气流床煤气化工艺技术研究

王娟姗

(同煤广发化学工业有限公司，山西 大同 037003)

气流床煤气化工艺技术研究

王娟姗

(同煤广发化学工业有限公司，山西 大同 037003)

气流床煤气化技术作为提高我国煤炭资源使用率，促进煤高效洁净的核心技术，对我国的煤矿企业的发展和煤炭的气化有着非常重要的意义，同时也在一定的程度上促进了我国可再生资源的可持续发展，降低煤炭对生态环境造成的污染。本文将从气流床煤气化技术的概念、特点、分类出发，详细分析我国的典型气流床煤气化工艺技术，希望可以为相关工作人员提供一些参考。

气流床煤气化；工艺技术；特点

引 言

煤炭气化在煤化工产业链中处于基础地位，在煤炭气化的诸多技术中，气流床煤气化技术具有生产能力大、较大的煤种与颗粒度适应性以及较高的碳转换效率等技术优越性，因而被许多厂家所选用。

1 气流床煤气化技术的特点

气流床气化作为煤炭气化过程中的一种重要形式，对提高煤炭使用率，降低煤炭对空气造成的污染有着非常重要作用。正常情况下，在煤炭气化过程中，原料煤都是以粉末的形式进入到炉内的，粉末状态的煤和气化剂经由烧嘴或燃烧器一起夹带并流送到气化炉中，并在气化炉中完成混合、燃烧以及气反应等一系列的过程。正常情况下气化炉内气固流动的相对速度比较低，气体与其夹带着的固体都往相同的方向运动，这就形成了气流床气化或夹带床气化。由于气流床煤气化技术具有很强的煤种适应，而且气化的温度高，可以在井下良好的液态排渣，所以被广泛的使用在了煤炭的气化过程中[1]。

2 气流床煤气化技术的分类

气流床煤气化技术可以从多个方向上进行区分：根据气流床煤气化技术的进料方式的不同，可以分为干煤粉进料和水煤浆进料两类；根据炉内气流方向进行划分，可以分为上行和下行两类；根据技术工艺流程的不同，可以分为废锅型和直接水激冷型两种；根据其使用喷嘴数量和布置上的不同，可以分为单喷嘴直喷和多喷嘴对喷两类；根据气化炉内衬是否有耐火保温材料来分，可以分为热炉壁和水冷壁两种。

在目前的比较常见的气流床煤气化技术中，最为典型工艺技术的有五种，它们分别为德士古水煤浆加压气化技术、壳牌煤气化技术、GSP气流床气化技术以及多喷嘴对置式水煤浆气化技术[2]，文中会对这四种典型的气流床煤气化技术进行详细的分析。

3 气流床煤气化技术的典型工艺

3.1 德士古水煤浆加压气化技术

德士古水煤浆加压气化技术一种比较常见的技术，它所采用的进料方式为湿法进料，其排渣方式主要为液体排渣，核心工艺主要包括了研磨、煤浆制备与储运、煤气化及合成气洗涤、渣水处理系统等。在德士古水煤浆加压气化技术气化炉热量利用方式有激冷、废锅、激冷和废锅结合3种方式。其工艺技术具有以下几种特点：

1) 德士古水煤浆加压气化技术对其煤种的选择有一定的适应性，通常选用灰熔点温度在1 350 ℃以下，灰分含量不高百分之十，并且有着良好成浆性的煤种。

2) 德士古水煤浆加压气化技术的热回收应该按照煤气使用目的的不同来进行科学的选择，通常是激冷或废锅，有时也两者共同使用。其气化炉操作过程应该将掌握好实际的稳定，使其高于原料煤灰熔点大概50 ℃～100 ℃左右，通常气化操作温度为1 300℃～1 400 ℃。

3) 德士古水煤浆加压气化技术所使用的水煤浆含有的水分通常在35%～40%，所以其气化过程所需要的氧气用量相对较大，但气化过程中通常都不会产生焦油、萘、酚等污染物，这在一定的程度上降低了废水处理的难度。

4) 目前的德士古水煤浆加压气化技术所使用到绝大多数的机械设备都已经实现国产化，这在很大的程度上降低了使用过程中的投入资金以及设备安装、维护等的费用。

3.2 壳牌煤气化技术

目前，我国所使用的气流床煤气化技术中，壳牌煤气化技术是一种非常典型的技术。进料方式主要为干煤粉进料，其工艺流程包括磨煤与干燥、煤粉加压与进料、煤气化、除渣净化等过程。在对其原料煤进行磨煤后，将其干燥，然后在加压输送到相应的气化炉，使其与氧气充分的发生化学反应，再经过相关的热量回收和合成气净化后输送给用户。壳牌煤气化技术的工艺具有以下一些特点：

1) 在煤种的选择上，有着非常强的适应性，从褐煤、次烟煤、烟煤到无烟煤、石油焦均可作为原料，对煤的灰熔点、灰分、硫含量煤种适应范围要求较宽。

2) 壳牌煤气化技术，在实际的操作中，温度一般控制在1 400 ℃～1 600 ℃，装置的造气压力在2.0 MPa～4.0 MPa，在这样的条件下，可以到达99%的碳转化率。

3) 壳牌煤气化技术的气化过程所消耗的氧其比较低，而且还有着较高的冷煤气热效率，并利用废热锅炉来气体合成气的热量，一般情况下其热量回收率可以到达15%[3]。

4) 壳牌煤气化技术的控制系统有着较高的自动化程度，可以有效的保障使用过程中的安全，而且机械设备还有着较长的使用寿命，可以长时间运转，维护和保养工作量都比较小，对环境的污染也非常低。

3.3 GSP气流床气化技术

GSP气流床气化技术由原民主德国所开发，可用于处理固体燃料，尤其是低品位褐煤。后来的发展与改进让GSP气流床气化技术变得更加完善。GSP气流床气化技术的主要工艺特点如下：

1)以干煤粉作为主要原料，以单烧嘴下行制气的形式来完成气化过程。在实际的操作过程中，应该将其温度控制在1 450 ℃～1 600 ℃，操作压力为2.8 MPa，在这样的基础下GSP气流床气化技术的碳转化率可以达90%以上。

2) GSP气流床气化技术对煤种的适应广，理能力大，气化效率和碳转化率都非常高，而且对环境的污染也非常小，是目前国外普遍使用的一种技术，但由于气化炉的结构比较复杂，目前我国的生产技术还不能完成独立生产，绝大部分的设备都是从国外引进，这就大大的提升了使用成本。

3.4 四喷嘴对置式水煤浆气化技术

四喷嘴对置式水煤浆气化技术是我国自主研发的一种气化技术。它的进料方式为湿法进料，液态排渣。它所使用的设备主要是由水煤浆制备和四喷嘴对置式煤气化装置等组成，具有以下几点特点：

1) 通常情况下，四喷嘴对置式水煤浆气化技术的操作压力应该维持在3.0 MPa～6.5 MPa，操作温度应该控制在1 200 ℃～1 300 ℃，有效气体的生成率可以达到80%，碳转化率同样可以可以为维持在97%以上，而废渣中所剩余的含碳量通常在5%以下[4]。

2) 四喷嘴对置式水煤浆气化技的比煤耗较低，产气量大，废渣中的含碳量低，对提高煤炭资源的使用率有着非常重要的意义。设备实际运行过程的负荷调节灵活，运行周期长，而且还拥有自主产权，但从实际的运行效果来看，其稳定性还存在着一定的问题，这也是今后发展过程中需要解决的内容。

4 结束语

加强气流床煤气化工艺技术的研究对提高我国煤炭资源的使用率有着非常重要的意义，科学的选用气流床煤气化工艺技术，详细的掌握不同技术的工艺流程和工艺特点，才可以更好的促进我国煤炭资源的可持续发展。

[1] 杨利民，谢雯婕.气流床煤气化技术的现状及发展[J].中国化工贸易,2015(30)：169.

[2] 吴培瑞.气流床加压煤气化技术研究进展[J].商业文化月刊,2016(1)：203.

[3] 李彦.当前主要气流床煤气化工艺技术分析[J].化工技术与开发,2013,40(9)：26-28.

[4] 赵鹏飞，赵代胜.气流床加压煤气化技术研究进展[J].神华科技,2016(1)：74-77.

Onprocesstechnologyofentrainedflowcoalgasification

WANGJuanshan

(DatongGuangfaChemicalIndustryCo.,Ltd.,DatongShanxi037003,China)

As a core technology to improve the utilization of coal resources in China and promote the high efficiency and cleanof coal, entrained flow coal gasification technology is ofgreat significance for the developmentof coal mine enterprises and coal gasfication, which also promotes the sustainable development of renewable resources in China to a certain extent, and reduces the ecological environment pollution caused by coal. In this paper,from the concept, characteristics and classification of entrained flow coal gasification technology, China's typical entrained flow coal gasification technology is analyzed in detail, providing useful reference for related personnel.

entrained flow coal gasification; process technology; characteristics

2017-02-21

王娟姗，女，1987年出生，2011年毕业于辽宁石油化工大学煤化工专业，本科，助理工程师，从事煤化工技术管理工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.03.18

TQ546

A

1004-7050(2017)03-0059-02

专题讨论