试论煤气化技术及创新

【摘要】近年来煤化工的发展，大量体现在煤气化技术的进步上，新的煤气化技术不断成熟，有国外引进的，国内开发的。其中，有些煤气化技术不断成熟，如航天炉气化技术、Shell 气化技术、GSP 气化技术等。本文从常用煤气化技术、煤气化方法选择中的几个问题和煤气化技术创新三个方面进行了探讨。

【关键词】煤气化技术；创新；

中图分类号：TQ546

一、常用煤气化技术

1.1 Shell 煤气化技术

Shell 煤气化技术是中国工业化应用最早的气流床干煤粉加压气化技术。Shell 煤气化技术实际上是 K - T 炉的加压气化形式，其主要工艺特点是采用密封料斗法加煤装置和粉煤浓相输送，气化炉采用水冷壁结构。1993 年全球第一套大型工业化生产装置在荷兰建成，用于 IGCC 发电，每天消耗煤量为 2000 t[1]。Shell 煤气化于 2000 年以后进入中国，中石化岳阳、洞庭、安庆 3 家化肥企业由于油改煤的需要，引进了 Shell 煤气化技术，在此带动下，截止 2008 年国内先后有 19 家企业引进了 23 台煤气化炉，气化压力 4.0 MPa，单炉每天最大耗煤量为 2800 t。

1.2 GSP 煤气化技术

GSP 煤气化技术是世界上最早实现工业化应用的气流床干煤粉加压气化技术。该技术由原民主德国燃料研究所开发，1985 年在 Schwarze Pump 建成了第一套工业化装置，投煤量为 30 t/h，工作压力为 3.0 MPa，产气量为 40000 m3/ h。东西德合并后，该技术目前归西门子公司拥有。目前，全球在建和投入使用的 GSP 气化炉约有 20 台。GSP 气化技术也是 2000 年以后进入中国，2005 年西门子公司与神华宁煤集团成立了合资公司，负责国内技术推广。国内神华宁煤集团 5 台、晋城兰花集团 2 台 500 MW 的 GSP 气化装置已经建成[2]。

1.3 航天炉气化技术

中国干煤粉加压气化技术开发起步较晚。两段式气化炉是西安热工研究院最新开发成功的一种干煤粉加压气化技术，1997 年建成了一套0.7 t/d的小试装置，2004 年建成了处理煤量为 36～40 t/h的中试装置。首套工业化示范装置在天津华能“绿色煤电”项目中应用，每天耗煤量为 2000 t，废热锅炉流程，用于 IGCC 发电。另一套工业化装置投煤量 1000 t/d，激冷流程，在内蒙古世林化工有限公司年产 3 ×105 t 甲醇项目应用。2000 年以后，中国航天科技集团公司成功开发了干煤粉加压气化航天炉，用于 15 万 t/a 甲醇项目，2008 年建成投产。截止 2011 年底，已有 6 家企业采用航天炉的项目建成，包括中能化工、中新化工、鲁西化工等，采用航天炉在建和建成的项目已经有 16 家。国内外各类干煤粉加压气化炉基本处于同一水平。

二、煤气化方法选择中的几个问题

2.1运行时间

如何衡量煤气化技术的进步有不同的方法。目前通用的办法是外商提出的一台炉连续运行多少天，他们认为连续运行 100d 就标志着这个技术已经过关。这个说法有一半道理，连续开100d确实不易，但与我们传统的设计理念有些不同。传统的设计理念是年操作8000h，一年停车通常只能是一次。而石油部门远比化工行业苛刻，他们要求连续运行24个月以上[3]。事实上，煤化工装置连续运行8000h是不简单的，目前的几种煤气化技术除了水煤浆以外，其他都有难度。航天炉和小型Shell气化炉还好一些，有这个潜力。多数新的气化技术事实上是达不到的，还有待于进一步提高。因此，我们在选择煤气化技术上，应该更加注重年运行时间，而不要仅仅看一次运行时间。如果达不到要求，特别是年运行时间在偏离8000h较大的情况下，用户一定要用该技术，最好有备炉。

2.2以煤定炉

在选择煤气化技术的时候，首先要确定煤的品质，这是大家通常采用的方法。煤的品质包括灰熔点、灰含量、粘度、挥发分、内水含量等。但是近年来一些气化技术推销商，过分夸大自己炉子的优点，不断降低技术标准，例如把水煤浆气化的浓度降低至54%，这是不应该的。不适合用这样的炉型就退出，不必勉强。这个原则就叫 “以煤定炉”[4]。

2.3炉型的匹配

在大型煤化工装置中，可以采用两种不同的气化炉，这是比较合理的。事实上，这往往是气化后流程的需要，也就是激冷流程和废锅流程的组合，使得既能够得到一些中压蒸汽，又可以满足合成气中水气比的要求。这样做的前提是在这个装置中，气化炉的台数很多。当然，这对企业将来的管理造成麻烦比较多，这也是情理中的事。

三、煤气化技术创新

随着中国煤化工技术及产业的发展，煤直接液化、煤间接液化、煤制烯烃、煤制乙二醇等具有自主知识产权的煤化工新技术已达国际先进水平，但作为现代煤化工支撑的现代煤气化技术开发相对滞后。

改革开发以来，中国先后引进的煤气化技术有Lurgi，GE，U - gas，Shell，GSP，KBR，恩德炉等各种工业化气化炉型。其中 GE，Shell 和 Lurgi 3 种气化炉总气化能力在国内排前 3 位，目前还有不断扩大的趋势。这些技术和核心专利成果基本上都是 20 世纪 80 年代前后取得的，GE 技术核心是水煤浆进料和气化炉； Shell 和 GSP 技术核心是干煤粉加压进料和气化炉，其核心专利超过 20 a，第四代 Lurgi 气化已经超过 30 a[5]。中国是全球最大的煤炭生产国和消费国及煤气化国家，也是全球最大的煤气化技术进口国。改革开放以来，通过技术引进，缩短了中国与国外发达国家技术的差距，也推动了中国现代煤气化和煤化工技术的应用与发展。但长期技术引进必然会挫伤技术创新的积极性。目前，中国正处于建设创新型国家的发展时期，创新、发展、应用自主的煤气化技术势在必行。

纵观国内外不同煤气化技术的开发过程，一般都要从概念形成，经过小试、中试、工业示范的过程，最终进入工业化应用。国外的 GE，Shell，GSP，Lurgi 等气化技术和国内的多喷嘴气化、两段式气化等都是如此[6]。煤气化技术创新的核心是气化炉创新。煤气化技术的创新范围主要包括气化炉，加料系统（ 含喷嘴） ，原料预处理系统，煤气冷却系统，黑水灰水处理系统，排渣系统及相关的设备和材料等。

四、结论与建议

1） 煤气化技术选择的多样化是中国煤气化技术发展的必然趋势。先进的煤气化技术在中国具有很强的生命力。GE 煤气化技术进入中国 20 多年来，已向中国企业转让了几十家，占全球 GE 煤气化用户的 80% 以上。Shell 煤气化炉 2000 年前后进入中国，目前中国的 Shell 煤气化炉用户占 Shell 煤气化炉用户的 90% 以上。常压移动床气化在国外虽然早已经淘汰，但由于投资低，在中国还有近6000 台气化炉在运行。因此在中国不可能出现任何一项煤气化技术垄断的格局。目前，应结合引进技术取得的经验，加强自主煤气化技术的创新、应用与发展。

2） 煤气化是现代煤化工的基础，随着中国现代煤化工技术及产业的发展，煤气化技术发展的重点是大型化、高效率和环境友好，其技术应用需要考虑煤种适应性、操作的可靠性和环保特性。未来煤炭清洁高效转化利用将是以大型、先进的煤气化技术为核心，以电、化、热等多联产为方向技术集成。在国内建设新形势下，煤化工的有序发展即将来临，认真研究煤化工装置建设的规律，有助于推进煤化工的科学发展，为建成经济上发达而又美丽的中国开创新的局面。

【参考文献】

[1]多功能柴煤气化节能炉生产技术培训[J]。 农村百事通，2013，（6）。

[2]丁玉林。 煤气化技术特点综述与技术探讨[J]。 科技创新与应用，2012，（33）。