煤氣化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展

牛曉娟

摘 要：我國擁有豐富的煤炭資源，是一個(gè)煤炭資源大國，但是，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中同樣需要消耗大量的煤炭資源，也是一個(gè)煤炭消耗大國。在煤炭的燃燒過程中，產(chǎn)生的廢氣會對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，為了有效的減少這種污染，滿足節(jié)能環(huán)保的要求，需要積極發(fā)展煤氣化技術(shù)。本文將對煤氣化的主要工藝類型進(jìn)行分析，探討煤氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢，為煤氣化技術(shù)的發(fā)展提供有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：煤氣化技術(shù);現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

0 引言

在我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)過程中，煤炭是主要的能源之一，對于社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有十分重要的意義。但是，煤炭燃燒后產(chǎn)生的廢氣中含有大量的有毒有害物質(zhì)，將其排放到自然環(huán)境中，會造成嚴(yán)重的污染問題。隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，環(huán)保問題引起了更加廣泛的關(guān)注，在煤炭的使用過程中，為了滿足節(jié)能環(huán)保的要求，需要積極發(fā)展煤氣化技術(shù)，有效的減少煤炭燃燒對環(huán)境造成的污染。

1 煤氣化主要工藝

在煤氣化技術(shù)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(shù)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(jìn)行氣化處理。這種煤氣化工藝雖然被廣泛的應(yīng)用，但其仍然會產(chǎn)生廢水與廢渣，對環(huán)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(jìn)行處理，產(chǎn)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(jìn)，可以將煤炭完全轉(zhuǎn)化為燃燒氣，不會產(chǎn)生固體廢物。[1]但是，魯奇氣化爐的制造工藝復(fù)雜，需要使用大量的輔助設(shè)備，并且只能對塊煤進(jìn)行處理，設(shè)備的操作與維修難度較大，不利于工藝的推廣與應(yīng)用。

1.2 流化床氣化工藝

流化床氣化工藝是應(yīng)用最早的煤炭氣化技術(shù)之一，早在上世紀(jì)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(fā)出了高溫溫克勒、灰熔聚氣化以及循環(huán)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(huán)系統(tǒng)的吸粉循環(huán)量，促進(jìn)煤炭轉(zhuǎn)化率一起氣化強(qiáng)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(jìn)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(zhuǎn)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(nèi)，在氣化爐的高溫條件下產(chǎn)生氣化反應(yīng)。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(jì)70年代初開始應(yīng)用。我國在2005年引進(jìn)了Shell氣化爐，其氣化能力在每天900～5000t之間。Shell氣化爐的優(yōu)勢在于可以將干粉狀的煤炭作為原料，并且對氧化劑進(jìn)行充分的利用，操作簡單，具有較高的轉(zhuǎn)化率。但是，Shell氣化爐的缺點(diǎn)在于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大，需要消耗較高的建設(shè)成本。[2]而Texaco氣化爐在運(yùn)行過程中需要較高的溫度，一般為1350～1500℃，同時(shí)需要較高的壓力，一般為8～19MPa。Texaco氣化爐的優(yōu)勢在于操作簡單，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)料，一般很少出現(xiàn)故障。隨著工藝水平的提高，Texaco氣化爐已經(jīng)發(fā)展為兩段進(jìn)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(jìn)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(jìn)料，同時(shí)需要加壓純氧，工作壓力應(yīng)保持在2～ 3.5MPa之間。在氣化的過程中，需要進(jìn)行兩段氧化，并連續(xù)排渣，這種方式有利于提高氧化效率，同時(shí)出口位置的溫度不高，不需要對其進(jìn)行冷卻處理。

2 煤氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢

在未來的煤氣化技術(shù)發(fā)展中，將會出現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：

2.1 提高煤氣化技術(shù)工作效率

根據(jù)我國目前的節(jié)能環(huán)保需求，減少能源煤氣化過程中的能源消耗是煤氣化技術(shù)的主流發(fā)展方向。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要不斷提高煤氣化技術(shù)工作效率，使其具備更高的轉(zhuǎn)化率，同時(shí)減少氣化過程中對煤炭、氧氣、以及水的消耗，同時(shí)對煤氣化過程中產(chǎn)生的高溫進(jìn)行充分利用。此外，還要積極開發(fā)能量回收技術(shù)，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(jìn)行煤氣干燥。在排放煤渣的過程中，可以通過液態(tài)的方式將碎煤渣排出，同時(shí)將廢水中的有利成分回收。

2.2 適應(yīng)更多的煤炭種類

在未來的煤氣化技術(shù)發(fā)展中，需要根據(jù)周邊環(huán)境的實(shí)際狀態(tài)選擇合適的配煤技術(shù)，保證進(jìn)料方式的合理性。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要對氣化爐進(jìn)行有效的改進(jìn)，使其能夠適應(yīng)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(wěn)定運(yùn)行。[3]與此同時(shí)，還要不斷開發(fā)更加先進(jìn)的煤氣化工藝，包括煤提純技術(shù)，將更好的原料應(yīng)用到氣流床氣化工藝中。例如，可以通過改進(jìn)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(jù)固定床與氣流床的具體狀態(tài)進(jìn)行工藝改進(jìn)，有效的建設(shè)煤炭的消耗量，促進(jìn)煤氣化效率的提升，并妥善解決廢水排放等相關(guān)問題。隨著煤炭化工行業(yè)的不斷發(fā)展，節(jié)能環(huán)保技術(shù)將成為相關(guān)技術(shù)的主要發(fā)展方向，尤其是清潔煤氣化技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。

2.3 對煤氣化設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)

在煤氣化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展過程中，煤氣化設(shè)備發(fā)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(shù)的發(fā)展，煤氣化設(shè)備必須保持良好的穩(wěn)定性，保證煤氣化過程的順利進(jìn)行。因此，我們需要對煤氣化設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)：第一，提高煤炭的穩(wěn)定性，保證煤炭配比的科學(xué)性，以便在煤氣化過程中獲得更高的反應(yīng)效率。第二，優(yōu)化煤氣化設(shè)備工藝，使其具有更高的穩(wěn)定性，保證其在煤氣化的過程中能夠產(chǎn)期穩(wěn)定的運(yùn)行。[4]第三，對煤氣化設(shè)備中的關(guān)鍵配件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，延長其使用壽命，并做好日常維護(hù)與檢修工作，保證設(shè)備可以正常運(yùn)行。

3 煤氣化技術(shù)的凈化和智能化發(fā)展

3.1 煤氣化技術(shù)的凈化

想要更好的實(shí)現(xiàn)煤氣化技術(shù)的凈化，需要通過對煤氣化工藝的創(chuàng)新來妥善的解決污水處理問題，與此同時(shí)，技術(shù)人員還要對相關(guān)設(shè)備與技術(shù)進(jìn)行優(yōu)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(zhì)的產(chǎn)生，并實(shí)現(xiàn)對廢水與廢渣的循環(huán)利用。

3.2 煤氣化技術(shù)的智能化發(fā)展

隨著智能化技術(shù)的快速發(fā)展，煤氣化技術(shù)也正在向著智能化的方向發(fā)展，通過各類智能化技術(shù)的應(yīng)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(shù)的應(yīng)用，根據(jù)實(shí)際情況選擇適合的智能化技術(shù)，對煤氣化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行有效的控制，促進(jìn)煤氣化技術(shù)水平的提升。[5]

4 結(jié)論

綜上所述，我國擁有豐富的煤炭資源，在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，煤炭一直是主要的能源。在煤炭資源的應(yīng)用過程中，煤氣化技術(shù)發(fā)揮著重要多作用，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)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(fā)展煤氣化技術(shù)，明確未來的發(fā)展趨勢，采取行之有效的措施，實(shí)現(xiàn)煤氣化技術(shù)的凈化和智能化發(fā)展，為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展提供充足的動力。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳家樺，徐瑩璐，劉四威，陳慧，鄭西歐，唐萬金.工業(yè)經(jīng)濟(jì)型煤氣化技術(shù)開發(fā)及市場應(yīng)用前景[J].氮肥技術(shù)，2018 （06）.

[2]顏文.中國中煤能源集團(tuán)有限公司煤氣化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)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(shù)及氣化爐實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀綜述[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2019（01）.

[4]郭文華.淺析國內(nèi)外煤氣化爐的特點(diǎn)及在煤化工領(lǐng)域的應(yīng)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(shù)及氣化爐實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀綜述[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2019（01）.