现代煤气化技术发展趋势及应用综述

摘 要：现代煤气化技术是现代煤化工装置中的重要一环，涉及整个煤化工装置的正常运行。本文分别介绍了中国市场各种现代煤气化工艺应用现状，论述了固定床、流化床、气流床及煤催化气化等煤气化技术的现状及发展趋势，比较了国内外主要的煤气化技术，对当前煤化工技术及产业发展中令人关注的热点，叙述汇总了其工艺特点、应用参数、市场数据等。

关键词：煤气化;市场应用;气化特点;参数数据分析

一、国内外煤化工现状

从世界范围内各种能源的储备量来看，天然气、石油占比12%，而煤炭占比高达79%，由此不难看出，在能源战略中煤炭利用技术的开发和研究占据了何等重要的位置。世界煤化工的发展经历了漫长的时间，早在二十世纪初，逐渐兴起的煤炭炼焦工业标志着煤炭化工正式进入了发展初期阶段，到了二十世纪中期，有机化学工业一直以煤炭为主要的原材料，随着石油化学工业的逐步兴起，在化工原料的配比中，逐渐强化了天然气和石油的重要性，慢慢降低了煤炭的应用比例，缺乏在实践中的研究、发展和应用，必然会在一定程度上影响世界煤炭化工技术的深入发展和进步。但是到了二十世纪70年代，大幅度攀升的石油价格，对石油化学工业的健康发展产生了不利的影响，与此同时在煤液化、煤气化等方面煤化工都取得了一定的成绩，尤其是到了二十世纪末，石油价格在世界范围内都始终居高不下，并呈现不断上涨的态势，这就为煤化工技术的发展提供了有力的外部环境，人们也逐渐重视煤化工的重要性。

二、国内常见主要煤气化技术概述

2.1固定床加压气化技术

（1）常压固定床煤气化技术

在常压下，将空气、蒸汽等作为气化剂，将煤转化为煤气的过程就是常压固定床煤气化。这个技术较为成熟可靠，具有简单的操作流程、较少的投资和较短的建设周期，因此在被广泛应用于国内冶金、机械等行业的燃气制取工作中;同时在中小型合成氨厂、甲醇厂的合成气制取中都有极其广泛的应用。但是，这种煤气化技术对原料煤有比较高的要求，而且单炉具

（2）加压固定床煤气化技术

加压固定床气化技术的典型代表是鲁奇加压气化技术。该气化技术的原料具有较广的适应范围，除了具有较强黏结性的烟煤不能气化之外，可以气化包括具有较高的可气化灰分的劣质煤在内的从褐煤到无烟煤的所有煤。鲁奇气化炉中的煤和气化剂运动方向是相反的，具有较低的炉温，采用固态排渣。鲁奇加压气化技术较为成熟可靠，具有较高的气化效率、碳转化率等，同时，在各类气化工艺中，它消耗的氧气量较低，而且具有极其简单的原料制备和排渣处理工艺，在城市煤气生产中得到了极其广泛的应用。

2.2流化床气化技术

气化剂由炉底部吹入，使细粒煤（粒度小于6mm）在炉内呈并逆流反应，该技术通常称为流化床气化技术。煤粒（粉煤）和气化剂在炉底锥形部分呈并流运动，在炉上筒体部分呈并流和逆流运动，固体排渣。并逆流气化对入炉煤的活性要求高，同时，炉温低、停留时间短会带来碳转化率低、飞灰含量高、残碳高、灰渣分离困难、操作弹性小等问题。

Shell气化工艺于1972年研究，1993年在荷兰推出，用于燃气发电，投煤量2000t/d。装置包括原料煤运输、煤粉制备、气化、除尘和余热回收等工序，其中干粉煤加压输送需要N2或CO2。壳牌氣化炉单炉生产能力大，目前国内已投产的气化炉能力最大为3000t/d。该气化工艺对原料煤适应范围广，如气煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、高硫煤及低灰熔点的劣质煤、石油焦等均能用作气化原料。原料煤含灰量在30%左右也能气化，灰熔点可高达1400～1500℃。壳牌炉的主要特点是干煤粉进料、多喷嘴气化、水冷壁内衬，气化的高温煤气上行进入废锅进行冷却回收热量。冷却后的粗煤气经除尘后去气体净化，其中一部分冷合成气去气化炉循环激冷高温煤气。该工艺具有煤转化率高、冷煤气效率高、有效合成气组分高、高位余热回收效果好、系统无需备炉的优点。存在的不足有：①设备造价高，投资高的主要因素是采用带膜式壁的废热锅炉、高温高压陶瓷过滤器以及激冷循环气压缩机;②激冷用的循环合成气需加压，功耗较大，压缩机也易出故障;③气化关键设备结构比较复杂，制造周期长导致项目建设周期长。

2.3两段式干煤粉加压气化技术

我国自主研发了两段式干煤粉加压气化技术，该项技术是由西安热工研究院开发的，是一项我国拥有自主知识产权的煤气化技术。该项技术采用大量的冷煤气循环，从而起到有效的急冷降温效果，克服了传统煤气化技术中的各项技术缺陷。

三、煤气化技术发展趋势

3.1扩大煤种的适应性

原料煤具有水分、灰分、灰溶点、粘结性、和热稳定性等性质，在一定程度上都会影响气化的结果，对于研发人员来说开发煤种适应性更强的气化技术是他们一直以来的愿望，也是煤气化技术发展过程中必要面临的问题，这其中的问题主要包含：对煤气化技术系统的优化、煤气化技术材料的升级，气化炉结构调整、助溶剂和新型添加剂的研究开发等工作。

3.2煤气化装置的可靠性技术

煤化工的龙头装置和核心是煤气化装置，在整个煤化工的运行关键中要求装置必须具有稳定供应合成气的性能。首先：要提高原料的稳定性，在配煤或者添加各种工艺过程中保证入煤气化炉煤质稳定性，有效的提高煤气化装置的可靠性。其次;进行煤气化装置的工艺的优化。通过对工艺的创新及优化。提高煤气装置设备的长周期的可靠性。最后：优化煤气装置设备中的关键设备，从而保证单个关键设备的可靠性。

3.3研发煤气化净化技术

不同的煤田，煤中砷、汞、氯、氟、磷及其他微量元素的含量及组成差异颇大，深入研究煤气化过程中这些有害元素的迁移规律，对拓展气化原料的煤种，控制气化过程中微量元素的释放，实现近零排放，促进煤化工行业废水资源的循环利用，意义重大。故此需要进行煤气中、高温脱硫及有害元素、高温除尘、CO2资源化利用和洗涤水净化等多方面的技术研发。

结语

煤气化技术和产业的发展必须以煤资源的高效利用、环境和生态友好为前提，高效和洁净的煤气化技术是当今煤气化技术发展的主流。气流床技术具有大型化、洁净、高效、煤种适应性强等特点，是当今煤气化发展的主要方向。

参考文献

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[2]王国祥.煤气化技术在合成氨生产中的应用与发展趋势[J].氮肥技术，2018，05：1-6.

[3]梁永煌，游伟，章卫星.我国洁净煤气化技术现状与存在的问题及发展趋势（上）[J].化肥工业，2018，06：30-36.

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