煤制气方法的技术现状及工艺研究
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摘 要：从目前煤化工的快速发展来看，利用高温高压将煤气化变成煤气资源，不但增加了煤炭的利用方式，也提高了煤炭的整体利用效果。目前国内煤制气相关的技术已经日趋成熟，在煤制气的过程中发挥了重要作用。基于这一认识，在煤制气过程中，应对国内煤制气方法的技术现状有全面了解，并认真分析现有煤制气的工艺特点，提高煤制气的技术应用，满足煤制气的实际需要，促进煤制气的快速发展，有效提升煤制气的技术发展水平，实现煤炭资源的有效利用。由此可见，我们应结合煤制气的实际生产过程中，认真研究其技术现状及工艺。
关键词：煤制气 方法 技术现状 工艺研究
一、前言
从目前我国煤制气技术的发展及应用来看，煤制气技术可以分成五大类，在具体生产中得到了有效实施。为了保证煤制气技术取得积极的应用效果，我们应对煤制气技术进行深入了解，应认真分析煤制气方法的具体分类以及该技术的发展现状，并对煤制气技术的工艺过程进行深入研究，加深对煤制气技术的理解。基于这一认识，我们应对德士古煤气化技术、壳牌煤气化技术、喷嘴对置式气化技术、
鲁奇气化技术和灰熔聚煤气化技术这五类煤制气技术进行重点分析。
二、煤制气方法的具体分类和技术发展现状
从目前煤制气技术的具体应用来看，煤制气方法主要可以分为五类，其技术发展现状主要为以下特点：
1.德士古煤气化技术
特点是单台气化炉生产能力较大，气化操作温度高，液态排渣，碳转化率高，煤气质量好，甲烷含量低，不产生焦油、萘、酚等污染物。三废处理简单，易于达到环境保护的要求。
对于煤种要求苛刻：
①煤的内在水分含量要低，否则成浆性差。
②煤中氧含量要低，一般不得高于15%，氧含量越高成浆性越差。
③煤的灰熔点不能高于1350℃，
灰分含量要低，一般不能大于20%，否则经济性差。
④灰渣的粘度要低，流动性要好。
⑤煤粉粒度要小，一般在40～90微米之间。
浆液中煤质含量保持在60%以上，否则气化强度低，经济性差。
缺点：
①受气化炉耐火砖的操作条件和使用寿命的限制，气化温度不宜过高。
②气化炉内砌耐火砖冲刷侵蚀严重，更换耐火砖费用大，增加了生产运行成本。
③喷嘴使用周期短，必须每两个月检查更换一次，停炉更换喷嘴对生产连续运行或高负荷运行有影响，一般需要有备用炉，增加了建设投资。
④对管道及设备的材料选择要求严格，一次性工程投资比较高。
⑤对煤种要求有限制。
2.壳牌煤气化技术
特点：
①干煤粉多烧嘴进料，高温高压气化；
②高温高压气化，废热锅炉冷却，回收热能；
③煤气质量好，有效气体成分高；
④炉内无耐火砖衬里和转到设备，维护量小。
缺点：
①气化炉和废热锅炉结构复杂，加工难度大；
②材料选择难度大；
③投资高
④过滤器容易堵塞，运行周期短。
⑤操作难度大，控制系统及其复杂。
3.喷嘴对置式气化技术
喷嘴对置式气化技术是我国自主研发的煤气化技术，
特点：
多喷嘴主要是增加了撞击流，将射流改成了撞击流，改变了流场结构，传质传热加剧，碳转化率从理论上讲有提高，有效气成分适当提高。
缺点：
①氮气消耗量大，对有效气成分影响大
②上部耐火砖易磨蚀损坏。
③设备投资增大，控制系统复杂，维护费用高。
④对煤质要求同GE水煤浆一样苛刻。
4.鲁奇气化技术
鲁奇气化技术具有较长的发展历史，最早由德国鲁奇公司发明并应用。鲁奇炉的生产方式主要有固态排渣与液态排渣两种。
特点：
①可以采用灰熔点较低的煤。
②可以采用粒度较小（一般在5～25毫米）的煤，对煤的机械强度和热稳定性的要求较低。
③可采用一些水分较高（例如20～30）和灰分较高（例如30%）的劣质煤，并生产出优质的城市煤气，这在其它一些气化方法中是难以实现的。
④耗氧量低，在20公斤/厘米2压力下气化所需的氧气量仅为常压气化时的1/3～2/3，压力更高还可以降低。
⑤可以得到各种有价值的焦油和轻质油副产品，前者产率近于低温干馏（例如以煤的可燃物计算达8～9%），后者的产率甚至比低温干馏还多。
缺点：
①除具有高压工厂所固有的复杂性以外，固态排渣的鲁奇炉中水蒸气的分解率低。常压气化炉中水蒸汽的分解率约50%左右，而在20公斤/厘米2压力下，操作的加压气化炉，水蒸汽分解率仅能达到32～38%。但通过选用灰熔点高的煤种，降低汽氧比操作；或采用二氧化碳做气化剂，甚至可大幅提高蒸汽分解率。近年来，新发展的液态排渣式鲁奇炉，水蒸汽的消耗量大大降低，水蒸汽的分解率为95%。
②在生产运行中，设备的损坏检修较为频繁，因此生产运行开工率比较低，一般在75～85%。
5.灰熔聚煤气化技术
灰熔聚煤气化技术是我国自主研发的煤气化技术之一，在实际应用中取得了积极效果。
特点：
①煤种适应性广；
②操作温度适中，无特殊材质要求。操作稳定，连续运转可靠性高；
③工艺流程简单无特殊材质要求；
④产品中不含焦油和酚类，洗涤水处理容易。
缺点：①提高气化炉操作压力低；
②工业业绩规模小；
③净化单元系统庞大；
④煤气含尘处理困难。
三、煤制气方法的技术工艺研究
从目前煤制气技术的应用来看，其工艺流程和要点主要为以下几个方面：
1.德士古气化技术的主要优点是水煤浆带来的，即较容易把压力升上去。在生产中减少了压缩工序，实现了整体能耗的降低。
2.壳牌煤气化技术中气化炉主要结构是干煤粉多喷嘴上行废锅气化，都采用冷炉壁，冷煤气回炉激冷热煤气，煤气冷却都用废锅。本工艺的最大缺点是投资高，设备造价过高；合成气换热采用废锅形式，增加了投资。虽然壳牌煤气化技术在生产效率上有突出优点，但是造价过高限制了其整体应用范围。
3.喷嘴对置式气化技术装置改引进的德士古炉单喷嘴为对置式多喷嘴，强化了热质传递，碳转化率达到98%以上，气化效果优于引进的德士古炉。从喷嘴对置式气化装置的结构来看，主要是在德士古炉的基础上进行的改进，喷嘴更多，生产效率更高。
4.鲁奇气化技术的缺点是高压设备的操作具有一定的复杂性，净化系统复杂（苯、酚、焦油处理），气化过程有大量的甲烷生成（8%～10%），作为燃料煤气是有利的，但作为合成氨的原料气则需要转化，其工艺较为复杂。鲁奇气化技术在实际应用中，虽然生产效率较高，但是相对复杂的工艺给实际应用带来了一定的困难。
5.灰熔聚煤气化技术中，其工艺为流化床气化，下部有一灰熔聚区，对煤粉细度要求不高，为0～6mm左右。由于灰熔聚煤气化技术对煤粉的要求不高，因此该技术比较适于在国内推广。并且其工艺为流化床气化，实现起来难度较低。
四、结论
通过本文的分析可知，在煤化工的发展过程中，煤制气作为重要的煤化工技术得到了快速的发展，在实际生产中得到了重要应用。为了保证煤制气方法取得积极效果，本文重点分析了煤制气方法的技术现状及工艺，为煤制气方法的应用提供了技术支持。
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