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[摘 要]随着我国社会经济的迅速发展,生活和建设的各领域对能源的需求与日俱增。煤炭一直是我国能源的主体,煤炭生产总量也在逐年快速提升,而其消费量占我国总消费量的很大比重。现在,环境保护问题受到人们越来越多的关注,如何实现煤炭向清洁、高效的利用转换是未来发展的必然趋势,煤气化是更新利用的一种良好途径。我国十分重视现代化煤气技术的研究与发展,其在实际应用中也发挥了举足轻重的作用。基于此,本文对现代煤气化技术发展趋势及应用进行分析。
[关键词]煤气技术;发展趋势;应用
中图分类号:G384 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)30-0188-01
1 现代煤气化技术发展趋势
1.1 固定床气化现状
固定床气化技术也被叫做移动床化技术,是德国研制开发的,是早期煤气化重要技术之一,因为工艺的成熟和运用的稳定该技术已经被广泛的运用。块煤或者焦煤是固定床气化的主要原料,在气化炉内部有氧化层、还原层、干馏层及干燥层,从气化炉顶部将煤(焦)加入,自上而下的经过气化炉后形成粉煤渣排除炉外,气化剂则从上到下经过粉煤渣层的预热好进入到氧化层及还原层里。但由于生产成分复杂、冷凝污水量大、投资大、耗能高和生产运营成本大等因素,决定了此项技术不适于生产合成气。
1.2 流化床气化技术
恩德炉是流化床气化技术的气化的代表技术。恩德气化炉以制作合成氨原料及生产燃料气为主。这种气化炉在常压下有气化效率及碳转化率低等缺点。由于这种气化炉对煤的灰分含量敏感度不高,使用的粉煤含水率在12%以下,控制气化温度在1000~1050℃之间,该气化技术适合于褐煤和长焰煤等。
1.3 气流床气化技术及对比
气流床气化技术的工作原理,是煤浆或者粉煤配合气化剂携带一同进如气化炉,当两种物流接触并流后,气化剂会与高于其灰熔点温度的煤料形成气化反应并充分燃烧。其国内外主流代表有:Destec、Shell、Prenflo、Texaco等气化技术。
1.4 煤气化技术发展趋势
1.4.1 单项技术提高能效
相比较高耗能的二代煤气化技术而言,有效的降低耗能是决定各项技术发展的关键。有效提高措施有:提高煤炭转化率、降低氧、煤、水、汽等耗比;提高气化的化学回收效率,煤气化在高温下进行的,将气化化学能合理的利用。煤气化整体效率的关键环节是看有效煤气高温高湿热的回收,所以研发新热能回收技术是势在必行的;提高水煤浆浓度能影响水煤浆气化的成效;提高输送密度,浆煤气化通过CO2输送,不仅减少了干燥的耗能,还能采用液态排渣的方式处理碎煤气化,有效的将废水中的有机成分进行回收。
1.4.2 扩大煤种的适应性
原料煤具有水分、灰分、灰溶点、粘结性、和热稳定性等性质,在一定程度上都会影响气化的结果,对于研发人员来说开发煤种适应性更强的气化技术是他们一直以来的愿望,也是煤气化技术发展过程中必要面临的问题,这其中的问题主要包含:对煤气化技术系统的优化、煤气化技术材料的升级,气化炉结构调整、助溶剂和新型添加剂的研究开发等工作。
1.4.3 煤气化装置的可靠性技术
煤化工的龙头装置和核心是煤气化装置,在整个煤化工的运行关键中要求装置必须具有稳定供应合成气的性能。首先:要提高原料的稳定性,在配煤或者添加各种工艺过程中保证入煤气化炉煤质稳定性,有效的提高煤气化装置的可靠性。其次;进行煤气化装置的工艺的优化。通过对工艺的创新及优化。提高煤气装置设备的长周期的可靠性。最后:优化煤气装置设备中的关键设备,从而保证单个关键设备的可靠性。
1.4.4 研发煤气化净化技术
解决煤气化污水处理问题及处理技术的关键在于如何实现煤气化技术零排放,这就需要及时的采用新工艺、新技术、新设备。降低煤气化过程中污染物的排放,并通过新型废物治理技术,必须严格控制有害的微量元素的释放和煤气化过程中的废水、废渣。实现废水资源及废弃物的有机处理,从而促进煤化工行业废水资源的循环利用
2 主要煤气化技术的应用
2.1 移动床加压气化技术
我国的碎煤移动床加压气化技术最初是引用德国的技术理念,在发展过程中逐渐与我国的相关装置和技术相结合,最终形成适应我国生产特色的煤气化技术。该技术大多用于褐煤气化制备甲烷气,在化工行业发挥了巨大的作用。其工作程序是将褐煤进行破碎筛分之后,其中三分之二左右的小颗粒进入了气化炉,剩下的部分则作为气化炉的燃料。蒸汽和氧从气化炉的底部通过炉篦,再进入到燃料区并均衡分布。煤灰渣滓则有序排出。该技术也存在一定的缺陷,例如其废水对环境的污染较大等。
2.2 水煤浆加压气化技术
水煤浆加压气化装置主要由原材料传输、水煤浆制作以及气化等程序构成,通过加压煤浆泵将水煤浆输送入气化炉。与干煤粉加压气化技术相比,该技术更为便捷和安全,对原材料的适应性也较强。但对原材料中含灰量以及灰的熔点大小有一定的要求,尤其是要求灰的熔点不能高于1300℃。煤气除尘的方式也比较简单,不需用规格较大的专业除尘设备,因此经费消耗低,经济性较强,充分应用于社会生产的各个领域。其高效、经济的特点降低了生产领域的生产成本消耗。
2.3 干煤粉加压气化技术
我国干煤粉加压气化技术的开发和使用时间较短,Shell煤气化技术是我国使用的最早的气流床干煤粉加压气化技术。其关键技术是通过密封的方式进行输送,气化炉的主要结构是水冷壁。上世纪末期,我国建成了一套0.7t/d的小型煤气化辅助设备,2004年,成功建立了单次处理煤炭量能够达到40t/h的中型装置。同时,新世纪以后,我国的干煤粉加压气化航天炉研发成功,并于2008年建成投入使用。这一技术的研发和使用,大大促进了我国干煤粉加压气化技术的发展和创新,也是我国现代煤气化技术的一大进步。
3 煤气化技术的选择和创新
3.1 选择要求
通过上文中对于现代煤气化发展趋势以及各种相关技术的的分析,可以看出,在选择技术的过程中最终需要考虑经济性能。该项技术和目标产品进行有机结合,具有非常良好的经济性能,那么就肯定有生机和活力。
3.2 煤气化技术创新
作为世界第一大煤炭生产国、消费国、煤气化国,还属于世界排名首位的煤气化技术进口国。自从推行对外开放开始,不断引进先进的科学技术,使我国和国外发达国家在技术上的距离不断拉近,同时还在很大程度上促进了煤气化与煤化工技术的发展和应用。然而,却一味地依靠技术引进而不进行自主创新。当前,我国已经开始大力建设创新型国家,新形势下,创新、发展、应用自主的煤气化技术已经成为一个必然的趋势。
结语
综上所述,我国作为煤炭能源大国,在历经许多年的探索与发展过程中,我国在煤气化技术的研究方面取得了很多丰硕的成果,在实际应用中还存在着诸多的不足,与国外先進技术相比,还有着一定的差距。这需要我们在今后的创新与研究中,国家有关部门要加大投资力量;明确煤气化技术的发展方向与目标;建立完善有关煤气化技术发展战略和规范,做好有力的政策支持;还要大力培养煤气化技术的专业技术人才,提升整体技术人员的素质,奠定好技术基础;还要不断创新与研究新技术,朝着高效、环保的目标努力,并及时运用于具体的生产生活当中,以促进我国现代煤气化技术的发展,为我国的现代化建设事业提供有力的保障。
参考文献
[1] 张敏,王红林,赵霄鹏,杨丽超.适应山西及我国高灰熔点劣质煤煤气化技术的开发[J].现代化工,2015,35(12):119-121.
[2] 钱松.我国煤气化技术装备需解决三大问题[J].化工装备技术,2015,36(01):29.
[3] 和进伟.探讨我国洁净煤气化技术的应用现状[J].化工管理,2015(04):141-143.
[关键词]煤气技术;发展趋势;应用
中图分类号:G384 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)30-0188-01
1 现代煤气化技术发展趋势
1.1 固定床气化现状
固定床气化技术也被叫做移动床化技术,是德国研制开发的,是早期煤气化重要技术之一,因为工艺的成熟和运用的稳定该技术已经被广泛的运用。块煤或者焦煤是固定床气化的主要原料,在气化炉内部有氧化层、还原层、干馏层及干燥层,从气化炉顶部将煤(焦)加入,自上而下的经过气化炉后形成粉煤渣排除炉外,气化剂则从上到下经过粉煤渣层的预热好进入到氧化层及还原层里。但由于生产成分复杂、冷凝污水量大、投资大、耗能高和生产运营成本大等因素,决定了此项技术不适于生产合成气。
1.2 流化床气化技术
恩德炉是流化床气化技术的气化的代表技术。恩德气化炉以制作合成氨原料及生产燃料气为主。这种气化炉在常压下有气化效率及碳转化率低等缺点。由于这种气化炉对煤的灰分含量敏感度不高,使用的粉煤含水率在12%以下,控制气化温度在1000~1050℃之间,该气化技术适合于褐煤和长焰煤等。
1.3 气流床气化技术及对比
气流床气化技术的工作原理,是煤浆或者粉煤配合气化剂携带一同进如气化炉,当两种物流接触并流后,气化剂会与高于其灰熔点温度的煤料形成气化反应并充分燃烧。其国内外主流代表有:Destec、Shell、Prenflo、Texaco等气化技术。
1.4 煤气化技术发展趋势
1.4.1 单项技术提高能效
相比较高耗能的二代煤气化技术而言,有效的降低耗能是决定各项技术发展的关键。有效提高措施有:提高煤炭转化率、降低氧、煤、水、汽等耗比;提高气化的化学回收效率,煤气化在高温下进行的,将气化化学能合理的利用。煤气化整体效率的关键环节是看有效煤气高温高湿热的回收,所以研发新热能回收技术是势在必行的;提高水煤浆浓度能影响水煤浆气化的成效;提高输送密度,浆煤气化通过CO2输送,不仅减少了干燥的耗能,还能采用液态排渣的方式处理碎煤气化,有效的将废水中的有机成分进行回收。
1.4.2 扩大煤种的适应性
原料煤具有水分、灰分、灰溶点、粘结性、和热稳定性等性质,在一定程度上都会影响气化的结果,对于研发人员来说开发煤种适应性更强的气化技术是他们一直以来的愿望,也是煤气化技术发展过程中必要面临的问题,这其中的问题主要包含:对煤气化技术系统的优化、煤气化技术材料的升级,气化炉结构调整、助溶剂和新型添加剂的研究开发等工作。
1.4.3 煤气化装置的可靠性技术
煤化工的龙头装置和核心是煤气化装置,在整个煤化工的运行关键中要求装置必须具有稳定供应合成气的性能。首先:要提高原料的稳定性,在配煤或者添加各种工艺过程中保证入煤气化炉煤质稳定性,有效的提高煤气化装置的可靠性。其次;进行煤气化装置的工艺的优化。通过对工艺的创新及优化。提高煤气装置设备的长周期的可靠性。最后:优化煤气装置设备中的关键设备,从而保证单个关键设备的可靠性。
1.4.4 研发煤气化净化技术
解决煤气化污水处理问题及处理技术的关键在于如何实现煤气化技术零排放,这就需要及时的采用新工艺、新技术、新设备。降低煤气化过程中污染物的排放,并通过新型废物治理技术,必须严格控制有害的微量元素的释放和煤气化过程中的废水、废渣。实现废水资源及废弃物的有机处理,从而促进煤化工行业废水资源的循环利用
2 主要煤气化技术的应用
2.1 移动床加压气化技术
我国的碎煤移动床加压气化技术最初是引用德国的技术理念,在发展过程中逐渐与我国的相关装置和技术相结合,最终形成适应我国生产特色的煤气化技术。该技术大多用于褐煤气化制备甲烷气,在化工行业发挥了巨大的作用。其工作程序是将褐煤进行破碎筛分之后,其中三分之二左右的小颗粒进入了气化炉,剩下的部分则作为气化炉的燃料。蒸汽和氧从气化炉的底部通过炉篦,再进入到燃料区并均衡分布。煤灰渣滓则有序排出。该技术也存在一定的缺陷,例如其废水对环境的污染较大等。
2.2 水煤浆加压气化技术
水煤浆加压气化装置主要由原材料传输、水煤浆制作以及气化等程序构成,通过加压煤浆泵将水煤浆输送入气化炉。与干煤粉加压气化技术相比,该技术更为便捷和安全,对原材料的适应性也较强。但对原材料中含灰量以及灰的熔点大小有一定的要求,尤其是要求灰的熔点不能高于1300℃。煤气除尘的方式也比较简单,不需用规格较大的专业除尘设备,因此经费消耗低,经济性较强,充分应用于社会生产的各个领域。其高效、经济的特点降低了生产领域的生产成本消耗。
2.3 干煤粉加压气化技术
我国干煤粉加压气化技术的开发和使用时间较短,Shell煤气化技术是我国使用的最早的气流床干煤粉加压气化技术。其关键技术是通过密封的方式进行输送,气化炉的主要结构是水冷壁。上世纪末期,我国建成了一套0.7t/d的小型煤气化辅助设备,2004年,成功建立了单次处理煤炭量能够达到40t/h的中型装置。同时,新世纪以后,我国的干煤粉加压气化航天炉研发成功,并于2008年建成投入使用。这一技术的研发和使用,大大促进了我国干煤粉加压气化技术的发展和创新,也是我国现代煤气化技术的一大进步。
3 煤气化技术的选择和创新
3.1 选择要求
通过上文中对于现代煤气化发展趋势以及各种相关技术的的分析,可以看出,在选择技术的过程中最终需要考虑经济性能。该项技术和目标产品进行有机结合,具有非常良好的经济性能,那么就肯定有生机和活力。
3.2 煤气化技术创新
作为世界第一大煤炭生产国、消费国、煤气化国,还属于世界排名首位的煤气化技术进口国。自从推行对外开放开始,不断引进先进的科学技术,使我国和国外发达国家在技术上的距离不断拉近,同时还在很大程度上促进了煤气化与煤化工技术的发展和应用。然而,却一味地依靠技术引进而不进行自主创新。当前,我国已经开始大力建设创新型国家,新形势下,创新、发展、应用自主的煤气化技术已经成为一个必然的趋势。
结语
综上所述,我国作为煤炭能源大国,在历经许多年的探索与发展过程中,我国在煤气化技术的研究方面取得了很多丰硕的成果,在实际应用中还存在着诸多的不足,与国外先進技术相比,还有着一定的差距。这需要我们在今后的创新与研究中,国家有关部门要加大投资力量;明确煤气化技术的发展方向与目标;建立完善有关煤气化技术发展战略和规范,做好有力的政策支持;还要大力培养煤气化技术的专业技术人才,提升整体技术人员的素质,奠定好技术基础;还要不断创新与研究新技术,朝着高效、环保的目标努力,并及时运用于具体的生产生活当中,以促进我国现代煤气化技术的发展,为我国的现代化建设事业提供有力的保障。
参考文献
[1] 张敏,王红林,赵霄鹏,杨丽超.适应山西及我国高灰熔点劣质煤煤气化技术的开发[J].现代化工,2015,35(12):119-121.
[2] 钱松.我国煤气化技术装备需解决三大问题[J].化工装备技术,2015,36(01):29.
[3] 和进伟.探讨我国洁净煤气化技术的应用现状[J].化工管理,2015(04):141-143.