摘要：煤炭燃烧过程可以产生碳氧化合物、氮氧化合物和硫氧化物，这些物质对于环境有着很大负面影响，煤炭气化之后生成的CO、H2和少量煤油，这些可燃气体再次燃烧，对空气质量影响小，使得煤炭气化技术有了用武之地。本论文在绿色可持续发展大背景下，对煤炭气化技术的优劣势、机理予以介绍，对其未来发展予以展望，希望对我国煤炭气化技术发展提供一定借鉴。
关键词：煤炭气化；气化技术；环境保护；节能减排
前言：较比国外煤炭气化技术，我国现如今虽然经历几十年应用和研究，但是其水平仍然较比落后，目前应用的技术大部分仍然是国外已经不再采用的技术，例如小型常压固定床气化技术。但同时还有流化床气化和气流床气化技术，三者各有利弊，下边将分别介绍。
一、煤炭完全气化的三种气化技术
煤炭完全气化指煤炭在一定压力和温度条件下，在气化剂作用下以碳为代表的有机质最大限度转化为煤气。目前这种完全气化生产煤气可通过三种技术来达成，分别是：固定床气化、流化床气化、气流床气化。
1.固定床气化
这种技术原料煤主要为焦煤和块煤，在生产过程中，煤从炉顶加入，而气化剂从炉底送入。可以看出，这种方式能够实现煤块或者焦煤和气化剂充分混合使得反应更加完全，提高了热效率。固定床气化主要有两种设备，其一是固定床间歇式气化炉，其二是鲁奇气化炉。前者因为其气化率低、耗能高，而且生成大量的污染物，比如碳氧化物、氮氧化物、硫化氢等，还有酚类、焦油以及氰化物的污水诞生，对于环境破坏严重故此已经被废弃。目前采用的是鲁奇气化炉，这种设备需要用块煤，不过因为炉底送入气化剂，仍然可以保证反应较为完全，生产出来的煤气纯度较高，同时产生废水少，二次处理简单成本低。缺点是：因为要求块煤和我国煤矿生产具体情况有些矛盾，因为煤矿生产过程中产生的碎煤较多，即在固定床气化技术中煤矿生产和煤炭气化不能形成进一步的产业链。
2.流化床气化
该种工艺是采用小颗粒煤为气化原料，当气化剂从底部送入以后原料煤颗粒小在气流作用下悬浮做无规则运动，因此又称为沸腾床气化。这种技术之所以较比固定床发展迅速，是因为具有以下优点：第一，原料煤颗粒小能够和气化剂反应更加充分，生产效能更高。第二，采用小颗粒煤，和我国目前煤矿生产现状对接，达成了良好的产业链。其中我国目前已经自主研发出灰熔聚煤气化技术，该种技术以小颗粒煤（小于6mm）为原料煤，空气、富氧、水蒸气作为气化剂，只是具体生产过程中粉煤和气化剂混合从炉底送入，而炉内具有1050-1100℃高温确保瞬间完成气化反应，如有未完全反应的残余粉煤和飞灰会被两极旋风分离器回收，之后再次从炉底送入进行二次气化。正因为如此可以使得粉煤得到充分利用，降低了粉煤采购成本，提升了单位粉煤的煤气产量。研究发现其形成粗煤气当中酚类和焦油都非常少甚至于不含此两类物质，代表着其环境产生的二次危害明显降低，二次治理费用得到了充分地控制。这种技术主要生产燃料气、合成气，有研究显示若是化肥厂采用该种技术生产氨原料气，生产成本上便可以降低20%，正因此这种技术未来发展空间很大[1]。
3.气流床气化
即并流式气化，以水煤浆和干粉煤为原料煤，其主要特点是反应温度较高一般达到了1500℃，shell专利技术更是将反应温度提高到了1900℃。气流床气化热解、燃烧、吸热都是同时进行的，而且在输送原料煤和气化剂时采用了泵送方式，在强大气流以及高温作用下，原料煤和气化剂快速发生热解反应。其具有的特点如下：热解用时短，一般在1S左右即可；高温环境，一般在1300-1500℃范围；干粉煤或者水煤浆为原料煤，同样可以和我国煤矿生产对接，形成良好的生产链；液态排渣。
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二、煤炭气化技术应用领域
1.为工业生产提供燃料。随着环保观念觉醒以及国家环保要求提升，工业生产原料在由传统燃料向以煤气为代表的气态燃料转变。不过到2015年为止，我国能够生产煤气的完全气化设备只有8000台，由此可见非一般大型企业不可能自行生产煤气，一般还都是从相应的煤气生产企业采购，或者直接用管道输送。
2.生产化工原料气。我国农业生产在不断提升，对于化肥的需求量在农耕繁忙季节与日俱增。化肥生产离不开氨类物质，而煤炭气化过程中可以出现NH3、CH4。前文所述，我国自主研发的流化床气化的灰熔聚煤气化技术，其可以提升NH3的生产量，可以降低中小型化肥厂生产成本。不过，陕西渭河化肥厂、上海三联供化肥厂以及淮南化肥厂都在引进texaco加压气流床技术，其以水煤浆为原料煤。其他化肥厂更多的则是采用shell加压气流床煤炭气化技术。由此可见在化肥生产过程中，氨原料生产主要依靠流化床气化和气流床气化技术，对于固定床气化技术使用较少，大体上是因为其采用块煤，其和煤矿生产现状不能对接，另外其产生的氨气较少，提升了化肥厂的生产成本。
3.生产民用燃气。我国家庭生活中的煎炒烹炸等除了用电之外，大部分还是利用煤气。煤炭气化过程中生成H2、CO、CH4等易燃气体，便是煤气的基本组成。不过随着人们生活水平提升，环保要求改变，煤气开始向燃气转变，要求其纯度更高热能更大，这对于煤炭气化技术要求更高。现阶段还有煤炭地下气化技术，其可以使得衰老的煤矿残留煤、轻薄煤层等采集难度高的煤炭予以利用。只是煤炭地下气化技术还不成熟，其需要经过一定阶段的反复试验，使得技术更臻完美才能进入生产领域。况且我国对于燃气的需求量很大，若是仓促上市造成供不应求，非常容易导致为了追求销售而忽略质量，结果反倒对环境造成了二次伤害[2]。
三、煤炭气化未来发展
首先，与国外煤炭气化技术相比，我国相关技术还有很长路要走，其中最为关键的就是环保指标。煤炭完全气化是以煤气为主要产品，但是目前世界范围内的相关科技其仍然存在着其他附属产品以及产生的废水、废弃、废渣，这些污染物的二次处理问题将对其技术利用产生阻碍。笔者认为，煤炭气化技术的未来发展需要伴随着其二次污染的解决而获得更大的突破。
其次，目前世界卫生组织已经将煤炭气化作为一类致癌原因。在人们健康意识已经觉醒的今天，这会不会对煤炭气化技术造成影响还未尝可知。
再次，随着世界自然能源的采用，煤炭气化技术也将迎来巨大的挑战。以德国为例该国已经针对风能产生了进一步的利用，预计将要使现阶段电能的90%都有风能转化而来。这就意味着德国家庭燃气将逐渐消失，而广泛地采用电能烹饪，这对于煤炭气化技术来说无疑是一个巨大的挑战。但无论如何在未来很长一段时间里，煤炭气化因为其具有的环保性（减少大气污染）仍然会有强劲的市场需求，而且随着设备改进其具有的一些瑕疵也在不断地变小[3]。
总结：就现阶段来说，煤炭气化技术是大有市场的，因为我国环保政策宣导的是绿色可持续发展。该技术历经几十年历史之后，逐渐形成了固定床气化、流化床气化、气流床气化三种技术，因为篇幅所限只从三个总体技术入手来进行分析。从未来发展的角度来看，其产生的供热燃料将会被自然能的利用影响。毕竟自然能更加清洁，这是社会发展的必然选择。
参考文献：
[1]杨向忠.谈煤炭气化技术及其发展[J].陕西煤炭，2004（2）：15-16.
[2]陈菊枝，洪献春.煤炭气化技术[J].化学工程与装备，2011（4）：110-111.
[3]朱玉营.对我国煤气化技术发展方向的思考[J].氮肥与合成气，2017，45（11）：3-5.
作者简介：
赵斌（1992.01-）性别：男 民族：汉；籍贯：甘肃武威；学历：本科；现工作单位：神华新疆化工有限公司
论文作者:赵斌
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/14
标签：煤炭论文; 技术论文; 煤气论文; 气流论文; 粉煤论文; 化肥厂论文; 流化床论文; 《基层建设》2019年第28期论文;