淺析國內外煤氣化爐的特點及在煤化工領域的應用

郭文華（內蒙古東華能源有限責任公司，內蒙古 鄂爾多斯010300）

相較于我國來說，國外的外煤氣化技術出現時間較早，在上個世紀的的中期時候便誕生，并且產生了相應的工業化體系。到了上個世紀的后期階段，由于石油天然氣資源出現了十分緊缺的情況，由此加快了煤氣化新興技術的研發速度，經過多年以來在煤種方面的探究與分析之后，終于研制出新型的煤氣化爐，其擁有氣化壓力與效率較高、污染程度較低以及適用范圍廣泛等諸多方面的優勢，獲得了很大的關注與重視。鑒于此，系統思考和分析國內外煤氣化爐的特點及在煤化工領域中的具體應用顯得尤為必要，擁有一定的研究意義與實踐價值。

1 多元料漿新型氣化爐的特點及應用說明

通過運用濕法氣流床氣化的相關概念，將石油焦、煤以及石油瀝青等眾多的含碳物質與油、水進行混合之后，制備出多元料漿，和氧經過爐內噴嘴混合以后，出現瞬間氣化的現象。此項技術表現出氣化指標的先進性、技術相對更加成熟、原料的應用范圍非常廣泛以經濟成本較低等諸多方面的優勢特征。應用此技術的過程中，其中的料漿為61%-69%，單爐的日投煤量大約為740t-1850t，相應的氣化壓力則為1.5MPa-6.5MPa。從當前的應用情況來看，已經有很多套22萬t/a-65萬t/a甲醇、15萬t/a煤制油均應用此項氣化技術，正式在生產中得以運用，并取得了良好的應用效果。

2 粉煤氣化爐的特征及具體應用

眾所周知，煤化工領域中的核心工段為煤氣化設備，與裝置的實際運行和操控之間存在著密切的關聯。筆者通過查閱大量的國內外研究論著與資料之后，了解了大型干煤粉氣流床加壓氣化技術的具體實施流程、特征、相關應用參數及其

在我國市場當中的利用狀況。一般而言，粉煤加壓氣化涵蓋了GSP爐、Shell爐、CCG爐、Prenflo爐及我國的神寧爐與航天爐、東方爐以及二段加壓氣流床粉煤加壓氣化爐。從未來的發展角度來看，氣流床加壓技術存在很大的應用空間。

2.1 粉煤加壓氣化技術的概念

所謂粉煤加壓氣化技術，屬于生產技術的類型之一，主要將干煤粉當成其原料，把蒸汽、CO2、純氧當成相應的氣化劑，實現加壓氣化，借助水激冷粗洗滌方式合成氣，既使能量的轉換率得以提升，又降低了對自然環境的污染危害。

2.2 粉煤加壓氣化技術的優勢

對比目前市場當中存在的其他類型工藝，針對粉煤加壓氣化技術而言，不僅投資金額數量較小、技術先進性突出、運作與維護的經濟成本很低，而且原料煤的適應性良好、帶給自然環境的污染危害較少、合成氣內的有效氣（CO+H2）含量較高等，優勢可謂十分明顯，滿足了當前國內綠色能源的發展要求。此項工藝能夠被運用到煤制合成油、煤制合成氨、甲醇、烯烴、油、天然氣、乙二醇以及氫等不同的方面。

2.3 特征和難點的說明

作為現階段在全球范圍內非常前沿、先進的煤氣化技術類型之一，氣流床煤氣化技術的重要性是毋庸置疑的。尤其對比水煤漿氣化工藝，粉煤氣流床加壓氣化技術的優勢特征則更加顯著，不僅在煤種方面具有良好的適應性、原料的消耗不高，而且相應的碳轉化率與冷煤氣效率均較高，在市場當中占據了十分重要的競爭地位。不過，國內尚不具備對此項工藝的應用實踐經驗，目前進行投資建設與簽約的眾多粉煤加壓氣化項目均采用的為國外Shell專利技術的引進方式，在外匯方面的耗費很大。因此，開展粉煤加壓氣化中試裝置構建與運作工作十分關鍵，屬于一種創新，特別對于煤氣化技術的發展而言，擁有的實踐價值非常大。

關于此工藝的特征與難點如下：

第一，對比水煤漿加壓氣化技術，粉煤加壓氣化具有更低的氧耗與煤耗量，有效氣（CO+H2）的含量與碳轉化率均更高。

第二，針對粉煤加壓氣化技術來說，主要以煤粉處于高壓、密相條件之下的平穩輸送與有效管控作為支撐。通過多年以來的實驗探究與分析，目前完全可以熟練應用粉煤加氣化技術。

而粉煤高壓密相的相關輸送裝置、閥門、管道、儀表設備以及測量儀器等均被有效利用，積累了結構、材質以及性能等方面的實踐經驗。作為粉煤加壓氣化技術應用過程當中的難點，粉體和氣化系統運行的安全管理可謂重中之重。通過系統掌握與分析，可以充分發揮出粉煤加壓氣化設備的良好作用，保證確定運行的安全性和穩定性。

2.4 粉煤加壓氣化技術的應用步驟

當原煤經過除雜處理以后，便送入到磨煤機進行破碎，并依靠低壓氮氣，使其迅速干燥，完成煤粉被存儲到料倉內的任務。對于加熱用低壓氮氣而言，大多數能夠實現循環性利用。在料倉內的煤粉分別處于低壓、高壓氮氣的輸送環境當中，經過氣化噴嘴進到氣化爐當中。蒸汽、氣化劑氧氣同樣會經過氣化噴嘴進到氣化爐內，同時處于高溫高壓的環境中和煤粉發生氣化反應。而出了氣化爐的高溫合成氣通過激冷、洗滌處理之后會并入到造氣車間內，形成氣管線。熔融灰渣處于氣化爐激冷室內受到激冷固化作用，通過鎖斗進行收集，并運用了定期排放方法。從洗滌塔出來的黑水在與二級閃蒸，水蒸汽和部分溶解于黑水內的酸性氣CO2、H2S等融合后，會快速被閃蒸出來，閃蒸氣通過冷凝和分離處理之后和氣化廠制備的酸性氣同時加以處理，此時閃蒸的黑水在借助換熱器裝置冷卻處理以后將排進地溝內，并最終輸送到污水處理系統當中。

3 德士古爐的特點及其應用的說明

早在1978 年的時候，德士古水煤漿氣化爐便得以研發出來。而水煤漿也是其主要的技術特點之一。由于其易于把氣化壓力提高，所以，有效減少了進行合成過程中所需的壓縮能耗。在媒的活性方面則沒有過多地設置相關限制規定，不過在煤的灰熔點方面提出了有關要求。通常情況之下，灰熔點的溫度T4 值需要小于1250 的情況下，對實現氣化才會有益。與此同時，煤的成漿性、灰分以及黏溫特性等因素，均帶給德士古爐正常運行很大的影響，屬于其中主要的參考指標。從德士古爐的實際應用表現情況來看，灰分較低，大約為8%-12%，成漿性能與黏溫特性均表現良好，灰熔點也較低，有利于達到德士古氣化的效果。鑒于德士古爐的氣化壓力是很高的，其相應的工業設備一般運用的氣化壓力處于2.8 MPa-6.6MPa范圍之內，部分項目則為8.3MPa，相應的氣化溫度則處于1355℃-1450℃的范圍之內，最終的合成氣質量也是合格的，有關的氣化指標可謂十分先進，相應的有效氣體中(CO+H2)含量75-81%，(CH4）含量＜1400-1600PPm，碳轉化率則為94%-97%，冷煤氣效率為71%-77%。因為在水煤漿當中包含了34%-41%的水分，由此說明氧氣的使用量很大。

4 結語

從此次論文的闡述和分析當中，不難獲知，系統分析與思考國內外煤氣化爐的特點及在煤化工領域中的具體應用顯得尤為必要，具有一定的研究意義和實施價值。本文通過將國內外煤氣化爐的特點及在煤化工領域中的具體應用當作核心的研究內容，從下述幾個不同的方面加以展開論述與分析：多元料漿新型氣化爐的特點及應用說明、灰熔聚流化床氣化爐的特征及具體應用概述、德士古爐的特點及其應用的說明。希望此次研究與分析的內容和結果，可以得到有關煤氣化技術研究工作人員的關注與重視，并且從中獲取相應的啟發和幫助，進而推進我國媒體化技術研究事業的不斷發展與進步。