我國(guó)已有多種自主開(kāi)發(fā)和國(guó)外引進(jìn)的煤氣化技術(shù)

• 洪前進(jìn) 2023年10月12日 來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 630 36
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從環(huán)保角度分析，我國(guó)使用的以固定床和氣流床為主流的氣化技術(shù)，總體上加壓純氧氣化技術(shù)，環(huán)境友好。而常壓氣化、空氣氣化技術(shù)污染嚴(yán)重，應(yīng)該予以淘汰。

現(xiàn)代煤化工在我國(guó)的發(fā)展很迅速，煤制油(煤炭直接液化、間接液化)、煤制烯烴(MTO、MTP)、煤制芳烴、煤制天然氣、煤制乙二醇、煤制二甲醚等，均已取得重要成果。除煤制芳烴外，其他工藝均已建成一定規(guī)模的工業(yè)化示范裝置。可以說(shuō)，我國(guó)的現(xiàn)代煤化工技術(shù)已經(jīng)具備規(guī)?；l(fā)展的基礎(chǔ)。

除煤炭直接液化外，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)鏈幾乎都是以煤炭氣化為工藝源頭。因此，煤氣化技術(shù)是現(xiàn)代煤化工的基礎(chǔ)核心。目前，我國(guó)已有多種自主開(kāi)發(fā)和國(guó)外引進(jìn)的煤氣化技術(shù)，是唯一集合了世界上所有煤氣化工藝技術(shù)的國(guó)家。

按爐型劃分，煤氣化技術(shù)類型主要有固定床、流化床、氣流床三種。這三種爐型的氣化技術(shù)在國(guó)內(nèi)幾乎都有過(guò)應(yīng)用。目前，業(yè)內(nèi)基本認(rèn)同固定床和氣流床這兩種氣化技術(shù)，流化床已經(jīng)很少使用。固定床氣化爐有常壓固定床煤氣化爐、碎煤加壓氣化爐和碎煤加壓熔渣氣化爐(BGL爐)。氣流床分為干煤粉進(jìn)料和水煤漿進(jìn)料兩大類氣化爐。各種氣化技術(shù)均有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)原料煤的品質(zhì)均有一定的要求，其工藝的先進(jìn)性、技術(shù)成熟程度也有差異。

圖表：2023-2028年中國(guó)煤化工市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)

數(shù)據(jù)來(lái)源：中研普華研究院

根據(jù)中研研究院《2023-2028年煤化工行業(yè)深度分析及投資戰(zhàn)略研究咨詢報(bào)告》分析得知，我國(guó)煤化工行業(yè)的供給能力完全能夠滿足下游需求，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展提供能源及原材料的基礎(chǔ)保障，2028年中國(guó)煤化工市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到34945億元。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)煤化工技術(shù)研發(fā)單位圍繞煤炭清潔高效利用、工業(yè)排放氣綜合利用、大氣污染治理、節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域開(kāi)展了大量的工作，在焦?fàn)t煤氣甲烷化制天然氣、煤制天然氣、電石爐氣凈化提純及利用、煤礦瓦斯提濃甲烷、煤礦瓦斯制氫等工藝技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備、系統(tǒng)工程等方面取得了豐碩的創(chuàng)新成果和應(yīng)用推廣業(yè)績(jī)，推動(dòng)了我國(guó)現(xiàn)代煤化工、工業(yè)排放氣資源化利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

從環(huán)保角度分析，我國(guó)使用的以固定床和氣流床為主流的氣化技術(shù)，總體上加壓純氧氣化技術(shù)，環(huán)境友好。而常壓氣化、空氣氣化技術(shù)污染嚴(yán)重，應(yīng)該予以淘汰。

(1)固定床氣化技術(shù)

主要是碎煤加壓氣化爐(魯奇爐)和碎煤加壓熔渣氣化爐(BGL爐)，碎煤干燥、干餾、氣化過(guò)程均在爐內(nèi)完成，分別在不同的溫度段完成，其中氣化段溫度最高，可達(dá)950-1250℃，屬于中溫氣化。固定床氣化技術(shù)原料適應(yīng)性廣，除黏結(jié)性較強(qiáng)的煙煤外，從褐煤到無(wú)煙煤均可氣化，可氣化水分和灰分較高的劣質(zhì)煤，尤其是褐煤;是國(guó)內(nèi)已經(jīng)應(yīng)用的各種氣化技術(shù)中，煤氣中甲烷含量最高的;除合成氣外，還可以得到各種有價(jià)值的焦油、輕質(zhì)油及粗酚等多種副產(chǎn)品;投資較小。

該技術(shù)的缺點(diǎn)是，單爐氣化規(guī)模較小;<5mm煤不能進(jìn)入氣化爐;碎煤加壓氣化爐(魯奇爐)蒸汽分解率低，一般約為40 %，蒸汽消耗較大，渣中殘?zhí)?%;氣化廢水量大，成分復(fù)雜，含有焦油、萘和酚等污染物，廢水處理困難。目前，煤制天然氣較多選擇該氣化工藝技術(shù)，但該技術(shù)用于其他產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)不大。

碎煤加壓氣化爐(魯奇爐)是固態(tài)排渣，工程實(shí)例多，較為成熟，已完全國(guó)產(chǎn)化，正在開(kāi)發(fā)內(nèi)徑5米的大型氣化爐。碎煤加壓熔渣氣化爐(BGL爐)是液態(tài)排渣，渣中殘?zhí)可伲瑲饣螠囟雀?，轉(zhuǎn)化率高，耗蒸汽少，95%以上國(guó)產(chǎn)化，但國(guó)內(nèi)工程實(shí)例少。

(2)干粉煤氣流床氣化技術(shù)

該技術(shù)可氣化褐煤、煙煤、無(wú)煙煤、石油焦及高灰熔點(diǎn)的煤，屬于高溫高壓氣化;可用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的，且一般不設(shè)備用爐;有效氣體含量高，投資最大，碳轉(zhuǎn)化率高，液態(tài)排渣;有效氣體含量最高，不產(chǎn)生焦油、萘和酚等廢水，廢水處理相對(duì)容易;單爐生產(chǎn)能力大，因煤氣中甲烷含量低，該氣化技術(shù)對(duì)煤制天然氣沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。

缺點(diǎn)是投資大，連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)存在問(wèn)題;飛灰量較大;備煤階段污染較重，使用褐煤需要干燥，污染更重。

干粉煤氣化技術(shù)典型代表有Shell的SCGP 粉煤氣化技術(shù)、西門(mén)子公司的GSP粉煤氣化技術(shù)、西安熱工研究院的兩段式干粉煤加壓氣化技術(shù)和北京航天動(dòng)力研究所的HT-L氣化技術(shù)等。目前國(guó)內(nèi)Shell的SCGP 粉煤氣化技術(shù)較多，西門(mén)子公司的GSP粉煤氣化技術(shù)工程實(shí)例較少。

(3)水煤漿氣流床氣化技術(shù)

氣化技術(shù)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠、投資省;但要求原料煤含灰量較低、成漿性好、還原性氣氛下的灰熔點(diǎn)低于1300℃，灰渣粘溫特性好，除褐煤外，氣煤、煙煤、次煙煤、無(wú)煙煤、高硫煤及低灰熔點(diǎn)的劣質(zhì)煤、石油焦等均能用作氣化原料;氣化溫度1300-1400℃;原料煤適應(yīng)性較廣，單爐生產(chǎn)能力大，有效氣體含量高，比固定床投資大，碳轉(zhuǎn)化率高，液態(tài)排渣;已建成投產(chǎn)的裝置最終產(chǎn)品有合成氨、甲醇、醋酸、醋酐、氫氣、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等;裝備國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)90%以上;不產(chǎn)生焦油、萘和酚等廢水，廢水處理相對(duì)容易。與固定床技術(shù)合理配置用于褐煤、煙煤等多煤種聯(lián)合制天然氣，不僅可以合理配煤，還可以資源化廢水、活性污泥等，具有較大優(yōu)勢(shì)。

缺點(diǎn)是受氣化爐耐火磚襯里的限制，適宜于氣化低灰熔點(diǎn)的煤，成漿性要求高，氧耗高，需配套的空分裝置投資大，不適用褐煤，用于煤制天然氣投資大于固定床氣化技術(shù)。

水煤漿氣化技術(shù)的典型代表有：GE水煤漿加壓氣化技術(shù)、康菲石油公司的E-Gas水煤漿氣化技術(shù)、華東理工大學(xué)的多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)、清華大學(xué)非熔渣-熔渣氧氣分級(jí)氣化技術(shù)以及西北化工研究院的多元料漿氣化技術(shù)。

隨著化工裝置的大型化一體化發(fā)展，雖然有些替代進(jìn)口的設(shè)備或備件的技術(shù)性能基本能夠達(dá)到國(guó)際同行業(yè)水平，但與國(guó)際領(lǐng)先產(chǎn)品相比還存在一定差距。尤其是產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性、苛刻工況條件下使用性能的可靠性、調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性、使用壽命及長(zhǎng)周期運(yùn)行的故障率、設(shè)備效率和能耗指標(biāo)、設(shè)備性能試驗(yàn)方法和檢驗(yàn)手段、全生命周期的性價(jià)比等方面的微小差別，實(shí)際使用效果差異很大。進(jìn)口設(shè)備國(guó)產(chǎn)化距離用戶的使用要求還有一定差距，有待科研攻關(guān)和技術(shù)進(jìn)步補(bǔ)短板。專家組認(rèn)為，應(yīng)圍繞企業(yè)真實(shí)需求，整合各種資源，共同破解關(guān)鍵技術(shù)難題，才能大力促進(jìn)能源化工設(shè)備國(guó)產(chǎn)化替代創(chuàng)新發(fā)展。

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