煤气化发展状况及前景.pdf

■鞠 ■●麟 ■ 煤气化发展状况及前景 中国矿业大学化工学院李正飞张海英刘乾辰 摘要阐述了煤气化技术的分类和现有的几种煤气化技术，并对它们的优缺点及应用状况作了简述，最后对煤气化的前景作了评论。 关键词煤气化，发展状况，前景 我围缺油、少气、富煤的能源结构决定了煤化工发展在我国的 重要地位。实践证明煤炭转化各种技术中，煤气化是应优先考虑的。 煤气化技术历史悠久，目前在我国主要有固定床、流化床、气流床、 熔融床等技术，随着科技的发展，煤气化技术将会为煤炭的发展带 来新的活力，也会为解决我匡l 的能源问题做出巨大贡献。 一、煤气化技术的产生及其分类 煤炭气化技术已有悠久的历史，尤其自2 0 世纪7 0 年代石油危 机的出现，世界各国开始广泛开展煤气化技术的研究，迄今煤气化 的技术已有上百种。 煤炭气化技术虽有不同的分类方法，但一般按生产装置的化学 工程特征区分，煤气化技术按生产装置化学工程特征分类，也可称 作按反应器的形式分类、按气化炉中的流体力学条件分类和按气同 相见相互接触的方式分类。按此方法分类，煤气化技术可分为固定 床、流化床、气流床、熔融床等。 二、几种煤气化技术的优缺点和应用 1 ．固定床煤气化技术 1 常压固定床煤气化技术。同定床煤气化是以空气、蒸汽、 氧气为气化剂，在常压下将煤转化成煤气的过程。由于该技术成熟 可靠、操作简单、投资少、建设期短，在国内外仍广泛使用。固定 床气化对原料要求较高，一般要求原料是低水、低灰、低硫、高活性、 高灰熔性、热稳定性好、机械强度高、不黏结、粒度均匀适中。 这种煤气化技术的缺点是对原料要求严格，生产能力小，能耗 高，所以随着企业生产规模的不断扩大，装置大型化，这种煤气化 技术将逐渐被淘汰。 2 碎煤固定床加压煤气化技术。碎煤固定层加压气化技术 相对常压固定层气化优点很明显，但也有一定缺点。优点是碎煤加 压气化对原料的要求较低，单炉生产能力大，可实现自动控制，并 且能够通过改变压力和后续1 二艺流程制得H 2 ／C O 各种不同比例的 化工合成原料气，拓宽r 加压气化的应用范围。缺点是蒸汽分解率 低，蒸汽能耗较大，废水处理工序长，并且需要配套相应的制氧装置， 投资较高。 ， 2 ．流化床煤气化技术。流化床又称沸腾床，其煤气化过程足碎 煤在反应器内呈流化状态，在一定温度、压力条件下与气化剂反应 生成煤气。 1 温克勒煤气化技术。温克勒煤气化技术分为常压和高压 两种，在常压煤气化技术的基础上。通过提高气化温度和气化压力 得到的技术成为高温温克勒 H 1 w 气化技术，H T w 除原有特点 外又增加了其他优点，如提高了操作温度和操作压力，碳转化率明 显提高，可气化含灰量高的次烟煤等。 2 U - g a s 煤气化技术。U ．g a s 技术来源于美国S E S 公司，主 要针对的是气化劣质煤，在高灰、高硫和高水分煤的气化上有明显 优势。现U g a s 煤气化技术归美国综合能源系统有限公司拥有，该 公司在山东枣庄建了2 台U ．g a s 煤气化炉，气化压力为0 ．2 5 M P a ， 现已产出合格煤气。 3 中国I C C 灰熔聚流化床煤气化技术。中科院山西煤炭化 学研究所从2 0 世纪8 0 年代开始进行灰熔聚流化床粉煤气化技术研 发，2 0 0 1 年在陕西省城化股份有限公司与陕西秦晋煤气工程设备公 司、中西部煤气化工程技术中心等单位进行了1 0 0 t ／d 煤灰熔聚流化 床制合成气的工业示范装置试验。其优点是投资少，生产成本低。 12 4 商品与质量2 0 1 1 年2 期 缺点是气化压力为常压、单炉气化能力较低、产品气中甲烷含量较 高 1 ％一2 ％ 。此技术适宜于中小型氮肥厂利用就地或就近的煤 炭资源改变原料路线。 4 谢尔气流床煤气化技术。谢尔粉煤加压气化工艺，简称 S h e l l 煤气化工艺。该技术煤种适应性宽，对煤的一些性质要求不高， 煤的粒度、水分、硫等差异不会明显影响气化结果。碳转化率高， 一般在9 8 ％以上。 S h e l l 气化技术适合我国大多数煤灰熔融性温度偏高的国情， 是我国建设大型煤化工项目或中氮肥改造的主要方向。但投资偏高， 一般企业不易接受。 5 循环流化床 C F B 气化技术。循环流化床技术有诸多优点， 例如该技术可克服鼓泡流化床中气同接触不良的缺点，并且不需要 过高的气化温度，还町使用多种煤质。循环流化床 C F B 气化技术 实现工业化以来，主要用于制取燃料气和联合循环发电，尤其用于 为水泥窑提供低热值燃料气。投资少和设备简单的特点使其颇受人 们关注。 3 ．气流床煤气化技术。气流床煤气化技术的优点是设备尺寸小， 煤种适应性广，无副产物。缺点是氧气耗量较大，出炉煤气温度很 高，显热损失大。多喷嘴对置式水煤浆气化技术由于具有技术成熟 和完全自主知识产权等优点，日前在市场上被广泛推广。 4 ．熔融床煤气化技术。熔融床气化又称熔浴床气化或熔融流态 床气化。是近代发展起来的一类煤气化技术，其特点是煤在高温 熔融液体载体床层中进行气化反应，对煤种适用范围较宽，但是熔 融物会对炉壁造成腐蚀，熔融物的再生也是一个很难解决的问题， 所以这种方法未能得到进一步发展。 三、煤气化发展前景 随着世界石油资源的不断减少，煤气化将有着有着广阔的前景。 十一五汁划中，我国煤化工产业中长期发展规划 征求意见稿 提出。到2 0 1 0 年、2 0 1 5 年和2 0 2 0 年，我国煤制甲醇年产量将分别 达到1 6 0 0 万吨、3 8 0 0 万吨和6 6 0 0 万吨，到2 0 2 0 年，煤制烯烃年 产量分别为1 4 0 万吨、5 0 0 万吨和8 0 0 万吨。到2 0 2 0 年，我国对煤 气化炉的需求量将达到2 2 5 0 套。届时，我国将成为世界上最大的 煤气化炉市场。由此可以看出煤气化技术大有发展前途，我国也急 需更好的煤气化技术。 四、结论 随着我国对煤气化的重视，煤气化技术的竞争也会越来越激烈， 更好的煤气化技术将会得到广泛的推广，而不符合发展需求的技术 必将被淘汰。 参考文献 1 徐海龙．煤炭气化的分类与应用领域0 1 ．内蒙古科技与经济，2 0 0 5 ， 6 7 9 2 贺永德．现代煤化工技术手册【M 】．北京化学工业出版社。 2 0 0 4 ．3 5 1 r - 3 5 4 3 唐宏青．S h e l l 煤气化工艺的评述和改进意见【q ．2 0 0 5 年全国大中型氮 肥生产技术交流会论文集．2 0 0 5 1 3 9 1 4 5 4 郑楚光．洁净煤技术．武汉华中理工大学出版社， 1 9 9 6 5 徐京磐。鲍礼堂．流化床和气流床气化技术综述 下 ．小氮肥设 计技术，2 0 0 2 ，2 3 2 5 - 1 6 坛论术 每- ●■● ■瞄 ■■一● ■■一瓣 ●■一搬■ 一■●●一 万方数据