我國煤氣化技術的特點及應用

趙樂

【摘? 要】在社會經濟建設的新時期，煤炭資源在我國能源結構中仍占據十分重要的地位，這為煤氣化技術的發展與研究提供了十分有利的條件。同時，隨著煤氣化技術的不斷完善與普及，煤氣化已經逐步發展為一個重要的化工產業。但在具體的應用過程中，煤氣化技術仍存在一定的不足有待改進。基于此，論文就我國煤氣化技術的特點及應用展開了細致的分析與研究。

【Abstract】In the new period of social and economic construction， coal resources still occupy a very important position in China's energy structure， which provides a very favorable condition for the development and research of coal gasification technology. At the same time， with the continuous improvement and popularization of coal gasification technology， coal gasification has gradually developed into an important chemical industry. But in the specific application process， coal gasification technology still has some existing shortcomings to be improved. Based on this， this paper analyzes and studies the characteristics and application of coal gasification technology in China.

【關鍵詞】煤氣化技術;特點;應用

【Keywords】coal gasification technology; characteristics; application

【中圖分類號】TQ546? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）07-0188-02

1 引言

在我國現階段，甲醇與合成氨工業的發展已經相對成熟，二者在實際生產過程中所使用的能源主要為煤、焦爐氣與天然氣。但由于我國的能源特點主要表現為缺油少氣，煤炭資源較為豐富，這就在一定程度上決定了煤在我國合成氨與甲醇工業原料中的主導地位。目前，煤氣化爐的類型主要有3種，分別為流化床、固定床與氣流床。而針對不同的爐型，又有著多種造氣方式之分，例如，灰熔聚、恩德爐等。而在具體應用中，不同的煤氣化技術，其工藝特點與實際應用情況也有很大的不同。

2 我國發展煤氣化技術的必要性

首先，我國具備對煤氣化技術進行深入研究的先天優勢與條件。這主要得益于我國豐富的煤炭資源儲備量。在世界各國當中，我國的煤炭儲量名列前茅，再加上煤炭種類這方面的選擇也較多，這就可以有效滿足煤氣化技術不同工藝流程對于煤炭的個性化要求。為此，豐富的煤炭資源就可以為煤氣化技術的發展提供有利的條件。

其次，大力發展煤氣化技術，對于我國化工產業的可持續發展具有十分積極的影響。根據我國現階段的能源結構來看，其結構并不合理。在3種主要的能源當中，煤炭資源的儲備量最為豐富，但天然氣與石油的儲備量卻十分匱乏。與此同時，若要站在人均擁有量這一角度上考慮，我國的天然氣與石油產業的發展較為滯后，而每年大量進口石油就是最有力的證明[1]。

最后，隨著我國現代化建設水平的不斷提高，社會經濟發展速度的不斷加快，我國的社會生產生活在能源利用形式方面，也提出了更多更新的要求。而為了彌補我國能源結構不合理這一缺陷，大力發展煤氣化技術就顯得十分必要。

3 我國主要的煤氣化技術及特點

根據煤氣化技術的實際應用情況來看，我國合成氨與甲醇的生產規模在世界上名列第一。在具體生產過程中，應用最多的技術類型就是流化床技術、固定床技術與氣流床技術。而這3種技術類型，主要是根據煤氣化技術中煤氣爐的類型來進行合理劃分的。

3.1 氣流床技術

在具體應用中，氣流床技術的主要優勢就是在煤質與媒介方面表現出了超強的使用能力。同時，由于其預處理環節的相關操作較為簡便，多數情況下可選擇煤粉形式，將煤質噴射到氣化爐內，因此，該種技術工藝流程更為靈活，可以在實際生產過程中，為變換裝置的改造提供便利。而當煤粉在爐內充分反應后，對其所形成的爐渣進行清理也是十分方便的，因此，不存在設備對媒介有過多的黏性要求[2]。

同樣，氣流床技術的缺點也是因煤粉的特殊形式而產生的，典型表現為煤粉粒度越小，其對于灰熔點的要求就越低。而針對氣化爐的實際反應情況來看，當灰熔點較低時，爐內的煤炭資源就無法進行充分的反應，這就會導致原材料的大量浪費[3]。在這種情況下，要想確保煤炭資源在汽化爐內完成充分的反應，就要結合實際情況，添加適量的助熔劑。例如，二氧化三鐵以及氧化鈣等成分，但這一舉措會大大增加生產成本。

根據氣流床技術在我國現階段的總體應用情況來看，氣流床技術之所以可以得到更加充分的利用，主要是因為該種技術對于煤質來講具有較強的適應能力。為此，對氣流床技術進行更加深入的研究是我國現階段煤氣化技術發展的主要趨勢。

3.2 固定床技術

調查數據顯示，我國現階段所生產的合成氨化工產品當中，大約有70%以上的產品均是選擇固定床技術進行生產與加工的。同時，固定床技術也是我國應用最早、應用范圍最廣的一種煤氣化技術。該項技術通過大約30年的技術創新與改建，在當前背景下已經具備了較為完整的技術體系，并且已經擁有了自主產權，可以在生產工藝、產品回收以及設備制造等多個環節實現國產自動化。

對固定床技術的原理進行分析可知，該項技術主要是借助固定層間歇氣化早期系統，待粗煤氣在氣化爐內形成之后，再使用固定床技術來對粗煤氣進行提取、凈化與回收[4]。而近年來，固定床技術通過多年的發展，也延伸出了較多的工藝分支，例如，水煤氣與干煤氣等。在實際應用期間，由于固定床技術對于環境的依賴程度并不高，因此，可以安裝應用于大部分的煤化工企業。

固定床技術的主要特點就是應用了間歇制氣機制，因此，無需使用專業的氣化劑，對于環境的依賴性不大。但其缺點也是較為明顯的，突出表現為對于碳的利用程度較低，因此，轉化率較低，而平均的煤氣發生率只能夠達到20%左右[5]。由此可知，固定床技術是十分不適合應用于各種規模較大的煤化工企業的具體生產過程當中。與此同時，在原材料的選擇方面，固定床技術也表現得較為苛刻。這主要是因為應用固定床技術進行生產的操作，均要選擇無煙煤當作生產原料，這不僅會大大增加預處理環節的成本支出，同時，也會增加不必要的工藝處理流程。并且也能夠理解為，后期條件的寬松，主要是來源于前期預處理條件的嚴苛。

3.3 流化床技術

通過與固定床技術的比較，不難得出流化床技術在我國發展的時間最短，起步較晚。這主要是因為流化床技術在20世紀90年代后才正式進入中國。但與其他煤氣化技術相比，流化床技術的發展速度是相對較快的，這主要得益于流化床技術對于氣化劑的各項要求均相對寬松，允許使用多種氣化劑。再加上該項技術在生產最終產品時，具有很大的選擇空間，例如，可以選擇水煤氣或者空氣煤氣等多種不同的類型。因此，流化床技術可以被有效應用于各種要求不高的小型煤化工企業，同時，也能夠滿足民用領域的應用要求。這也是流化床技術能夠在短時間內快速普及的主要原因之一。依據流化床技術當前發展的整體情況來看，該項技術當前已經完全實現了設備的國產化。

除此之外，另外一個能夠促進流化床技術快速發展與普及的原因就是，該項技術對于煤種的要求并不高，且同樣具有一定的寬泛性[6]。目前，除了無煙煤以外，長焰煤、褐煤以及其他黏性較弱的煤質都可以在流化床技術實際應用的過程中使用。同時，受這一特性的影響，我國多數企業都可以采用流化床技術來完成合成氨的生產工作，并且可以取得良好的效果。

通過對流化床技術的深入分析之后發現，該項技術在應用過程中的主要優點就是設備投資較少，原料成本低;而其缺點就是對煤質的黏性要求相對較高，多數情況下會采用弱黏性的煤質。為此，在對原材料實施預處理的過程中，所需完成的準備工作較多，且目前針對這一缺點，尚未研究出一種有效的解決方法。

4 結語

根據我國當前的能源結構來看，大力發展煤氣化技術不僅可以有效豐富能源結構，提高社會能源的均衡利用率，同時，能夠推動我國社會經濟的穩健發展。但站在技術角度來講，本文中所提到的3種煤氣化技術都存在著較為明顯的優劣勢，因此，在實際應用的過程中，一定要根據生產環境與生產流程，結合生產產品的相關要求來進行合理化的選擇，并確定出一種最為恰當的工藝方式。

【參考文獻】

【1】王鵬.小容量高參數煤氣發電技術應用特點及分析[J].百科論壇電子雜志，2020（12）：1644.

【2】秦文永.煤氣化技術及氣化爐實際應用現狀綜述[J].中國化工貿易，2020，12（19）：81-82.

【3】楊利民，趙淵，高志強.幾種主要的煤氣化技術的原理、優缺點對比及發展趨勢探析[J].中國戰略新興產業，2020（34）：25+29.

【4】袁悅婷，袁秋華，李偉斌，等.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（1）：15+44.

【5】高崧.煤炭深加工示范項目中的煤氣化技術[J].中國化工貿易，2020，12（22）：103-104.

【6】王紅林.適應晉城無煙煤氣化的煤氣化技術經濟分析[J].煤化工，2020，48（1）：15-17+33.