煤气化技术的高效清洁利用展望

煤气化技术的高效清洁利用展望

徐宝宝

延安能源化工(集团)子长化工有限责任公司    陕西省子长市    717300              

摘要：煤炭是我国的基础能源和战略原料，煤炭的清洁高效利用是社会经济发展和生态文明建设的客观要求，也是保障国家能源安全的现实需要。而如何以保证自然生态环境不受污染为前提，灵活运用科学技术方法，有效开发、利用煤炭资源，是相关工作人员需重点思考的问题。由此可见，从我国煤化工产业可持续发展目标的实现角度考虑，针对煤化工工艺与设备的关键技术展开分析研究具有重要的价值意义。煤气化是煤炭清洁高效利用的核心技术，广泛应用于煤基大宗化学品合成（合成氨、甲醇、乙二醇、醋酸、乙烯、丙烯等）、煤制液体燃料（汽油、柴油等）、煤制天然气（SNG）、IGCC发电、煤基多联产、直接还原炼铁、制氢等过程工业，是这些行业的龙头和关键技术。

关键词：煤化工工艺；设备；关键技术；煤气化

1煤气化技术介绍

煤气化技术按照气化炉的分类主要分为固定床气化技术、流化床气化技术、气流床气化技术三大类，各种气化技术均有其各自的优缺点，对原料煤的品质均有一定的要求，其工艺的先进性、技术成熟程度也有差异。

1.1固定床气化技术

固定床气化技术，气化压力0.1～3MPa，气化剂为水蒸气和氧气。其中代表技术有Lurgi加压固定床气化技术、BGL固定床熔渣气化炉、昌昱GAG炉气化技术。该技术以块煤或小颗粒煤为原料，无法使用粉煤和水煤浆，运行中原料煤与气化剂逆流接触，使得所产煤气终温小于其它炉型，挥发分不易析出，原料转化效率较低；该技术单炉投煤量最大约1000t/h，气化能力较低，装置规模、原料、能耗及环保的局限性较大，目前在国内市场均已逐步淘汰。

1.2流化床加压气化技术

流化床加压气化又称之为沸腾床气化，是一种成熟的气化工艺，在国外应用较多，该工艺可直接使用0～6mm碎煤作为原料，备煤工艺简单，气化剂同时作为流化介质，炉内气化温度均匀，典型代表技术有德国温克勒气化技术，山西煤化所的ICC灰融聚气化技术和恩德粉煤气化技术。

虽然近年来流化床气化技术已有较大发展，相继开发了如高温温柯勒(HTW)、U-Gas等加压流化床气化新工艺以及循环流化床工艺(CFB)，在一定程度上解决了常压流化床气化存在的带出物过多等问题，但仍然存在煤气中带出物含量高、带出物碳含量高且难分离、碳转化率偏低、煤气中有效成分低，而且要求煤高活性、高灰熔点等多方面问题，近年来，该技术在国内市场未有规模化应用。

1.3气流床加压气化技术

气流床加压气化技术以煤粉（大部分粒径<90um）为原料，多以纯氧和水蒸气作为气化剂，在高温高压下完成气化过程，粗煤气中有效气(CO+H2)含量高，碳转化率高，不产生焦油、萘和酚水等，是一种环境友好型的气化技术。

气流床气化技术主要分为水煤浆气化技术和粉煤气化技术。目前，气流床气化技术主要有以下几种:

1.3.1德士古Texaco（AP）水煤浆气化技术。该技术对煤种要求较为苛刻，气化炉存在物料易短路、氧气和煤颗粒（液滴）混合不均、火焰对气化炉下部的冲蚀严重、气化炉耐火砖寿命短、合成气带水带灰等缺陷。该技术在上世纪后页世界性石油危机时期得到了广泛应用，后受石油价格下跌影响，2000之后在国内和国外的应用已非常鲜见。

1.3.2 Shell粉煤气化技术。Shell粉煤加压气化技术在煤粉高压输送、气化炉结构、流程设置等方面有其独特创新之处，但其工艺流程最早是为了适应IGCC系统而设计，在国内市场煤化工领域可参考工程经验很少。

1.3.3 GSP粉煤气化技术，该技术由德国燃气研究所开发，属单喷嘴下行式粉煤气化加压气化炉。

2005年，神华集团宁夏煤业集团公司（现为国家能源集团宁夏煤业集团公司，简称宁夏煤业）签订了合资协议，并在60万吨煤制丙烯项目上首次采用GSP粉煤气化技术，投产后出现了煤粉输送不稳定、烧嘴烧蚀、水冷壁烧损、碳转化率低、后系统积灰堵塞严重等问题。宁夏煤业采用多喷嘴对置式水煤浆气化技术的初步净化和渣水处理系统，对GSP气化装置的合成气洗涤系统进行全面改进，而后应用于宁夏煤业400万t/a煤制油项目，但其合成气激冷与洗涤系统与多喷嘴对置式水煤浆气化的关键单元技术相似。

1.3.4科林粉煤气化技术，科林粉煤气化技术与GSP粉煤气化技术无本质区别，是德国统一后原民主德国燃料研究所的技术骨干成立的不同公司，推广同一个技术。兖矿集团（2020年重组为山东能源集团）目前国内推广的科林气化技术，在合成气激冷和洗涤系统的流程配置上，基本沿袭了兖矿开阳的气化装置。但目前国内主推科林炉多喷嘴水煤浆气化技术，该炉型采用耐火砖结构，耐火砖寿命短，更换需一个月且成本较高。

1.3.5目前国内主流煤气化技术有华东理工大学四喷嘴水煤浆气化技术、航天炉HT-L技术、宁夏神耀科技有限责任公司气化技术（神宁炉）、北京清创晋华科技有限公司气化技术（晋华炉）。

2煤化工设备关键技术要点分析

2.1煤气化技术要点

对于煤化工设备设施的关键性技术要点来说，主要涉及：（1）需重视气化设备对煤种的广泛性与适应性的提升，确保不同灰含量、灰熔点、黏度的煤种均具备气化的效果。（2）适当增强气化设备的气化效率与处理能力，对不同的气化机理进行深入分析研究，并合理改进设备设施的结构，确保设备设施结构的优化。（3）需选取合理科学的加压气化工艺，使能源浪费有效减少，并适当增强气化强度，使气化后带出物的损失得到有效减少。（4）需减轻对自然生态环境的污染，遵循保护自然生态环境的基本原则，使煤化工设备关键技术优势充分发挥处理。

2.2煤气化设备选择要点

相关煤化工企业需严格贯彻实事求是的工作原则，加大对气化设备选择环节工作的重视程度，综合考虑企业自身的生产规模与厂房规模，选择出适宜的气化设备类型。如果选择的气化设备规模小，则很难与企业原本的生产需求相符；倘若选取的气化设备规模大，则易造成生产运行困难问题的发生，并为企业带来很大程度的经济损失。除此之外，以我国大部分煤化工气化企业规模层面分析，在实际生产过程中单台气化炉的生产规模可选择1 000t/d，从而使企业正常、安全可靠的生产经营得到有效保证，进而提升企业的经济运行效益。

3煤化工发展的应对措施

3.1发挥国家的相关政策优势

煤化工企业的快速发展与我国的经济发展息息相关。因此，煤化工企业的发展时刻受到社会的高度重视，相关政策的实施一定程度上有利于煤化工企业的发展。目前，各个行业都面对着各种各样的挑战，煤化工行业亦是，这就要求各个行业的发展必须与时代发展的方向一样，跟上国家的经济发展，有效发挥多个系统结合的作用。

3.2提高区域资源利用率

随着我国工业的发展，完善对煤化工企业的管理制度至关重要，传统的工业对人们的生活环境造成严重的污染，而企业的发展还需要巨大的资金池，涉及的领域较广。因此，对于煤化工企业的管理要更加严格，政府的相关部门要发挥引导作用。政府部门要加大对发展良好煤化工企业的政策支持，为煤化工企业的快速发展提供保障，推动我国的经济增长。

4结语

煤化工气化工艺的目标关键在于降低煤炭对生态环境产生的污染，进一步为促进国家经济发展提供能源方面的有效保障支持。与此同时，煤气化装置作为煤化工的核心和龙头装置，必须具有稳定供应合成气的性能，是整个煤化工装置能否稳定运行的关键，因此对气化系统的长周期可靠性提出了非常高的要求，并进一步为煤化工企业稳步、可持续发展奠定坚实的基础。

参考文献

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[2]肖超.分析煤化工工艺与设备的关键技术[J].石化技术，2019，26（8）：232-232，236.

[3]王辅臣.《中国学术期刊》洁净煤技术[V],2020