現代煤氣化技術發展綜述

劉旭

中煤鄂爾多斯能源化工有限公司 內蒙古鄂爾多斯 017317

我國是煤炭資源大國，同樣也是煤炭消耗大國，當前我國主要的能源結構仍然是以煤炭為主[1]。則我國煤炭氣化技術仍然有較大的發展空間，在我國國家政策支持下，社會促進下，應該大力提高我國煤氣化自主知識產權的保護，加大對技術研發的扶持，同時兼顧技術的引進與學習，有效的控制生產成本，提高我國煤炭利用率。

1 煤化工技術現狀

傳統煤化工主要是指利用煤經過一定的加工制備農業化肥、焦炭、合成氨等領域，國內煤化工產品的產量位居世界前列。但是由于我國社會對煤依賴度較高，大規模發展煤化工企業，而煤化工加工工藝技術水平比較落后，產生的廢氣廢渣無相應的環保處理措施和回收再利用的加工設備，以至于造成大量的資源浪費，環境污染嚴重，嚴重影響人們的生活。隨著國內科學技術和經濟水平的發展，國家出臺了相關環保法律法規，大力整治環境污染，比如規劃專門的化工園區，特別是在長江沿線整體搬遷煤化工廠到化工園區，形成煤化工產品直接進入下一工廠，煤化工技術也隨之提高，部分落后產能退出，傳統煤化工行業慢慢開始恢復。

2 煤氣化技術現狀

煤氣化是在高溫高壓或常壓的條件下，在氣化劑的作用下，生成氣體產物。煤氣化的產品主要有氨和甲醇。目前，在國內，煤氣化的技術種類主要有三大類，第一類是固定床煤氣化技術，主要包括魯奇爐、間歇固定床氣化爐和魯奇改進氣化爐，三種氣化爐各有優缺點。魯奇爐反應溫度高，效率高，但是好氧低；間歇固定氣化爐操作簡單，技術落后，污染重；改進魯奇爐效果最好。第二類是氣流床煤氣化技術，此種技術指標都比較好，污染小，氣化效率高，但是要求工藝技術水平高。第三種是流化床煤氣化技術，此種技術可以用在劣質煤的煤氣化中，但是氣化率和轉化率都不高。煤炭氣化未來發展理念應是高效、環保、高產量、低能耗，長期看，開發煤氣化的清潔能源也是必不可少的。在煤氣化的過程中，還可以通過改變探測儀器和研發新的工藝路線等提高煤化工氣化產業[2]。

3 煤氣化工藝技術介紹

3.1 固定床氣化技術

目前固定床氣化技術主要有兩種：一種是BGL氣化爐工藝，一種是由德國魯奇公司開發的魯奇氣化爐。固定床間歇式氣化爐采用空氣和H2O作為氧化劑，煤炭品種為無煙煤和焦炭，能夠在常壓條件下發生氣化反應，早期使用比較廣泛。該技術在氣化過程中污染仍然較大，容易產生廢水、廢渣等，在我國目前環保政策下發展前景渺茫。魯奇氣化爐是由德國首次使用的，原理是在高溫（800-900℃）、高壓（2.5-4.0MPa）下，分別將煤炭反應產生含CO和H2外，還含有CH4以及其他氣體，氣體成分簡單，熱值高，能夠作為城市用氣。BGL氣化爐工藝和魯奇氣化爐工藝都屬于固定床氣化工藝，BGL氣化爐工藝是在魯奇爐工藝基礎上改進，BGL氣化爐是液態排渣，故兩者下部結構不同，相比較之下，BGL氣化爐操作壓力高、汽氧比低、耗水量少、出口有效氣體CO和H2含量高，在國內煤化工產業廣泛應用。

3.2 流化床氣化技術

最早工業應用的煤炭氣化技術就是溫克勒流化床氣化工藝，在上世紀30年代投入使用。后來為了提高煤炭利用率，降低流化造成的碳損失，學者們開發除了高溫溫克勒、灰熔聚氣化以及循環流化床氣化等工藝，其中最典型的是高溫溫克勒氣化技術。高溫溫克勒氣化法是在高溫、高壓的狀態下，提高入爐循環系統的吸粉循環量，以此來增強汽化爐爐內部的煤炭轉化率，同時能夠提高粉煤的氣化強度，提高CO的產率[3]。

4 煤氣化技術發展趨勢

從以上的研究綜述能夠得出，針對不同煤氣化的煤種，各種工業化的氣化技術都有其優勢和缺陷。在技術選擇和使用主要取決于煤種以及所需要的產品，目前并沒有一種能夠適用所有煤種的煤氣化工藝。則總的來說，在我國環保力度的不斷加大，能源需求量的不斷增長的情況下，這都要求我國煤氣化技術向清潔型、智能化、規模化的方向發展，這樣能夠有效的降低氣化爐的使用數量、節約人力成本、改善工作環境、降低運用成本等。

國家目正在推進節能降耗生產措施，針對煤氣化生產工藝，最關鍵的技術攻關之一就是有效的降低耗能，并且提高有效合成氣的性能。降低能耗首先就應該保證氣化爐運行的穩定性，保證煤質、種類的穩定性，避免頻繁調節氣化爐的工作狀態，保證氣化爐長時間穩定運行。再者，進行氣化裝置的改進與優化，進行技術創新，提高設備運行的可靠性。如今，我國仍然是世界范圍內的能源消耗大國、制造業大國、用電量大國，這就進一步要求我國對煤炭資源的利用需要進一步的升級與開發，提高煤炭的附加值。為了保障我國可持續發展，提高自然環境的保護，進行煤氣化技術的升級刻不容緩。總的來說，目前我國乃至世界在煤氣化技術的應用仍然有較大的升級空間，并且應該盡可能的降低能耗，避免產生“三廢”對環境造成污染[4]。

5 結語

隨著我國經濟總量、科學技術的不斷發展，對于能源的需求越來越大。目前，主要能源的來源之一就是煤炭，發展新型的煤化工技術是走可持續發展道路的必然趨勢，如果還是沿用傳統的煤炭利用方式不但效率極低，而且給環境帶來嚴重污染。因此，煤氣化成為了解決能源和環境的關鍵技術。