煤氣化技術的現狀及發展

牛曉娟

摘 要：我國擁有豐富的煤炭資源，是一個煤炭資源大國，但是，我國的經濟發展中同樣需要消耗大量的煤炭資源，也是一個煤炭消耗大國。在煤炭的燃燒過程中，產生的廢氣會對生態環境造成嚴重的污染，為了有效的減少這種污染，滿足節能環保的要求，需要積極發展煤氣化技術。本文將對煤氣化的主要工藝類型進行分析，探討煤氣化技術的發展趨勢，為煤氣化技術的發展提供有價值的參考。

關鍵詞：煤氣化技術;現狀;發展趨勢

0 引言

在我國的經濟建設過程中，煤炭是主要的能源之一，對于社會經濟的發展具有十分重要的意義。但是，煤炭燃燒后產生的廢氣中含有大量的有毒有害物質，將其排放到自然環境中，會造成嚴重的污染問題。隨著可持續發展戰略的實施，環保問題引起了更加廣泛的關注，在煤炭的使用過程中，為了滿足節能環保的要求，需要積極發展煤氣化技術，有效的減少煤炭燃燒對環境造成的污染。

1 煤氣化主要工藝

在煤氣化技術中，主要包括以下幾種工藝：

1.1 固定床氣化工藝

在目前的煤氣化技術中，固定床氣化工藝主要分為兩種形式，分別是固定床間歇式氣化爐與魯奇氣化爐。固定床間歇式氣化爐需要使用水與空氣作為氧化劑，在常壓條件下對無煙煤或焦炭進行氣化處理。這種煤氣化工藝雖然被廣泛的應用，但其仍然會產生廢水與廢渣，對環境造成一定的污染。而魯奇氣化爐則需要在高溫、高壓條件下對煤炭進行處理，產生的氣體中包括一氧化碳、氫氣以及甲烷，具有較高的熱值，可以將其作為城市用氣。隨著工藝的改進，可以將煤炭完全轉化為燃燒氣，不會產生固體廢物。[1]但是，魯奇氣化爐的制造工藝復雜，需要使用大量的輔助設備，并且只能對塊煤進行處理，設備的操作與維修難度較大，不利于工藝的推廣與應用。

1.2 流化床氣化工藝

流化床氣化工藝是應用最早的煤炭氣化技術之一，早在上世紀30年代就開始使用。為了減少煤炭損失，獲得更高的煤炭利用率，又開發出了高溫溫克勒、灰熔聚氣化以及循環流化床氣化等工藝。其中高溫溫克勒氣化工藝需要在高溫、高壓條件下增加入爐循環系統的吸粉循環量，促進煤炭轉化率一起氣化強度的提升。一般情況下，高溫溫克勒氣化工藝需要在1000℃的高溫下進行，可以處理0～10mm、含水率低于12%的粉煤。但是，這種煤氣化工藝在常壓下的煤炭轉化率與氣化效率較低。

1.3 氣流床氣化工藝

氣流床氣化工藝需要使用氣化劑將煤漿、煤粉等攜帶到氣化爐內，在氣化爐的高溫條件下產生氣化反應。目前主流的氣流床氣化工藝包括Shell、Texaco、Destec等。其中Shell工藝在上世紀70年代初開始應用。我國在2005年引進了Shell氣化爐，其氣化能力在每天900～5000t之間。Shell氣化爐的優勢在于可以將干粉狀的煤炭作為原料，并且對氧化劑進行充分的利用，操作簡單，具有較高的轉化率。但是，Shell氣化爐的缺點在于其內部結構復雜，加工難度大，需要消耗較高的建設成本。[2]而Texaco氣化爐在運行過程中需要較高的溫度，一般為1350～1500℃，同時需要較高的壓力，一般為8～19MPa。Texaco氣化爐的優勢在于操作簡單，可以實現連續進料，一般很少出現故障。隨著工藝水平的提高，Texaco氣化爐已經發展為兩段進煤的煤氣化工藝，可以有效的提高氣化效率。但是，Texaco氣化爐需要以漿液的方式進料，濃度一般為50%，氣化過程中需要消耗一定的氧氣、水以及熱量，氣化效率偏低。Destec氣化爐則與Texaco氣化爐相似，同樣需要以漿液的方式進料，同時需要加壓純氧，工作壓力應保持在2～ 3.5MPa之間。在氣化的過程中，需要進行兩段氧化，并連續排渣，這種方式有利于提高氧化效率，同時出口位置的溫度不高，不需要對其進行冷卻處理。

2 煤氣化技術的發展趨勢

在未來的煤氣化技術發展中，將會出現以下發展趨勢：

2.1 提高煤氣化技術工作效率

根據我國目前的節能環保需求，減少能源煤氣化過程中的能源消耗是煤氣化技術的主流發展方向。為了實現這一目標，需要不斷提高煤氣化技術工作效率，使其具備更高的轉化率，同時減少氣化過程中對煤炭、氧氣、以及水的消耗，同時對煤氣化過程中產生的高溫進行充分利用。此外，還要積極開發能量回收技術，還要增加輸送密度，使用二氧化碳來輸送煤氣，能夠避免在后期進行煤氣干燥。在排放煤渣的過程中，可以通過液態的方式將碎煤渣排出，同時將廢水中的有利成分回收。

2.2 適應更多的煤炭種類

在未來的煤氣化技術發展中，需要根據周邊環境的實際狀態選擇合適的配煤技術，保證進料方式的合理性。為了實現這一目標，需要對氣化爐進行有效的改進，使其能夠適應更多的煤炭種類，不但可以適用于單一種類的煤，而且適用于混合煤，并采取必要的措施，保證氣化爐的穩定運行。[3]與此同時，還要不斷開發更加先進的煤氣化工藝，包括煤提純技術，將更好的原料應用到氣流床氣化工藝中。例如，可以通過改進工藝的方式來提高天然氣合成提取工藝中的粉煤使用效率，根據固定床與氣流床的具體狀態進行工藝改進，有效的建設煤炭的消耗量，促進煤氣化效率的提升，并妥善解決廢水排放等相關問題。隨著煤炭化工行業的不斷發展，節能環保技術將成為相關技術的主要發展方向，尤其是清潔煤氣化技術，是實現可持續發展的重要舉措。

2.3 對煤氣化設備進行改進

在煤氣化技術的應用與發展過程中，煤氣化設備發揮著重要作用，也是煤氣化工藝的核心要素。隨著煤氣化技術的發展，煤氣化設備必須保持良好的穩定性，保證煤氣化過程的順利進行。因此，我們需要對煤氣化設備進行改進：第一，提高煤炭的穩定性，保證煤炭配比的科學性，以便在煤氣化過程中獲得更高的反應效率。第二，優化煤氣化設備工藝，使其具有更高的穩定性，保證其在煤氣化的過程中能夠產期穩定的運行。[4]第三，對煤氣化設備中的關鍵配件進行優化設計，延長其使用壽命，并做好日常維護與檢修工作，保證設備可以正常運行。

3 煤氣化技術的凈化和智能化發展

3.1 煤氣化技術的凈化

想要更好的實現煤氣化技術的凈化，需要通過對煤氣化工藝的創新來妥善的解決污水處理問題，與此同時，技術人員還要對相關設備與技術進行優化與更新，有效的減少煤氣化過程中廢水與廢渣的有害物質的產生，并實現對廢水與廢渣的循環利用。

3.2 煤氣化技術的智能化發展

隨著智能化技術的快速發展，煤氣化技術也正在向著智能化的方向發展，通過各類智能化技術的應用，可以有效的提高煤氣化過程中的工作效率。因此，我們必須重視智能化技術的應用，根據實際情況選擇適合的智能化技術，對煤氣化技術的應用進行有效的控制，促進煤氣化技術水平的提升。[5]

4 結論

綜上所述，我國擁有豐富的煤炭資源，在社會經濟發展過程中，煤炭一直是主要的能源。在煤炭資源的應用過程中，煤氣化技術發揮著重要多作用，這項技術的應用能夠有效的提高煤炭資源的利用率。因此，我們需要積極發展煤氣化技術，明確未來的發展趨勢，采取行之有效的措施，實現煤氣化技術的凈化和智能化發展，為我國的經濟建設與發展提供充足的動力。

參考文獻：

[1]吳家樺，徐瑩璐，劉四威，陳慧，鄭西歐，唐萬金.工業經濟型煤氣化技術開發及市場應用前景[J].氮肥技術，2018 （06）.

[2]顏文.中國中煤能源集團有限公司煤氣化技術應用現狀及發展思路[J].煤炭加工與綜合利用，2019（05）.

[3]袁悅婷，袁秋華，李偉斌，姚根有，潘登峰.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（01）.

[4]郭文華.淺析國內外煤氣化爐的特點及在煤化工領域的應用[J].化工管理，2020（06）.

[5]袁悅婷，袁秋華，李偉斌，姚根有，潘登峰.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（01）.