煤气化技术及气化炉使用情况分析

煤气化技术及气化炉使用情况分析

发表时间：2019-08-19T09:59:12.187Z 来源：《防护工程》2019年10期作者：王绍琦姜国庆

[导读] 通常意义上所说的煤气化技术是指满足一定的温度和压力条件下，将处理过的煤做为原料。

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摘要：我国经济的发展离不开煤炭使用，在化工行业里，煤炭资源是我国能源消耗中最为广泛利用资源，而人的生存活动也离不开煤炭。随着不可再生能源的逐渐减少和环境污染的情况加重，将不可再生的煤炭资源转化为可充分利用的便利能源成为研究人员的议题。其中，煤气化作为能够高效利用煤炭资源的绿色加工方法，它也是被最优先考虑的加工方法。在我国，化工合成用原料气、生产城市煤气、联合循环发电用燃气和综合利用是煤气化使用的主要用处。

关键词：煤气化技术；气化炉使用情况；分析

1煤气化技术概述

1.1煤气化技术的概念及发展

通常意义上所说的煤气化技术是指满足一定的温度和压力条件下，将处理过的煤做为原料，投入反应器（一般采用气化炉）内，以空气或氧气为催化剂，通过一定的流动方式，将其转化为粗制的水煤气。后期还可以运用脱硫脱碳技术，将水煤气精制成为一氧化碳等气体。

煤气化技术起源于十九世纪五十年代的德国，最初仅仅是用通过德士古气化炉将块煤进行转化生成煤气。煤气化技术引进我国后在二十世纪九十年代，经过山东鲁南化肥厂的广大生产技术人员的努力，终于将具有自主知识产权的对知识四喷嘴气化炉投入生产和使用。目前，经过了近三十年的发展，煤气化技术已经在我国得到了广泛的发展和应用。

1.2煤气化技术的原理及过程

简单来说，煤炭气化过程中，通过设定特定的设备和环境，使煤中有机质与空气或氧气等气化剂发生一系列化学反应，产生新的反应物质和生成物，将固态的型煤转化为气体的过程。这一过程产生的过程气体包括可燃气体和非可燃气体。其中可燃气体含有一氧化碳、氢气、甲烷等，而非可燃气体则主要由二氧化碳和氮气组成。此过程中，气化炉、气化剂和转化供给的热量是必备条件。煤的热解、气化和燃烧反应构成了煤气化的完整过程。煤从固相变为气、固、液三相产物的过程被称为煤的热解。在工业实践中常见的非均相气-固反应和均相的气相反应，是煤气化和燃烧反应的两种基本反应类型。按照处理温度的不同，煤气产生的过程可以分为：高温干馏和低温干馏。

2煤气化的种类

2.1固定层煤气化

一般来说，固定层煤气化技术包括鲁奇气化炉、鲁奇改进气化炉、固定床气化炉等。其中，鲁奇气化炉的工艺应用技术较为成熟，被广泛应用在煤气化行业当中，在鲁奇气化炉的使用过程中，煤炭的利用率相对较高，成本相对较低，但这种煤气化技术会产生较多的污染气体，后处理较为麻烦。鲁奇改进气化炉有效提高了煤炭燃烧残渣的气化效率，减少了煤炭燃烧过程中产生的污染废物排放量，同时，这种改进后的气化炉结构更为简单，方便使用。

2.2流化床煤气化

灰熔聚流化床技术、U-GAS、恩德气化炉等技术均属于流化床煤气化技术，其中，灰熔聚流化床技术的产能效率较高，应用范围相对较广，单台气化炉的平均日产能高达500t。U-GAS技术主要应用在劣质煤炭的技术处理中，它可以有效提高劣质煤的产能效率，在温度相对较低的环境中，将原料煤与助燃气体混合，提高煤炭的转化率，有效减少资源的浪费。恩德气化炉适用于褐煤的燃烧产能，通过技术改进，这种气化炉可以减少煤炭燃烧产热对设备的磨损，提高气化炉设备的使用年限，但与此同时，恩德气化炉的产能效率相对不高。

2.3气流床煤气化

在气化床煤气化技术中，典型的技术主要有GSP粉煤气化技术、Shell粉煤气化技术、水煤浆气化技术等。其中，GSP粉煤技术是德国未来能源公司设计研发的煤气化技术，这种煤气化技术可以将煤炭的转化率提高到99%，液态排渣有效保护了煤气化设备，提高了设备的使用寿命。Shell粉煤气化技术采用纯氧气化技术，允许煤炭干粉进料，但这种技术的设备结构相对复杂，操作流程较为麻烦，成本较高。水煤浆气化技术的气化温度较为适中，处理煤炭的含量相对较大，可以有效处理各种煤原料。

3气化炉对原料煤的要求

在使用气化炉的过程中，工作人员需要对原料煤进行区分，以便保证更高的利用率。当前，我国煤炭资源总量较为丰富，其开采效率相对较高。一般来说，可以将原料煤分为烟煤、无烟煤、褐煤三类，工艺中常使用的焦煤、贫煤、长焰煤等均属于烟煤。国内的煤炭资源分布并不均匀，新疆、内蒙等地区的地质资源中含有大量的煤炭资源，山西、陕西等地区的煤炭资源储量相对较高。

4不同气化炉对原料煤的要求和实际应用情况

气化炉在使用时要求符合其特性的原料煤才能提高气化的效率，而对气化炉同样也会有选择性。根据有关资料，我国煤炭资源丰富，可直接经济利用的煤炭储量达到184gt左右，我国的煤有三大种类，分别是褐煤、烟煤和无烟煤，其中还有细分煤，例如烟煤还有贫、瘦、肥、焦、气煤、粘结煤等等。要根据气化炉和原料煤的特点进行选择，例如，高灰的烟煤比较适用于U-GAS技术，它能够有效除去杂质高的劣质煤。

在各种各样的煤气化技术与气化炉的选择使用上，不仅有国内的煤气化专利技术，还有国外的德士古、壳牌、鲁奇、BGL和U-GAS技术。虽然煤气化的适用广泛，但是在实际的应用上企业大多是根据实际情况进行选择，要求投煤量大的则使用水煤浆气化炉，对气化炉技术要求高质量保证的则选择多元料浆气化技术。

5结语

总而言之，煤炭在我国当前的能源结构中占据了非常大的比重，为了有效改善煤炭利用过程中对环境所造成的污染，需要在煤炭利用过程中充分的利用煤气化技术，将煤炭有效的转化为相应的气体燃料，进而大大减少燃烧过程中对环境所造成的污染。在煤气化技术的实际应用过程中，要充分结合当地的实际情况，采取切合实际要求的煤气化技术，进而为煤炭资源的有效利用提供技术上的支持。

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