煤氣化技術及氣化爐實際應用現狀綜述

秦文永

摘 要：伴隨著現代能源科學的不斷發展，環境保護理念深入人心，能夠傳統煤炭燃料轉化為更加環保清潔的煤氣燃料的煤炭氣化技術也有了很大的進步，氣化爐的應用也越發普遍。從環境保護角度以及能源科學角度而言，煤氣煤炭氣化技術及氣化爐實際應用現狀是一個非常值得研究的課題，本文章首先對煤炭氣化技術及氣化爐相關進行了簡單概述，其次對煤炭氣化技術及其應用進行了分析，最后針對氣化爐的實際應用情況進行了研究，以供參考。

關鍵詞：煤氣化技術;氣化爐設備;氣化技術應用：熱力工程技術

傳統煤炭資源的化工利用率低下并且排放污染較大，通過現代煤炭氣化技術與氣化爐的實際應用能夠有效解決相關問題。煤炭氣化技術于氣化爐能夠將傳統煤炭資源轉化為煤氣燃料，其化工利用率大大提高的同時，煤氣充分燃燒后只會排放出二氧化碳（CO2）和水（H2O），其排放非常清潔，并且作為氣體燃料完全避免了顆粒物的排放，為我國的環境保護以及污染防治工作提供了有力的保障。

1 煤炭氣化技術及氣化爐相關概述

我國能源格局是貧油、少氣、富煤，煤炭資源消費占據總能源消費比重的 70%以上，其中煤炭的化工利用率不足 10%，且煤化工技術單一、落后，面臨的污染和減排壓力大[1]。利用逐步發展的煤氣化技術，將廉價的煤炭經過相對成熟的煤轉化技術，轉化為需要的各種化工原料以及可供利用的能源，提高了能源的利用效率，降低了顆粒物的排放，一定程度上可以減輕環境壓力，而且緩解石油危機[2]。不得不承認，煤炭氣化技術及氣化爐的實際應用能夠有效轉化傳統煤炭燃料為排放清潔的氣體燃料，對于我國可持續能源發展以及環境保護事業而言都有著非常重要的意義。

2 煤炭氣化技術及其應用

煤的氣化有主要三種，分別是固定床氣化、流化床氣化、氣流床氣化技術。除此以外，還有一些其他的煤氣氣化技術在使用中[3]。一般來說，可以將原料煤分為煙煤、無煙煤、褐煤三類，工藝中常使用的焦煤、貧煤、長焰煤等均屬于煙煤[4]。

2.1 固定床氣化技術

固定床氣化技術又稱為移動床氣化技術，屬于最早的煤炭氣化技術之一。通常情況下，固定床煤炭氣化技術包括魯奇氣化爐以及固定床氣化爐等等。魯奇氣化爐技術相對

成熟，早期被廣泛使用，盡管其煤炭利用率相對較高但魯奇氣化爐在使用過程中的污染排放氣體較多，后續廢氣處理相對繁瑣。因此魯奇改進氣化爐應運而生，在魯奇氣化爐較高煤炭利用率優勢保留的基礎上，大大減少了煤炭利用過程中燃燒廢氣的排放，并且再次提高了煤炭燃燒廢渣的利用效率。除此之外，魯奇改造氣化爐的結構設計也更加簡潔，使用更加便利，國內許多中小型化工廠都采用此種氣化技術，并且相對而言此種技術的運行成本較為經濟。

2.2 流化床氣化技術

通常情況下流化床氣化技術的原材料采用的是碎煤，其

粒徑在0～10mm的顆粒碎煤即可，并且相對于其他煤炭氣化技術而言，流化床氣化技術對于煤炭的灰分要求也并不嚴格，甚至可以利用各種煤炭以及生物垃圾作為其原材料。其中U-GAS技術主要針對劣質煤炭的氣化處理，在溫度相對較低的環境下，原材料與助燃氣體混合后，能夠大大提高劣質煤炭的產能效率，提高煤炭的轉化率，從而避免資源浪費。而恩德氣化爐則針對褐煤的氣化利用，通過恩德氣化爐的技術改進能夠有效減少褐煤燃燒對于氣化爐設備的損害，減輕氣化爐設備的維護保養難度，提高氣化爐適應年限，但與之相對的恩德氣化爐的產能效率相對較低。

2.3 氣流床氣化技術

氣流床煤炭氣化技術所采用的氣化劑通常為氧氣或者水蒸氣，原材料則是煤粉或者煤漿。德國未來能源公司開發的GSP粉煤技術能夠將煤炭的氣化轉化效率提高到99%，并且在排渣技術方面進行了液化改進，大大提高了設備的使用年限。在純氧氣化技術方面則有Shell粉煤氣化技術，以煤炭干粉作為原材料，但相對于水煤漿氣化技術而言此種技術設備要求相對較高，操作流程也較為繁瑣，成本并不理想。而水煤漿氣化技術處理處理煤炭含量較大的同時，對于各類煤炭原料的處理包容性較強，其氣化溫度也較為適中。由于氣流床煤炭氣化技術的煤炭轉化率高、液化排渣改進以及設備年限優勢較為突出，目前此項技術已經非常成熟，并且得到了非常廣泛的應用。

3 氣化爐的實際應用情況

伴隨著現代能源科學的不斷發展，環境保護理念深入人心，煤炭氣化爐也逐漸走進我國的化工領域，國內主流的煤炭氣化爐應用情況如表1所示。

3.1 加壓魯奇煤炭氣化爐

加壓魯奇爐的應用技術較為成熟，對于多種原料煤都能夠進行氣化處理，并且具有操作便捷、生產強度大、轉化率高的優勢，而其缺陷在于氣化設備內部結構較為復雜，煤分布器較多，故此在化工企業的實際生產運行過程當中，對于加壓魯奇爐的維護維修成本相對而言較高，國內應用此氣化爐的代表性企業有山西天脊煤化工集團有限公司。

3.2 灰熔聚流化床粉煤氣化技術

灰熔聚流化床粉煤氣化技術比傳統的流化床技術更加先進，由于其內部設有局部高溫區，短時間內即可將設備內部溫度提高至1200℃，促進煤炭原料是迅速氣化。此種粉煤氣化技術的優勢在于產出無焦油、無廢氣，節約了化工企業大量污染廢氣處理的流程步驟，而缺陷在于其顆粒排放量較大，并且相對而言運行周期較短，國內應用此氣化技術的代表性企業為天津堿廠。

3.3 Texaco水煤漿氣化工藝

Texaco水煤漿氣化工藝以氧氣為氣化劑，設備內部最高溫度可達1000℃。此項工藝具有原料范圍廣，轉化效率高、產能強的優勢，但此種工藝的技術難度相對較高，并且還存在氧耗高、前期投資大的缺陷，國內的應用企業較少，代表性企業有兗礦國泰化工有限公司。

3.4 其他氣化爐應用現狀

除了以上幾種較為普及的煤炭氣化爐之外，國內存在應用的氣化爐還有Destec氣化爐、殼牌Shell氣化爐以及西門子氣化裝置，相較于后兩種而言，Destec氣化爐由于其氣化劑為純氧，并且運行設備損耗較為嚴重，在國內尚沒有形成應用規模的企業出現，后兩者的優缺點也較為顯著，如表1所示，主要應用企業分別為安慶石化以及神華寧煤。

4 結束語

綜上所述，伴隨著現代能源科學的不斷發展，環境保護理念深入人心，傳統煤炭資源的化工利用率低下并且排放污染較大的問題，通過現代煤炭氣化技術與氣化爐的實際應用能夠有效解決。煤炭氣化技術于氣化爐能夠將傳統煤炭資源轉化為煤氣燃料，其化工利用率大大提高的同時，其排放非常清潔，并且作為氣體燃料完全避免了顆粒物的排放，對于我國化工企業的煤炭氣化發展工作意義非凡。

參考文獻：

[1]張云，楊倩鵬.煤氣化技術發展現狀及趨勢[J].潔凈煤技術， 2019，25（S2）：7-13.

[2]孟曉光.煤氣化技術發展趨勢[J].煤炭加工與綜合利用，2019（04）：52-53+56.

[3]郇景瑞.煤氣化技術及氣化爐使用情況分析[J].科技風， 2019（14）：155.

[4]袁悅婷，袁秋華，李偉斌.煤氣化技術及氣化爐實際應用現狀綜述[J].化工設計通訊，2019，45（01）：15+44.