摘要：随着中国对天然气的需求的增大，煤制天然气在国内已经掀起一场风暴，气化工艺的选型直接关系着整个工厂的水平，目前气化工艺种类较多，每种都有其自身的特点，根据不同煤种及客观条件，哪种是最适合企业的炉型，是目前一个较大的课题。煤制天然气属于大型煤化工项目，全厂由很多不同单元组成，各单元可供选择的技术较多，因此可能有很多种技术组合，但不管每个单元选用何种技术，总工艺路线基本是一定的，因此气化工艺关系着整个煤化工工程的水平。
关键词：煤化工；气化工艺与设备；技术应用
1 我国煤气化工艺技术流程以及问题特点
煤气化的主要用途是用于生产燃料煤气，通过不同的气化方法，以满足于钢铁工业、化学工业、发电公司以及市民用途的广泛运用；对于合成氨、合成油、以及甲醇的合成具有一定的研究价值，并且煤气化制氢也是未来能源经济的主要技术手段。
1.1 水煤浆气流床气化技术的使用以及产生原理
水煤浆气流床气化的研发最具有代表性的要数美国的德士古发展公司研发的水煤浆加压气化技术以及道化学公司研发的两段式水煤浆气化技术和中国自制研发的多喷嘴煤浆气化技术。所谓水煤浆气流床气化是指煤或者焦类等固体碳氢化合物，以水煤浆或水碳浆形成的煤浆气化工技术，经过气化剂的高速运转，通过喷嘴喷出浆料并在气化炉内进行非催化反应而产生氧化反应的一种工艺过程。其主要原理及特点是：水煤浆气化反应是一个很复杂的化学反应以及物理反应的一种过程。当水煤浆和氧气喷入气化炉后瞬间将煤浆升温进而产生水分的蒸发、煤热解的挥法、残炭的气化和气体的化学反应过程，最终生成了一氧化碳（CO）和氢气（H2）。
1.2 水煤浆气流床气化技术的优劣特点
水煤浆气流床气化技术在气化原料上应用广泛，对于褐煤和无烟煤都可采用此项技术进行气化，以及气化石油焦、半焦、沥青等等。而在技术隐患方面，相对于干粉进料，水煤浆进料更安全、更易控制等优势。此工艺技术流程简单方便、设备安全、运转率高、可操作弹性大，并且在气化过程当中碳转化率都达到98%以上。水煤气流床技术在气化过程当中，污染更少且环保性能也好。经过高温、高气压产生的废水所含有害物体极少，经过简单的生化处理后即可排放，大大的提高了环境保护和降低大气层的破坏。
但是由于对于炉内耐火砖严重的侵蚀，选用的耐火砖需要在2年以内就要更换，使生产成本聚以增加。而且水煤气流气化的喷嘴使用寿命短，约在2-3月以内就要更换，不仅对于生产运行时更换喷嘴产生高负荷的影响，而且还需要一定的备炉设施，大大的增加了建设投资。一般情况下，对于水煤浆的含水量不能太高，否则冷媒气效率和煤气中的一氧化碳（CO）和氢气（H2）偏低，造成了耗氧、耗煤的浪费资源现象。总之，水煤浆气化技术相对于其他技术的使用有着其明显的优势，在当前仍然被投入使用，是新一代先进煤气化技术之一。
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2 煤化工气化技术的应用
2.1 水煤浆加压气化
2.1.1 德士古水煤浆加压气化工艺
这项技术是建立在渣油部分氧化技术的基础上的，美国的研究人员研发了水煤浆气化技术，这项技术使用水煤浆进料，并将煤浆的质量分数量控制在规定的范围内，在气流床中完成加压气化工艺，在高温作用下将水煤气和氧气转化为合成气，利用液压技术进行排渣。提升气化的压力可以降低装置的投入实现节能降耗的目标。目前，德士古气化炉单炉的每天的投煤量在两千吨，在进行气化的过程中有效的控制了对环境的污染程度。根据气化后的不同生产工序和产品的相关要求，加压水煤浆气化的工艺流程主要有，废锅激冷联合流程、废锅流程和激冷流程。在生成合成氨时一般使用激冷流程，这样就可以直接用水来激冷气化炉出来的粗煤气，激冷后的粗煤气中含有较多的水蒸气，不需要进行蒸汽补加就可以直接送入到变换系统中。废锅流程适用于用作燃气透平循环联合发电工程，发电工程中的发电机组可以有效的利用其副产高压蒸汽。半废锅流程一般应用到羟基合成气并生成甲醛时，应对粗煤气进行变换，也就是将废锅流程和激冷联合流程进行结合，汽化炉所产出的粗煤气先经辐射废锅冷却在进行激冷，到温度符合要求时即可，而在后续的部分变换过程中可以对粗煤气显热产生的蒸汽进行充分有效的利用。
2.1.2 多喷嘴对置式水煤浆加压气化
这项技术是建立在德士古水煤浆加气法基础之上的，是一种创新的先进的煤气化技术。在2000年我国的相关的科研机构、大学、企业共同进行了研究，并在多喷嘴对置式水煤浆加压气化方面取得了较大的成绩，并得到了相关部门机构的认证和审批，并对这项技术申请了专利授权。与德士古气化炉的工艺各项指标相比，我国研制的新型气化炉在各项指标检测中均占有较大的优势并对之前的技术进行了优化，使用更加灵活便利，这项技术也得到我国科技部门的大力支持和重视。多喷嘴对置式水煤浆气化炉装置操作非常便利且具有一定的灵活性，同时可以根据实际的情况和相关的特点了降低投煤负荷，与之前的德士古水煤气化炉相比新型的水煤气化炉更节省能换降低能耗，目前这项技术已经得到了比较广泛的推广和使用。
2.2 干粉煤加压气化工艺
2.2.1 壳牌干粉煤加压气化工艺
其外形呈立式圆筒形状，并将由沸水冷却管组成的膜式水冷壁安装在炉膛周围，将耐热土层铺设在内壁上，当气化时，在水冷壁内壁涂层上熔融灰渣会形成液膜，沿着内部自行顺流而下，针对检修频繁和高温耐火材料损毁情况可以充分利用以渣改渣的防腐措施。可以将输出集气管、输入给水管安装在筒体外壳与水冷壁之间的环形孔隙内，为维修和检查水冷壁奠定良好的基础。
2.2.2 GSP干粉煤加压气化
干粉煤加压气化技术是在1976年由德国某公司研发成功的，其进料方式主要有包括液体进料和干粉煤进料。GSP气化炉对盘管式水冷壁气化炉结构进行充分有效的利用，不需要对气化粉煤的颗粒度进行严格的要求，并且具有较高的一次性碳转化效率。此外，还可以有效的提升喷嘴和水冷壁的使用寿命，并可以灵活的调节负荷，操作的弹性较大。
结语
新型煤化工技术涉及领域广、技术含量高、投资金额大，因此，我们必须支持煤化工企业电联产业、余热余能的开发研究项目。对于新型的煤化工企业，国家给予支持和鼓励，通过土地、煤油、电量、环保等实现煤、气、电、化一体化的综合发展。最大限度的降低资源的浪费，节约能源，减少环境污染，从而致力于技术的研发和运作上，给社会和国家带来最大化的经济效益，使新型煤工产业链得以开发和利用。
参考文献：
[1]张东亮.中国煤气化工艺（技术）的现状与发展[J].煤化工，2014.
[2]唐宏青.煤化工工艺技术评述与展望[J].燃料化学学报，2011.
[3]张明.现代煤化工产业的现状及展望[J].化工机械，2012.
论文作者:王珏磊
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/8/13
标签：技术论文; 水煤浆论文; 喷嘴论文; 工艺论文; 水煤气论文; 煤化工论文; 进料论文; 《基层建设》2018年第19期论文;