煤炭气化技术的发展及应用中的若干问题探讨

齐晶晶 袁永强 武振伟 赵中鑫(兰州石化职业技术学院, 甘肃 兰州 730060 )

煤炭气化是指以煤或焦煤为原料，以氧气、水蒸气或氢气等作为气化剂，在一定的温度和压力下通过化学反应将固体煤或焦煤中的可燃部分转化为气体燃料的化学过程。通过采用煤炭气化技术不仅可以提高煤炭的利用率，而且可以提高燃料的安全性。

1 煤炭气化技术的种类及其应用

随着技术设备的更新发展，煤炭气化技术的种类也在不断丰富。在应用煤炭气化技术时应该考虑气化技术的特征、设备的特点以及煤种等。

(1)固定床或移动床气化技术 此技术主要包括：常压固定床气化、加压固定床气化两种类型。在常压固定床气化中最主要的设备是常压固定床气化炉，该设备能够有效的减少直接燃煤或燃油污染物的排出。在一些中小型的化肥厂中经常使用常压水煤气化，但是要得到更好的发展，就必须要提高生产效率和减少污染。与前两种技术相比，加压固定气化技术的应用就非常可观，在我国主要是在化工合成和城市煤气中应用。虽然这种技术有气化效率比较高、消耗的氧气较少等优势，但是，这种技术也有消耗的蒸汽比较多以及焦油和酚水难处理等缺点。在加压固定床气化技术中各方面生产性能比较优越的是液态排渣的BGL气化技术，真正的做到了节能减排。

(2)流化床气化技术 流化床气化技术分为常压流化床技术和加压流化床技术。常压流化床气化技术在生产燃料和合成氨等方面对煤的适应性比较好。比如：褐煤、次烟煤等这些混合性的煤都可以作为常压流化床气化的原料，规模小的煤化工厂会使用这种气化技术。此外，这种技术在处理垃圾和气化生物质领域内也有很好的应用。对于这种技术的未来发展来说，需要提高其气化的效率和煤炭转化的效率。加压流化床气化技术是一种比较成功的煤炭气化技术，随着该技术的不断进步和发展，将会在一些大规模的煤化工厂中得到广泛的应用。

(3)气流床气化技术 气流床气化技术包括水煤浆进料和干粉进料两种气化方式，其中水煤浆进料气化技术比较成熟。对于水煤浆进料气化技术的发展来说，其突破点在于：提高入炉水煤浆的浓度、提高喷嘴和耐火砖的利用率、节约氧气和投资成本。虽然曾有企业试图通过降低气化的温度来提高耐火砖的利用率，但是由于气化的排放物过高，在实际中没有广泛的应用。干粉进料的气化技术早在国外就应经成功的应用过，该技术主要是用在甲醇的合成中。而干粉进料气化技术在行业内也得到了很多的争执，比如：是采用废锅还是激冷流程来冷却煤气。

2 煤炭气化技术的适应性

气化技术对于煤的种类是有一定要求的，并不是所有种类的煤被气化后都可以产生经济效益。为了提高气化技术对煤种的适应性，可以采用配煤气化方式和分级气化方式。配煤时通过在原有的煤种添加一些其他的煤种的煤，来调节煤的化学性质。分级气化是指对煤炭气化过程中各种能源进行再次的利用。比如在气流床气化方式中，其排放的灰渣和煤渣等都可以在其他领域中再次的使用。

(1)褐煤 褐煤的含水量比较高，一般是在30%～50%左右，因此将褐煤作为气化的煤原料时，需要对褐煤进行干燥处理。其干燥处理的标准是：褐煤的含水量不能超过8%。然而采用干燥处理会加大工作量，不仅不能降低成本，反而还会加大气化的成本。另外从褐煤中排出的水又是否可以回收进行再次利用这也是要考虑的问题。要解决以上褐煤的含水量大的问题，有两种方法。一种是和其他的煤种一起调配后再使用，另一种是改变褐煤的质量。通过相关的实践研究证明，通过低温干馏的褐煤在进行干燥处理以后，可以回收制成高浓度的水煤浆使用。

(2)高灰高硫煤 在国内当干粉煤的灰度达到20%左右时会采用气流床气化技术，灰度过高必然会增加气化的能源消耗，不利于节能环保。为此在采用高灰作为气化的原料时可以采用固定床流化的气化方式，这种技术虽然能够适应高灰度的煤，但是在实际的使用中依然要考虑气化的节能性，为此在气化前要对高灰高硫煤进行除灰处理。有效的办法是与其他的煤种进行调配以降低煤中的含灰量。此外，还要注意高硫煤，在气化的过程中会产生H2S，会腐蚀设备，因此在气化前要进行除硫处理，这无疑会增加成本、造成水质的污染。

(3)高灰熔融性温度煤 高灰熔融性温度煤在我国的山西、河南、贵州等地区有大量的生产，由于这种煤的粘性不是很好，因此通常用在固定床流化气化中来降低煤中的含灰量。在采用气流床气化方式时不宜采用这种煤作为气化的原料。在采用水煤浆气化方式时，可以采用这种煤，但是要将FT的温度控制在1350℃以下。如果是水冷壁技术，FT的温度可以超过1450℃。对于降低这种煤灰额度熔点来说，虽然可以通过加助溶剂来达到以上的目的，但是却不够经济环保。

3 结语

煤气化技术对于化工生产和合成来说是一项重要的技术。对于不同的煤种来说，可以采用不同的气化技术，并在气化之前分析该煤种的特点，尽量采用经济性的办法进行气化前的加工处理，以提高气化的效率、降低能源的消耗、减少污染物的排放。

[1]陈菊枝,洪献春.煤炭气化技术[J].化学工程与装备,2011，(04).

[2]郭冠龙,滑怀田.浅析煤炭气化技术及发展趋势[J].陕西煤炭,2011，(04).