煤气化技术发展与问题探讨

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1、煤气化技术发展与问题探讨 作者姓名，作者姓名（作者单位，省城市邮编）［摘　要］：随着经济的高速发展，对能源的需求日益增长，我国以煤为主的能源消费结构在相当长的时期内将不会改变。开发先进的煤气化技术，提高煤炭利用效率、减少煤直接燃烧带来的环境污染的主要途径之一是研制和推广应用煤气化技术，发展基于煤气化的能源转化技术已成为能源领域科技界和企业界的共识。基于此本文对煤气化技术发展与问题进行了初步的探讨与分析。［关键词］：煤气化；问题；发展1．引言能源是社会和经济持续发展的动力，煤炭作为地球上最丰富的化石能源为人类的文明发展起到了举足轻重的作用。但是随着社会和经济的发展，环境污染问题已成为世

2、界各国政府关注的焦点，煤是目前我国最重要的污染源之一,因此不得不努力寻找煤炭的清洁转化利用方式。根据国际能源工业发展趋势分析，煤的优化利用技术包括煤的燃烧和转化利用技术，能够很好的实现最少的污染物排放，提高煤的利用效率，达到煤的高效、清洁利用的目的。发展洁净煤技术，提高我国煤利用效率的主要途径之一是研制和推广应用煤炭气化技术。本文对煤气化技术发展与问题进行了初步的探讨。2煤气化技术发展分析2．1煤气化技术原理煤气化是指用煤炭作原料来生产工业燃料气、民用煤气和化工原料气，它是洁净、高效利用煤炭的主要途径之一。其基本原理就是在参与反应的气体的环境中将煤转化为可燃气体、焦油和固体产物。煤气

3、化是一个热化学过程，气化过程中煤经历一系列复杂的物理和化学变化，其变化程度和速率取决于煤种、温度、压力，也受到由气化炉型决定的停留时间、传质传热条件和温度历程的影响。煤气化是一个强吸热反应过程，从气化热力学和动力学角度分析，高温有利于气化反应的进行。气化反应是增体积反应，因此增加压力使平衡向相反的方向进行，但增加压力可以提高气化反应速率，增加气化炉生产能力。此外，减小颗粒粒径，增加气、固停留时间都有利于提高碳转化率和气化反应器的气化能力。2．2煤气化技术发展从煤气化技术的发展进程来看，早期的煤气化大都使用块煤和小粒煤为原料制合成气，如各种常压移动床气化炉、温克勒气化炉和K-T炉气化炉

4、等气化方法，通称为第一代煤气化工艺。进入20世纪80年代后，煤气化技术取得了重大成果并进行了商业化运行。采用先进的气流床反应器，以干粉煤或水煤浆为原料，加压气化，如Texaco法、Shell法和液态排渣鲁奇炉气化等，通称为第二代煤气化工艺。目前成熟工业化的气化技术三个，首先是固定床煤气化技术。可分为常压与加压两种。通常燃料与煤气的流动方向呈逆流，煤由气化炉顶部加入，自上而下经过干燥层、干馏层、还原层和氧化层，最后形成灰渣排出炉外。气化剂自下而上经灰渣层预热后进入氧化层和还原层，为保证气化过程的正常进行，必须保证床层的均匀性和透气性，但由于固定床气化只能以不粘块煤为原料，不仅原料昂贵，

5、气化强度低，而且气-固逆流换热，增加了投资和成本。固定床气化典型工艺有常压UGI炉，加压Lurgi炉等几种。Lurgi加压煤气化技术成熟可靠，适合处理灰分高、水分高的块状褐煤，主要用于城市煤气的生产。其次是流化床气化技术。气化过程中，燃料与气化剂逆流接触，当气流速度达到一定程度时，床层膨胀，颗粒被气流悬浮起来。这种床层内的颗粒全部悬浮起来而又不被带出气化炉的气化方法即为流化床气化工艺。与固定床相比，流化床气化技术具有入炉煤加工要求低、气化原料粒度小，床内混合剧烈，炉内脱硫，气化效率和气化强度高等优点。流化床煤气化可以直接利用碎粉煤，不用加工成形，备煤加工费最低，正符合煤炭机械化开采水

6、平提高后粉煤率增加的特点。流化床内物料、温度均匀，便于操作控制，炉内存在的大量可燃物可保证生产的安全性，并且炉内温度足以裂解煤热解中产生的高烃类物质，简化了煤气净化及污水处理工艺，对煤的灰含量敏感性不大，适合于高灰劣质煤的利用。最后是气流床气化技术。气流床是指在固体燃料气化过程中，气化剂将煤粉夹带进入气化炉，进行并流式燃烧和气化反应。受反应区空间的限制，气化反应必须在数秒完成。煤和气化剂的相对速度很低，气化反应朝着反应物浓度降低的方向进行。气流床气化采用粉煤气化使煤的比表面积比大大增加，对提高热、质传递速率，气化压力为数十大气压，床内煤粉体积仅占2%左右，煤粒各自被气流隔开，在固定床

7、、流化床中有重要影响的自由膨胀系数等煤的物理性质差异对气化过程已没有影响。已工业化的气流床炉型有：常压气流床粉煤气化；粉煤加压气化（Shell煤气化）等，并且煤粉进料的Shell气化炉则占工业化装置的20%左右。3Shell气流床煤气化技术问题探讨第二代煤气化技术主要包括荷兰壳牌公司Shell粉煤加压气化工艺、美国德士古公司的水煤浆加压气化工艺气化工艺。其中，Shell粉煤加压气化工艺生产以CO与H2为主的粗合成气，该技术是在高温高压下进行的，粉煤、氧气及