摘要：本文主要探究煤炭气化发展及应用中的热点问题。从煤气化发展背景出发，分析煤炭气化技术主要应用固定床气化、气流床气化、流化床气化等技术，并以此为基础，明确现阶段拓宽煤种适应性、清洁化创新、大型高效创新已经成为热点研究问题，以期为相关工作者提供参考。
关键词：煤炭气化；发展应用；分析
前言
我国在国民生活及工业生产中，能源消耗处于不断增长势态，愈发提出了资源供需之间的矛盾，产生一系列问题。而煤炭是我国主要应用的燃料与原料，消耗量占总能源消耗60%左右。煤化工以煤炭为原料，可代替清洁燃料与石化产品的产业，可有效满足国内需求，其关键技术为煤气化，在去产能及清洁利用煤炭等方面具有重要作用，可缓解资源短缺问题。
一、发展背景
以世界范围中能源储备而言，石油与天然气展总能源量12%，而煤炭则达到了79%，可知能源战略中，研究开发利用煤炭技术的重要性。世界煤化工发展时间较长，于20世纪初，煤炭炼焦工业逐渐兴起，表明煤炭化工进入初步发展阶段，20世纪中期，煤炭作为有机化学工业原料，石油化工兴起后，逐渐在原料配比中加强了石油与天然气配比，将煤炭应用率降低[1]。而20世纪70年代，石油价格大幅度上升后，石油化工行业受到了一定影响，其价格居高不下，为煤化工技术提供了发展挖环境，人们对于煤化工重要性愈发重视。
我国以往使用UGI炉块煤间歇气化，无法满足社会的发展需求，逐渐向先进工业转化，为新煤气化技术的研发提供了更多支持。据统计，在建与投产的煤气化技术装置约为80套，气流床气化、流化床气化等技术应用十分广泛，已经得到良好效果。
二、煤炭气化技术应用
1.固定床气化技术
在煤炭气化技术应用之中，固定床气化技术由德国研制而成，属于煤气化初期重点技术，也可称其为移动床化技术，工艺流程及应用方法已经十分成熟，在煤气化中应用十分广泛。此技术主要分为加压与常压两种固定床气化技术，所使用炉型也不同，分别是UGL水煤气炉及两段炉。其中，加压固定气化技术具有良好的应用效果，气化效率较高，可使用高灰熔点及高灰分的煤种，在化工品及大型煤化工中应用十分广泛，受到人们的欢迎。而常压固定床气化技术，则由于其合成氨产量约为60%，合成氨将会腐蚀钢材，将设备机械性能减弱，对于煤气化而言缺点较多，通常应用于中小型化肥厂[2]。随着科技的不断提升，加强了对煤气化技术的研发，此种炉型已经成为非鼓励技术，其未来发展应当向减少污染、高效节能方向发展。
2.气流床气化
煤炭气化技术中，气流床气化具有强大的气化效果，煤种限制较低，以往工程案例中，甚至可将兰炭、焦炭等煤种直接气化，转化率达到99%，生产效率及有效期含量较高。此种技术主要可分为两种，即干粉进料与水煤浆进料。其中，干粉进料在国外应用较多，可通过对褐煤气化合成甲醇，而气化炉投入到工业运行之后，却受到众多争议，主要是在冷却煤气环节，无法确定是使用激冷流程还是废锅。而我国通常先经过冷煤气循环，进废锅、除尘器、冷流程达到冷却煤气的效果，气流床则选用K-T炉、航天炉等。而水煤浆进料技术，则属于较为成熟的气流床气化技术，但是在应用过程中，难以将炉水煤浆浓度、耐火砖利用率等提高，导致煤气化成本较高。
3.流化床气化
在应用流化床气化技术时，对于煤种限制较低，且可应用小粒块煤，高气化性，其生产率相较于其他技术更高，生产成本却并未提升。常用 炉型或鲁奇炉，在工业中应用较多。流化床技术可分为两种，即加压流化床与常压流化床，此种技术常应用于氧化铝行业及中小型煤化工厂之中，使用效果更佳，在合成氨与燃料生产方面煤种并无过高要求，适应性高。并且，此种技术在未来中预计会应用于生物质气化与垃圾处理等领域。但是，在碳转化率与气转化炉方面还需要再次提高。
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三、煤气化技术创新
1.拓宽煤种适应性
煤气化技术对于煤种具有较高要求，不同技术对灰分、成浆性、水分、挥发分等性能要求不同，煤种性质不同其气化结果也有所影响。
如，褐煤，其中含水量较高，对于煤气化利用率造成了一定制约，水分较大的褐煤甚至利用率甚至仅能达到一半。为烘干褐煤，减少其中含水量，则应当确保干燥经济与能源利用率是否合理，之后综合考虑干燥处理的环节。并且，褐煤挥发性也较强，应当避免褐煤在磨粉与破碎时爆炸，保证其应用安全性；
高灰熔融点煤，此种煤黏性较低，在减少煤气含灰量时可使用流化床技术与干法排灰技术，若是选用液态排渣则无法保证利用率。此煤种还能成为水煤浆技术原料，但应当保证FT在1350℃范围内，选择水冷壁技术则温度应当高于1450℃。熔点过高时，可选用助溶剂降低熔点，此过程中应当综合考虑添加助溶剂的经济性；
高灰高硫煤，我国气流床技术对于煤灰量要求小于20%，而国外则是要求15%，高灰分会增加原料消耗量，间接增加成本。可使用固定床技术，其可更好适应高灰量煤，但经济性较高。可选用化学或物理除灰法降低含灰量，或使用配煤方法将炉煤中的灰分减少。另外，气化原料选用石油焦与煤混合物，可控制煤含硫量小于3%，过高的含硫量易腐蚀管道及设备，为工程后续的污水处理及硫回收增加了难度。所以，可在固定床硫化中选择高灰煤为原料，但此过程中也需要工程的节能性。
通过上文可知，不同煤种使用煤气化技术不同，对于煤气化发展造成了一定制约。所以，应当加强研究可适应多煤种的技术，以便企业可就地取材，解决劣质煤利用问题。
2.清洁化创新
在使用煤气化技术时，可利用水电资源将废弃物排出，清洁使用煤气化技术，做到污染物零排放，节约能源与水资源，才能推动煤气化技术进一步发展。我国煤炭资源与水资源为逆向分布，西部作为富煤区域，水资源仅为33%，而开采的煤炭量则超过全国67%，此种情况下，对于煤炭资源利用提出了更高要求，应当注重水资源节约，实现可循环利用[3]。我国不同产煤地区，其地质环境不同，煤炭中各元素含量也存在差异，导致在应用煤气化技术过程中，污染环境的污染物也有所不同。所以，应当重点关注各种煤气化工艺的元素转化迁移规律，研发高效大型的煤气化技术，实现资源整合，达到节能减排的目的。
3.大型高效创新
研发大型高效的汽化炉，可有效将煤化工产业合理性与经济性提高，充分发挥规模效应，以便将能源消耗与投资费用降低，实现我国煤化工产业发展战略需求。依据《现代煤化工“十三五”发展指南》，预计我国在2020年煤化工产能应当能够达到1200万t/a的煤制油、1600万t/a的煤质烯烃等。所以，以国家政策调控及煤气化产业发展角度而言，研发大型高效的技术已经成为现今的热点问题。而受到气化炉物流、制作、安装等限制，增强压力、提高温度已经成为研发大型高效技术的主要途径之一，成为未来关注重点。
总结：总之，煤气化技术作为我国应用煤炭能源的重要技术，随着科技与经济的不断发展，煤气化技术未来发展方向更加多样化。此阶段中，应当借鉴国外先进技术，从拓宽煤种适应性，让煤气化技术向清洁化、高效化、集成化等方向发展，实现技术的自主创新，平衡成本控制及先进技术的关系，有效提高我国的竞争力，推动社会进一步发展。
参考文献：
[1]马玉霞.大型煤气化技术在我国的应用现状及发展趋势[J].氮肥与合成气，2019，47（03）：1-3.
[2]王凯.煤炭气化发展及应用中的热点问题研究[J].化工设计通讯，2018，44（10）：13.
[3]潘玉峰，孙向峰，李妨.浅谈煤气化技术的现状及发展趋势[J].云南化工，2017，44（07）：10-12.
作者简介：
张佗（1986.10.14~），男，汉族，河南，本科，现工作单位：神华新疆化工有限公司
论文作者:张佗
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/14
标签：技术论文; 煤炭论文; 流化床论文; 褐煤论文; 高效论文; 气流论文; 较高论文; 《基层建设》2019年第28期论文;