煤气化技术及气化炉实际应用现状综述

煤气化技术及气化炉实际应用现状综述

中国是一个资源大国，辽阔的国土面积里蕴藏着极其丰富的矿产资源，煤炭作为中国资源结构中的尤为重要的一环，有着绝对的数量优势。随着科技的发展，煤炭的利用方式也在逐渐增多，为了改善煤炭资源直接燃烧所产生的大量污染，能源企业将煤炭加工成为更环保的二次能源，为国家的可持续发展做出重要的贡献。

标签：煤气化技术；气化炉；应用现状

引言

随着社会的进步和科技的发展，在日常的生产生活中对能源的需求量日益增长，随着石油等不可再生再生资源的开发资源的储量正在逐渐下降，煤炭作为我国储量较为丰富的资源得到了相应的重视。因此，煤气化的技术得到了充足的发展和关注，如何将煤炭资源开发成为更加环保、高效的能源，是当前资源发展的主要方向。

1煤气化技术的种类

1.1气流床煤气化技术

国内典型的技术就是四喷嘴对置式水煤浆气化炉、四喷嘴干煤粉加压气化炉、多元料浆气化技术和二段干煤粉加压气化炉等。水煤浆气化炉的适用煤范围广，气化压力大可实现等压合成的技术，并且可出处理的煤量十分大，气化效率高。四喷嘴干煤粉加压气化炉与水煤浆气化炉相比，加压气化系统要求气化温度和压力指数有标准的需求，因此需要仪器设备特别准确。多元料浆气化技术以煤和石油沥青等含有碳材料矿物质，经过与水等优配混合物形成的多元料浆，能够产生瞬间气化的效果，而且适应性非常广，气化的指标先进，该气化技术在工业装置上适用于单炉投煤量大的需求，整套气化工艺技术要求高质量控制强，已经在二十多套工业装置上稳定运行了。二段干煤粉加压气化技术的炉壁采用水冷壁結构，上炉壁可以对高温的煤气进行降温处理，在下炉膛的煤气显热可以对煤进行热裂解和气化，在下炉膛的渣口采用液态排渣之后，能够提高冷煤气效率和热效率。

1.2固定床煤气化技术

间歇固定床气化炉（UGI）、鲁奇炉（Lurgi）、鲁奇改进气化炉（BGL），是三种主要的固定床煤气化技术。首先，UGI气化技术的操作简单方便、投资的资金少，但是，相对的技术方面落后、效率低下，并且这种气化方式会造成污染严重。而鲁奇炉气化工艺比较成熟，在气化温度在1000度左右的情况下，气化效率、碾转化率、气化液效率都较高。而氧耗可以在所有气化技术中达到最低的程度，其煤气热值是所有技术中达到最好的数值，其特征表明比较适用在生产城市

煤气中。最后主要的气化技术是在鲁奇炉的基础上进行改进升级的BGL，该炉可气化的含水量大于百分之二十的其他气化炉，并且把固态排渣变为液态排渣。在大于一千度以上的高温下，大量的蒸汽在气化时分解能够提高气化的效率，气化废水量的大量减少。

1.3流化床煤气化技术

流化床气化技术之一的恩徳气化炉主要是用于生产燃料气体和合成氨原料气，适用于褐煤等，气化温度控制在一千度左右。炉底部分的布风吹嘴和出口处的旋风除尘器，能够减轻煤气的带出的飞灰对炉管的磨损，最大的缺点是气化效率和碳转化率不够高。U-GAS主要是适用于劣质煤炭的气化，它能够对高灰、高水分煤的气化进行有效气化。这种气化炉对煤的粒度要求在六毫米之内，气温控制在一千度的高温。工作原理是当煤由二氧化碳气体输送进气化炉时与氧气、水等发生反应生成合成气，经过两级旋风除尘器之后返回气化炉再次气化，最后对这种高灰煤被进一步除尘气化。

2气化炉的应用现状

2.1加压鲁奇炉

加压鲁奇炉的应用范围相对较广，技术较为成熟，可以处理多种性质的原料煤，主要有高灰分煤和一定黏性的煤，有效提高了原料煤的利用效率。但这种气化炉的内部结构较为复杂，设有较多的煤分布器，因此，在使用和维修的过程中，加压鲁奇炉的经济成本相对较高。另外，加压鲁奇炉对煤原料的处理工艺较为复杂，污水处理效率高，煤原料燃烧产物对周围环境污染较小。

2.2Texaco水煤浆气化工艺

在Texaco水煤浆气化工艺流程中，氧气为气化剂，中心火焰温度最高可达1000℃。这种气化工艺的反应速度相对较快，可以在短时间内处理大量煤原料，提高煤原料的利用率，同时，Texaco水煤浆气化工艺设备较为简单，方便操作。通过使用Texaco水煤浆气化工艺技术，煤燃烧生成的废气可以有效转化为合成气，减少了燃烧物中有害物质的含量。但是，这种工艺的控制技术要求较高，会造成能源的部分浪费，适用范围相对较窄，当前，国内很多煤原料都不能使用Texaco水煤浆气化工艺技术。

2.3灰熔聚流化床粉煤气化技术

相对于传统的流化床技术来说，灰熔聚流化床粉煤气化技术更为先进，在灰熔聚流化床设备中，设有局部高温区，可在短时间内将流化床设备内的温度提高至1200℃，这样一来，煤原料可以迅速气化成烟。在后续的工艺流程中，工作人员可以直接将煤原料燃烧生成的灰熔聚颗粒物分离出来，减少污染气体的排放，有利于可持续发展。

2.4GSP加压气流床气化技术

GSP加压气流床气化技术是一种全新的煤气化技术，它集合了多种气化炉的优点，有效提高了煤原料的利用效率，推动了气化炉可持续发展的进程。但从整体上来看，GSP加压气流床气化技术依然存在一定的问题和不足，例如，这种气化技术的工艺流程较为复杂，所涉及到的工艺环节相对较多，在处理煤原料的过程中很容易出现原料堵塞等问题，不利于煤原料的正常输送。同时，这种气化技术的技术含量相对较高，生产成本和维修成本较高，在实际的应用过程中，GSP 加压气流床气化技术仍处在初级阶段，还需要进一步完善。

3煤气化技术的发展趋势

3.1研发煤气化净化技术

为了响应国家的可持续发展战略，煤气化技术也要向更环保、更高效的方向转型，对气化过程结束后排出的雾水进行净化处理，做到污染零排放的标准。此外，要应用最新的技术很设备降低在煤气化过程中产生的污染，降低污水中微量有害元素的含量，对净化后的废水进行合理地再利用，不浪费任何资源。

3.2发展大型化和智能化

随着人类对资源的需求量增大，煤气化产业的大型化和智能化已经成为必然趋势，煤气装置的大型智能化可以有效地减少气化炉的数量，更加高效经济的对合成气进行生产和供应，有效地提高了煤气化产业的经济效益。

结语

我国煤气化工业中的煤气化技术和气化炉实际使用的状况是复杂的，并且是广泛使用的。面对众多的煤气化方式，企业通常会根据实际的情况去考虑使用哪一种技术，企业所处的地区有多少原料煤，原料煤的种类、可实现技术要求、合成气的用途包括企业的资金等等都是需要考虑的内容。不仅要做到实现企业的最大化利润，同时也要保证生产复合国家的标准要求，做到环保绿色生产。

参考文献：

[1]袁悦婷，袁秋华，李伟斌，姚根有，潘登峰.煤气化技术及气化炉实际应用现状综述.化工设计通讯，2019，45（01）：15-44.

[2]马园媛，赵岐.煤气化技术的现状及发展趋势.化工管理，2018（21）：202.

[3]黄远光.煤气化技术及气化炉的应用.中国化工贸易，2018，8（7）：21-22.