煤气化技术及气化炉实际应用现状综述

秦文永

摘 要：伴随着现代能源科学的不断发展，环境保护理念深入人心，能够传统煤炭燃料转化为更加环保清洁的煤气燃料的煤炭气化技术也有了很大的进步，气化炉的应用也越发普遍。从环境保护角度以及能源科学角度而言，煤气煤炭气化技术及气化炉实际应用现状是一个非常值得研究的课题，本文章首先对煤炭气化技术及气化炉相关进行了简单概述，其次对煤炭气化技术及其应用进行了分析，最后针对气化炉的实际应用情况进行了研究，以供参考。

关键词：煤气化技术;气化炉设备;气化技术应用：热力工程技术

传统煤炭资源的化工利用率低下并且排放污染较大，通过现代煤炭气化技术与气化炉的实际应用能够有效解决相关问题。煤炭气化技术于气化炉能够将传统煤炭资源转化为煤气燃料，其化工利用率大大提高的同时，煤气充分燃烧后只会排放出二氧化碳（CO2）和水（H2O），其排放非常清洁，并且作为气体燃料完全避免了颗粒物的排放，为我国的环境保护以及污染防治工作提供了有力的保障。

1 煤炭气化技术及气化炉相关概述

我国能源格局是贫油、少气、富煤，煤炭资源消费占据总能源消费比重的 70%以上，其中煤炭的化工利用率不足 10%，且煤化工技术单一、落后，面临的污染和减排压力大[1]。利用逐步发展的煤气化技术，将廉价的煤炭经过相对成熟的煤转化技术，转化为需要的各种化工原料以及可供利用的能源，提高了能源的利用效率，降低了颗粒物的排放，一定程度上可以减轻环境压力，而且缓解石油危机[2]。不得不承認，煤炭气化技术及气化炉的实际应用能够有效转化传统煤炭燃料为排放清洁的气体燃料，对于我国可持续能源发展以及环境保护事业而言都有着非常重要的意义。

2 煤炭气化技术及其应用

煤的气化有主要三种，分别是固定床气化、流化床气化、气流床气化技术。除此以外，还有一些其他的煤气气化技术在使用中[3]。一般来说，可以将原料煤分为烟煤、无烟煤、褐煤三类，工艺中常使用的焦煤、贫煤、长焰煤等均属于烟煤[4]。

2.1 固定床气化技术

固定床气化技术又称为移动床气化技术，属于最早的煤炭气化技术之一。通常情况下，固定床煤炭气化技术包括鲁奇气化炉以及固定床气化炉等等。鲁奇气化炉技术相对

成熟，早期被广泛使用，尽管其煤炭利用率相对较高但鲁奇气化炉在使用过程中的污染排放气体较多，后续废气处理相对繁琐。因此鲁奇改进气化炉应运而生，在鲁奇气化炉较高煤炭利用率优势保留的基础上，大大减少了煤炭利用过程中燃烧废气的排放，并且再次提高了煤炭燃烧废渣的利用效率。除此之外，鲁奇改造气化炉的结构设计也更加简洁，使用更加便利，国内许多中小型化工厂都采用此种气化技术，并且相对而言此种技术的运行成本较为经济。

2.2 流化床气化技术

通常情况下流化床气化技术的原材料采用的是碎煤，其

粒径在0～10mm的颗粒碎煤即可，并且相对于其他煤炭气化技术而言，流化床气化技术对于煤炭的灰分要求也并不严格，甚至可以利用各种煤炭以及生物垃圾作为其原材料。其中U-GAS技术主要针对劣质煤炭的气化处理，在温度相对较低的环境下，原材料与助燃气体混合后，能够大大提高劣质煤炭的产能效率，提高煤炭的转化率，从而避免资源浪费。而恩德气化炉则针对褐煤的气化利用，通过恩德气化炉的技术改进能够有效减少褐煤燃烧对于气化炉设备的损害，减轻气化炉设备的维护保养难度，提高气化炉适应年限，但与之相对的恩德气化炉的产能效率相对较低。

2.3 气流床气化技术

气流床煤炭气化技术所采用的气化剂通常为氧气或者水蒸气，原材料则是煤粉或者煤浆。德国未来能源公司开发的GSP粉煤技术能够将煤炭的气化转化效率提高到99%，并且在排渣技术方面进行了液化改进，大大提高了设备的使用年限。在纯氧气化技术方面则有Shell粉煤气化技术，以煤炭干粉作为原材料，但相对于水煤浆气化技术而言此种技术设备要求相对较高，操作流程也较为繁琐，成本并不理想。而水煤浆气化技术处理处理煤炭含量较大的同时，对于各类煤炭原料的处理包容性较强，其气化温度也较为适中。由于气流床煤炭气化技术的煤炭转化率高、液化排渣改进以及设备年限优势较为突出，目前此项技术已经非常成熟，并且得到了非常广泛的应用。

3 气化炉的实际应用情况

伴随着现代能源科学的不断发展，环境保护理念深入人心，煤炭气化炉也逐渐走进我国的化工领域，国内主流的煤炭气化炉应用情况如表1所示。

3.1 加压鲁奇煤炭气化炉

加压鲁奇炉的应用技术较为成熟，对于多种原料煤都能够进行气化处理，并且具有操作便捷、生产强度大、转化率高的优势，而其缺陷在于气化设备内部结构较为复杂，煤分布器较多，故此在化工企业的实际生产运行过程当中，对于加压鲁奇炉的维护维修成本相对而言较高，国内应用此气化炉的代表性企业有山西天脊煤化工集团有限公司。

3.2 灰熔聚流化床粉煤气化技术

灰熔聚流化床粉煤气化技术比传统的流化床技术更加先进，由于其内部设有局部高温区，短时间内即可将设备内部温度提高至1200℃，促进煤炭原料是迅速气化。此种粉煤气化技术的优势在于产出无焦油、无废气，节约了化工企业大量污染废气处理的流程步骤，而缺陷在于其颗粒排放量较大，并且相对而言运行周期较短，国内应用此气化技术的代表性企业为天津碱厂。

3.3 Texaco水煤浆气化工艺

Texaco水煤浆气化工艺以氧气为气化剂，设备内部最高温度可达1000℃。此项工艺具有原料范围广，转化效率高、产能强的优势，但此种工艺的技术难度相对较高，并且还存在氧耗高、前期投资大的缺陷，国内的应用企业较少，代表性企业有兖矿国泰化工有限公司。

3.4 其他气化炉应用现状

除了以上几种较为普及的煤炭气化炉之外，国内存在应用的气化炉还有Destec气化炉、壳牌Shell气化炉以及西门子气化装置，相较于后两种而言，Destec气化炉由于其气化剂为纯氧，并且运行设备损耗较为严重，在国内尚没有形成应用规模的企业出现，后两者的优缺点也较为显著，如表1所示，主要应用企业分别为安庆石化以及神华宁煤。

4 结束语

综上所述，伴随着现代能源科学的不断发展，环境保护理念深入人心，传统煤炭资源的化工利用率低下并且排放污染较大的问题，通过现代煤炭气化技术与气化炉的实际应用能够有效解决。煤炭气化技术于气化炉能够将传统煤炭资源转化为煤气燃料，其化工利用率大大提高的同时，其排放非常清洁，并且作为气体燃料完全避免了颗粒物的排放，对于我国化工企业的煤炭气化发展工作意义非凡。

参考文献：

[1]张云，杨倩鹏.煤气化技术发展现状及趋势[J].洁净煤技术， 2019，25（S2）：7-13.

[2]孟晓光.煤气化技术发展趋势[J].煤炭加工与综合利用，2019（04）：52-53+56.

[3]郇景瑞.煤气化技术及气化炉使用情况分析[J].科技风， 2019（14）：155.

[4]袁悦婷，袁秋华，李伟斌.煤气化技术及气化炉实际应用现状综述[J].化工设计通讯，2019，45（01）：15+44.