現代煤氣化技術發(fā)展趨勢及應用綜述

楊志強（義馬煤業(yè)綜能新能源有限責任公司，河南 三門峽 472300）

現代煤氣化技術發(fā)展趨勢及應用綜述

楊志強（義馬煤業(yè)綜能新能源有限責任公司，河南 三門峽 472300）

如今，隨著我國社會經濟的迅速發(fā)展，生活和建設的各領域對能源的需求與日俱增。煤炭一直是我國能源的主體，煤炭生產總量也在逐年快速提升，而其消費量占我國總消費量的很大比重。現在，環(huán)境保護問題受到人們越來越多的關注，如何實現煤炭向清潔、高效的利用轉換是未來發(fā)展的必然趨勢，煤氣化是更新利用的一種良好途徑。我國十分重視現代化煤氣技術的研究與發(fā)展，其在實際應用中也發(fā)揮了舉足輕重的作用。本文通過實例介紹并探討了現代煤氣化的在我國的發(fā)展與應用，僅供大家參考。

煤氣技術；發(fā)展趨勢；應用

1 現代煤氣化技術發(fā)展趨勢

1.1 我國現代煤氣化技術的發(fā)展

我國是煤炭大國，煤氣化技術在我國的發(fā)展已有幾十年的歷史。上世紀我國實現了從無煙煤到煤氣化先進技術的研究，并探索了水煤漿的加壓氣化及其他一些先進技術。這些現代煤氣化技術已廣泛應用在我們社會的生產生活之中，促進了我國的經濟的發(fā)展，為社會各行的建設事業(yè)提供了必要基礎。如今隨著環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，煤炭的利用方式要通過科學技術，實現潔凈的轉換，這項事業(yè)是一項具有潛力和發(fā)展的工程。

1.2 現代煤氣化技術的發(fā)展方向

（1）高溫氣化：讓煤炭重點組分于高溫下得以鈍化，其最終產品變得更為純凈，對環(huán)境的污染變得更小。

（2）加壓氣化：使壓力增大，并且完成氣體凈化，同時加大凈化的投資，從而降低耗能。

（3）粉煤氣化：減少氣化反映時間，提升氣化爐的轉化速率和生產效率。

（4）純氧氣化：減少惰性氣溫度變化引起的損耗，降低壓縮中的耗能，使煤氣化更經濟科學。

（5）液態(tài)排渣：為保護環(huán)境，降低污染，煤渣要高溫處理，達到最大程度的凈化。

（6）氣化爐大型化：降低成本，提高項目建設效率。

2 主要煤氣化技術的應用

2.1 氣流床

氣流床，如圖1的(d)，需要氣化的粉煤懸浮在氧氣（或空氣）和水蒸汽之中。煤灰在氣化爐的高溫中熔融成液體從底部排出。大型的工業(yè)化氣化爐有德士古、謝爾、KT等。這些氣化爐典型的操作壓力是35 Bar,氧氣是主要的氣化介質。許多IGCC裝置用的是氣流床。與其他的氣化爐相比，氣流床的產氣量比較大（100MWe），但是只能用化石燃料和精制廢物，很少用生物質燃料，因為燃料的顆粒必須非常細（一般在80~100微米）。

2.2 流化床

在圖1(b)和(c)所示的流化床氣化爐中，燃料在流化的小顆粒床中與適當的氣化劑，如空氣或氧氣、水蒸汽接觸并氣化。德國人溫克勒在1921年發(fā)明了“流化床”，并于1926年將空氣鼓風的、工業(yè)化的流化床氣化爐煤氣用于發(fā)電機組。至1929年，5個機組的發(fā)電量達到了100MW（A.M.Squires,1983）。1970年代發(fā)生的“石油危機”擊發(fā)了人們對流化床氣化的興趣，于是產生了如圖1所示的第二代鼓泡流化床氣化爐。對于氣候變化的擔心增加了人們對生物質氣化的興趣，特別是流化床的生物質氣化，市場占有率已經接近20%。

流化床氣化爐基本上分成兩大類型：鼓泡流化床氣化爐和循環(huán)流化床氣化爐。

2.3 固定床或移動床

在移動床氣化爐里，固體燃料自上而下，進入氣化爐的氣化劑與固體床層接觸有三種方式：氣化劑自下而上通過床層的氣化爐稱上排風氣化爐（圖2），還有下排風氣化爐和側排風氣化爐（圖1(a)）。

世界上最聞名，也是被最廣泛使用的大型移動床氣化爐就是魯奇爐。從1955年起，在南非，魯奇爐被用于煤炭的間接液化。大約從1900年起，已經有小型的移動床氣化爐。第二次世界大戰(zhàn)期間，有100多萬這樣的氣化爐用于各種各樣的交通工具，如卡車、公交車、輪船、火車等等。

一個固定或移動床氣化爐由燃燒和氣化，兩個反應區(qū)域組成。圖2是一個固定床氣化爐的簡單表示。假設進入氣化爐的煤炭已經是脫除了揮發(fā)分的半焦，下部只有碳燃燒生產二氧化碳的反應以及放出熱量供上部吸熱的氣化反應所用。在燃燒區(qū)域，生成的灰渣從下面排出。燃燒生成的氣體和水蒸汽向上，半焦向下移動。所有的水蒸汽與碳的反應、二氧化碳與碳的反應都發(fā)生在這個吸熱區(qū)域內。

圖1 四種氣化爐的結構示意圖

圖2 上排氣固定床氣化爐示意圖

3 結語

綜上所述，我國作為煤炭能源大國，在歷經許多年的探索與發(fā)展過程中，我國在煤氣化技術的研究方面取得了很多豐碩的成果，在實際應用中還存在著諸多的不足，與國外先進技術相比，還有著一定的差距。這需要我們在今后的創(chuàng)新與研究中，國家有關部門要加大投資力量；明確煤氣化技術的發(fā)展方向與目標；建立完善有關煤氣化技術發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)范，做好有力的政策支持；還要大力培養(yǎng)煤氣化技術的專業(yè)技術人才，提升整體技術人員的素質，奠定好技術基礎；還要不斷創(chuàng)新與研究新技術，朝著高效、環(huán)保的目標努力，并及時運用于具體的生產生活當中，以促進我國現代煤氣化技術的發(fā)展，為我國的現代化建設事業(yè)提供有力的保障。

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