摘要：我国是一个能源消耗大国，资源具有富煤贫油少气的基本特征。我国煤炭资源储量居世界第二位，也是第一大产煤及煤炭消费大国。如何高效、清洁地使用煤炭资源，是我国长期的战略发展目标和方向，也是我国可持续发展政策的主要内容。化学工业在国民经济中占有举足轻重的地位，煤炭是其主要原料。煤炭是煤化工的核心环节，煤气化技术是将煤炭转化成气体化工原料的工艺过程。在此基础上，重点分析和探讨了煤气化技术的基本原理和分类，以及洁净煤气化技术的选择和应用。
关键词：煤化工；煤气化技术；原理
引言
进入21世纪，随着我国工业化、城市化进程的加速，能源短缺、油价的持续上涨，已经对国家政治安全、经济发展造成了严重影响。煤化工产业是我国能源可持续发展的重要组成部分，也是我国未来20年能源发展的重要方向，它将极大地缓解燃煤带来的环境污染，减少我国对进口石油的依赖，因此，煤化工产业在我国面临着新的市场需求和发展机遇。煤
化工产业发展战略是其未来发展中最为重要的环节，如何规划其发展战略目标，提高其生产效率，提高其决策水平，对于其优化资源配置，提升其竞争力至关重要。
一、煤气化技术原理及分类
（一）煤气化技术原理
煤气化是以煤炭为原料，生产工业燃料气、民用煤气和化工原料气，是煤炭洁净高效利用的主要方式之一。它的基本原理是把煤转化成可燃气体，焦油，以及固体产物。煤气化是一种热化学过程，气化过程中会发生一系列复杂的物理化学变化，这种变化的程度与速率受煤种、温度、压力等因素的影响，还受停留时间、传质传热条件以及气化炉型所决定的温度历史等因素的影响。煤的气化属于强吸热反应，从气化热力学、动力学的角度来看，温度越高越有利于气化。气化是一个体积增大的反应，当压力升高时，会导致气化反应速度加快，气化炉产能增加。另外，降低颗粒粒径，延长气固停留时间，有利于提高碳转化率，提高气化反应器的气化能力。 （二）煤气化技术分类
煤气化技术有很多种类，根据气化炉的类型，可以分为三种类型：固定床气化，流化床气化，气流床气化。其中，最早的一种气化技术是固定床气化，它是指大块煤从上部落到气化炉内形成一个固定床层，如空气、水蒸气等气化剂从底部进入并穿过床层，块煤保持一定的状态并逐步燃烧，而剩余的灰渣则会在床内逐渐下移，并在气化炉内排出。目前比较流行的固定床气化技术有：常压固定床气化（UGI)，鲁奇炉加压气化。流化床技术将碎煤作为原料，通过氮气和蒸汽吹送进入到气化炉中，氧气或富氧空气从炉体底部高速进入炉中，并使碎煤在炉体内部呈流化状高速紊动状态，与此同时还会发生剧烈的气化反应，炉内火焰中心温度大约是1200℃左右，灰渣在高温的作用下开始熔融并积累成球，灰渣球重量逐渐变大，最后从炉底排出。比较成熟的流化床技术包括了U-GAS气化、灰融聚气化等。气流床技术将粉煤或水煤浆作为原料，气化原料和气化剂一起，通过喷嘴进入到气化炉中，气化剂与煤粉或水煤浆高速喷出并充分混合，在气化炉内发生火焰型非催化部分氧化反应，炉内火焰中心温度大约为2000℃，灰渣完全熔化并在炉底排出，应用较为广泛的主要有 Shell气化和 GSP气化。
二、洁净煤气化技术的选择与应用
（一）GE水煤浆加压气化技术
GE水煤浆气化属于气流床加压气化技术，它的优势在于：①与干粉煤加压气化相比，原料煤的运输、制浆以及入炉系统简单，安全可靠，且投资省；②目前国际上单炉最大GE气化炉投煤量为2000吨/天，国内已投产的气化炉最大容量为1000吨/天，设计的气化炉最大容量为1600吨/天。③对原煤的适应性广，可作为气化原料使用，如气煤，烟煤，亚烟煤，无烟煤，高硫煤，低灰熔点的劣质煤，石油焦等。该j技术对原煤灰分含量要求较低、灰熔点在还原气氛下低于1300℃、灰粘温性能良好。GE气化系统无需向输送气化所用的煤输送过热蒸汽N2、CO2。该系统的整体热效率为94%-96%，高于壳牌干粉煤气化（91%-93%）和GSP干粉煤气化（88%-92%）的热效率。GE气化炉采用耐火砖作内衬，结构简单，易于制造，造价低廉。煤气除尘技术简单，不需安装高温高压飞灰过滤器，节约了投资。
（二）多元料浆加压气化技术
多元料浆加压气化是西北化院自主研发的一种煤气化技术，属于单烧嘴下行制气。典型的多元料浆组成为60-65%的煤，10-15%的油料，20-30%的水。将油料掺入多元料浆料中，这与“煤代油”改变原料路线的原则不符。
（三）GSP干煤粉加压气化技术
GSP干煤粉加压气化技术属于气流床加压气化技术，入炉原料煤是经过干燥、磨细后的干煤粉，干煤粉从气化炉顶部进入，属单烧嘴下行制气。在气化炉中安装了水冷壁内件，目前国际上最大的一台气化炉是720吨/天的褐煤。由于采用了水激冷流程，所以投资比壳牌炉省，适合在煤化工行业中使用。在正常情况下，将液化气或其他可燃气体燃烧，以达到点火和防止熄火的目的，以保证生产的安全。
（四）二段式干煤粉加压气化技术
在二段干煤加压气化技术中，气化对象为褐煤、烟煤、贫煤、无烟煤和高灰熔点煤，且不产生焦油和酚类物质。该方法的特点是采用二段气化，但存在合成气中CH4含量高，不利于合成氨、甲醇和氢气的生产。煤气化技术
（五）鲁奇固定床煤加压气化技术
鲁奇固定床煤加压气化技术（BGL）是一种适用于气化褐煤、非胶凝或弱胶凝的煤种，要求原料煤具有较高的热稳定性、较高的化学活性、较高的灰熔点、较高的机械强度、不胶凝或弱胶凝状态，适合于制取城市煤气和燃料气。利用该技术生产出的气中含有1%左右的
焦油和碳氢化合物和10%左右的甲烷。由于焦油的分离，酚水的处理比较复杂，所以更适合用来制取人工天然气和城市煤气。
（六）灰熔聚煤气化技术
灰熔聚煤气化具有煤种适应范围广、为流化床气化炉、煤灰不熔融、仅使灰渣以球状或块状形式排出的特点。它的优势在于：可气化褐煤，化学活性较低的无烟煤，石油焦，投资较少，生产成本较低；但存在运行压力低、飞灰堆积及综合利用等问题。该技术适用于中小氮肥企业利用煤炭资源改变原料生产工艺路线。
结语
总之，我国煤炭资源十分丰富，煤炭又是我国主要能源之一，因此，要合理利用煤炭资源。清洁煤气化技术被广泛应用于现代煤化工领域，其本身具有能源利用率高、污染轻等优点，是未来煤化工发展的重要方向。从国际能源工业的发展趋势来看，煤炭的优化利用技术包括煤炭的燃烧与转化利用技术，可以有效地降低煤炭的排放，提高煤炭的利用效率，实现煤炭的高效清洁利用。煤气化技术的开发与应用，是发展洁净煤技术、提高煤炭利用率的重要途径之一。
参考文献
[1]张艳，刘成龙，高天明，周凤英，闫强.我国气化用煤煤质评价指标体系构建研究[J]. 中国矿业. 2017（07）
[2]武鹏鹏，杨毅.现代煤化工项目气化技术选择探讨[J]. 化工管理. 2017（11）
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