煤制气方法的技术现状及工艺研究

吴华军（重庆市北碚区煤炭管理局，重庆 400700）

煤制气方法的技术现状及工艺研究

吴华军（重庆市北碚区煤炭管理局，重庆 400700）

伴随着世界范围内的能源危机以及环境问题，采用煤制气方法不仅能够提高煤炭资源的使用效率，同时还能缓解环境问题，但是在煤制气过程中，需要依靠强有力的煤制气技术。本文主要分析的是煤制气方法的技术现状及工艺。

煤制气；技术现状；工艺研究分析

煤制气技术是将天然的煤炭资源直接液化制成油品或者是在高温下将煤炭资源气化制成合成气，合成气可以作为甲醇、合成油、天然气等相关油气产品的原料。煤制气该方法不仅能够提高煤炭的燃烧效率，同时属于一种清洁型燃料。随着煤制气技术的应用，我国在煤制气方面取得了一定的成就，掌握当前煤制气技术现状对于进一步提高煤制气技术的应用具有重要意义。本文主要就煤制气方法的技术现状及工艺研究分析如下：

1 煤制气技术现状分析

煤制气技术落后使得现有的煤制气技术无法保证社会需求，在重庆地区，考虑到煤矿安全以及环境等相关问题，先后将大量的煤矿关闭，最终整个重庆地区大约只保留70家煤矿企业埋，在这种情况下重庆地区的用煤问题将难以保障，不仅如此，我国中西部地区均存在着严重的用煤问题，南方地区煤矿较少，而且存在着安全系数低、开采难度大等特点，而煤制油、煤制气技术的发展能够有效的解决上述问题，而且在实现过程中具有清洁、环保、便于提纯、方便储藏以及运输等优势，进一步而言，我国存在着煤制气技术的迫切需要，掌握当前煤制气技术现状，能够不断实现创新，加快煤制气技术的发展。现阶段全世界范围内煤制气技术方面采用的方法主要是德士古煤气化技术、壳牌煤气化技术、喷嘴对置式气化技术、灰熔聚煤气化技术以及鲁奇气化技术等。这些煤制气技术能够进一步促进我国煤制气的发展，保证社会的实际需求，提高煤制气产品的占有率[1]。

2 煤制气常用的技术方法以及工艺分析

2.1 德士古煤气化技术

该煤气化技术工艺流程主要以水激冷工艺为主，部分会采用废锅流程，水煤浆构成的单喷嘴下喷式是实际煤气化技术应用过程中的气化炉结果，在生长过程中，单炉容量可高达2000吨，压力能达到4～6.5MPa。我国应用德士古煤气化技术最早的的是山东鲁南化肥厂，当然当前采用该技术进行煤气化产品生产的工厂数量逐渐增大，技术更成熟，在设备中采用的水煤浆能够保证生产过程中的压力需求，此外，水煤浆中的含水量可达到40.0%，有效的降低了热值，限制了煤的质量[2]。

德士古煤气化技术应用中具有以下特点：每次的生产能力较大、产品中甲烷含量低、没有焦油等污染物、操作中的温度较高、煤气产品质量可靠等，但是该煤制气技术要求采用的煤炭资源中含水量较低，煤炭资源中的含氧量不允许超过15.0%，灰渣流动性好，粘度较低。此外，德士古煤气化技术也存在着一定的不足之处：气化温度较高影响到炉内耐火砖的耐久性，成本投入增加，喷嘴使用周期短，产品生产中的持续性受到影响；工艺生产过程中的管道也同样具有严格的要求，因而总体资金投入较大[3]。

2.2 壳牌煤气化技术

壳牌煤气化技术采用的汽化炉为干煤粉多喷嘴上行式，该气化技术中设备结构复杂、操作难度大、功耗大等，应用范围有限。原料为干煤粉，气体有高压高温特性，产煤质量较好，有效气体所占比例较大，生产过程中的高温高压气体能够循坏回收利用，锅炉内部没有耐火砖的存在，维修工作量较小。但是具有以下缺点：废热锅炉以及汽化炉的存在增加了设备的结构复杂性，尤其是在控制系统方面结构更加复杂，造成了实际操作难度较大，在选材上同样的也难度较大，而且过滤器容易发生堵塞，总体投资也较高[4]。

壳牌煤气化技术在实际应用中具有以下技术特点：（1）对多种煤种均可适用，Shell气化炉对于烟煤、无烟煤、石油焦以及褐煤等原料均可适用，如果煤种的水分含量较高、含硫量较大、灰分等同样适用；（2）设备的生产能力较大，单台汽化炉直径可达到4600mm，气化压力能达到4.0MPa，每日投煤量可超过2500吨；（3）气化中的温度高，气化过程中温度能达到1450℃～1600℃。高温使得碳的转化率高达99.0%，煤气中的有效成分可达到90.0%以上。总体热效率可达到98.0%；（4）生产中对氧气的需求低，与水煤浆气化工艺相比，在实际生产中的需氧量可降低15.0%～20.0%，需氧量的减少能够减少空分装置的投资；（5）运行周期延长，水冷膜壁为汽化炉壁冷却的结构型式，内部没有耐火转，喷嘴设计使用可超过8000h，总体维修工作量小，运行更加安全可靠，使用时间延长，保证了连续性工作的需求。

2.3 喷嘴对置式气化技术

喷嘴对置式气化技术术我国自主研发的新技术，投入使用后的日投煤量可达到1150t，压力能达到4.0MPa，目前，国内采用该技术的企业达到了十三家。该技术方法能够进一步提高热传递效率喷嘴较多，增加了撞击波，提高碳的转化率，有效气体的含量也较高，但是在具体应用过程中，氧气的需求量较大，对有效气体的成分造成影响，要求煤质量较高，控制系统复杂，内部有耐火砖的存在，容易出现故障，投资费用较大。

3 煤制气技术发展趋势

上述几种煤制气技术作为国内外常用的煤制气方法，但是存在着不同的优缺点，因而需要立足现在，实现对煤制气技术的创新，从经济效益以及社会效益考虑，高压、大容量气流床气化技术将会是煤气化技术的主要发展方向，该煤制气技术符合清洁能源的要求，在此基础上，结合现有的煤制气技术，未来大型煤气化技术需要不断提高煤气化整体效率、增加气化炉单炉生产能力、提高煤制气技术中对各种煤的适应性，此外，提高煤制气过程中对煤的利用率、减少污染物，实现技术性、经济性与环保性的协调统一，实现多元化的技术集成。

4 结语

煤制气技术的发展为煤制气奠定了基础，虽然在煤制气方面可采用的技术方法较多，但是当前常用的煤气化技术均存在着一定的不足，而现阶段煤制气有着迫切的需要，实现技术创新、明确未来煤制气技术发展趋势可为煤制气的发展提供参考。

[1]喻小彪.几种煤制气方法的技术应用及工艺比较[J].化工管理,2014(24).

[2]张占梅,付婷.煤制气废水处理技术研究进展综述[J].环境科学与管理,2014(10).

[3]王兆才,陈双印,储满生,等.煤制气-竖炉生产直接还原铁浅析[J].中国冶金,2013(01).

[4]王伟,韩洪军,张静,等.煤制气废水处理技术研究进展[J].化工进展,2013(03).