煤炭氣化技術的發展及應用中的若干問題探討

齊晶晶 袁永強 武振偉 趙中鑫(蘭州石化職業技術學院, 甘肅 蘭州 730060 )

煤炭氣化是指以煤或焦煤為原料，以氧氣、水蒸氣或氫氣等作為氣化劑，在一定的溫度和壓力下通過化學反應將固體煤或焦煤中的可燃部分轉化為氣體燃料的化學過程。通過采用煤炭氣化技術不僅可以提高煤炭的利用率，而且可以提高燃料的安全性。

1 煤炭氣化技術的種類及其應用

隨著技術設備的更新發展，煤炭氣化技術的種類也在不斷豐富。在應用煤炭氣化技術時應該考慮氣化技術的特征、設備的特點以及煤種等。

(1)固定床或移動床氣化技術 此技術主要包括：常壓固定床氣化、加壓固定床氣化兩種類型。在常壓固定床氣化中最主要的設備是常壓固定床氣化爐，該設備能夠有效的減少直接燃煤或燃油污染物的排出。在一些中小型的化肥廠中經常使用常壓水煤氣化，但是要得到更好的發展，就必須要提高生產效率和減少污染。與前兩種技術相比，加壓固定氣化技術的應用就非常可觀，在我國主要是在化工合成和城市煤氣中應用。雖然這種技術有氣化效率比較高、消耗的氧氣較少等優勢，但是，這種技術也有消耗的蒸汽比較多以及焦油和酚水難處理等缺點。在加壓固定床氣化技術中各方面生產性能比較優越的是液態排渣的BGL氣化技術，真正的做到了節能減排。

(2)流化床氣化技術 流化床氣化技術分為常壓流化床技術和加壓流化床技術。常壓流化床氣化技術在生產燃料和合成氨等方面對煤的適應性比較好。比如：褐煤、次煙煤等這些混合性的煤都可以作為常壓流化床氣化的原料，規模小的煤化工廠會使用這種氣化技術。此外，這種技術在處理垃圾和氣化生物質領域內也有很好的應用。對于這種技術的未來發展來說，需要提高其氣化的效率和煤炭轉化的效率。加壓流化床氣化技術是一種比較成功的煤炭氣化技術，隨著該技術的不斷進步和發展，將會在一些大規模的煤化工廠中得到廣泛的應用。

(3)氣流床氣化技術 氣流床氣化技術包括水煤漿進料和干粉進料兩種氣化方式，其中水煤漿進料氣化技術比較成熟。對于水煤漿進料氣化技術的發展來說，其突破點在于：提高入爐水煤漿的濃度、提高噴嘴和耐火磚的利用率、節約氧氣和投資成本。雖然曾有企業試圖通過降低氣化的溫度來提高耐火磚的利用率，但是由于氣化的排放物過高，在實際中沒有廣泛的應用。干粉進料的氣化技術早在國外就應經成功的應用過，該技術主要是用在甲醇的合成中。而干粉進料氣化技術在行業內也得到了很多的爭執，比如：是采用廢鍋還是激冷流程來冷卻煤氣。

2 煤炭氣化技術的適應性

氣化技術對于煤的種類是有一定要求的，并不是所有種類的煤被氣化后都可以產生經濟效益。為了提高氣化技術對煤種的適應性，可以采用配煤氣化方式和分級氣化方式。配煤時通過在原有的煤種添加一些其他的煤種的煤，來調節煤的化學性質。分級氣化是指對煤炭氣化過程中各種能源進行再次的利用。比如在氣流床氣化方式中，其排放的灰渣和煤渣等都可以在其他領域中再次的使用。

(1)褐煤 褐煤的含水量比較高，一般是在30%～50%左右，因此將褐煤作為氣化的煤原料時，需要對褐煤進行干燥處理。其干燥處理的標準是：褐煤的含水量不能超過8%。然而采用干燥處理會加大工作量，不僅不能降低成本，反而還會加大氣化的成本。另外從褐煤中排出的水又是否可以回收進行再次利用這也是要考慮的問題。要解決以上褐煤的含水量大的問題，有兩種方法。一種是和其他的煤種一起調配后再使用，另一種是改變褐煤的質量。通過相關的實踐研究證明，通過低溫干餾的褐煤在進行干燥處理以后，可以回收制成高濃度的水煤漿使用。

(2)高灰高硫煤 在國內當干粉煤的灰度達到20%左右時會采用氣流床氣化技術，灰度過高必然會增加氣化的能源消耗，不利于節能環保。為此在采用高灰作為氣化的原料時可以采用固定床流化的氣化方式，這種技術雖然能夠適應高灰度的煤，但是在實際的使用中依然要考慮氣化的節能性，為此在氣化前要對高灰高硫煤進行除灰處理。有效的辦法是與其他的煤種進行調配以降低煤中的含灰量。此外，還要注意高硫煤，在氣化的過程中會產生H2S，會腐蝕設備，因此在氣化前要進行除硫處理，這無疑會增加成本、造成水質的污染。

(3)高灰熔融性溫度煤 高灰熔融性溫度煤在我國的山西、河南、貴州等地區有大量的生產，由于這種煤的粘性不是很好，因此通常用在固定床流化氣化中來降低煤中的含灰量。在采用氣流床氣化方式時不宜采用這種煤作為氣化的原料。在采用水煤漿氣化方式時，可以采用這種煤，但是要將FT的溫度控制在1350℃以下。如果是水冷壁技術，FT的溫度可以超過1450℃。對于降低這種煤灰額度熔點來說，雖然可以通過加助溶劑來達到以上的目的，但是卻不夠經濟環保。

3 結語

煤氣化技術對于化工生產和合成來說是一項重要的技術。對于不同的煤種來說，可以采用不同的氣化技術，并在氣化之前分析該煤種的特點，盡量采用經濟性的辦法進行氣化前的加工處理，以提高氣化的效率、降低能源的消耗、減少污染物的排放。

[1]陳菊枝,洪獻春.煤炭氣化技術[J].化學工程與裝備,2011，(04).

[2]郭冠龍,滑懷田.淺析煤炭氣化技術及發展趨勢[J].陜西煤炭,2011，(04).