新疆五彩湾煤气化技术分析

潘洪杰　颜雪琴

摘 要：中央新疆座谈会议后，国家将新疆列为第十四个煤化工基地，新疆煤炭进入大规模开发利用的重要转折期。新疆五彩湾露天煤水份含量高、成浆性能差，适合碎煤加压气化技术。

关键词：新疆；煤气化；煤质分析

中图分类号：TQ54 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）14-0175-02

五彩湾煤矿属于新疆准东煤田的一部分，新疆准东煤田是国家确定的第14个能源基地的重要组成部分。2013年国家加快了新疆煤制天然气的推进力度，先后发放了由中石化牵头，新疆生产建设兵团、河南龙宇、浙能、华能、苏新能源、广汇集团参与的准东煤制气示范项目的路条，总产能达300亿 m3/a。

新疆由国家资源贮备去上升为煤化工基地，但由于新疆五彩湾地区偏远，经济不发达，煤炭资源开发利用较少，作为煤化工产业链的第一步——煤气化技术方面的研究也较少。

1 煤气化技术分析

煤气化技术，作为煤化工产业链的第一步，也是煤炭资源开发利用的关键步骤。煤气化技术有十几种，但目前在工业上大量采用的也就是几种，大致可分为碎煤加压气化技术、粉煤气化技术、水煤浆气化技术。

1.1 碎煤加压气化技术

碎煤加压气化技术有固态排渣的鲁奇气化加压气化技术和液态排渣的BGL气化技术两种。

1.1.1 鲁奇加压气化技术

鲁奇加压气化技术由德国鲁奇公司开发，技术比较成熟。第一台工业化鲁奇炉是1936年设计的，至今已开发了第四代加压气化炉。鲁奇碎煤加压气化炉可以气化各种煤质，粗煤气中含有10%以上的甲烷，而且单炉投资省。副产物较多，通过对煤气废水的处理可获得焦油、中油、轻油、粗酚、氨等多种副产品，提高企业抗市场风险的能力。但也存在不足处，如固态排渣，蒸汽分解率较低。

1.1.2 BGL气化技术

BGL气化炉技术在鲁齐炉内壁设计基础上加入耐火砖衬，形成简单的水夹套保护层，在炉下部沿周向装置了一组喷嘴，将混合氧气/水蒸气高压喷入炉内，形成炉内局部高温燃烧区，气化区温度可达1 300 ℃～1 600 ℃范围，较鲁奇炉大幅度提高了气化率、成倍提高了气化强度、同时将蒸汽使用量减少到鲁齐炉消耗量的10%～15%，蒸汽分解率超过90%。绝大部分喷入炉内的水蒸气参与气化。提高了气化热效率，使气化过程的氧耗较其他熔渣气化技术的氧耗大幅度降低。

1.2 粉煤气化技术

粉煤气化技术主要有Shell气化技术、恩德炉气化技术和航天炉气化技术。

1.2.1 Shell气化技术

Shell气化技术是由荷兰Shell国际石油公司开发的一种加压气流粉煤气化技术。Shell气化技术对煤质无特别要求，煤种适应范围广，单炉处理能力大，碳转化率高，粗煤气中有效成分高达90%左右。

但是Shell气化技术属于干法进料气化技术，要求原料煤水分含量低于10%，否则会导致磨煤干燥能耗高较高。

1.2.2 恩德炉气化技术

恩德炉气化技术是中国抚顺恩德机械有限公司引进德国温克勒的专利技术，开发的粉煤沸腾气化炉型，在原有技术基础上进行了三项重大改进后研制。技术成熟可靠，原料使用粉煤，废水中不含焦油、酚类物质，较容易处理，投资省，运行费用低。但是该气化技术碳转化率相对较低，气化炉出口粗煤气带出大量粉尘，废气处理复杂。

1.2.3 航天炉气化技术

航天炉气化技术是中国航天科技集团公司自主研发的气化技术，兼具壳牌和德士古气化的优点，是国内先进的气化技术之一。该气化技术操作简便，维修方便，煤种适应性广、投资费用低、运行能耗低。该技术拥有自主知识产权，总体技术水平处于国际领先。但是，由于航天炉发展较晚，缺少运行经验。

1.3 水煤浆气化技术

水煤浆气化技术主要有德士古气化技术、清华炉气化技术和四喷嘴煤气化技术。

1.3.1 德士古气化技术

德士古气化技术是由美国德士古开发公司开发的水煤浆气化技术，煤种适用广泛，技术成熟，操作弹性大，单炉处理能力大，碳转化率高，粗煤气质量好，用途广，废水所含有害杂质少，环保性能好。但是目前其耐火砖、喷嘴使用寿命都比较短，专利费较高，且要求煤的成浆性能好。

1.3.2 清华炉气化技术

清华炉气化技术是北京达立科公司、清华大学和山西阳煤丰喜肥业（集团）股份有限公司共同开发的具有自主知识产权的水煤浆水冷壁气化技术。成功解决了水煤浆的点火、稳燃和效率问题，但由于起步晚，运行经验少。

1.3.3 四喷嘴煤气化技术

四喷嘴煤气化技术是华东理工大学洁净煤技术研究所研制的水煤浆气化技术，是国内先进的煤气化技术之一。由于多喷嘴气化炉碳转化率高，粗煤气中有效成分高，渣中含碳量低。外排废水不含有焦油、酚类等物质，处理负荷小，环保性能好，且耐火砖寿命长。但是要求煤的成浆性好，灰分低、灰熔点低。

2 五彩湾煤质分析

五彩湾矿区露天煤矿多、产量大、碱金属含量高、水分含量高、属于低灰、低硫、低磷、低灰熔点、结渣严重、成浆性较差的稳定性煤种。具体煤质分析见见表1～表3。原料煤的元素分析见表1，原料煤的工业分析见表2，原料煤的灰分分析见表3。

3 建 议

综上所述，根据当前工业上大量采用的煤气化技术分析五彩湾露天煤的煤质，五彩湾的煤气化技术选择碎煤加压气化技术比较合适。五彩湾露天煤水分含量都在25.0%以上，粉煤气化技术需要原料煤中水分含量在10%以下，否则粉煤输送过程中易堵塞管道，如果在进气化炉之前进行原料煤干燥，会增加蒸汽消耗，从而增加能耗；五彩湾露天煤挥发份高，干燥时容易形成爆炸性混合物，安全性降低。五彩湾露天煤的成浆性差，且水分含量高，也不适合水煤浆气化；采用碎煤加压气化技术有大量副产品，焦油、酚、氨等的产生，产品丰富，提高了企业抗风险的能力。

参考文献：

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[2] 付长亮.现代煤化工生产技术[M].北京：化学工业出版社，2009.

[3] 于遵宏，于广锁.多喷嘴对置式水煤浆气化技术的研究开发与产业化应用[J].中国科技产业，2006，（2）.