吳華軍（重慶市北碚區(qū)煤炭管理局，重慶 400700）

煤制氣方法的技術(shù)現(xiàn)狀及工藝研究

吳華軍（重慶市北碚區(qū)煤炭管理局，重慶 400700）

伴隨著世界范圍內(nèi)的能源危機(jī)以及環(huán)境問題，采用煤制氣方法不僅能夠提高煤炭資源的使用效率，同時(shí)還能緩解環(huán)境問題，但是在煤制氣過程中，需要依靠強(qiáng)有力的煤制氣技術(shù)。本文主要分析的是煤制氣方法的技術(shù)現(xiàn)狀及工藝。

煤制氣；技術(shù)現(xiàn)狀；工藝研究分析

煤制氣技術(shù)是將天然的煤炭資源直接液化制成油品或者是在高溫下將煤炭資源氣化制成合成氣，合成氣可以作為甲醇、合成油、天然氣等相關(guān)油氣產(chǎn)品的原料。煤制氣該方法不僅能夠提高煤炭的燃燒效率，同時(shí)屬于一種清潔型燃料。隨著煤制氣技術(shù)的應(yīng)用，我國(guó)在煤制氣方面取得了一定的成就，掌握當(dāng)前煤制氣技術(shù)現(xiàn)狀對(duì)于進(jìn)一步提高煤制氣技術(shù)的應(yīng)用具有重要意義。本文主要就煤制氣方法的技術(shù)現(xiàn)狀及工藝研究分析如下：

1 煤制氣技術(shù)現(xiàn)狀分析

煤制氣技術(shù)落后使得現(xiàn)有的煤制氣技術(shù)無(wú)法保證社會(huì)需求，在重慶地區(qū)，考慮到煤礦安全以及環(huán)境等相關(guān)問題，先后將大量的煤礦關(guān)閉，最終整個(gè)重慶地區(qū)大約只保留70家煤礦企業(yè)埋，在這種情況下重慶地區(qū)的用煤?jiǎn)栴}將難以保障，不僅如此，我國(guó)中西部地區(qū)均存在著嚴(yán)重的用煤?jiǎn)栴}，南方地區(qū)煤礦較少，而且存在著安全系數(shù)低、開采難度大等特點(diǎn)，而煤制油、煤制氣技術(shù)的發(fā)展能夠有效的解決上述問題，而且在實(shí)現(xiàn)過程中具有清潔、環(huán)保、便于提純、方便儲(chǔ)藏以及運(yùn)輸?shù)葍?yōu)勢(shì)，進(jìn)一步而言，我國(guó)存在著煤制氣技術(shù)的迫切需要，掌握當(dāng)前煤制氣技術(shù)現(xiàn)狀，能夠不斷實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，加快煤制氣技術(shù)的發(fā)展。現(xiàn)階段全世界范圍內(nèi)煤制氣技術(shù)方面采用的方法主要是德士古煤氣化技術(shù)、殼牌煤氣化技術(shù)、噴嘴對(duì)置式氣化技術(shù)、灰熔聚煤氣化技術(shù)以及魯奇氣化技術(shù)等。這些煤制氣技術(shù)能夠進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)煤制氣的發(fā)展，保證社會(huì)的實(shí)際需求，提高煤制氣產(chǎn)品的占有率[1]。

2 煤制氣常用的技術(shù)方法以及工藝分析

2.1 德士古煤氣化技術(shù)

該煤氣化技術(shù)工藝流程主要以水激冷工藝為主，部分會(huì)采用廢鍋流程，水煤漿構(gòu)成的單噴嘴下噴式是實(shí)際煤氣化技術(shù)應(yīng)用過程中的氣化爐結(jié)果，在生長(zhǎng)過程中，單爐容量可高達(dá)2000噸，壓力能達(dá)到4～6.5MPa。我國(guó)應(yīng)用德士古煤氣化技術(shù)最早的的是山東魯南化肥廠，當(dāng)然當(dāng)前采用該技術(shù)進(jìn)行煤氣化產(chǎn)品生產(chǎn)的工廠數(shù)量逐漸增大，技術(shù)更成熟，在設(shè)備中采用的水煤漿能夠保證生產(chǎn)過程中的壓力需求，此外，水煤漿中的含水量可達(dá)到40.0%，有效的降低了熱值，限制了煤的質(zhì)量[2]。

德士古煤氣化技術(shù)應(yīng)用中具有以下特點(diǎn)：每次的生產(chǎn)能力較大、產(chǎn)品中甲烷含量低、沒有焦油等污染物、操作中的溫度較高、煤氣產(chǎn)品質(zhì)量可靠等，但是該煤制氣技術(shù)要求采用的煤炭資源中含水量較低，煤炭資源中的含氧量不允許超過15.0%，灰渣流動(dòng)性好，粘度較低。此外，德士古煤氣化技術(shù)也存在著一定的不足之處：氣化溫度較高影響到爐內(nèi)耐火磚的耐久性，成本投入增加，噴嘴使用周期短，產(chǎn)品生產(chǎn)中的持續(xù)性受到影響；工藝生產(chǎn)過程中的管道也同樣具有嚴(yán)格的要求，因而總體資金投入較大[3]。

2.2 殼牌煤氣化技術(shù)

殼牌煤氣化技術(shù)采用的汽化爐為干煤粉多噴嘴上行式，該氣化技術(shù)中設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作難度大、功耗大等，應(yīng)用范圍有限。原料為干煤粉，氣體有高壓高溫特性，產(chǎn)煤質(zhì)量較好，有效氣體所占比例較大，生產(chǎn)過程中的高溫高壓氣體能夠循壞回收利用，鍋爐內(nèi)部沒有耐火磚的存在，維修工作量較小。但是具有以下缺點(diǎn)：廢熱鍋爐以及汽化爐的存在增加了設(shè)備的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，尤其是在控制系統(tǒng)方面結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，造成了實(shí)際操作難度較大，在選材上同樣的也難度較大，而且過濾器容易發(fā)生堵塞，總體投資也較高[4]。

殼牌煤氣化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中具有以下技術(shù)特點(diǎn)：（1）對(duì)多種煤種均可適用，Shell氣化爐對(duì)于煙煤、無(wú)煙煤、石油焦以及褐煤等原料均可適用，如果煤種的水分含量較高、含硫量較大、灰分等同樣適用；（2）設(shè)備的生產(chǎn)能力較大，單臺(tái)汽化爐直徑可達(dá)到4600mm，氣化壓力能達(dá)到4.0MPa，每日投煤量可超過2500噸；（3）氣化中的溫度高，氣化過程中溫度能達(dá)到1450℃～1600℃。高溫使得碳的轉(zhuǎn)化率高達(dá)99.0%，煤氣中的有效成分可達(dá)到90.0%以上。總體熱效率可達(dá)到98.0%；（4）生產(chǎn)中對(duì)氧氣的需求低，與水煤漿氣化工藝相比，在實(shí)際生產(chǎn)中的需氧量可降低15.0%～20.0%，需氧量的減少能夠減少空分裝置的投資；（5）運(yùn)行周期延長(zhǎng)，水冷膜壁為汽化爐壁冷卻的結(jié)構(gòu)型式，內(nèi)部沒有耐火轉(zhuǎn)，噴嘴設(shè)計(jì)使用可超過8000h，總體維修工作量小，運(yùn)行更加安全可靠，使用時(shí)間延長(zhǎng)，保證了連續(xù)性工作的需求。

2.3 噴嘴對(duì)置式氣化技術(shù)

噴嘴對(duì)置式氣化技術(shù)術(shù)我國(guó)自主研發(fā)的新技術(shù)，投入使用后的日投煤量可達(dá)到1150t，壓力能達(dá)到4.0MPa，目前，國(guó)內(nèi)采用該技術(shù)的企業(yè)達(dá)到了十三家。該技術(shù)方法能夠進(jìn)一步提高熱傳遞效率噴嘴較多，增加了撞擊波，提高碳的轉(zhuǎn)化率，有效氣體的含量也較高，但是在具體應(yīng)用過程中，氧氣的需求量較大，對(duì)有效氣體的成分造成影響，要求煤質(zhì)量較高，控制系統(tǒng)復(fù)雜，內(nèi)部有耐火磚的存在，容易出現(xiàn)故障，投資費(fèi)用較大。

3 煤制氣技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

上述幾種煤制氣技術(shù)作為國(guó)內(nèi)外常用的煤制氣方法，但是存在著不同的優(yōu)缺點(diǎn)，因而需要立足現(xiàn)在，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤制氣技術(shù)的創(chuàng)新，從經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益考慮，高壓、大容量氣流床氣化技術(shù)將會(huì)是煤氣化技術(shù)的主要發(fā)展方向，該煤制氣技術(shù)符合清潔能源的要求，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有的煤制氣技術(shù)，未來(lái)大型煤氣化技術(shù)需要不斷提高煤氣化整體效率、增加氣化爐單爐生產(chǎn)能力、提高煤制氣技術(shù)中對(duì)各種煤的適應(yīng)性，此外，提高煤制氣過程中對(duì)煤的利用率、減少污染物，實(shí)現(xiàn)技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)多元化的技術(shù)集成。

4 結(jié)語(yǔ)

煤制氣技術(shù)的發(fā)展為煤制氣奠定了基礎(chǔ)，雖然在煤制氣方面可采用的技術(shù)方法較多，但是當(dāng)前常用的煤氣化技術(shù)均存在著一定的不足，而現(xiàn)階段煤制氣有著迫切的需要，實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新、明確未來(lái)煤制氣技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)可為煤制氣的發(fā)展提供參考。

[1]喻小彪.幾種煤制氣方法的技術(shù)應(yīng)用及工藝比較[J].化工管理,2014(24).

[2]張占梅,付婷.煤制氣廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展綜述[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2014(10).

[3]王兆才,陳雙印,儲(chǔ)滿生,等.煤制氣-豎爐生產(chǎn)直接還原鐵淺析[J].中國(guó)冶金,2013(01).

[4]王偉,韓洪軍,張靜,等.煤制氣廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展,2013(03).