤气等。在实际应用期间，由于固定床技术对于环境的依赖程度并不高，因此，可以安装应用于大部分的煤化工企业。

固定床技术的主要特点就是应用了间歇制气机制，因此，无需使用專业的气化剂，对于环境的依赖性不大。但其缺点也是较为明显的，突出表现为对于碳的利用程度较低，因此，转化率较低，而平均的煤气发生率只能够达到20%左右[5]。由此可知，固定床技术是十分不适合应用于各种规模较大的煤化工企业的具体生产过程当中。与此同时，在原材料的选择方面，固定床技术也表现得较为苛刻。这主要是因为应用固定床技术进行生产的操作，均要选择无烟煤当作生产原料，这不仅会大大增加预处理环节的成本支出，同时，也会增加不必要的工艺处理流程。并且也能够理解为，后期条件的宽松，主要是来源于前期预处理条件的严苛。

3.3 流化床技术

通过与固定床技术的比较，不难得出流化床技术在我国发展的时间最短，起步较晚。这主要是因为流化床技术在20世纪90年代后才正式进入中国。但与其他煤气化技术相比，流化床技术的发展速度是相对较快的，这主要得益于流化床技术对于气化剂的各项要求均相对宽松，允许使用多种气化剂。再加上该项技术在生产最终产品时，具有很大的选择空间，例如，可以选择水煤气或者空气煤气等多种不同的类型。因此，流化床技术可以被有效应用于各种要求不高的小型煤化工企业，同时，也能够满足民用领域的应用要求。这也是流化床技术能够在短时间内快速普及的主要原因之一。依据流化床技术当前发展的整体情况来看，该项技术当前已经完全实现了设备的国产化。

除此之外，另外一个能够促进流化床技术快速发展与普及的原因就是，该项技术对于煤种的要求并不高，且同样具有一定的宽泛性[6]。目前，除了无烟煤以外，长焰煤、褐煤以及其他黏性较弱的煤质都可以在流化床技术实际应用的过程中使用。同时，受这一特性的影响，我国多数企业都可以采用流化床技术来完成合成氨的生产工作，并且可以取得良好的效果。

通过对流化床技术的深入分析之后发现，该项技术在应用过程中的主要优点就是设备投资较少，原料成本低;而其缺点就是对煤质的黏性要求相对较高，多数情况下会采用弱黏性的煤质。为此，在对原材料实施预处理的过程中，所需完成的准备工作较多，且目前针对这一缺点，尚未研究出一种有效的解决方法。

4 结语

根据我国当前的能源结构来看，大力发展煤气化技术不仅可以有效丰富能源结构，提高社会能源的均衡利用率，同时，能够推动我国社会经济的稳健发展。但站在技术角度来讲，本文中所提到的3种煤气化技术都存在着较为明显的优劣势，因此，在实际应用的过程中，一定要根据生产环境与生产流程，结合生产产品的相关要求来进行合理化的选择，并确定出一种最为恰当的工艺方式。

【参考文献】

【1】王鹏.小容量高参数煤气发电技术应用特点及分析[J].百科论坛电子杂志，2020（12）：1644.

【2】秦文永.煤气化技术及气化炉实际应用现状综述[J].中国化工贸易，2020，12（19）：81-82.

【3】杨利民，赵渊，高志强.几种主要的煤气化技术的原理、优缺点对比及发展趋势探析[J].中国战略新兴产业，2020（34）：25+29.

【4】袁悦婷，袁秋华，李伟斌，等.煤气化技术及气化炉实际应用现状综述[J].化工设计通讯，2019，45（1）：15+44.

【5】高崧.煤炭深加工示范项目中的煤气化技术[J].中国化工贸易，2020，12（22）：103-104.

【6】王红林.适应晋城无烟煤气化的煤气化技术经济分析[J].煤化工，2020，48（1）：15-17+33.