氣流床煤氣化技術的現狀及發展

　　摘要：煤炭資源是我國應用非常廣泛的一種資源類型，目前國內的工業發展依然以煤炭能源結構為主，而氣流床煤氣化作為碳轉化率較高的一種工業生產方式，其重要性不言而喻，該工藝技術也是筆者將要同大家進行分享和探究的主要內容。

　　關鍵詞：氣流床煤氣化技術;應用現狀;發展趨勢

　　引言：

　　煤氣化技術是我國現階段煤化工生產中所使用到的關鍵技術，而氣流床煤氣化作為具備適用性強、氣化時間短等應用優勢的工藝技術，其在實踐應用中也得到了相關人員的廣泛認可。接下來，筆者將圍繞氣流床煤氣化這一工業生產技術，從基本概述、應用現狀以及發展趨勢等角度對其展開論述。

　　一、氣流床煤氣化

　　氣流床氣化是工業生產中一種非常常見的煤氣化方法，其氣化原理是將粉煤與氣化劑一同噴入氣化爐內，在點火裝置或者高溫輻射的作用下通過熱解、氧化還原等反應后生成熔渣和煤氣，煤氣以氫氣和一氧化碳等氣體為主。該氣化方式的應用優點在于適用性強、碳轉化率高等等，在工業生產領域有著非常廣泛的應用。

　　二、應用現狀

　　(一)技術特征

　　1.適用性強

　　該技術的原理是將粉末狀的煤炭投入汽化爐內，同時保持汽化爐的內部溫度在1500攝氏度以上，此時爐內空氣的流通速度會處于非�？斓臓顟B，在這種環境下，粉煤顆粒之間的相互作用力會被消除，分別聚集成熔渣和煤氣[1]。從氣化原理的層面上來看，氣流床技術對煤炭種類并無特別的限制，因此其適用性相對較強。但從經濟性上來看，工作人員應盡可能地可選擇顆粒小或反應短的煤炭進行氣化，這樣可以有效地提高煤氣轉化效率。

　　2.氣化時間短

　　由于氣化爐的溫度非常高，因粉煤在氣化爐內的實際反應時間也非常短暫，一般在3秒內便完成整個氣化反應，對于一些未反應完全的粉煤，工作人員可通過循環回爐的方式對其進行二次反應，以此來提高氣流床氣化效率。

　　(二)影響因素

　　1.溫度

　　氣化爐內的溫度一般可達1500攝氏度以上，氣化爐內的熱量大多是由煤所放出的熱量，在整個氣化過程中，蒸汽和煤炭顆粒需要依靠在高溫環境中吸收熱量來完成吸熱還原反應，因此溫度對于氣流床氣化效果有著非常重要的影響。

　　2.壓力

　　適當地提高氣化爐內的壓力會使得爐內反應物的濃度顯著提升，從而提高氣流床氣化反應效率。在實際氣化作業過程中，工作人員適當地增加爐內壓力也可以在一定程度上促進一氧化碳和氫氣所產生的甲烷反應，增加氣化爐內甲烷氣體的濃度。

　　3.氧煤比

　　氧煤比是指氣化爐內氧氣和粉粉煤的比例。隨著氣化爐內氧煤比的增加，燃燒反應所放出的熱量也會隨之增加，從而使得反應溫度也得以提升，促進水蒸氣分解和二氧化碳的還原。此時，爐內混合氣體中的氫氣和一氧化碳含量也會隨之增加，從而進一步提升煤氣的碳轉化率[2]。此外，氧氣濃度的增加也會導致氣化爐內水蒸氣和二氧化碳氣體的增加，使得爐內氣體無效成分增多。

　　4.蒸汽煤比

　　在氣流床氣化過程中，工作人員在氣化爐內所添加的水蒸氣會在高溫環境中與爐內的碳顆粒發生水煤氣反應。針對這種情況，工作人員需要適當地增加氣化爐內氫氣和一氧化碳的含量，從而達到控制氣化爐溫度的目的，同時還可以降低爐內反應的氧氣消耗量。若蒸汽與煤的比例相對較高時，會導致氣化爐的溫度顯著降低，從而在一定程度上阻礙了氣化爐內水蒸氣的分解以及二氧化碳的還原，這會對氣流床氣化反應的順利進行造成不利影響。

　　(三)常見工藝

　　1.德士古氣化工藝

　　該氣化工藝的流程中主要涵蓋煤炭研磨、煤氣化、插水處理、煤漿儲運、合成氣洗滌等內容。氣化爐中運用了濕法進料的技術，可對氣化物進行液體排渣，最終所得到的煤漿的含水量一般在30%至40%范圍內。該氣化工藝的應用特點如下：第一，適應性中等，氣化爐的灰熔點在1350攝氏度以內，灰分含量在15%以內，煤熱值在16000kJ·kg-1，具有相對良好的成漿性，可用于制作濃度在60%-65%范圍內的水煤漿。

　　第二，工作人員可根據煤氣種類需求來合理地選擇氣化壓力，工業生產作業中的氣化壓力一般設置在2.8MPa-6.5MPa范圍內。第三，熱回收是可選擇廢鍋或者激冷兩種形式，氣化爐結果的慚怍溫度在1300攝氏度至1400攝氏度之間，燃燒室是由特殊材質的耐火磚砌筑而成[3]。第四，合成氣質量水平較高，有效組分含量高達80%，碳轉化率通常在95%-98%范圍內，冷煤氣效率在70%-76%范圍內。第五，因為水煤漿中約含35%-40%的水分，因此該氣化工藝在實際應用中需要消耗大量的氧氣。

　　2.殼牌氣化工藝

　　該氣化工藝的流程中主要涵蓋煤炭預處理、煤氣化、煤氣凈化、水處理、氮氣系統、煤加壓、除灰、脫硫、空分等內容。該氣化工藝所使用的氣化裝置一般需要承受2.4MPa-4.0MPa的壓力，操作溫度一般在1400攝氏度至1600攝氏度范圍內，工作人員可使用液態排渣技術將氣化爐內渣中碳含量控制在1%以內，氣化爐主要進料為干煤粉，其碳轉化率可高達99%。

　　該氣化工藝的應用特點如下：第一，適用性強，無論是褐煤、煙煤，還是無煙煤、次煙煤、石油焦等煤種均可使用，對這些煤種的灰熔點、硫含量、灰分等性質特征限制性較低。第二，生產量大，一般情況下，該氣化工藝的投煤量一般可達2000t·d-1。第三，碳轉化率高，一般可達到99%以上[4]。第四，氧氣消耗低，與上述我們所提到的水煤漿為主的氣化轉化工藝相比，該氣化工藝的氧氣消耗量大約降低15%-25%。

　　三、發展趨勢

　　氣流床煤氣化技術目前還存在一定的使用缺陷問題，在未來還有較大的發展空間，具體發展趨勢如下：第一，技術人員可通過加強對煤氣化行業中理論知識的研究力度為氣流床技術的未來發展奠定堅實的理論基礎，從而實現我國煤氣化行業向高效化和規模化方向進行大跨越。

　　第二，積極引進國外一些先進的煤氣化技術，并將其與國內氣流床領域的發展需求相結合，推動我國氣流床氣化生產領域的進一步發展。第三，提高氣流床氣化所需煤種的多樣性，突破煤種的限制，提高氣流床氣化工藝技術的適用性。第四，加強氣流床氣化能量的轉化和回收利用。

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　　四、結束語

　　我國工業生產中將煤炭作為主要原材料的歷史至今已有百余年，雖然現代工業生產領域中氣流床煤氣化工藝在實際應用中也取得了良好的應用效果，但隨著科技的不斷發展，筆者相信該技術一定會在科研人員的優化和改進下進一步提升，為我國煤化工生產行業的未來發展添加助力。

　　參考文獻：

　　[1]張云,楊倩鵬.煤氣化技術發展現狀及趨勢[J].潔凈煤技術,2019,25(S2):7-13.

　　[2]馮建華.氣流床煤氣化技術的現狀及發展研究[J].石化技術,2017,24(06):278.

　　[3]安曉熙,曹月梅.氣流床煤氣化技術現狀及研究進展[J].氮肥技術,2015,36(03):3-8.

　　[4]沈兆偉.淺析氣流床煤氣化的技術現狀和發展趨勢[J].商品與質量,2017,(2):115.

　　作者：王雄慧

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