煤氣化技術發展的現狀和進展

戴厚良，何祚云

（1.中國石油化工集團公司，北京100728；2.中國石化長城能源化工有限公司）

20世紀末期以來居高不下的原油價格，大力推動了國內外企業對煤化工技術的研發，特別是由于中國“貧油、少氣、多煤”的資源稟賦特點，使新型煤化工技術產業化在中國取得了突破性的進展。相對于傳統的煤焦化、煤制電石和煤制合成氨工業，新型煤化工是以煤為原料，經化學加工使其轉化成燃料和化學品的過程工業。煤化工技術主要包括煤的氣化、合成氣的加工和以甲醇為原料的下游產品生產。其中煤氣化技術是新型煤化工行業發展的基礎和關鍵，在一個具體項目中起龍頭作用。與石油相比，煤有更加非均質化的特點，加上煤氣化過程具有以固相為主及氣固液三相共存的特點，因而煤氣化技術非常復雜。在技術選擇時往往根據加工煤種和產品需求，確定氣化技術的類型。本文力求對各種氣化的技術特點及適用性進行分析。

煤的氣化技術分類方法較多。按床型可分為固定床、流化床和氣流床；按進料方式可分為水煤漿、干粉煤和塊（碎）煤；按爐壁保護方式可分為水冷壁、保溫磚和混合保溫（水冷壁加保溫磚）；按合成氣的冷卻和熱量的回收流程可分為激冷、全廢鍋和半廢鍋流程；按燒嘴布置劃分可分為單燒嘴和多燒嘴技術；按氣化溫度又分為高溫氣化和低溫氣化；按氣化壓力又分為高壓、低壓和常壓氣化。以下主要按床層分類對氣化技術進行描述，只對工業化最多的兩類氣化技術固定床技術和氣流床技術進行分析。表1描述了各種氣化技術分類的關系。

表1 各種氣化技術分類的關系

1 氣流床氣化技術

煤粉或水煤漿與過熱氣化劑通過特殊噴嘴高速同向或并流噴入氣化爐內，在極短的時間內完成升溫、裂解、燃燒及轉化等一系列物理和化學過程。高溫下，氣化劑與煤的有機物分子、熱解產物和終極產物（H2和CO、CO2）以發生燃燒反應為主，在氧氣消耗之后氣化產物發生碳的各種轉化反應，最終形成以CO和H2為主要成分的合成氣。煤的灰分同時發生復雜的無機化學反應，最后以熔渣態出爐。氣流床氣化技術是現代煤化工氣化的主流技術之一，相比固態排渣固定床和流化床氣化技術，特點如下：原料煤由氣化劑夾帶入爐并進行燃燒和氣化，停留時間短，因此入爐煤的粒度要小（粒徑小于0.1mm），保證煤與氣化劑充分接觸并在高溫下快速反應；氣化溫度高，火焰中心溫度高達2 000℃，采用液態排渣，系統排出的灰渣含碳量低，不造成二次污染；氣化污水不含焦油和酚等，容易處理。

國內外開發的氣流床技術較多，包括水煤漿和粉煤氣流床技術。比較先進且具有較多工業化業績及應用前景的技術如下：粉煤氣流床技術有殼牌公司的SCGP技術、中國航天科工集團的HT技術、同源于前德國燃料研究所的西門子公司GSP技術和科林公司的CCG技術、中國石化SE東方爐氣化技術；水煤漿氣流床技術有GE公司氣化技術、華東理工大學開發的對置多噴嘴水煤漿氣化技術、清華大學開發的水冷壁水煤漿氣化技術和美國DOW化學公司開發的E－gas氣化技術。

1.1 粉煤氣化技術

粉煤氣流床氣化特點是：對煤的灰熔點適應范圍寬，可通過煤的混配提供合適的氣化用煤。相對于水煤漿，爐內給煤的不穩定是其缺點之一。由于爐體采用水冷壁方式，對煤的黏溫特性有要求。

粉煤氣化溫度高，碳轉化率高；產品中氣體甲烷含量極少，不含焦油和酚，有效氣組分（CO＋H2）體積分數達到90%。與水煤漿氣化工藝相比，氧耗低15%～25%，可降低配套空氣分離裝置投資和運行費用；熱效率高，煤氣化的冷煤氣效率可以達到80%～83%，其余約15%副產高壓或中壓蒸汽，總熱效率高達98%。表2是實際工業運行的幾種粉煤氣流床氣化技術的特點比較。

表2 幾種典型粉煤氣流床氣化技術的比較

我國已有19家企業使用了殼牌公司氣化爐（殼牌爐），其操作的運行周期越來越長。影響長周期運行的爐內部問題主要集中在氣化爐燒嘴隔焰罩泄漏造成堵渣、渣口和渣池堵塞、高溫高壓陶瓷過濾器元件破損、入口三通腐蝕和磨蝕、過濾器堵塞等方面；合成氣冷卻器十字架積灰、積灰超溫以及對后工序影響。根據多廠長期的運行經驗，采取對煤燒嘴更好的保護措施，保持煤粉輸送系統的穩定，通過對煤質的認真分析和采用配煤技術，使氣化爐運行周期越來越長，一般運行周期能達到100天以上，如果控制好煤的質量指標如灰熔點、灰分等，有的裝置B級運行周期達到了300天。

殼牌爐的最大特點是設有4～6個燒嘴，且在爐體內呈切圓式分布，火焰分布好。優點一是氣化溫度可以很高，煤的轉化率可達99.8%；二是多燒嘴使生產負荷的調節更為靈活，負荷調節范圍為40%～100%；三是煤燒嘴設計壽命為8 000h，保證了氣化裝置能夠長周期穩定運行；四是其大型化的可能性比單噴嘴要高。

殼牌爐的缺點主要是采用廢鍋流程，因而系統復雜，氣體系統易堵，單爐系統投資大。而這種投資對于需要大量低溫蒸汽進行變換的制氫、合成氨及天然氣項目必要性不大，系統的能效沒有明顯高于簡單的激冷流程。因而現在更多煤化工項目選用粉煤氣化時采用激冷流程，殼牌公司也正在開發激冷流程的煤氣化工藝。

除殼牌公司粉煤氣化技術外，HT、GSP和CCG技術在國內都取得了大規模爐型的商業化成功。在過去HT技術750t/d氣化爐成功運行的基礎上，開發的1 500t/d粉煤氣化爐4臺在河南開封晉開集團化工公司、1臺在山東瑞星集團都已經工業化運行。GSP技術5臺1 800t/d氣化爐在寧夏神華寧煤項目上取得了成功，單爐連續運行最長達到95天，各爐平均運行達到70天左右。CCG技術在貴州兗礦貴州開陽化工有限公司2臺1 200t/d氣化爐也取得了工業化的成功運行。不同于殼牌公司技術，這3種技術都是使用激冷流程，從裝置建成投產到工業化運行所用時間較短。3種氣化技術由于采取的燒嘴技術和流場分布以及給煤的穩定性設計差異，目前對煤的灰熔點、灰分的適應性以及碳的轉化率、灰渣比有較大差異。就目前而言，由于CCG技術的多噴嘴設計，氣化最高溫度區火焰區竄流少，可以在較高溫度下運行，加上改進的飛灰處理系統，氣化爐能處理灰熔點在1 400℃、灰分達到25%以上的煤種，而且碳的轉化率較高，灰渣比低于4∶6，比較適用于灰熔點和灰分高的“兩高”煤，而其它粉煤氣化技術則對“兩高”煤不適應且沒有實際運行經驗。分析原因主要是由于CCG技術的多噴嘴設計帶來的好處。

中國石化和華東理工大學開發的東方爐屬于頂置式單噴嘴技術。但其噴嘴結構做了較大改動，噴嘴的外層為氣化劑，內層為粉煤，形成氣包煤的物流直噴進入爐內，按照冷模和熱模試驗，氣包煤流更易彌散且直噴不產生上竄火焰，便于提高氣化溫度。爐體再匹配較高的長徑比，理論上可以適應高灰熔點和高灰煤，目前在中國石化揚子石油化工有限公司建設的1 000t/d的示范爐已具備開工條件。

1.2 水煤漿氣化技術

水煤漿氣流床氣化對煤質的要求是成漿性好，成漿濃度一般大于60%，煤的灰熔點不能太高。氣化工藝特點是：爐體內給煤比較穩定，由于需要對煤漿進行高速霧化，需要頻繁更換燒嘴，爐壁采用的保溫磚也要定期更換。

常規水煤漿氣化溫度相比粉煤氣化溫度低，合成氣中有效成分（CO＋H2）體積分數低10百分點，氧耗高20%左右。雖然可以提高氣化壓力以及由于較高的氫含量需要的變換能耗少，但總能效仍然低于粉煤氣化。表3為目前實際工業運行的幾種典型水煤漿氣流床氣化技術的比較。

表3 幾種典型水煤漿氣流床氣化技術的比較

GE公司水煤漿氣化技術是在國內工業化應用最早使用業績最多的氣化技術。迄今在國內已有178臺氣化爐投入運行。相比其它的水煤漿氣化技術，該技術主要有以下幾個方面的特點：一是開發和推出6.5MPa、直徑3.8m大型激冷氣化爐技術。其投煤量（干基）達到3 000t/d，產氣量達到21×104m3/h。該大型激冷＋廢鍋或輻射廢鍋流程氣化爐已經在美國有多年的運行經驗，不過其生產的合成氣主要是與IGCC發電相配套，目前美國有6臺大型激冷無廢鍋氣化爐正在設計和建造中。相對現有直徑3.2m氣化爐，產氣量可提高67%，投資只需增加23%。二是把用于IGCC的激冷＋輻射廢鍋氣化爐（半廢鍋流程）技術應用到煤化工項目上，氣化室和激冷室中間增加了輻射廢鍋。對于1.80Mt/a甲醇項目，氣化爐直徑3.8m、壓力6.5MPa、干基投煤量2 400t/d、有效氣產量為14×104m3/h，采用半廢鍋流程能效可提高5百分點。美國Duke電廠為IGCC配套的兩臺上述尺寸鍋爐2012年12月投產。以上技術用于煤化工方面還沒有工業裝置，需要驗證其與化工裝置的匹配性和穩定性能。

我國通過“七五”、“八五”和“九五”國家重點科技攻關，成功地開發出高水平的水煤漿氣化技術，如多噴嘴水煤漿氣化技術、多元料漿新型煤氣化技術、水冷壁水煤漿氣化技術等，都已建成了工業化裝置。

由華東理工大學、原魯南化肥廠和原化工部第一設計院聯合開發的多噴嘴對置式水煤漿氣化爐于2000年6月在兗礦魯南化肥廠建成了22t/d的中試裝置。新型氣化爐為四噴嘴對置結構，煤漿以撞擊式射流形式，強化了熱質傳遞過程，有利于進行氣化反應和延長耐火磚的使用壽命。目前運行和協議許可使用的有38個項目95臺氣化爐，并向美國Valero能源公司進行了許可。對置式多噴嘴和高的爐體長徑比設計，與其它單噴嘴技術相比，煤的氣化更加充分，氣體有效成分高，灰渣含碳量低，煤的轉化率高。

清華大學在開發兩段分級水煤漿氣化技術之后，開發了水煤漿水冷壁氣化技術。它整合了現有水煤漿保溫磚和干粉水冷壁技術的優點。水冷壁水煤漿技術不需要換保溫磚，提高了單爐的運行周期，降低了勞動強度和現場管理的難度，氣化溫度不受耐火材料限制，可以提高氣化溫度的操作窗口。理論上適用于高灰熔點煤，但提高氣化溫度后，由于大量的水存在使得能源效率有較大幅度的降低，氣化溫度提高100℃，預計能源效率降低3～4百分點。如果能開發出帶廢鍋流程的水冷壁水煤漿技術，就可以真正解決水冷壁水煤漿適應高灰熔點煤氣化的經濟性和能源轉化效率問題。目前有1臺氣化爐（直徑2.8m，壓力4.0 MPa，產氣量為3.8×104m3/h）在山西陽煤豐喜肥業集團臨猗分公司成功運行。已有十多個項目欲采用水冷壁水煤漿氣化技術。

由美國DOW化學公司開發的E－Gas氣化技術為兩段式水煤漿氣化技術，氣化爐呈倒T字型，爐內襯耐火磚，約85%的水煤漿與氧氣通過噴嘴射流進入氣化爐一段（水平段），進行高溫氣化反應；約15%的水煤漿從氣化爐二段（垂直段）進入，與一段產生的高溫氣體（約1 400℃）發生氣化反應，并使合成氣降溫至1 040℃左右。合成氣經火管式對流冷卻器降溫后（約400℃）進入干灰過濾器，分離出的干灰循環進入氣化爐一段繼續反應。通過兩段氣化反應可充分轉換利用煤中的碳，降低煤耗和氧耗；采用壓力螺旋式連續排渣系統和分置的火管式合成氣冷卻器，降低了氣化單元造價和安裝難度；與其它水煤漿氣化技術相比，合成氣中甲烷含量較高（體積分數約1.5%～4%），是較適合于煤制天然氣（SNG）項目的水煤漿氣化技術。但E－Gas氣化爐水平段與垂直段交接處難以承受高壓，一般氣化壓力僅能達到3.0MPa，對提高能源轉化效率不利。

20世紀80—90年代采用E－Gas技術分別在美國建設了單爐投煤量1 600t/d和2 500t/d的氣化裝置，并配套IGCC電站。近年來該技術在印度、韓國和中國都有許可，氣化爐最大投煤量可達3 000t/d以上。

1.3 氣流床技術的發展和選擇

粉煤氣化和水煤漿氣化兩種技術各有優缺點，且都在發展和改進提高中，會在實際應用中各有適宜的環境。粉煤氣化的優點是對煤的灰熔點適用范圍寬，合成氣中有效成分含量比水煤漿技術高10百分點，煤的轉化效率高，能量效率也高，在穩定煤質和工況下操作周期長。但其大型化和高壓氣化受其本身的條件限制有較大的難度，如給煤的不穩定性、大型化后氣流床的均勻性、容易偏燒，特別是單燒嘴偏燒問題更加嚴重，氣化爐膛局部溫度高，氣化溫度達不到設計溫度。水煤漿氣化技術給料穩定，氣流床燃燒穩定，合成氣壓力可以實現高壓，大型化難度小，但現有技術要求煤的灰熔點不能過高，煤的內水含量不能高，成漿性能要好。其過頻繁地更換燒嘴及保溫磚使得操作強度大，由于氣化的是煤漿，氧耗偏高，合成氣有效成分含量低，有些煤種的氣化廢水中氨氮含量高、難處理。

（1）目前用戶越來越傾向選擇激冷的粉煤氣流床技術。由于上置式廢鍋流程的粉煤氣化爐單位投資高、氣流和灰渣異向排出，合成氣冷卻易產生積灰，爐下部出渣口易堵渣。而下激冷流程的氣化技術，可避免上置廢鍋投資高、灰渣堵塞的問題。特別對于一些配套變換單元較大的煤化工項目如合成氨、制氫（需要較多的低壓蒸汽用于變換），采用廢鍋流程的必要性不大。煤化工用戶目前越來越傾向選擇激冷流程的粉煤氣流床技術，殼牌公司正在開發采用廢鍋流程的激冷粉煤氣化技術。

（2）多噴嘴粉煤氣化是粉煤氣化大型化的方向，真正適用于高灰熔點、高灰分煤的氣化。由于殼牌爐采用多噴嘴技術，給料和爐內氣流相對穩定，已經有3 000t/d的運行裝置。但其它幾種單噴嘴粉煤氣化技術還都沒有相當規模的工業化裝置，要實現投煤量2 000t/d以上的氣化爐規模比較困難。對于單一燒嘴的粉煤氣化技術，爐尺寸增大以后火焰偏燒和熔渣掛壁的穩定性會造成氣化溫度達不到設計要求，對于灰熔點高的煤，會出現碳轉化率低、灰渣比很高等問題。從實際運行的幾種粉煤氣化爐來看，多噴嘴的殼牌爐和科林公司氣化爐較好地解決了上述問題。華東理工大學和兗礦集團公司聯合開發的對置式多噴嘴粉煤氣化技術已完成中試，正在開發1 000t/d的工業化示范裝置［1］。

（3）水煤漿氣化技術向提高能效和操作簡單以及更廣煤的適用性方面發展，高壓氣化和水冷壁及半廢鍋技術的相互結合是發展方向。提高水煤漿技術的效率主要圍繞以下幾個方面：一是提高氣化壓力，高壓水煤漿氣化技術已經比較成熟，國內有用于煤化工裝置的經驗，據測算，相對于6.5MPa氣化爐，8.7MPa氣化爐可再提高煤制烯烴項目能效約3百分點。二是采用水冷壁水煤漿技術，清華大學水冷壁水煤漿技術較好地解決了換磚的操作麻煩，可以提高氣化溫度操作窗口。三是開發半廢鍋流程的技術，通過半廢鍋流程水煤漿氣化技術的進一步開發，可以使水煤漿技術在提高能效的同時能夠適應高灰熔點的煤，是未來發展的方向，但其工業化的過程還有待驗證。GE公司水煤漿全廢鍋和半廢鍋流程技術在電廠已有成功運行經驗。據測算對于煤制烯烴項目，半廢鍋（輻射）流程能比純激冷流程提高能效5百分點。四是開發提高水煤漿濃度的技術，如采用級配成漿技術，提高原來不適宜做水煤漿的煤種的成漿濃度，擴大水煤漿技術對煤種的適用性。

2 固定床氣化技術［2］

固定床氣化過程不同于氣流床的并流，氣化劑與煤在床層中逆流接觸。煤由氣化爐頂部加入，自上而下經過干燥層、干餾層、還原層和氧化層，最后形成固渣或熔渣排出爐外；氣化劑由氣化爐底部進入，自下而上進入氧化層和還原層（合稱氣化層），合成氣繼續上行，在干餾層對原煤進行干餾脫有機物、在干燥層對煤脫水。固定床氣化的局限性是對床層均勻性和透氣性要求較高，入爐煤要有一定的粒度及均勻性（粒徑6～50mm）。煤的機械強度、熱穩定性、黏結性和結渣性等指標都影響透氣的均勻性從而影響氣化效果。

固定床氣化技術由于爐內溫度自下而上呈高溫到低溫的分布，因而合成氣組分富含焦油、氨、酚、甲烷，且具有氫碳比高的特點。氣化廢水由于含酚需要特別的處理方法。根據出渣的形態，固定床氣化技術分固渣固定床氣化技術和熔渣固定床氣化技術；根據壓力不同，又可分為常壓固定床氣化技術和加壓固定床氣化技術。代表爐型為UGI公司常壓氣化爐（UGI爐）、魯奇公司加壓氣化爐（魯奇爐）、英國燃氣公司－魯奇公司熔渣氣化爐（BGL爐）、云南解化清潔能源開發公司熔渣氣化爐（YM爐）。

2.1 固渣固定床氣化技術

20世紀30年代德國魯奇公司開發出碎煤固定床加壓氣化技術，第一代魯奇爐（1936—1954年）最大直徑為2.6m，主要用于褐煤氣化，20世紀50年代我國原云南解放軍化肥廠曾從蘇聯引進此種爐型。第二代魯奇爐（1952—1965年）內徑3.6m，用于南非薩索爾公司弱黏結性煙煤氣化。第三代魯奇爐為 Mk4和 Mk5（1969—2008年），Mk4是世界上使用最多的爐型，最新設計的Mk4內徑為3.862m，壓力最高4MPa，可氣化除強黏結性煙煤以外的煤種，單爐合成氣產能達到6.5×104m3/h，國內原山西化肥廠、義馬氣化廠等均引進該爐型，目前國內煤制天然氣大多采用該爐型。南非薩索爾Secunda合成油工廠建有80臺Mk4氣化爐。1985年投產的美國北達科他州大平原工廠煤制天然氣工廠建有14臺Mk4氣化爐，每年生產14.5×108m3天然氣，年平均運轉率達到98.3%。Mk5氣化爐內徑擴大到4.7m，能力達到9×104m3/h，目前僅南非薩索爾公司建成一臺并運行過。Mk＋是魯奇公司近期推出的第四代氣化爐，能力為Mk4的兩倍，壓力為6MPa。氣化爐能力提高將大大降低大型煤轉化項目的投資成本。

魯奇爐對氣化原料一般要求用非黏結性煤，典型粒度分布在5～50mm之間，范圍之外比例不超過5%，煤具有一定的熱穩定性和機械穩定性（破碎指數低于55%），經驗證的最低灰分為6%（干基），最高灰分為40%（干基），總水分不超過50%（收到基），揮發分含量低于55%（干燥無灰基）。總體來看，從經濟性方面考慮魯奇爐尤其適于低階煤和高灰煤的氣化。

魯奇公司固渣固定床氣化技術成熟可靠，煤種適應范圍廣，投資省，操作簡單穩定，新一代Mk＋魯奇爐，具有高產低耗、合成氣中CH4含量高等特點。

2.2 熔渣固定床氣化技術

固定床熔渣氣化技術是在魯奇固態排渣氣化技術基礎上發展而來的，結合了固定床氣化特點和氣流床出渣特點。氣化床層除干燥、干餾、還原、氧化層外，爐內增加了熔渣層。不同于固渣的爐箅子排渣，其爐底部有水冷壁熔渣出口，灰渣呈熔融態排出。由于操作過程中不用保證固態出渣，氣化層反應溫度不用考慮煤的灰熔點，可以高于煤的灰熔點操作，解決了魯奇爐不適應低灰熔點煤的問題。與魯奇技術相比，碎煤熔渣氣化技術具有以下優勢：①氣化效率高、成本低。灰渣含碳量在0.5%以下，碳轉化率大于99.5%，而魯奇技術灰渣殘碳量設計值為6%左右。②有效氣含量高。粗煤氣中有效氣（CO＋H2）含量高，同時保持較高的甲烷含量（褐煤在8%以上）。③蒸汽/氧氣比為1∶1左右，大大低于固態排渣技術，蒸汽耗量大幅降低，因此污水排放量大大低于固態排渣固定床技術，只有其1/3左右。碎煤熔渣氣化技術的不足之處在于：①該技術工業化裝置數量較少，需要積累運行經驗。目前工業化裝置中單爐連續運行周期最長為114天。②由于爐底部處于熔渣狀態，熔渣排出的有效控制都有待于改進，操作不精細可造成噴嘴堵塞后偏流使床層界面混亂。③與魯奇技術相比，合成氣中甲烷含量稍低。

20世紀70—90年代，英國燃氣公司和德國魯奇公司合作，在英國愛丁堡附近的西田煤氣化試驗廠建設有3個BGL爐，操作壓力為2.5～6.6 MPa，投煤量為200～500t/d。2000年在德國Dresden附近的黑水泵建成一個內徑3.6m的工業氣化爐，以80%生活垃圾和20%型煤為原料。該氣化爐一直運行到2007年中期，期間最長連續運行時間84天。

目前采用碎煤熔渣氣化技術在國內建成并投入運行的工業裝置有云南解化集團公司150kt/a二甲醚項目5臺進煤800t/d的氣化爐、呼倫貝爾金新化工有限公司500kt/a合成氨、即將投產的有云南解化集團公司500kt/a甲醇項目8臺進煤1 200t/a的氣化爐和中煤鄂爾多斯能源化工公司1.00Mt/a合成氨的7臺進煤1 000t/a的氣化爐。

固定床熔渣氣化技術部分克服了魯奇爐的廢水量大、不適應低灰熔點煤的缺點，保留了魯奇爐高含量甲烷收率大的特點，適用于高能源轉換效率的煤制天然氣行業發展，有較好的發展前途。未來的發展方向是：實現裝置大型化、減少粗合成氣的煤灰夾帶、對副產酚氨、焦油回收和廢水實行高效處理。

2.3 固定床煤氣化技術的發展和選擇

（1）固定床技術比較適合利用年輕煤的氣化用于制天然氣或天然氣加甲醇。年輕煤如褐煤、長焰煤，一般水含量高（最高達40%），不宜采用粉煤氣化（要求水含量小于5%）。年輕煤內水含量高、成漿濃度低，也不適宜采用水煤漿技術。以上性質都不影響采用固定床進行氣化。而年輕煤種的含油量高，固定床技術能夠回收得到焦油、酚氨等副產品，這些副產物能夠提高所產天然氣的價值0.2～0.3元/m3。固定床氣化粗煤氣中甲烷體積分數高（8%～12%），適用于生產城市煤氣和煤制天然氣項目。相對于氣流床技術，固定床技術特別是熔渣技術單爐規模還比較小，進一步大型化是未來技術發展方向。

（2）熔渣氣化技術和固渣氣化技術各有優勢。固渣和熔渣固定床技術的選擇對比見表4。固渣固定床氣化技術工業化時間較長，在國內外都有較多的運行經驗。但其蒸汽/氧氣比高、廢水量大且難以處理和煤轉化率低是主要缺點，尤其對于低灰熔點煤。國內采用這種技術進行年輕煤種氣化的裝置都產生了以上問題，在大規模項目中尤為突出。熔渣固定床技術工業化運行時間短，工業化運行業績較少，但800t/d氣化爐已有5年運行經驗，1 200t/d氣化爐已成功工業化試運行，相比固渣技術，其蒸汽/氧氣比低，碳轉化率高、廢水量低、灰渣含碳低，便于處理。尤其對于灰熔點低于1 200℃的年輕煤種的氣化是比較合適的選擇。未來熔渣固定床技術會得到較快的發展。

表4 固渣和熔渣固定床技術的選擇對比

（3）與固定床氣化相匹配的氣化污水處理、酚氨回收、焦油處理技術的發展與成熟對未來固定床技術產業化發展非常關鍵。與其它技術相比，固定床氣化技術最需要關注的問題是氣化污水的處理和副產物的回收利用。煤化工廢水中含有大量的多元酚、脂肪烴類物質，采用常規水處理工藝均未很好地解決問題，制約了固定床技術的產業化發展。哈爾濱工業大學韓洪軍等［3］通過研究污水中污染源物質在常規污水處理過程中發生的化學變化，發現氧氣能使污水中多元酚和其它物質氧化為更加難以生化降解的苯醌類物質，同時產生很多表面活性物質，大大增加了氣浮的發泡性，使細菌脫水至死，導致后面污水處理工藝不能發揮作用。厭氧工藝避免了廢水色度加深、泡沫增加的問題，解決了多元酚轉化為苯醌類物質的難題，目前已在中煤龍化哈爾濱煤化工有限公司的魯奇固定床氣化廢水處理上取得成功。

副產氨、酚和焦油影響固定床氣化的經濟性。氨和酚的回收技術已經比較成熟，高輕油收率（90%，常規為70%）的焦油加氫技術還正在開發過程中，這些技術的發展可以進一步提高固定床技術的經濟性和競爭能力。

3 結 論

各種工業化的氣化技術都有其優勢和缺陷，就煤的適應性和下游加工產品兩方面因素來考慮，沒有一種氣化工藝技術能解決所有問題，其主要原因是煤的非均質化特點，其次是目標產品的要求不同。煤氣化技術的選擇應該是煤的性質－氣化技術－下游產品的匹配優化結果。

各種單一的煤氣化技術還在不斷創新和進步，各種技術相互取長補短。氣化燒嘴、爐體保溫結構、合成氣冷卻及能量回收、出渣方式已不再是某種氣化技術獨有的特點，如固定床的熔渣出料、水煤漿的水冷壁方式取得了成功、粉煤氣化的熱壁方式也正在開發中，未來不同技術相互借鑒彼此的單元技術還會發展下去。這種發展會形成各種單元技術組合的煤氣化技術，來適應不同煤種要求的最佳化匹配要求，以提高煤的資源利用效率。

除氣化爐技術本身外，與氣化技術配套的各種技術將進一步發展，以完善氣化技術。如水煤漿的級配成漿技術將提高對煤種的適應性，先進的焦油加氫和惰性氣體氣浮和厭氧處理污水工藝將極大彌補固定床氣化技術的缺點，精確給煤技術將使粉煤氣化技術更加易于控制和操作。

總之，煤氣化技術已日臻成熟且處于不斷完善和發展過程中，技術發展的目標應考慮在當前石油資源日益緊張、我國煤炭資源相對充足的背景下，與石油煉制、石油化工技術的結合，實施煤油化一體化發展，實現原料互補、能量互供、產品結構優化。實現煤化工－煉油－化工產品生產的協調發展，對于促進我國煤炭資源合理利用、提高資源利用效率、滿足市場需求具有現實意義。

［1］閆鳳芹.多噴嘴對置式粉煤氣化技術研發及應用［J］.中氮肥，2013（4）：48－50

［2］付國忠，朱繼承.魯奇FBDB煤氣化技術及其最新進展［J］.中外能源，2012，17（1）：74－79

［3］韓洪軍，王偉，馬文成，等.外循環厭氧工藝處理魯奇煤制氣廢水的研究［J］.哈爾濱工業大學學報，2010，42（6）：907－909，924