煤炭在我国能源生产与消费结构中一直占主导地位。煤炭的开发和加工利用已经成为我国环境污染物排放的主要来源。因此,发展洁净煤技术、提高煤炭利用率是我国能源发展战略的必然选择。作为洁净、高效利用煤炭的先进技术之一的煤炭气化技术是我国能源领域重点发展对象,是煤炭化工合成、煤炭直接/间接液化、IGCC技术、燃料电池等高新洁净煤利用技术的先导性技术和核心技术。煤炭气化技术分为地面气化和地下气化2种。笔者根据自己掌握的煤化工基础理论,结合多年积累的煤气化工作实践经验,着重从工程应用角度对煤气化的发展道路作初步探讨,并提出参考性意见。
1 地面煤气化技术发展概况及应用
从当前国外煤气化技术发展趋势看,大型化、加压、适应多种粉煤、低污染、易净化是煤气化的发展方向。国外新开发的气化炉都采用加压气化工艺,以提高气化强度,增加单炉的产量,节约压缩能耗,减少带出物损失。
地面煤气化技术分为固定床、流化床与气流床3种主要形式。气化工艺开发集中于提高气化压力、提高气化炉容量、扩大煤种适应性、环境友好、提高碳转化率、提高气化效率和液态排渣等,主要应用于化工合成、城市煤气生产及联合循环发电。3类气化炉各具特点。
1.1 固定床气化技术
常压固定床气化技术的优点是操作简单,投资少;但技术落后,能力和效率低,污染重,亟需技术改造。以常用的直径为3 m的发生炉为例,生产能力仅为50t/d,而引进的加压Lurgi气化炉生产能力达500t/d。目前我国正在运转的常压固定床气化炉超过4 000台。固定床气化工艺需要使用块煤,而机械化采煤使块煤率下降,导致块煤资源紧张,原料成本上升。此外水煤气工艺气化存在效率低、吹风气排放污染环境等缺点。
1.2 流化床气化技术
国内流化床气化主要有中科院山西煤化学研究所开发的灰熔聚流化床粉煤气化技术。该技术煤种适应性广,固体排渣,无废气排放,操作温度约....