煤制氣方法的技術現狀及工藝研究

吳華軍（重慶市北碚區煤炭管理局，重慶 400700）

煤制氣方法的技術現狀及工藝研究

吳華軍（重慶市北碚區煤炭管理局，重慶 400700）

伴隨著世界范圍內的能源危機以及環境問題，采用煤制氣方法不僅能夠提高煤炭資源的使用效率，同時還能緩解環境問題，但是在煤制氣過程中，需要依靠強有力的煤制氣技術。本文主要分析的是煤制氣方法的技術現狀及工藝。

煤制氣；技術現狀；工藝研究分析

煤制氣技術是將天然的煤炭資源直接液化制成油品或者是在高溫下將煤炭資源氣化制成合成氣，合成氣可以作為甲醇、合成油、天然氣等相關油氣產品的原料。煤制氣該方法不僅能夠提高煤炭的燃燒效率，同時屬于一種清潔型燃料。隨著煤制氣技術的應用，我國在煤制氣方面取得了一定的成就，掌握當前煤制氣技術現狀對于進一步提高煤制氣技術的應用具有重要意義。本文主要就煤制氣方法的技術現狀及工藝研究分析如下：

1 煤制氣技術現狀分析

煤制氣技術落后使得現有的煤制氣技術無法保證社會需求，在重慶地區，考慮到煤礦安全以及環境等相關問題，先后將大量的煤礦關閉，最終整個重慶地區大約只保留70家煤礦企業埋，在這種情況下重慶地區的用煤問題將難以保障，不僅如此，我國中西部地區均存在著嚴重的用煤問題，南方地區煤礦較少，而且存在著安全系數低、開采難度大等特點，而煤制油、煤制氣技術的發展能夠有效的解決上述問題，而且在實現過程中具有清潔、環保、便于提純、方便儲藏以及運輸等優勢，進一步而言，我國存在著煤制氣技術的迫切需要，掌握當前煤制氣技術現狀，能夠不斷實現創新，加快煤制氣技術的發展。現階段全世界范圍內煤制氣技術方面采用的方法主要是德士古煤氣化技術、殼牌煤氣化技術、噴嘴對置式氣化技術、灰熔聚煤氣化技術以及魯奇氣化技術等。這些煤制氣技術能夠進一步促進我國煤制氣的發展，保證社會的實際需求，提高煤制氣產品的占有率[1]。

2 煤制氣常用的技術方法以及工藝分析

2.1 德士古煤氣化技術

該煤氣化技術工藝流程主要以水激冷工藝為主，部分會采用廢鍋流程，水煤漿構成的單噴嘴下噴式是實際煤氣化技術應用過程中的氣化爐結果，在生長過程中，單爐容量可高達2000噸，壓力能達到4～6.5MPa。我國應用德士古煤氣化技術最早的的是山東魯南化肥廠，當然當前采用該技術進行煤氣化產品生產的工廠數量逐漸增大，技術更成熟，在設備中采用的水煤漿能夠保證生產過程中的壓力需求，此外，水煤漿中的含水量可達到40.0%，有效的降低了熱值，限制了煤的質量[2]。

德士古煤氣化技術應用中具有以下特點：每次的生產能力較大、產品中甲烷含量低、沒有焦油等污染物、操作中的溫度較高、煤氣產品質量可靠等，但是該煤制氣技術要求采用的煤炭資源中含水量較低，煤炭資源中的含氧量不允許超過15.0%，灰渣流動性好，粘度較低。此外，德士古煤氣化技術也存在著一定的不足之處：氣化溫度較高影響到爐內耐火磚的耐久性，成本投入增加，噴嘴使用周期短，產品生產中的持續性受到影響；工藝生產過程中的管道也同樣具有嚴格的要求，因而總體資金投入較大[3]。

2.2 殼牌煤氣化技術

殼牌煤氣化技術采用的汽化爐為干煤粉多噴嘴上行式，該氣化技術中設備結構復雜、操作難度大、功耗大等，應用范圍有限。原料為干煤粉，氣體有高壓高溫特性，產煤質量較好，有效氣體所占比例較大，生產過程中的高溫高壓氣體能夠循壞回收利用，鍋爐內部沒有耐火磚的存在，維修工作量較小。但是具有以下缺點：廢熱鍋爐以及汽化爐的存在增加了設備的結構復雜性，尤其是在控制系統方面結構更加復雜，造成了實際操作難度較大，在選材上同樣的也難度較大，而且過濾器容易發生堵塞，總體投資也較高[4]。

殼牌煤氣化技術在實際應用中具有以下技術特點：（1）對多種煤種均可適用，Shell氣化爐對于煙煤、無煙煤、石油焦以及褐煤等原料均可適用，如果煤種的水分含量較高、含硫量較大、灰分等同樣適用；（2）設備的生產能力較大，單臺汽化爐直徑可達到4600mm，氣化壓力能達到4.0MPa，每日投煤量可超過2500噸；（3）氣化中的溫度高，氣化過程中溫度能達到1450℃～1600℃。高溫使得碳的轉化率高達99.0%，煤氣中的有效成分可達到90.0%以上。總體熱效率可達到98.0%；（4）生產中對氧氣的需求低，與水煤漿氣化工藝相比，在實際生產中的需氧量可降低15.0%～20.0%，需氧量的減少能夠減少空分裝置的投資；（5）運行周期延長，水冷膜壁為汽化爐壁冷卻的結構型式，內部沒有耐火轉，噴嘴設計使用可超過8000h，總體維修工作量小，運行更加安全可靠，使用時間延長，保證了連續性工作的需求。

2.3 噴嘴對置式氣化技術

噴嘴對置式氣化技術術我國自主研發的新技術，投入使用后的日投煤量可達到1150t，壓力能達到4.0MPa，目前，國內采用該技術的企業達到了十三家。該技術方法能夠進一步提高熱傳遞效率噴嘴較多，增加了撞擊波，提高碳的轉化率，有效氣體的含量也較高，但是在具體應用過程中，氧氣的需求量較大，對有效氣體的成分造成影響，要求煤質量較高，控制系統復雜，內部有耐火磚的存在，容易出現故障，投資費用較大。

3 煤制氣技術發展趨勢

上述幾種煤制氣技術作為國內外常用的煤制氣方法，但是存在著不同的優缺點，因而需要立足現在，實現對煤制氣技術的創新，從經濟效益以及社會效益考慮，高壓、大容量氣流床氣化技術將會是煤氣化技術的主要發展方向，該煤制氣技術符合清潔能源的要求，在此基礎上，結合現有的煤制氣技術，未來大型煤氣化技術需要不斷提高煤氣化整體效率、增加氣化爐單爐生產能力、提高煤制氣技術中對各種煤的適應性，此外，提高煤制氣過程中對煤的利用率、減少污染物，實現技術性、經濟性與環保性的協調統一，實現多元化的技術集成。

4 結語

煤制氣技術的發展為煤制氣奠定了基礎，雖然在煤制氣方面可采用的技術方法較多，但是當前常用的煤氣化技術均存在著一定的不足，而現階段煤制氣有著迫切的需要，實現技術創新、明確未來煤制氣技術發展趨勢可為煤制氣的發展提供參考。

[1]喻小彪.幾種煤制氣方法的技術應用及工藝比較[J].化工管理,2014(24).

[2]張占梅,付婷.煤制氣廢水處理技術研究進展綜述[J].環境科學與管理,2014(10).

[3]王兆才,陳雙印,儲滿生,等.煤制氣-豎爐生產直接還原鐵淺析[J].中國冶金,2013(01).

[4]王偉,韓洪軍,張靜,等.煤制氣廢水處理技術研究進展[J].化工進展,2013(03).