气流床煤气化技术的现状及发展

　　摘要：煤炭资源是我国应用非常广泛的一种资源类型，目前国内的工业发展依然以煤炭能源结构为主，而气流床煤气化作为碳转化率较高的一种工业生产方式，其重要性不言而喻，该工艺技术也是笔者将要同大家进行分享和探究的主要内容。

　　关键词：气流床煤气化技术;应用现状;发展趋势

　　引言：

　　煤气化技术是我国现阶段煤化工生产中所使用到的关键技术，而气流床煤气化作为具备适用性强、气化时间短等应用优势的工艺技术，其在实践应用中也得到了相关人员的广泛认可。接下来，笔者将围绕气流床煤气化这一工业生产技术，从基本概述、应用现状以及发展趋势等角度对其展开论述。

　　一、气流床煤气化

　　气流床气化是工业生产中一种非常常见的煤气化方法，其气化原理是将粉煤与气化剂一同喷入气化炉内，在点火装置或者高温辐射的作用下通过热解、氧化还原等反应后生成熔渣和煤气，煤气以氢气和一氧化碳等气体为主。该气化方式的应用优点在于适用性强、碳转化率高等等，在工业生产领域有着非常广泛的应用。

　　二、应用现状

　　(一)技术特征

　　1.适用性强

　　该技术的原理是将粉末状的煤炭投入汽化炉内，同时保持汽化炉的内部温度在1500摄氏度以上，此时炉内空气的流通速度会处于非常快的状态，在这种环境下，粉煤颗粒之间的相互作用力会被消除，分别聚集成熔渣和煤气[1]。从气化原理的层面上来看，气流床技术对煤炭种类并无特别的限制，因此其适用性相对较强。但从经济性上来看，工作人员应尽可能地可选择颗粒小或反应短的煤炭进行气化，这样可以有效地提高煤气转化效率。

　　2.气化时间短

　　由于气化炉的温度非常高，因粉煤在气化炉内的实际反应时间也非常短暂，一般在3秒内便完成整个气化反应，对于一些未反应完全的粉煤，工作人员可通过循环回炉的方式对其进行二次反应，以此来提高气流床气化效率。

　　(二)影响因素

　　1.温度

　　气化炉内的温度一般可达1500摄氏度以上，气化炉内的热量大多是由煤所放出的热量，在整个气化过程中，蒸汽和煤炭颗粒需要依靠在高温环境中吸收热量来完成吸热还原反应，因此温度对于气流床气化效果有着非常重要的影响。

　　2.压力

　　适当地提高气化炉内的压力会使得炉内反应物的浓度显著提升，从而提高气流床气化反应效率。在实际气化作业过程中，工作人员适当地增加炉内压力也可以在一定程度上促进一氧化碳和氢气所产生的甲烷反应，增加气化炉内甲烷气体的浓度。

　　3.氧煤比

　　氧煤比是指气化炉内氧气和粉粉煤的比例。随着气化炉内氧煤比的增加，燃烧反应所放出的热量也会随之增加，从而使得反应温度也得以提升，促进水蒸气分解和二氧化碳的还原。此时，炉内混合气体中的氢气和一氧化碳含量也会随之增加，从而进一步提升煤气的碳转化率[2]。此外，氧气浓度的增加也会导致气化炉内水蒸气和二氧化碳气体的增加，使得炉内气体无效成分增多。

　　4.蒸汽煤比

　　在气流床气化过程中，工作人员在气化炉内所添加的水蒸气会在高温环境中与炉内的碳颗粒发生水煤气反应。针对这种情况，工作人员需要适当地增加气化炉内氢气和一氧化碳的含量，从而达到控制气化炉温度的目的，同时还可以降低炉内反应的氧气消耗量。若蒸汽与煤的比例相对较高时，会导致气化炉的温度显著降低，从而在一定程度上阻碍了气化炉内水蒸气的分解以及二氧化碳的还原，这会对气流床气化反应的顺利进行造成不利影响。

　　(三)常见工艺

　　1.德士古气化工艺

　　该气化工艺的流程中主要涵盖煤炭研磨、煤气化、插水处理、煤浆储运、合成气洗涤等内容。气化炉中运用了湿法进料的技术，可对气化物进行液体排渣，最终所得到的煤浆的含水量一般在30%至40%范围内。该气化工艺的应用特点如下：第一，适应性中等，气化炉的灰熔点在1350摄氏度以内，灰分含量在15%以内，煤热值在16000kJ·kg-1，具有相对良好的成浆性，可用于制作浓度在60%-65%范围内的水煤浆。

　　第二，工作人员可根据煤气种类需求来合理地选择气化压力，工业生产作业中的气化压力一般设置在2.8MPa-6.5MPa范围内。第三，热回收是可选择废锅或者激冷两种形式，气化炉结果的惭怍温度在1300摄氏度至1400摄氏度之间，燃烧室是由特殊材质的耐火砖砌筑而成[3]。第四，合成气质量水平较高，有效组分含量高达80%，碳转化率通常在95%-98%范围内，冷煤气效率在70%-76%范围内。第五，因为水煤浆中约含35%-40%的水分，因此该气化工艺在实际应用中需要消耗大量的氧气。

　　2.壳牌气化工艺

　　该气化工艺的流程中主要涵盖煤炭预处理、煤气化、煤气净化、水处理、氮气系统、煤加压、除灰、脱硫、空分等内容。该气化工艺所使用的气化装置一般需要承受2.4MPa-4.0MPa的压力，操作温度一般在1400摄氏度至1600摄氏度范围内，工作人员可使用液态排渣技术将气化炉内渣中碳含量控制在1%以内，气化炉主要进料为干煤粉，其碳转化率可高达99%。

　　该气化工艺的应用特点如下：第一，适用性强，无论是褐煤、烟煤，还是无烟煤、次烟煤、石油焦等煤种均可使用，对这些煤种的灰熔点、硫含量、灰分等性质特征限制性较低。第二，生产量大，一般情况下，该气化工艺的投煤量一般可达2000t·d-1。第三，碳转化率高，一般可达到99%以上[4]。第四，氧气消耗低，与上述我们所提到的水煤浆为主的气化转化工艺相比，该气化工艺的氧气消耗量大约降低15%-25%。

　　三、发展趋势

　　气流床煤气化技术目前还存在一定的使用缺陷问题，在未来还有较大的发展空间，具体发展趋势如下：第一，技术人员可通过加强对煤气化行业中理论知识的研究力度为气流床技术的未来发展奠定坚实的理论基础，从而实现我国煤气化行业向高效化和规模化方向进行大跨越。

　　第二，积极引进国外一些先进的煤气化技术，并将其与国内气流床领域的发展需求相结合，推动我国气流床气化生产领域的进一步发展。第三，提高气流床气化所需煤种的多样性，突破煤种的限制，提高气流床气化工艺技术的适用性。第四，加强气流床气化能量的转化和回收利用。

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　　四、结束语

　　我国工业生产中将煤炭作为主要原材料的历史至今已有百余年，虽然现代工业生产领域中气流床煤气化工艺在实际应用中也取得了良好的应用效果，但随着科技的不断发展，笔者相信该技术一定会在科研人员的优化和改进下进一步提升，为我国煤化工生产行业的未来发展添加助力。

　　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]冯建华.气流床煤气化技术的现状及发展研究[J].石化技术,2017,24(06):278.

　　[3]安晓熙,曹月梅.气流床煤气化技术现状及研究进展[J].氮肥技术,2015,36(03):3-8.

　　[4]沈兆伟.浅析气流床煤气化的技术现状和发展趋势[J].商品与质量,2017,(2):115.

　　作者：王雄慧

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