煤气化技术应用现状及发展趋势

 煤气化技术应用现状及发展趋势

高翠

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摘要：随着科学技术的发展，我国的煤气化技术有了很大进展，并得到了广泛的应用。为从根本上提高煤炭资源利用率，需不断推动先进煤化工技术发展，研究更为先进的煤化工生产理念与技术体系，进一步增强煤化工生产质量、效率。本文首先对煤气化技术概述，其次探讨煤气化技术应用现状，最后就煤气化技术发展趋势进行研究，以供参考。

关键词：煤气化技术；气流床；流化床；固定床

引言

就目前来看，各国都将煤化工能源技术作为经济发展战略，通过大力发展能源技术，不仅能够有效解决能源危机，还可以推动社会可持续发展进程。这里需要指出的是，煤炭资源的应用会对环境造成一定程度破坏，而且其实际利用率也是较低的，除此以外，我国的能源格局依然呈现出贫油富煤特征，这就要求将煤炭资源的作用充分发挥出来，而达成这个目标的主要途径就是要将煤化工技术、设备加以合理应用。

1煤气化

煤气化技术主要就是对煤原料进行反复加热处理，通过使用化学药剂发生化学反应，使固体煤炭能够转化为气体混合物。气化剂主要包括水蒸气、空气、二氧化碳等，这些材料均可以与煤炭发生反应。不仅如此，煤炭通过热分解后会生成二氧化碳、水蒸气与烃类物质，这些物质也可以与热煤发生均相反应。结合气化方法、气化外在条件以及原料煤根本性质，气化中的气体组成差距也较大。结合煤气炉内气体生成特征，可以将每一层由上至下划分为干燥层、干馏层以及氢化层等。在煤炭干燥与干流带中，煤可以返到高温加热释放出水分并蒸发。其他剩下的物质为焦炭，可以在还原带中发生氧化反应，经过气化后的煤性质不同，水分也存在较大差距。经过气化反应后的煤还需要通过净化加工生成化学品。

2煤气化技术应用现状

2.1配煤技术研究

发展现代煤化工既是煤炭转型发展的重要途径，也是保障国家能源安全的重要抓手，晋华炉为了合理使用煤种，充分考虑供煤矿区煤层煤质波动性及生产技术条件等因素对煤炭产品质量的影响，包括原煤的水分、灰熔点、挥发分、灰分、黏结性、化学活性、成浆性能、成渣特性、机械强度和热稳定性等进行研究。由于煤品的性质不同会对气化结果产生不同的影响，为避免导致设计煤种与实际使用煤种出现较大偏差，给煤化工项目生产企业造成重大损失，所以，在充分研究的前提下，合理改进气化炉，扩大混合煤和单一煤种在气化炉中的应用范围，通过后续运行环节添加相关装置设施，为气化炉稳定运行和节能降耗奠定基础，实现配煤技术的创新突破。

2.2煤气化细渣掺混燃烧应用技术

掺混燃料的选择对FS掺烧是至关重要的，适宜的掺混燃料、运输方式有利于掺混燃烧，其中，煤泥是一个较好的掺混燃料选择。研究了水煤浆气化所产生的FS与煤泥在常规CFB锅炉的掺烧：含水率约60%的FS进入煤灰场，与煤泥混合后用皮带机输送到括料机上，然后到达匀料机，经过破碎、碾压制成合适的进料状态，经过振动筛到达中储仓，中储仓内设转速很低的搅拌器做回转运动，然后用膏体泵打入打到锅炉顶部进口，进行掺混燃烧。该过程使FS与煤泥加大了接触混合程度，充分利用了煤泥结团燃烧的特性，提高了FS在锅炉料层的停留时间，有利于燃烧。利用流变性试验研究发现，FS与煤泥以质量比1∶1混合，控制含水率为28%～32%时，混合燃料具有典型的非牛顿流体特性，流动性能稳定，可满足管道输送要求，对锅炉燃烧效率、烟气停留时间等参数基本没有影响。FS并非常规锅炉的设计燃料，将其直接进行掺烧需进行可行性分析，综合考虑FS含水率、掺混比例、灰分等对锅炉稳定性的影响以及运输问题。FS粒度均匀，灰分含量高，可增加混合燃料的灰分含量，理论上对料层的稳定性和灰平衡有利，可有效提高锅炉的燃烧稳定性。

2.3常压固定床富氧连续气化技术

进行煤化工生产时，常压固定床设备的应用是较为常见的。煤原料的粒径较小的话，就可对富氧连续气化技术加以运用，生产的整体效率会得到明显提升，而且成本可以控制在较小的范围内，更为重要的是，环境保护目标也可切实达成。

2.4 水煤浆提浓技术研究

煤浆中水含量是影响气化系统效率的重要因素，提高煤浆浓度，可显著降低比氧耗和比煤耗，因此研究不同的煤浆浓度配制，开发高浓度水煤浆制备、输送、雾化技术，是提高水煤浆气化系统效率、降低物耗和能耗的有效途径。根据水煤浆气化炉部分装置运行结果，水煤浆质量分数每提高1%，合成气中有效气体积分数也会提高1%左右，氧耗和煤耗可下降3%—5%。因此，在选用水煤浆气化工艺时，应保证所用原料煤的成浆质量分数在55%以上且尽量高。

3煤气化技术发展趋势

3.1大型化和智能化研究

大型化和智能化的煤气化装置占地面积较少、设施装置先进、投资成本低，符合化工企业未来的发展方向，更与我国环保节能趋势相匹配，因此是现代化煤气化领域未来发展的趋势。大型化的气化炉及装备技术的创新突破，需要通过过程强化，提高气化炉单位体积处理能力，研究掌握煤颗粒在气化炉内的反应时间，将秒级反应时间降到更低的合理时间，同时在原料制备、输送、烧嘴喷头喷射角度、气化炉气化室有效反应空间等方面进行深入研究，是实现气化炉大型化并降低投资的根本途径。目前，全国单体能力最大的晋华炉3.0已在建设的60万吨/年乙二醇项目气化装置上成功运行，单炉生产有效气97000标准立方米/小时、副产9.0MPa－9.8MPa、饱和蒸汽60吨/小时，运行平稳，晋华炉3.0刷新了国内同类设备连续运行时长145天的新纪录。

3.2气化原料

在选择气化技术时，需要考虑气化原料的含水率、灰分、灰分熔点、浆料性能、反应性、粒度等因素。原煤含水率高，不易干燥，因此不容易选择干式煤粉气化技术。原煤灰分含量高，会给液态结渣气化技术带来额外的能耗和费用。原煤灰分熔点高，不容易选择液体结渣的气化技术，否则需要添加助溶剂，相当于增加了煤的灰分含量。原煤是否容易制备成水煤浆，决定了水煤浆气化技术能否选择。高温温克勒气化(HTW)等传统的流化床气化技术不能用于反应性差的原煤。原煤的粒度分布决定了气化技术选择的大方向。

3.3煤气化岛集约供气模式创新

随着煤气化技术的快速发展、工业园区（大型企业）规模的不断扩大以及相关产业的更替和优化升级，以专业化经营的煤气化岛为工业园应对煤质变化、实现工业气体大量稳定供应、集中解决煤炭利用与环境影响问题已经成为趋势，通过对用气企业供气采用宽口径普适的气化岛模式，形成规模化、专业化、灵活性的优势，实现生产运行高效集约、生产服务统一调度，避免企业分散建设导致的小规模装置重复建设的弊端，有利于园区统筹协调和长远发展。

结语

为有效解决传统煤化工生产期间存在的各类问题，从根本上提升煤化工生产期间的经济效益与生态效益，在现阶段煤化工新型技术发展过程中，还需着重分析存在于传统煤化工生产期间的各种问题，积极引进先进管理理念及控制手段，融合多类煤炭资源转化技术形式，从根本上提升我国煤化工生产水平，加快煤化工产业发展进程。

参考文献

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[2]王石刚.环保理念下的新型煤化工技术发展分析[J].现代盐化工，2022，49（1）：3-4.

[3]青春，常桂英，张散斯尔.双碳背景下的新型煤化工技术分析[J].内蒙古煤炭经济，2021（22）：20-22.

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