煤气化的科学发展.pdf

i s i s 煤气化的科学发展 中国矿业大学 张斌 摘要煤气化是一种大型化、适用煤种广、低成本、低污染和易净化气体的技术。文章介绍了煤气化技术发 展的前景，着重介绍等离子体煤气化制合成气，焦炉煤气转化为合成气等技术，并且介绍煤气化技术在多级 联产，合成醇醚燃料和电力方面的应用，根据现有状况预测其发展趋势。 关键词煤气化 技术 应用 建议 1 煤炭企业科学发展煤气化意义重大 2 煤气化技术逐渐成熟 1 ． 1 我 国煤气化发展空间大 日前 ，中国煤炭工业协会会长在 “ 中国能源战 略与 ‘ 十二五’能源发展论坛 ”上表示，据初步统 计，目前全国煤矿总产能已超过 3 6亿 t ，煤炭产能 过剩的矛盾越来越突 出。在过去 4年问，煤炭采矿 业固定资产投资累计完成 8 6 8 5 亿元，比 “ 十五” 期间净增加 6 2 8 0亿元 。预计今年全国煤炭产量将 达 3 3亿 t 。同时指 出，目前煤炭行业结构不合理， 发展方式粗放的问题依然严峻 。 由于煤炭总体产能过剩，竞争激烈 ，产业结构 有待优化 。 相比之下，煤气化投资门槛低，高新技术产品 经济效益好 ，资源和环境压力较小，这给煤气化的 发展提供了广阔的空间。 1 ． 2 煤气化前景看好 近几年，煤炭企业的销售收入大幅度提升 ，一 批煤炭大集团相继出现 。但煤炭是初级产 品，处于 产业链的最上游 ，仅靠单纯的粗放式发展 ，煤炭企 业难以 做大 做强。 共有 效的 途径是 进行资 源的 合理 优化利用 。 目前我国新型煤化工处于大发展的前夜，各主 要品种均存在明显的发展障碍，但部分品种近期有 望实现跨越式发展。具体而言，煤制烯烃、煤制乙 二醇和煤制天然气等煤气化产品的发展前景要好 十煤 制油 等 新型 煤基清 洁 肯 邑 源 。 2 0 1 1 年第 4 期 上 海 煤 气 煤气化技术是将煤和氧、水蒸气等反应，转化 为氢和一氧化碳等合成气 的技术 。煤气化技术历经 百余年发展，目前世界主要煤气化工业装置从固定 床，流化床到气流床有 L u r g i 、 HT w、T e x a c o 、S h e l l 和 P r e n fl o 。 虽然我国煤气化技术总体水平与国外有 一 定差距，但最近 2 O年在国家各种攻关计划下 ， 如 “ 9 7 3 ⋯‘ 8 6 3 ”项 目的支持下，中国科学院山西 煤化 所和华 东理工大学等单位 分别在流化床和气 流床 煤化技术开发方面都取得 了阶段性成果 。并 且，我 国成功的引进和开发了一些新的煤炭热解和 气化技术 “ 七五 ”开发 的褐煤固体热载荷新法干 馏和灰熔聚气化技术以及 U g a s 气化技术，这都为 煤气化的进一步发展奠定了坚实的理论基础 。 煤气化技术主要分为 等离子体煤气化制合成气煤 的离子体高温气 化始于 2 0世纪 6 0年代 ，俄罗斯 、波兰科学家研究 了利用该技术制备合成气 的影 响因素及在工业 化 后的优势。俄罗斯科学院于 1 9 9 4年使用一 台组合 型电弧反应器进行 了三种褐煤 的水蒸气热等离子 体 化实验 研究， 获得 煤的 气 化率为9 O ．5 ％ 9 5 o , 气 体产品中合成气占8 4 ．7 ％ 8 5 ．7 ％ 。 塔吉克斯坦共和国 科学院研究开发的高温等离子体气化工艺，可使煤 气成本比普通气化制得的煤气低 1 0 ％ 。 焦炉煤气转化为合成气技术焦炉煤气中含有 优质的含氢量高的气体燃料， 可用部分氧化法转化 富氢的焦炉气为合成气，在高温炭中转化，则可生 成优质合成气。这样既充分利用了资源 ，又解决了 污染问题 。 煤气净化技术在气化过程 中，F 、C1 、As 、 S e 、H g和 P b等微量有害气体元素将随气相产物的 产生而释放 ， 可用湿法脱硫、化学吸收、物理吸收、 高温煤气热脱硫等净化技术，除去酸性气体 ，保护 设备和环境 。 煤气化工艺指标 产气率气化单位质量原料得到煤气的体积数。 有效气含量及组成粗煤气中一氧化碳和氢气 的量 。 碳转化率气化过程中消耗的总碳量 占入炉原 料中总碳量的百分数。 冷煤气效率衡量煤炭气化过程能量合理利用 的重要指标。 我国的煤炭资源特点是煤种多，这为煤气化技 术的发展提供 了有利条件。但与此同时，各煤炭企 业在弓 } 进煤气化技术的基础上，必须注意各种煤气 化技术特点和发展趋势 ，考虑当地优势煤炭资源 ， 环境和承受能力，合理采用煤气化技术 。 3 煤气化的应用 中国工程院倪维斗院士认为，以煤气化为核心 的多联产系统是综合解决我 国 2 1世纪能源领域面 临的能源供应、液体燃料短缺 、环境污染和温室气 体排放 的重要途径 。最近完成 的 “ 国家中长期科学 和技术发展规划战略研究专题报告”针对煤炭利用 方面年存在的矛盾明确指 出，“ 必须坚持走 以煤气 化 为基础的多联产技术 ” ，走一条具有 中国特色煤 炭洁净 ，高效开发与利用 的道路。 3 ． 1 煤基醇醚燃料 由煤通过气化合成醇醚燃料，是一种成熟而且 又十分现实可行的工业路线 。大量的台架实验和一 定规模车 队运行试验 己基 本证 明醇醚燃 料可 以完 全替代石油制品用于机动车， 而且尾气排放污染降 低 3 0 ％ 5 0 ％ 。醚醇燃料的应用在山西省进行了大规 模试验， 取得了良 好的结果， 汽车的发动性能，安 全性能均满足要求，并且进行了商业运营。此外， S y n t 醇醚燃 料的合成效益也 明显高于直接或间接加氢 液化合成油技术。 3 ． 2 以煤气化为起点，做大做强精细化工产业 近几年，中国平煤神马能源化工集 团有限责任 公司先后重组几家大型化工集团，并以此为基础 ， 利用丰富的煤炭资源和富余煤气 ，构建煤炭一气化 一 尿素，甲醇一精细化工产业发展平台，打造煤气 化产业 。 平煤集 团天宏焦化公司年产煤气 2 ． 5亿 m ， 供应城市煤气 6 0 0 0 万 m ； 用煤气制氢 2 4 0 0 万 m ， 年实现销售收入 2 4 0 0万元 ；通过投资改造的我国 第一套 “ 焦炉气非催化转化制成氨原料气 ”装置， 实现 了以煤替代煤炭 生产合 成氨技 术的突破 。此 外 ，平煤集团以煤炭气化为起点，形成了煤炭一气 化一精细化工链 ， 在现有 8 0 万 t 甲醇产能的基础上 ， 做好化工产 品深加工，生产丙烯腈，解决尼龙化工 原料问题 。 3 _ 3 煤气化生产 甲醇和 电力 虽然 I GC C、 P F B C技术都可 以清洁有效地将煤 转化为电能，但这种工厂耗资巨大，很不经济 。由 煤生产 甲醇和 电力 的工业方法 已得到采用鲁奇干 法排渣、B GL熔融排渣气化炉的工业化证实 。实现 连续运转 的方法之一是在发电的同时联产甲醇，这 样就可以保证在低峰供电期增加甲醇产量。显然 ， 由于甲醇产品本身是一种燃料 ，发电量较少时整个 过程 的热效率是增加的。 4 煤气化发展建议 1 根据 国家要求和 目前 的实 际情况建立 以煤 气化或煤焦化为基础的多级联产基础研究和科技 攻关项 目及示范基地。 2 大规模清洁生产醇醚燃料 ， 推广醇醚燃料汽 车的开发应用 ，建立相应 的标准和规范，制定优惠 政策，激励经营者和消费者使用醚醇燃料。 3 抓好现有的煤气发生炉的技术改造， 以 低质 煤替代焦煤或无烟煤， 提高造气原料适用性和气化 效率，同时掌握高效耐硫变换催化剂和一次脱除酸 性气体的技术， s i s 产，并大力推广鲁奇技术的应用，用它来改造先有 城市煤气 系统，大力节约能源，降低能耗。 5 结束语 在能源急剧紧张的现代工业社会 ，优质高效能 源的开发具有重大意义。鉴于我国多煤 ，少气 ，少 油的现状 ，利用煤多级联产 ，开发煤气化技术 ，将 有力缓解我 国的能源危机 。我相信 ，在国家政策的 支持下 ，在科技的推动下，我国的煤利用进程将进 入一个新的层次。 I h e Sci en ti fi C De v eI o p me n t o f O o aI G asi fI ca ti o n Pr o c es s C h i n a Un i v e r s i t y o f M i n i n g a n d T e c h n o l o g y Z h a n g Bi n Ab s t r a c t Co a l g a s i fic a t i o n p r o c e s s i s a l a r g e s c a l e pr o c e s s t e c h n ol og y , wh i c h h a s t h e be n e fit s o f l o w c os t ． 1 o w p o l l u t i o n a n d mo r e a d a p t a b i l i t y i n c o a l t y p e ． I t c a n a l s o p r o d u c e g a s wh i c h i s e a s y t o p u r i f y ． T h e a r t i c l e i n t r o d u c e s t h e p r o s p e c t o f Co a l g a s i fic a t i o n p r o c e s s ，a n d h i g h l i g h t s t h e t e c h n o l o g y o f s y n t h e t i c g a s wh i c h i s p r o d u c e d b y p l a s ma c o a l g a s i fic a t i o n p r o c e s s a n d b y t h e c o n v e r s i o n o f t h e c o k e o v e n g a s ， a n d a l s o i n t r o d u c e s t h e a p p l i c a t i o n i n s y n t h e t i c a l c o h o l e t h e r f u e l a n d p o we r fi e l d s ， a n d p r e d i c t s t h e d e v e l o p me n t t r e n d s ． Ke y w or d s c o a l ga s i fic a t i o n， t e c h no l o g y , a p p l i c a t i o n， s ug ge s t i o n 上接第 2 6页 扣式 、签入阀门盖 的钉子式等 电子标签 ，使用情况4 结束语 如表 1 表 1 电_ 了标签试用情况 电子标签种类 试用情况 受阀门深浅的影响， 放置的位置要求 极高，用 P D A扫描信息信号干扰较大， 纽扣式的小型电子标签 不仅安装不方便对正常巡检工作也会有 难度，严重影响到保养的时间， 不适合采 用 。 市北阀门盖分橡塑材质、水泥材质、 铸铁材质。电子标签安装不方便。阀门位 置在主干道或者是重车经常压过的道路 签入阀门盖的钉子式电子标签 上，电子标签损坏率很高，要经常补装标 签的话，也会影响到正常的工作，增加丁 作量不适合采用。 其他大型埋入式电子标签 标签成本过高，不适合采用。 所以，阀门的 日常工作我们只能通过 P DA 导 入和导出查看完成情况，到场率的问题如何用系统 反映是我们进一步的研究的方 向。 综上所述 ，在设备数量与 日俱增和企业资源配 置有 限出现矛盾时，利用先进的科技手段 ，合理的 配置劳动资源 ，以人 的责任心和业务水平保障的前 提下，将设备巡检系统与设备生产管理工作有机 的 结合起来 。 根据 目前集 团对各个 公司系统整合应用 的要 求，把设备巡检管理系统与压力监视预警系统 、 GP R S车辆管理系统、G I S系统、急抢修系统和管 网风险评估系统有机的结合起来。不但为正常 、均 衡生产管理创造有利条件；有利于企业取得 良好的 经济效益 ；有利于实现企业的技术水平和管理水平 提 高。 T h e F u n c ti o n a n d A p pI i c a ti o n o f I n s p e c ti o n M a n a g e m e n t S y s t e m o f G a s E q u i p m e n t S h a n g h a i No r t h Ga s Bu s i n e s s Co ． ，L t d ． Y a n S h u h u a Y u T i n g t i n g A b t r a c IT h ic k in 仃 o d u c e s Ih e fu n c tio n a n d a p p lic a tio n o f in sp e c tio n m a n a g e m e n t s y s te m 0 f g a s e q u ip m e n t， a n d c ∞c l u d e s i f y 。 u wa n t t 。u t i l i z e I h i s s y s t e m b e t t e r ， i t i s c I 1 1 c i a l t 。e s t a b l i s h t he s O p h i s t i c a t e d r e g u l a t i o ～ n o f t h i s s ys t e m ． K e y w o r d s g a s p i p e l i n e a n d g a s e q t 2 0 1 1 年第4 期 上海煤 气 l p me n t ， i n s p e c t i o n ， ma n a g e me n t