喻小彪(神華鄂爾多斯煤制油分公司 017209)

從當(dāng)前的煤制氣技術(shù)發(fā)來看，我國煤制氣技術(shù)目前可分為五大類，并且在實際生產(chǎn)生活中能夠得到有效的實施。而為了使得煤制氣技術(shù)的應(yīng)用效果得到有效地保證，應(yīng)當(dāng)深入了解相關(guān)的煤制氣技術(shù)，因此文章著重對于煤制氣技術(shù)的五大類進(jìn)行了全面的分析，以下是具體內(nèi)容。

一、當(dāng)前煤制氣技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

由于我國煤炭資源豐富，且開采量巨大，但是油品資源卻尤為短缺。而國內(nèi)傳統(tǒng)的煤制氣技術(shù)十分落后，已經(jīng)不能滿足于現(xiàn)狀。我國的煤炭其化工藝仍然停留在過渡期，對各類粉煤氣化技術(shù)需求極強(qiáng)，目前，世界上已普遍使用現(xiàn)代化的煤制氣方法有德士古煤氣化技術(shù)，其次是殼牌煤氣化技術(shù)，還有噴嘴對置式氣化技術(shù)、魯奇氣化技術(shù)以及灰熔聚煤氣化技術(shù)。這些技術(shù)的成熟運(yùn)用則是對資源利用率等方面綜合提高的有效保障。

二、幾種煤制氣技術(shù)的工藝比較

1.德士古煤氣化技術(shù)

這種技術(shù)在生產(chǎn)過程中的氣化爐結(jié)果主要是由水煤漿構(gòu)成的單噴嘴下噴式，工藝流程大都為水激冷工藝，某些也采用廢鍋流程。其單爐容量可達(dá)到兩千噸，壓力通常為4-6.5M Pa，只有極少數(shù)項目能夠達(dá)到8.4M Pa，山東魯南化肥廠是我國最早引進(jìn)該項技術(shù)的工廠，發(fā)展到目前已有十幾家工廠使用該工藝。而德士技術(shù)歷經(jīng)三十年，已經(jīng)趨于成熟，在我國也有十多年的應(yīng)用歷史，在技術(shù)上有著非常熟練的技巧，在設(shè)備材料商也有著很大的優(yōu)勢，而其主要優(yōu)勢是源自于水煤漿，這樣較為容易的將壓力提升上去。由于水煤漿中含水量達(dá)到40%，這樣大大降低了其熱值，從而嚴(yán)格限制了煤的質(zhì)量。

這種技術(shù)的特點主要體現(xiàn)在其生產(chǎn)能力大、可操作溫度高、煤氣質(zhì)量能夠得到保證、含甲烷量較低、無焦油等污染物、處理起來較為簡單，簡便可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)然這種技術(shù)對于煤的品種要求也尤為嚴(yán)格：其要求煤內(nèi)在含水量極低，如若含水量過高則會造成成漿性差的后果；含氧量不得超過百分之十五，因為含氧量高也回造成成漿性差；該技術(shù)對于灰渣的要求也即為苛刻，要求灰渣的粘度低且流動性好。而對于德士古煤氣化技術(shù)來說也有缺點：由于受到氣化溫度的影響，其爐內(nèi)的耐火磚使用壽命得到限制；耐火磚長期遭受沖刷侵蝕，使得生產(chǎn)運(yùn)行成本大大增加；噴嘴使用周期過短，進(jìn)而影響了生產(chǎn)的持續(xù)性運(yùn)行，進(jìn)而增加了建設(shè)性投資；其次在生產(chǎn)過程中對于管道設(shè)備也有嚴(yán)格的要求，因此增加了一次性投資成本。

圖1 德士古煤氣化技術(shù)

2.殼牌煤氣化技術(shù)

這種技術(shù)中的則通常為干煤粉多噴嘴上行式的氣化爐，基本使用冷爐壁對熱煤氣使用冷煤氣進(jìn)行回爐激冷，而在冷卻過程中大都使用廢鍋，而其優(yōu)勢在上文已經(jīng)敘述過了。對于殼牌煤氣化技術(shù)來說其功耗大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜操作難度系數(shù)大，不被廣泛使用。對于殼牌技術(shù)來說，其特點是干煤粉多，且耐高溫高壓高氣；產(chǎn)煤質(zhì)量好，其中含有的有效氣體成分較高；且由于高溫高壓可以通過廢熱鍋爐進(jìn)行冷卻從而將熱能進(jìn)行有效地回收；且鍋爐內(nèi)部沒有內(nèi)砌耐火磚，這樣就大大減少了維護(hù)量。然而對于這種技術(shù)來說也有足夠多的缺點：由于氣化爐和廢熱鍋爐的存在，且其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這就使得加工上的難度大大加大；且其選材難度大、投資高；尤其是加工過程中的過濾器容易堵塞，且運(yùn)行周期過短；由于控制系統(tǒng)的極其復(fù)雜從而增加了其操作難度。

圖2 殼牌煤氣化技術(shù)

在實踐應(yīng)用中，殼牌煤氣化工藝的技術(shù)特點主要包括：(1)煤種適應(yīng)性廣。Shell氣化爐可以使用從無煙煤、煙煤、褐煤到石油焦等原料，對煤的灰熔點范圍比其他氣化技術(shù)寬，對于較高水分、灰分和含硫量的煤種也同樣適應(yīng)。(2)單系列生產(chǎn)能力大。目前已投人生產(chǎn)運(yùn)行的單臺氣化爐爐內(nèi)直徑4600mm，氣化壓力4.0M Pa，日投煤量>2000t，日投煤量2500t以上的氣化裝置正在進(jìn)行工業(yè)化試驗。(3)氣化溫度高。氣化溫度為1450—1600～C，碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)99%左右，氣體產(chǎn)品潔凈，煤氣中有效成分90%以上，冷煤氣化效率80%一85% ，其余15%熱能被回收作為中壓或高壓蒸汽，總熱效率為98%左右。(4)耗氧量低。該氣化工藝用氧量比水煤漿氣化工藝低15% 一20% ，噸煤氣化耗氧量約為600m3(神府煤)，因而與之配套的空分裝置可相應(yīng)減少投資。(5)運(yùn)轉(zhuǎn)周期長。氣化爐壁冷卻采用水冷膜壁結(jié)構(gòu)型式，并應(yīng)用掛渣措施保護(hù)氣化爐壁，無耐火磚襯里，噴嘴設(shè)計使用壽命為8000h，維護(hù)工作量小，氣化爐內(nèi)無轉(zhuǎn)動部件，運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠。(6)環(huán)境效益好。SCGP從煤粉制備到產(chǎn)生潔凈合成氣的整個生產(chǎn)過程中對污染物都實行了控制，高溫氣化物不產(chǎn)生焦油、酚等凝聚物，高溫排出的熔渣被激冷后成為性質(zhì)穩(wěn)定的玻璃狀顆粒，可作為商品出售。氣化污水中含氰化物少，易于處理。利用高效飛灰過濾器除塵，回收的飛灰可返回氣化爐循環(huán)使用。

3.噴嘴對置式氣化技術(shù)

這項技術(shù)是有我國自主研發(fā)的一項煤制氣技術(shù)，首先在2000年的時候就已試驗成功并建成了兩套日投煤量達(dá)到1150噸的氣化爐，其操作過程中的壓力為4.0M Pa，在2005年的10月正式投入使用；其次其在大氮肥國產(chǎn)化工程得到廣泛運(yùn)用，并且建設(shè)了一套多噴嘴對置式水煤漿裝置，其日投煤量達(dá)到了750噸；在國家“十一五”期間也取得了令人矚目的成績，截止到目前，全國已有十三家多噴嘴氣化爐在建或已投入運(yùn)營。該裝置的引進(jìn)，帶來了諸多好處，如強(qiáng)化了熱傳遞功能，增加了碳轉(zhuǎn)化率，并且相比較德士古爐來說氣化效果更加明顯。

這種技術(shù)是當(dāng)前我國自主研發(fā)的一種煤制氣技術(shù)。其主要優(yōu)點在于噴嘴多，噴嘴多就增加了撞擊波，從而改變了其流暢結(jié)構(gòu)，加劇了傳質(zhì)傳熱效果，大大提高了碳轉(zhuǎn)化率，并且適當(dāng)?shù)奶岣吡擞行獾某煞?。?dāng)然這種氣化技術(shù)也有缺點,對于這種技術(shù)來說：耗氧量大，影響了有效氣的成分，對于煤質(zhì)的要求同樣非?？量蹋磺疑喜績?nèi)砌耐火磚容易被侵蝕損壞；由于控制系統(tǒng)的復(fù)雜，造成了對設(shè)備的投資加大使得維護(hù)費用也增加了。

4.灰熔聚煤氣化技術(shù)

這種技術(shù)也是我國自主研發(fā)的一種煤制氣技術(shù)，在生產(chǎn)生活中有著積極的作用。其主要長處是可適應(yīng)多種煤種，且操作過程中溫度適宜，對材料沒有嚴(yán)格特殊要求。穩(wěn)定性高，具有持續(xù)可運(yùn)轉(zhuǎn)的特性；工藝流程簡便無特殊化要求；產(chǎn)品中無焦油等污染物，易處理。但是其也有缺點：工業(yè)規(guī)模較小，凈化系統(tǒng)卻很龐大；氣化爐操作壓力低，生產(chǎn)過程中的煤氣喊有塵埃顆粒等懸浮物，處理起來比較困難。這種技術(shù)可以用于化工合成中，也可應(yīng)用于工業(yè)爐窯燃料氣以及發(fā)電燃料氣的加工生產(chǎn)中。具體工藝體現(xiàn)在流化床氣化，其底部有灰熔聚區(qū)，且對煤粉要求不高。

總結(jié)

通過對煤制氣的種類進(jìn)行了詳細(xì)的分析，得知在煤化工發(fā)展過程中，作為一項煤化工技術(shù)，煤制氣在工業(yè)生產(chǎn)生活中得到了飛速發(fā)展，在實際生產(chǎn)中也得以重用。

殼牌煤氣化技術(shù)是目前國際上最先進(jìn)的潔凈煤氣化技術(shù)之一，具有原料利用率高、消耗低、對資源節(jié)約、對環(huán)境友好等顯著優(yōu)點。消化和吸收該技術(shù)對我國發(fā)展新型煤化工和合理利用煤炭資源有重要意義。

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