煤炭是地球上储量最丰富、
分布最广泛的化石燃
料,
中国富煤贫油少气,
加之油价的上涨,
能源消费更
依赖煤炭。陕西省是煤炭资源储藏量较大的主要省
份,而陕北煤炭探明贮量超过 2 000 亿 t,占陕西省
煤炭资源的 99%,储量大、易开采、质优价廉,可供开
采几百年。为此,
国家和陕西省政府决定在陕北地区
建设大型煤炭能源重化工基地,
充分利用陕北的煤炭
资源优势带动陕西经济的发展。
从能源供应现状看,
合成氨、
甲醇和未来的煤直
接液化及醇醚燃料大都以煤气化制合成气为基础,
在
全国范围内,
目前仅氨合成和甲醇合成的气化煤量已
达 4 000 万 t/a 以上;
预计今后煤制油所需气化煤量
每年将达到亿吨;
工业直接燃煤 4 亿 t/a 以上,
为解
决污染问题,其中相当部分须采用先进的煤气化方
案,
需气化煤量上千万吨每年;
炼油工业为提高油品
质量每年需耗氢 100-200 亿 m
3
,煤气化是经济可靠
的制氢方案,油品加氢需气化煤量 1 000 万 t/a;
在
未来 20 年内,
煤制油产量将达数千万吨,
需增加 1 亿
kW 以上的装机容量,拟采用先进的煤气化技术为基
础的联合循环发电系统,需气化煤量总计约 1-2
亿 t/a。因此,
煤的气化是实现煤炭综合利用和洁净
煤技术的重要技术单元和主要手段,
是发展现代煤化
工、
煤造油、
燃料煤气等重要工业化生产的龙头。
1
煤气化技术发展现状
1. 1
煤气化技术的分类和特点
按煤在气化炉内移动方式分成固定床(移动床)、
流化床、气流床,表 1 列出了各类气化技术的主要特
点。
表
1 气化技术的主要特性
气化技术
固定床
流化床
气流床
排灰形式
干灰
熔渣
干灰
灰团聚
熔渣
原料煤特性
块煤
块煤
粉煤
粉煤
粉煤/水煤浆
粒度 /mm
13-50
5-50
0-8
0-8
0.2
灰含量 /%
<20
<15
不限
不限
<13
灰熔点 /℃ >1 250 <1 300
不限
不限
≦1 350
操作压力 /MPa
2.24
2.24
1.0
0.03-2.5 2.5-6.5
操作温度/℃ 400-1 200 400-1 200 900-1 000 950-1 100 1 350-1 700
煤气温度
低
低
中
中
高
氧气消耗
低
低
中
中
高
蒸汽消耗
高
低
中
中
高
代表技术
Lurgi
lurgiBGL 恩德粉 灰团聚 Shell/Texaco
固定床加压气化(Lurgi)热效率(或冷煤气效率)
高,
氧耗量低,
但适用于弱粘或不粘块煤,
且煤气中含
焦油、
酚等物质,
净化处理流程长、投资高,
新建气化
项目较少采用。
流化床气化以碎煤为原料(小于 6 mm),煤气中
几乎不含焦油、
酚和烃类,
传统流化床为防止床内物
料因灰含量高而烧结,必须控制在较低的操作温度
(低于 950 ℃),因而只适用于高活性的褐煤或次烟
煤。我国开发的灰熔聚流化床气化技术,
借选择性排
灰提高了床内碳浓度,
降低了结渣风险,
提高了操作
温度(达 1 100 ℃),适用煤种已拓宽到烟煤甚至无
烟煤。流化床操作温度适中,
投资低,
原料适应性宽,
因此愈来愈受到重视。其不足之处在于目前的技术操
作压力低、
单台处理能力与气流床相比较小,
同时由
于细粉的带出,
碳转化率还有待提高。
气流床气化以粒径<0.2 mm 的细粉煤为原料,
煤粉可以干态(Shell)或浆态(水煤浆,
Texaco)进料,
操作温度高, 几乎适用任何煤种,煤气中不含焦油、
酚和烃类,
气化强度高。但同时投资高,氧耗量高。
针对不同原料煤的煤质情况与工艺特性,
可选用
煤炭的高效清洁利用——
—煤气化技术
(西北化工研究院,
陕西 西安
710600)
张晓慧
[
摘
要
] 阐述了煤气化技术是当今煤炭高效洁净利用的关键技术之一。通过对目前几种工业化的煤气化技术的分析比较,
指出了煤气化技术的发展方向,
并针对陕北能源基地的建设和煤化工的发展提出了一些建议。
[
关键词
] 煤气化技术;高效洁净;发展方向
[
中图分类号
] TQ 54
[
文献标识码
] A
[
文章编号
] 1003-5095(2007)11-0023-03
[
收稿日期
] 2007-09-15
[
作 者 简 介
] 张晓慧(1973-),女,工程师,主要从事煤气化工
艺研究工作。
第 30 卷第 11 期
2007 年 11 月
Vol.30 No.11
Nov . 2007