关键词：水煤浆气化；粉煤气化；模拟评价
中图分类号：TQ534文献标识码：A
一、粉煤气化技术
1.简介粉煤气化原理
原料煤以粉状入炉，粉煤和气化剂经由烧嘴进入气化炉，在气化炉1400～1700℃温度下进行燃烧和气化反应，在此高温下参加反应的各种物质的化学活性充分显示出来，因而碳转化率特高，有效气(CO+H2)产率特高，合成气气中甲烷含量特低。
2.粉煤气化共性特点
2.1气化强度大。由于气流床气固两相的接触好，增强了热传导和热交换，气化强度大，直径炉的单台煤气产量可超过40000m3/h。
2.2使用廉价煤料。可使用高灰的褐煤、不粘煤、弱粘煤和长焰煤等煤料，特别是褐煤价格较低，可显著降低煤气的生产成本。
3.Shell气化
Shell气化技术是荷兰Shell国际石油公司开发的一种加压气流床粉煤气化技术，该技术以干煤粉进料，采用纯氧和蒸汽气化，气化温度达1500℃左右，采用液态排渣，碳转化率达99%，有效气体(CO+H2)达90%以上，甲烷含量几乎为零，氧耗和煤耗较低。气化炉水冷壁采用特殊的结构，使用寿命可达25a以上。气化采用废锅流程，可副产高压蒸汽，但是气化炉带有导气管和废锅，气化炉结构复杂，设备费及专利费均较高。粗煤气除尘也是一关键技术，技术须全面依赖进口，国内技术支撑率低。自湖北双环的Shell炉开车后，又有中石化企业的气化炉装置先后开车，但这些装置的运行不太正常。神华宁煤的100万t/a直接煤制油项目气化使用的是Shell炉，运行基本正常，但运行成本较高，该项目Shell气化炉装置的一次性投资是一般气流床气化炉的两倍左右。Shell炉将用于发电厂的废锅流程照搬照抄到煤化工装置上，流程设置不合理，粉煤输送采用氮气，使合成气中的氮气无法分离，直接影响合成气的质量。因此，该气化炉较适合用于发电项目。
3.1特点
第一，煤种适应性广泛，能气化烟煤、无烟煤及石油焦等。对煤反应活性要求极低。第二，节能，比氧耗与比煤耗较低。第三，碳转化率接近百分之百，且排出的熔渣不会对环境造成污染。气化污水中含有害物质较少，极易处理，甚至能做到零排放。第四，安全性能高，运行成本低廉。第五，单台气化炉生产能力大。第六，具有先进的技术操作控制系统，能确保技术操作在最佳状态下运行。
4.航天气化
航天炉的主要特点是具有较高的热效率（可达95%）和碳转化率（可达99%）；气化炉为水冷壁结构，能承受1500℃至1700℃的高温；对煤种要求低，可实现原料的本地化；拥有完全自主知识产权，专利费用低；关键设备已经全部国产化，投资少，生产成本低。据专家测算，应用航天炉建设年处理原煤25万吨的气化工业装置，一次性投资可比壳牌气化炉少3亿元，比德士古气化炉少5440万元；每年的运行和维修费用比壳牌气化炉少2500万元，比德士古气化炉少500万元。
它与壳牌、德士古等国际同类装置相比，有三大优势：一是投资少，比同等规模投资节省三分之一；二是工期短，比壳牌炉建设时间缩短三分之一；三是操作程序简便，适应中国煤化工产业的实际，易于大面积推广。
4.1特点
(1)采用干煤粉进料，加压二氧化碳气或高压氮气输送，该气化炉煤种适应性广。
(2)气化温度约1400～1600℃，煤气中有效气体(CO+H2)达到90%以上，甲烷含量几乎为零，碳转化率达到99%以上。
(3)比水煤浆气化氧耗低15%～25%。
(4)采用粉煤进料，采取水冷壁以渣抗渣的方式，避免了使用耐火材料寿命短的缺陷。
(5)烧嘴设在气化炉顶部，烧嘴的结构设计采取了新工艺，使其寿命大大延长，可达到8000h以上，组合式烧嘴使其开停车使用方便。
(6)采用激冷流程，省去繁琐、昂贵的废锅，使气化气被水蒸汽饱和，故变换工段不需补加中压蒸汽，使得流程设计合理，节约能耗。设备选用材质简单，投资低。
二、水煤浆气化技术
1.简介水煤浆气化原理
水煤浆气化反应是一个很复杂的物理和化学反应过程，水煤浆和氧气通过烧嘴喷入气化炉后瞬间经历煤浆升温及水分蒸发、煤热解挥发、残炭气化和气体间的化学反应等过程，最终生成以CO和H2为主要成分的气化气，灰渣采用液态排渣。该气化炉主要有GE炉和西北院多元料浆炉、华东理工多喷嘴炉、清华炉。
单喷嘴的GE炉和多元料浆炉：水煤浆加压气化是美国德士古公司在上世纪70年代开发的工艺，德士古水煤浆气化被美国GEEnergy公司收购后更名为GEGP工艺技术。该气化技术是将一定粒度的煤粒(325目)及少量添加剂制成水煤浆，与氧气在加压及高温状态下发生部分氧化反应，国内水煤浆加压气化装置多数采用激冷流程，此工艺适用于灰熔点≤1350℃(可用添加助熔剂的方法解决)、灰份≤20%、内水份≤10%的煤。
2.水煤浆气化共性特点
2.1气化压力高，压力等级：2.7，4.0，6.5，8.7MPa。
2.2碳转化率高。该技术碳转化率在96%～98%之间。
2.3气化炉结构简单，无机械传动装置。
2.4氧耗高，比粉煤气化耗氧高15%～25%左右。
2.5烧嘴操作周期较短，仅为3～6个月；耐火砖平均每二年需更换一次，更换时间为30d。
2.6需要设置备用系列，以保证年生产率。
3.GE气化
中国煤化工项目常建在水资源缺乏的地区。如何利用与处理工艺中的水资源是一重要的课题。相较于其他气化技术，GE水煤浆气化技术工艺所产生的废水少、氮氧含量低，大幅降低了废水处理的难度与技术要求。而且，工艺所产生的部分废水还能够回收制浆，将整体气化系统的水最充分的循环利用。
3.1特点
GE的水煤浆气化技术近年来有了：大型化、高压气化、更宽广的煤种适应性。大型化气化炉能够减少10～15%的设备资金投入，降低了项目风险。中国国内目前已有8台1800立方英尺、日投2000吨煤的气化炉稳定运作中。中国煤化工行业中的确存在着对GE气化技术大型化的疑虑。但物理证明的结果是：单一喷嘴大型化是最为可靠稳定的技术。任何正常的运作时间下，均能够保持最佳的气化火焰与雾化效果，进而保证气化效能。
4.多喷嘴气化
多喷嘴的气化炉：华东理工大学的多喷嘴对置式水煤浆气化炉采用撞击流技术来强化混合、传质和传热。水煤浆通过四个对称布置在气化炉中上部同一水平面的预膜式喷嘴，与氧气一起对喷进入气化炉，在炉内形成撞击流，完成气化反应，碳转化率和有效气成分均可提高约2%～3%，相应的比煤耗降低约2.2%，比氧耗降低约8.0%，但投资比单喷嘴气化炉增加15%～20%。该气化炉的使用业绩也比较多。
4.1特点
多喷嘴对置式水煤浆气化技术为兖矿集团有限公司与华东理工大学联合开发的具有自主知识产权的技术，其特点主要体现在以下几个方面：一是多喷嘴进料后将会在炉内形成撞击流场，强化了混合和热质的传递；二是喷淋和鼓泡复合床型的合成气初步洗涤冷却系统，有效避免了合成气带水、带灰；三是采用了净化效果好、能耗低的分级净化系统，避免了设备结垢或是堵灰；四是除渣单元与热回收，用含渣水蒸发产生的蒸汽与灰水直接接触，同时完成传质、传热过程，其先进性为：无影响长周期运转的隐患；回收热量充分，热效率高。运行中已经证实有较长的周期和很好的能量回收效果。
三、粉煤气化和水煤浆气化的区别
对于粉煤气化技术和水煤浆气化技术经过实际考察、多方研究，粉煤气化技术和水煤浆气化技术相比有以下优势：
氧耗量：对于采用纯氧气化工艺，氧耗是一个重要指标，与空分装置的大小和投资有直接关系，对于水煤浆气化，由于进料中含有40%左右的水，在气化炉内蒸发这些水需要大量的热量，这些热量由燃烧来提供，因此，水煤浆原料的气化炉氧耗一般要比粉煤原料的气化炉高15%～25%。
碳转化率：原料煤消耗的一个重要指标是碳转化率，碳转化率越高，原料煤消耗越低，单喷嘴进料的水煤浆气化炉碳转化率一般在95%左右，多喷嘴水煤浆气化炉碳转化率大于98%，而粉煤进料的气化炉碳转化率都在99%以上。
有效气含量：水煤浆气化有效气(CO+H2)82%～85%，粉煤气化有效气(CO+H2)90%～93%。
结束语
煤气化技术种类较多，发展较快，但随着能源的枯竭及人们环保意识的增强，四喷嘴水煤浆气化技术、航天粉煤气化技术为代表的气流床技术及地下煤气化技术将会受到越来越多的重视。
煤炭转化是煤炭高效洁净利用的先导技术和关键环节。大力发展煤炭转化技术对有效解决我国现阶段的能源安全问题、适当缓解石油供需矛盾，不仅十分必要，而且已经非常紧迫。各地可以根据自己的实际情况，科学严谨、实事求是地选择煤转化技术路线和确定项目的终端产品，不失时机、量力而行地发展煤转化及煤化工产业。国家应该从政策上鼓励、并适当资助有勇气和实力的企业进行煤转化技术创新，规范和引导煤转化及煤化工产业的有序、高速及可持续发展。
所谓煤炭转化，通常是指对煤炭进行化学加工，从而得到各种非煤产物的工艺过程。当然，这里所说的非煤产物可能是终端产品，也可能是需要进一步加工才能得到终端产品的中间产物。
图1是以煤炭为原料、以生产化工产品和替代能源产品为主的大型煤化工技术路线示意框图。
图1主要大型煤化工技术路线框图
可见，煤炭转化是煤化工系统的起始阶段和关键环节。煤炭转化技术一般可分为煤炭焦化、煤炭直接液化及煤炭气化三大类，可分别得到以固体、液体及气体形态为主的产物。
煤转化的技术现状
煤炭焦化
煤炭焦化是目前技术上相对比较成熟的传统煤化工产业，也是冶金工业高炉炼铁、机械铸造、铁合金等行业最主要的配套产业。我国是世界焦炭生产大国，焦炭生产能力已经超过3亿t/a，焦炭产量已经占到世界总产量的50％以上。近年来，焦炭产量一直在逐年增加。焦炭产量的提高必然引起炼焦煤供应的紧张，为此我国研究开发了许多提高弱粘结性甚至无粘结性煤配入比例的配煤炼焦新工艺，包括意在增加高变质煤和低变质配比的优化配煤方案研究，开发了捣固炼焦技术、配型煤炼焦技术、煤调湿技术、选择性粉碎等新工艺。另外，面对炼焦洗精煤供应过程中混配煤秩序混乱的实际情况，开发了炼焦煤性能检测和焦炭质量预测及调控新技术。
近年来新建的焦炉基本上都是炭化室高度为4.3m和6.0m的常规焦炉和炭化室高度为4.3m的捣固焦炉，太钢和兖矿集团引进了炭化室高7.63m的大型焦炉。今后室式焦炉炼焦技术将向特大容积、完全自动化、严格控制环境污染、扩大炼焦用煤资源、提高焦炭质量和炼焦生产效益等方向发展。
针对焦化行业的污染问题，近年来国内一些大中型焦炉装备了高压氨水喷射无烟装煤设施、装煤除尘地面站和装煤除尘车、推焦除尘地面站和推焦除尘热浮力罩等环保设施，大大减轻了炼焦生产过程中的粉尘污染，而且还建成投产了一大批脱硫装置和生物脱氮装置，加上干法熄焦和副产煤气的综合利用，焦化行业的环境污染情况得到了有效控制和明显改善。
针对焦化行业的高耗能问题，采用干法熄焦技术。该技术是近年来发展较块的一项先进炼焦技术，与传统的湿法熄焦技术相比，干熄焦可回收80％的红焦显热，并能减少对环境的污染，改善焦炭质量，可使焦炭M40提高3～8个百分点，M10改善0.3～0.8个百分点。
针对煤炭焦化行业的煤焦油和干馏煤气的合理加工与利用问题，一批大型炼焦化工产品回收与煤焦油精深加工以及焦炉煤气生产甲醇项目相继建成投产。
煤炭直接液化
对煤炭在一定的温度和压力条件下催化氢化直接获得液态产物的工艺过程称为煤炭直接液化。对煤炭直接液化得到的液态产物进一步加工，可以生产出汽油、柴油及航空煤油等各种燃料油品及化学品。
我国从上世纪70年代末开始进行煤炭直接液化技术研究开发。“八五”、“九五”期间，我国的煤炭直接液化技术有了一定的发展。“十五”期间，煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院成功开发了具有自主知识产权的高活性煤直接液化专用催化剂，并已经在建设中的油品生产能力为100万t/a煤直接液化商业化示范装置的工程设计中得到了应用。神华集团在上海建成了一套投煤量6t/d的煤炭直接液化中试装置，采用了具有自主知识产权的煤直接液化关键技术和专用催化剂，并实现了多次长周期连续稳定运行。神华集团煤直接液化商业化示范一期工程的生产线已进入工程建设末期，预计2008年初建成投运，设计年产油品100万t/a。目前可以说，我国煤炭直接液化技术水平及工程化发展进程已经位居世界领先地位。
煤炭气化
煤炭气化是指煤炭经过适当处理后，在一定的温度和压力条件下与气化剂（有效成分为氧气和水蒸气等）发生一系列化学反应，生成可燃气态产物的工艺过程。对煤炭气化得到的气态产物进一步加工，可以生产出化肥、合成油、合成天然气、甲醇及其后续加工产物等若干种煤化工产品和替代能源产品。
目前，全世界商业化运行的大型气化炉400台以上，额定产气总量超过4亿Nm3/d，产气量排在前10名的煤气化生产厂主要是采用鲁奇（Lurgi）、德士古（Texaco）、壳牌（Shell）三种气化炉型，且绝大多数是以煤为气化原料，终端产品主要是F-T合成油、合成甲醇、合成天然气及IGCC发电等。
已经实现商业化运行的煤气化技术主要有常压固定床气化炉，加压固定床气化炉（以鲁奇炉为主）、德士古加压气流床水煤浆气化炉、壳牌加压气流床干煤粉气化炉、GSP加压气流床干煤粉气化炉、温克勒（Winkler）常压流化床气化炉和恩德（Ende）常压流化床气化炉等多种气化炉型。
几乎各种煤气化工艺在我国都有应用，目前大约有8000台各种类型的气化炉在运行，其中化工行业所用气化炉占半数左右，但绝大部分仍是技术已经落后、环保设施简陋、间歇式操作的常压固定床气化炉，而大型先进煤气化技术的应用所占比例不高。煤质与气化炉的适应性是选择煤气化工艺的关键，也是决定煤化工项目经济性好坏甚至项目成败的重要因素。
国家和有关企业非常重视大型煤气化技术的引进消化吸收和自主研究开发，国家“十五”和“十一五”“863”计划安排了多个自主研发项目。经过多年的努力，我国已成功开发了一些具有自主知识产权的煤气化新工艺及关键设备，其中部分已经实现商业化应用。引进大型气化炉的本地化生产比例和国产化水平也在日益提高。今后一段时间内，煤气化技术将继续朝着大型化、高温高压、原料煤适应性更宽、环保特性更好、经济性更佳等方向发展。
煤转化技术的发展趋势
由于煤转化技术的直接产物多半并非终端产品，往往需要配套后续加工技术才能得到终端产品，从而构成完整的煤化工项目。因此，煤转化技术的发展趋势取决于煤化工的发展方向。
煤化工今后的发展方向主要是大型化、基地化、多联产，并贯彻清洁生产和循环经济理念，实现高效节水和节能减排。
煤转化技术今后的发展趋势总体上可以概括为：原料煤适应性更加广泛；单体设备生产能力更大；煤炭转化综合效率更高；设备运转可靠性更好；经济上竞争力更强。
煤炭焦化技术在今后一段时间内的发展方向主要是拓宽炼焦用煤范围、扩大炭化室容积、提高焦炭质量、降低炼焦能耗及减少污染物排放等。
煤炭直接液化技术在今后一段时间内的发展方向主要是在高质量完成第一个商业化示范工程后，尽快完善和优化整个工艺系统，一边加快推广应用，一边继续进行创新开发，包括开发原料煤质适应性更加宽泛的煤炭直接液化新工艺、新设备以及新型高效廉价专用催化剂等。
煤炭气化技术在今后一段时间内的发展方向主要是在推广应用已经引进消化吸收和自主开发成功的一批大型先进煤气化工艺的同时，加快煤气化新工艺和新设备的自主开发力度和进程，包括可气化高灰熔融性温度原料煤的新工艺和可靠性更高、连续运转周期更长的新设备等。
对几个问题的初步探讨
发展煤转化技术的必要性与紧迫性
国家发改委在《能源发展“十一五”规划》中指出：我国能源资源总量比较丰富，但人均占有量较低，特别是石油、天然气人均资源量均不足世界平均水平的十分之一。随着国民经济平稳快速发展，能源消费结构优化升级，能源消费量将继续保持强劲增长态势，而且对优质洁净能源的需求更为迫切，资源约束矛盾更加突出，能源安全保障面临更严峻的挑战。以煤为主的能源消费结构和粗放的经济增长方式，带来了许多资源、环境及社会问题，经济社会可持续发展受到严重威胁。国际石油价格大幅震荡、不断攀升、居高不下，给我国经济社会发展带来多方面的不利影响。
《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2022年）》指出：能源在国民经济中具有特别重要的战略地位。我国目前能源供需矛盾尖锐，结构不合理；能源利用效率低；一次能源消费以煤为主，化石能的大量消费造成严重的环境污染。今后15年，满足持续快速增长的能源需求和能源的清洁高效利用，对能源科技发展提出重大挑战。
我国是以煤为主要能源资源的国家，在已探明可采化石资源中，煤炭占90％以上。我国能源建设需要解决的主要问题是：石油资源相对短缺、石油供需矛盾以及由此引起的能源安全问题突出；煤炭直接燃烧造成的大气环境污染严重。因此，通过大力发展煤炭转化及煤化工产业，把煤炭资源转化为优质洁净的石油及石化替代产品，对于有效解决我国现阶段的能源安全问题，特别是适当缓解石油供需矛盾，不仅十分必要，而且非常紧迫。
显然，由于受到本国能源资源条件、社会发展阶段、经济发展水平、军事实力现状及国际政治环境等因素的制约，现阶段我国发展煤转化及煤化工技术的必要性和紧迫性比世界上其他任何国家都更加突出。
煤转化技术路线的选择
选择煤转化技术路线的关键是对拟用原料煤的适应性和终端产品的定位。在三种大型煤化工技术路线中，任何一种技术路线对原料煤都有具体要求，而且煤转化得到的产物所能生产出的终端产品也有很大区别。
煤炭焦化的主要产品是固体形态的焦炭，同时副产一定数量的热解煤气和多种化工产品。煤炭焦化技术要求所用原料煤必须具有足够的粘结性能和较低的灰含量、硫含量等。由于在我国的煤炭资源中，炼焦煤资源所占比例不高，而且其中有相当数量的炼焦煤源由于高灰、高硫难洗选和非炼焦利用等种种原因不能用于炼焦生产。因此，在有炼焦煤源、炼焦煤易得或对焦炭有自用需求的地方，应尽可能优先选择发展煤炭焦化技术，以实现宝贵炼焦煤资源的合理与有效利用。
煤炭直接液化的主要产物是液体形态、可以进一步加工成各种燃料油品和多种化工产品的液化粗油，同时副产一定数量的燃料气和LPG等。煤炭直接液化技术要求所用原料煤必须具有足够的催化加氢反应活性和较低的灰含量、惰质组含量等。初步研究表明，现阶段我国可用于直接液化的合适原料煤源只有十余处。由于在以燃料油品为主要终端产品时，煤炭直接液化比煤气化合成油品和合成醇醚燃料等的当量耗水量低得多，且能源利用效率也相对较高。因此，在具有可用于直接液化的合适原料煤源及其附件地区，应尽可能优先选择发展煤炭直接液化技术，以适当缓解我国现阶段的石油供需矛盾。
煤炭气化的主要产物是气体形态、可以进一步加工成若干种下游终端产品的可燃气体。煤炭气化技术对所用原料煤的要求最宽松。理论上讲，几乎各种原料煤都可以用作气化原料煤，只不过是原料煤质越好，气化过程的经济性越佳。当然，任何一种气化工艺对所用原料煤的性质都有其特定的具体要求，世界上从来就不曾有、也不可能会有能适合气化各种原料煤质的所谓“万能气化炉”。不过，各种气化工艺生产出的煤气的主要成分差别并不大，只不过是每种具体成分的相对含量会有一定差别，且一般情况下气化工艺对煤气组成的影响要远大于原料煤质的影响。还有一点需强调指出，虽然煤炭气化技术可以使用高硫等质量较差的原料煤，但决不是煤炭气化技术最适合气化质量较差的原料煤，而肯定是原料煤质越好，气化性能越佳，包括气化效率高、投资省、效益好。
煤转化技术创新的风险
关键词:鲁奇;加压气化;工艺流程；工艺条件;优化控制
中图分类号：TG453文献标识码：A
近几年,随着中国煤化工产业的蓬勃发展,煤的气化技术作为煤转化利用的领先技术和核心技术,得到越来越广泛的应用。煤气化单元在煤化工生产装置投资中占有重要比例,不同煤气化技术投资差异巨大,因而煤气化技术的选择对项目固定投资有重要影响。同时,不同气化技术的工艺特点、技术指标、设备结构等也存在较大差异,不同的煤种、产品方案和规模应选择适宜的气化技术,从而做到技术和经济均可行。鲁奇（Lurgi）气化技术是最早应用于工业化的气化技术之一,也是在加压气化工艺中应用最多的气化技术。
1、鲁奇气化工艺流程及特点
鲁奇气化典型工艺流程如图1所示。
5~50mm块煤经煤溜槽、煤锁进入气化炉。水蒸气和氧气混合后从气化炉底部经炉篦进入气化炉,在30MPa、1000℃的条件下,与煤发生气化反应。从气化炉出来的粗煤气,温度高达220～600℃,经喷冷器后温度降至200～210℃左右,进入废热锅炉回收余热,温度降至1800℃。左右,粗煤气经气液分离后进入下游序。废热锅炉可产生0.5MPa～0.6MPa的低压蒸汽从喷冷器洗涤下来的含焦油和尘的煤气水随煤气一起进入废热锅炉底部分离器,初步分离油和水。部分含尘煤气水由循环泵返回到洗涤冷却器,其余送至煤气水分离单元。气化炉气化产生的灰渣周期性通过灰锁斗排出。
图1鲁奇气化工艺流程图
具体在用软水水洗之前还需用油洗以去除煤气中的轻油等杂质，由下图知鲁奇加压气化工艺主要分为四个阶段，分别为气化过程，冷凝冷却过程，油洗过程以及水洗过程。气化过程产生灰渣，冷凝冷却过程产生焦油和酚水（含酚类的废水），油洗过程产生了氛水和轻油，水洗过程则只产生了轻油，经过这四个过过称，鲁奇炉产生了不少的废物，如何利用这些废物，就成
了工程科学界的一个课题。
鲁奇气化工艺主要有以下特点:
1)以碎煤为原料。一般采用5～50mm的块煤进料,且下限率不能过高。一般要求煤的反应性好、无粘结性和弱粘结性、机械强度较高、灰熔融性温度较高。因此适宜的煤种为褐煤、次烟煤、贫煤和无烟煤,对一些水分较高(20%～30%)和灰分较高(如30%)的劣质煤也适用。与气流床工艺相比,鲁奇炉采用碎煤为原料,进入炉煤的处理费用低。
2)耗氧率低。气化为干法排灰,使用纯氧气化,为防止结渣,采用较高汽氧比,因此氧耗较低,约为气流床氧耗的70%,可在空分制氧设备上节省大量投资。
3)气化后煤气质量较好。气化产生的煤气中CH4含量较高,达10%左右,适合于生产城市煤气和代用天然气(SNG),将CH4转化为CO和H2后也可以用于生产化工产品,比如甲醇和氨。
4)煤气成分有利。粗煤气中H2/CO为2.0,不经变换或少量变换即可用于F-T合成、甲醇合成、天然气合成等产品生产,对比气流床气化减少了CO变换工序。
5)汽氧比。该工艺最重要的工艺操作参数为汽氧比,与气流床强调的氧煤比有一定区别,但目的相同,就是控制一定的气化炉温度。汽氧比的确定通常根据煤样的ST温度、反应活性、产生的灰渣状态和煤气组成质量。
6)产物热回收方便。固定床气化气、固两相逆流接触,通过逆流操作实现高的冷煤气热效率,逆流操作使粗煤气和灰渣均以较低的温度离开气化炉,与气流床相比,在高温煤气和高温液态渣的热回收方面有优势。
7)气化工艺成熟,设备国产化率高、造价较低,在投资上较气流床占有较大优势。
2、鲁奇气化工艺条件的确定
加压鲁奇气化必须在一定条件下才能反应，条件主要包括气化压力，温度，气化剂等，如下
图2鲁奇气化工艺温度压力曲线图
2.1气化温度的确定
气化温度对过程热力学和动力学产生决定性影响，温度和压力对生成产物成分的影响曲线如上图.可知当温度增加CH4生成反应直线下降,常压1000℃时,几乎没有甲烷生成,，然而H2,CO生成反应却直线上升,平衡产率达100%,在生产中不能只看到热力学这方面,更重要的是反应动力学,要从最经济出发,综合各种条件得到最佳工艺条件。实践证明,提高操作温度是强化生产的最重要手段。
气化操作温度主要根据灰熔点和灰的品位来定。一般长渣煤,燃烧区最高温度。选择选择T2操作短渣煤,最高温度不能超过T2。操作温度高有如下好处。
（1）温度高,气化反应速度大大增加,投资减少,煤气成本降低。
（2）水蒸汽/氧气比可以降低,减少蒸汽消耗,蒸汽分解率提高,未分解蒸汽少了,从而带走显热少了,减少了氧耗。水蒸汽/氧气比低,煤气水少了,处理煤气水的投资费用相应减少。
2.2气化压力的确定
提高气化压力最显著的效果是
（1）节省动力,压力越高,节省动力越多,因压缩一体积的氧,随煤质不同可得到体积同样压力的粗煤气。
（2）提高气化压力,气化反应速度加快,气化强度随气化压力的0.5次方增加,大大节省投资。
（3）提高操作压力,粗煤中CO2含量迅速增加,如上图活性越好的煤，操作压力高，可得含CH4高的煤气。
（4）提高操作压力,减小了粗煤气离开煤层的速度,减少了煤气中的含尘量。
当然提高压力操作,要求设备制造技术高。蒸汽分解率有所下降。但这都不是主要的,在技术可靠的条件下,制取合成氨,甲醇,代用天然气时,尽可能提高压力操作。
2.3气化剂的确定
气化剂及其各成分的比例影响过程热力学、动力学。气化剂不同,所得煤气成分,热值相差很大。气化剂主要是根据煤气的用途决定。如制取各种用途的合成气,城市煤气,应选蒸汽--氧为气化剂。H2O,蒸汽/O2与煤的灰熔点、活性、粒度有关,一般H2O/O2=4.5~8kg/Nm3。若制得的煤气用来合成油,可用部分CO2代替高压蒸汽,CO2的加入量还可控制CO的生产量。H2也可用作作气化剂,制得高浓度CH4的管道煤气。
2.4气化强度确定
气化强度是气化压力、温度及煤的活性,粒度和灰中含碳量等决定的。气化温度高,活性好,粒度合适,在30kg/cm3气化,生产强度为4000～5000Nm3/hm2灰熔点太低,活性差的煤,生产强度较低,灰中含碳量一般控制3～5%。对灰熔点高、活性好的煤,粒度更显得重要,否则将限制生产强度的提高。
3、鲁奇气化工艺经济优化控制
为了有效提高鲁奇气化炉经济运行效果，对影响气化炉能耗的原因进行分析就很必要了，从改善入炉煤煤质到节能技术的应用等方面对鲁奇气化工艺进行优化控制，提出根据灰熔点分类堆放，降低灰分，加强矸石清除能力，选择合适汽氧比等气化炉稳定经济运行的措施，研究结果表明，通过改变原料煤煤质优化气化炉工艺控制以及采用节能技术，可有效降低鲁奇气化炉的能耗指标。
3.1根据灰熔点分类堆放
据鲁奇气化炉对煤的特殊要求，煤炭采购中应将灰熔点作为一项主要的控制指标，尽可能集中采购灰熔点相近的煤种并分类堆放。
3.2降低灰分，加强清除能力
灰分和矸石无任何利用价值，增加了运输成本煤炭采购中应根据价格合理控制灰分，灰分含量越低越好。
3.3根据生产负荷合理选择发热量，保证用煤粒度
根据生产负荷采购相应热值的煤，可通过减少运行炉数量来提高生产负荷，根据生产负荷合理选取适合鲁奇气化工艺的煤，避免盲目追求过高固定碳含量或发热量，造成原料成本过高，气化炉运行不经济。
3.4选择合适汽氧比
通过对气化炉灰样中残碳含量和粗煤气成分的分析，结合现场灰渣的颜色粒度下灰量等因素，在保证灰不熔融的情况下，根据固定碳含量调整汽氧比提高气化反应温度，降低粗煤气中CO2含量，提高粗煤气品质，以达到提升经济效益的目的。
3.5减少气化炉开停车次数
加强设备检修管理，根据气化炉各部件的检修周期，合理安排气化炉的检修计划，减少炉子启停次数。
3.6三废问题
从备煤和破碎中产生的煤粉要另加处理装置。它们的最终处置办法取决于每个装置。从洗涤冷却器和脱酚系统等排出来的废水含有有机的和无机的杂质需要进行生化处理。回收的无机物可与灰渣混合后填地用。焦油、轻油、酚、石脑油、氨和硫是鲁奇加压气化系统产生的副产品。这些副产品的数量是因原料煤种而变化的。如果没有市场的话,所有这些均需专门处理。例如回收的有机物可以循环回气化炉中。但其中含有高附加值的焦油、酚、氨等有用的化工产品,当装置规模较大时,将有一定优势。
4、鲁奇气化技术在中国煤化工行业应用前景
煤的气化是现代煤化工技术的核心,煤气化可得到合成气CO和H2,再由合成气可合成生产氨、甲醇、含氧化学品、油、天然气等多种碳氢化工产品和能源产品。30多年来,国内外煤气化技术快速发展,以气流床气化技术为代表现代煤气化技术为煤化工的建设提供了强大的支持。应用于大型煤化工项目的可选气化技术的典型煤气组成见表3
煤化工的发展要受煤种条件的限制,尤其在中国东北、云南等部分地区,煤种为高水分的褐煤,对于气流床气化存在干燥的技术和经济问题,而鲁奇炉不用干燥直接气化褐煤已有成熟的应用经验。在气化装置的投资上,气流床气化装置投资巨大,包括干粉和水煤浆在内,单台气化炉投资均在亿元以上,而单台鲁奇炉投资仅在3000万～5000万元之间,若将空分制氧装置计算在内,则投资相差更大。在规模适应性上,气流床气化炉适合于大型化。比如甲醇规模要在50万t/a以上,而鲁奇炉产气能力适
图3典型煤气化技术煤气组成
图4几种煤气化技术的气化炉示意图
中,可灵活地适用于不同规模。在三废排放上,主要指气化废水,气流床气化要略优于固定床气化。但据报道,在大平原和萨索尔厂,气化废水经酚氨回收后进入生化处理,处理后的水可作为循环水补充水,循环水排污水经多效蒸发后,浓缩液返回到气化炉,无废水排放。从煤气用途分析,因鲁奇炉粗煤气含10%左右的CH4,更适合于生产代用天然气(城市煤气)或联产甲醇。
综上所述,鲁奇加压气化是一项成熟的技术。根据煤的性质和气化工艺分析,我国水分含量高的褐煤,更适合用于鲁奇加压气化。近几年来,鲁奇加压气化技术在我国正受到越来越多的重视,因此,在中国煤化工发展的大潮中,该技术将具有广阔的应用前景。
参考文献:
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关键词：Shell气化炉煤粉加压气化技术炉温
社会经济的飞速发展，导致人们对生活水平及质量的要求也越来越高，而当前对煤的利用基本仍是采用直接燃用的方式，但是煤在燃用、贮运和环保方面仍存在诸多问题，特别是环保方面。因此，国家就实行了可持续发展战略，对煤利用的环保方面提出了更高要求，这也就对企业的利用煤的技术提供了更高要求，应用先进的洁净煤技术已成必然趋势。Shell煤粉加压气化技术是现阶段世界最为先进的洁净煤技术之一，其具有节能、降耗等诸多特点，值得大力推广和广泛应用。因此，笔者就结合工作实践及对Shell煤粉加压气化技术的所知，对Shell煤粉加压气化技术的应用进行以下几方面的分析探讨。
一、Shell煤粉加压气化技术流程的概述
1.Shell煤粉加压气化技术概述
Shell煤粉加压气化属气流床气化，气化炉、输气管及合成气冷却器组成了Shell煤气化设备。在加压条件下氧气、蒸气、煤粉同时流进气化炉内，并在极短的时间里面就完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等系列物理及化学过程。干煤粉是Shell煤粉加压气化的主要原料，氮气是其主要输送介质。被加压的氧气、蒸气、煤粉会从气化炉壳体上对称布置煤烧嘴流进气化炉中，且其转化成合成气应是在压力是3.5~4.0MPa及温度是1400~1600℃的条件下进行。
2.Shell煤粉加压气化技术的原理与特点
一是煤粉加压气化技术的原理。煤粉经载气携带，跟氧气、蒸气进行混合后流进气化炉中，煤炭会在高温高压的条件下出现部分氧化反应，从而产生体积分数超过百分之九十的高温煤气。其主要反应有：碳加氧气生成二氧化碳，碳加二氧化碳生成一氧化碳等；由于气流中携带煤粉，导致气体体积分数大于固相颗粒的体积分数，造成颗粒被气体隔离，从而独自进行燃烧和气化反应。颗粒在气化炉中燃烧和氧化，会受到空间制约，所以反应必须在极短时间内完成；应选择极细的煤颗粒进入气化炉中，以便确保能够满足反应面积；还应提高反应温度从而保证反应速度。
二是Shell煤粉加压气化技术特点。第一，煤种适应性广泛，能汽化烟煤、无烟煤及石油焦等。对煤反应活性要求极低。第二，节能，对氧气与煤的消耗极低。第三，碳转化率接近百分之百，且排出的熔渣不会对环境造成污染。汽化污水中含有害物质极少，极易处理，甚至能做到零排放。第四，安全性能高，运行成本低廉。第五，单台气化炉生产能力大。第六，具有先进的技术操作控制系统，能确保技术操作在最佳状态下运行。
二、气化炉炉温波动产生因素分析
1.煤线不稳定
第一，煤下料不顺畅，没有足够的能力输送煤粉，导致煤粉输送能力受限于Shell气化技术加压输送方式。设备管道极易出现破损，且其不能均匀分配氮气，导致没有良好的流化效果，这也能降低煤粉输送能力。还有就是充气锥堵塞或是损坏及充气锥氮气流量均会造成煤线的波动。
第二，粒子形状出现偏差以及煤粉粒度分布不均匀，也会对煤线的稳定性产生影响。
第三，煤粉管线的干净与否对煤线造成影响。如管线里存在金属碎片、陶瓷碎片螺栓等杂物，均会导致煤粉角阀堵塞，从而造成煤线出现不规则波动。
第四，煤粉线上测量仪表的精确性对煤线的影响。煤粉测量仪表的精确性非常重要，这是由于只有通过对煤线速度、密度进行测量，并结合管道直径计算所得，才能得出煤粉的质量流量。
2.Shell煤气化工艺的影响因素
一是煤灰含量影响。煤灰是煤中的惰性物质，煤灰含量过高就会增加煤气化过程产生的灰渣量，这样就会造成部分潜热和显热丢失，从而降低了煤的热效率。还有就是煤灰含量越高就会导致原煤运输成本越大，气化煤耗、氧耗越高，气化炉和灰渣处理系统负荷越重，若是情况严重还会对气化炉的正常运行产生影响。煤灰含量过高还会对煤灰的熔融特性造成影响，可能致使气化炉渣阀排渣不畅。煤灰量过低，不易形成固体保护渣层，会增大气化炉热损，降低冷煤气效率降，从而对气化炉使用寿命造成影响。
二是煤灰熔点影响。灰熔点高，形成的渣流动性差，渣层变厚，保温性好，但容易造成熔渣在排渣口堵塞。灰熔点低，渣流动性强，渣层变薄，保温性差，对水冷壁易造成损害。因而采取添加助熔剂对煤灰的比例进行调节，这样能对煤的熔融特性进行改变，从而确保气化炉的正常运行。应根据煤灰组成进行助熔剂及加入量的选择。
三是煤的挥发分对Shell煤气化技术的影响。煤加热后挥发出的有机质及其分解产物就是挥发分，能对煤的变质程度有大概体现。通常情况，越高的挥发分，煤化程度就越浅，煤质也就越轻，其反应活性也越好，这非常有利于气化反应。Shell煤气化是高温气化，气体在炉内时间极短，因而气固间的扩散反应是控制碳转化的关键因素，这也就对煤粉粒度提出了更高要求。
四是煤的固定碳对Shell煤气化技术的影响。煤的固定碳包含的元素较多，且任何一种元素都会对Shell煤气化技产生一定影响，因此必须认真在元素分析组成中讨论各元素对该技术的影响情况。
三、气化炉温度监测
第一，气化炉蒸气产量可以用来作为气化炉温度监测的主要参数，与此同时应对其渣型进行参考，以便对炉温进行判断，从而对气化温度进行调控，二氧化碳和天然气也能作为炉温监控的重要参数。
第二，气化炉蒸气产量自动控制用于灰熔点和灰分正常波动时校正气化温度。
四、气化炉高温的影响
1.过热蒸气温度与设计要求不相符
积灰严重的气化炉合成器，会降低过热蒸汽换热器换热效果，造成气化副产的过热蒸汽温度下降，从而与设计要求温度不相符。变换及煤烧嘴是过热蒸气的主要用户，应将一部分用作变换，将另一部分并入中压蒸汽管网，将中压蒸气外送，这样能有效的减小损失。
2.烧嘴罩极易烧坏
偏高的气化炉温度，会增加熔渣的流动性，熔渣流经煤烧嘴附近会造成火焰和合成气偏斜，这样极易造成烧嘴罩出现烧坏情况。通常烧坏情况出现在从里往外数的第2到5圈。气化炉煤渣易受高炉温破坏，这样就无法达到Shell设计理念。
关键词：采煤技术；技术现状；发展趋势
中图分类号：TD82文献标识码：A
1我国采煤技术的现状
1.1煤矿勘探技术
地质工作者针对煤矿地质勘探中存在的实际问题，研究开发出适应市场需要的新技术，特别是煤炭资源预测和评价、煤层气资源测试技术和开发技术、瓦斯赋存地质规律研究方法及抽放技术、存煤矿勘探理论、煤矿开采的地质条件预测评估，其中在采煤项目环境影响评价方法与水土保持两个研究领域上的重要进展，在全国范围内得到了广泛的推广和应用。
1.2井下钻探技术
我国在井下近水平定向钻进技术和全液篷坑道钻机研究领域取得了显著进展。值得一提的是，我国在20世纪80年代初成功研制出煤炭系统第一台全液压动力头式坑道钻机，以此为标志，拉开了我国煤矿坑道钻机更新换代的序幕。历经30年的不断实践和改进，MK系列钻机已涵盖孔深75～2000m的能力范围，成为国内规格品种最全、应用效果最好的坑道钻机，其应用领域也从最初的地质勘探扩展到煤矿安全和工程施工等方面。最近几年，研发人员还根据现代化煤矿生产的需要，成功研制出了履带自行式全液压钻机，更是大幅度的提高了钻机的生产效率。
1.3采煤设备发展
我国在传统的采煤技术上取得的一系列突破，有效的完善了那些条件较好的设备。例如技术人员选用900kw的电牵引煤机，开发出了快速移架系统，设计出了新型支架，并且加大了后部输送机溜槽的宽度和相应采煤机的截深等措施。这套设备的应用，使得我国煤矿总的开采量和技术水平都达到了世界先进的水平。
2我国煤炭开采技术的发展前景
我国的煤矿按所有制来划分，分为国有重点煤矿、地方国有煤矿和乡镇煤矿三种。这三种煤矿按照生产技术水平来划分，则分别是机械化劳动开采、半机械化劳动开采和手工劳动开采。不难看出，我国的采煤技术，上有世界先进水平的综合机械化的高产和高效技术，下有较为落后的人工开采方法，在发展上具有不平衡的特点。因此科学高效的集约化开采将成为我国采煤技术发展的主要方式。具体来讲，我国采煤技术发展趋势体现在以下几个方面：
开采工艺多元化。在不断发展现代化采煤技术的同时，还应该同时发展多层次、多元化的采煤工艺，从而建立起具有中国自身特色的采煤技术理论，以更好的指导我国采煤技术的日后发展。
完善采场围岩的控制技术。技术人员要根据相应煤矿采场的地质围岩结构压力等实际情况，以及调整煤矿采场围岩的控制技术，以确保煤矿开采的安全和高效。大力发展深矿井。大力发展深矿井包含以下几个方面的关键性技术：冲击矿压防治、煤层开采的矿压的控制、井巷布置、瓦斯和热害治理和深井通风等等。现在急需大力研究深井作业场所的工作环境的变化、围岩状态及应力场和分布状态的特点、冲击矿压的防治技术同监测、监控技术、巷道的快速掘进和支护技术及装备以及深井的高产高效开采的有关配套技术和深矿井开采的热害治理装备及技术等。深化“三下”采煤技术。深化对开采上覆岩层的运动机地表的沉陷规律的深入研究、深化对开采系数及优化系数的深入研究，积极发展相应沉降关键性技术和控制理论；不断的研究并应用多种填充技术，对村庄的房屋进行加固、改造和重建，以适合相应村庄的保护性开采发展趋势。巷道及矸石排放量的发展。以开采效益的最大化为目标，不断改进并完善现在的采煤方法及开采的布置，形成一套研究开发相应煤矿地质条件、布置开采巷道、工艺技术的评价体系的专家性系统，从而达到开采的方法、开采的布置和煤层的地质条件都进行最优配置的效果。有效总结并大力推广潞安漳村矿、神华集团大柳塔矿所实行的全煤巷道，布置单一的开采煤层，基本不将矸石运出地面，简化生产系统，实行无轨胶轮、单轨吊的辅助运输一条龙形式，综掘和综采进行同步的发展，在大幅提高生产效率的同时，对高产高效的开拓部署和巷道布置系统的优化进行重点的研究，对巷道的布置进行简化，对采区和工作面的参数进行优化，积极研究单一煤层的集中性开拓、集中性准备及集中性回采的关键性技术，有效降低相应岩巷的掘进率，多开发煤巷，从而有效减少出矸了率；研发在井下直接处理矸石的技术和当做填充材料的技术。大力发展煤炭地下气化技术。煤炭地下气化技术主要是指一种整体性的新型绿色采煤技术。它主要采用高科技的手段有控制的燃烧深埋在地下的煤炭资源，这样煤炭就会发生相应的热化学作用，产生可燃性气体，从而将固体资源转化为气态能源，利用一定的管道将地下的气体输送到地面，这样煤矿的井下固体开采工作就会变为采气作业。这种方法具有低成本，高效率的优点，特别适合那些地质条件较为复杂，劣质煤的比例偏高的煤矿，拥有非常广阔的发展前景。
结语
煤炭资源是人们生活中不可缺少的一种重要能源，虽然我国的煤炭总量位居世界先进水平，但除以13亿的人口基数后就远远落后于世界平均水平。因此如果不能进行科学合理的开采，不仅会大量浪费煤炭资源，还会导致采煤安全事故的频发，威胁工人的生命安全。此外，采煤技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志，更是国际之间科技竞争的重中之重。我国正处于社会经济发展的关键和敏感时期，而当下采煤技术又是我们的薄弱环节，因此只有跟上先进采煤技术发展趋势的世界潮流，将其放在战略优先地位，相关部门给予足够的力度予以实施，才能尽快缩小与发达国家的差距，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
参考文献
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摘要：中国地域辽阔，拥有众多种类的资源，其中煤炭资源的储存量十分可观，这也使得我国的能源消费结构中，煤炭占据了绝对优势。我国目前对于煤炭的利用，不仅仅是对煤炭直接燃烧利用，还会对煤炭进行加工，制成更为清洁、高效的二次能源。将煤炭进一步加工成跟更加环保的二次能源将会是我国现阶段快速转变能源消费结构的不二选择。我国的煤化工行业已经有几十年的发展历史，在化学工业方面占有很重要的地位。本文主要通过分析我国煤化工行业现状以及煤气化的两种主要工艺，来寻求煤气化更好的发展方向。
关键词：煤气化；德士古气化；四喷嘴对置式；应用领域
1我国煤化工现状
随着我国经济的飞速发展，人们的生活越来越富裕，生活质量和水平都随之提升，人们对于能源的需求也越来越多，无论是工业生产还是百姓生活中，能源的消耗量都呈现着持续增长的态势。而另一方面，我国的能源分布状况是煤炭资源的保有量十分可观，其他能源则相对比较匮乏，是一个典型的“缺油、少气、富煤”的国家，因而使得煤化工行业在我国的能源领域占据了十分重要的位置。基于国内石油消费的不断增长，供需矛盾突出等一系列问题，我国的煤气化、煤炭焦化等技术近年来得到了持续快速的发展。我国缺油少气，煤炭资源相对比较丰富的资源分布状况决定了对于煤炭的高效、清洁利用会是现阶段改善我国能源消费结构，建设环境友好型社会的重要途径，具有清洁能源、煤炭—能源—化工一体化、环境污染少等诸多优点的煤气化技术的进一步发展迫在眉睫。
2煤气化的主要工艺
我国面前所采用的煤气化工艺种类较为丰富，其中的我们所熟知的四喷嘴对置式技术和德士古水煤浆气化工艺两种工艺，应用时间较长，性价比较高，获得了较为普遍的认可，因此下面主要以这两种技术为例探讨我国目前的煤气化工艺。
2.1德士古气化
德士古气化工艺就是将我们现有的水煤浆作为原料，再用纯氧作为气化剂，将水煤浆放入德士古气化炉中，用高温和高压的条件，使得水煤浆发生气化反应，从而再制取甲醇合成气，是目前最为先进的洁净煤气化技术之一。这种气化方式强度较高，有以下诸多优势：（1）对制作水煤浆的原材料的要求低，范围广泛。制作德士古气化所需要的水煤浆的原材料包含了大部分种类的无烟煤，以及沥青、煤气化后所剩余的残渣等，取材范围广泛，所受限制较少，利于更加充分的利用我国现有的煤炭资源。（2）操作流程简单。德士古气化的工艺主要是通过德士古气化炉进行操作，而德士古气化炉的内部又没有机械设备，这就使得德士古气化的方式操作十分便捷，简单，容易控制，生产出来的煤气也更易符合标准。（3）生产的煤气质量好。因为德士古工艺的操作过程中温度较高，因而生产出来的煤气有效利用成分非常高，较为纯净，使得后续的净化工艺也更加简单便捷。但是同时德士古气化工艺也存在一定的缺陷和不足，比如，气化炉内的耐火砖因为长期温度较高的原因，而缩短了使用寿命，增加了维修、维护设备的费用，增加了成本。
2.2四喷嘴对置式煤气化技术
四喷嘴对置式煤气化技术因为气化炉上有4个对称的工艺烧嘴而得名。该技术是我国自主研发的一种水煤浆气化技术，是在气流床的压力下对熔渣进行气化，通过气化炉上的4各烧嘴进行加压，从而在气化炉内与氧气形成撞击流，从而对水煤浆进行气化，生产出煤气。该工艺使用以来，得到了很多煤化工企业的青睐。四喷嘴对置式的气化技术具有以下优点：碳转化率较高、原料消耗较低，有效成分高、渣中残碳低、拥有我国的自主知识产权国有化率较高等。与此同时，四喷嘴对置式煤气化技术设备的初期投资成本较高，会使得资金有限的中小企业在最初选择设备时因资金问题而不予考虑。
3煤气化应用领域
我国煤炭资源储量较为丰富的现状在很大程度上决定了我国的煤炭资源将会在很长时间内占据主要的能源消费结构，在短期内是很难实现实质上的改变和进步的，而新兴的煤化工能够有效地推动煤炭的清洁利用，随着技术的不断提高，能够更加有效地提高利用率，促进可持续发展。这就为我们煤炭资源的利用打开了新的大门，为诸多生活、工业生产领域提供了更多的能源消费选择。第一，作为工业燃气。我国现在的第二产业仍然是经济发展的主要支柱产业，而第二产业的能源消耗需求较高，随着我国煤气化工艺的不断发展成熟，煤气化的产量会越来越高，更多的工业领域，比如钢铁、建材、食品等行业部门都能够将煤气作为燃料进行生产加工。第二，供百姓生活用气。将煤气作为老百姓的日常生活燃料，在很多地区已经实行，人们用煤气作燃料，可以很大程度地提高煤炭资源的利用效率，而且煤气的污染要比煤炭小得多，这样更利于我国环境友好型社会的发展。第三，作为冶金工艺的还原气。煤气化后所产生的煤气中含有丰富的CO和H2，这两种物质具有非常强的还原性，可以在冶金工业中将其作为还原气。
总之，煤气化的市场需求会不断增长，前景十分广阔，我们应当充分利用现有技术、不断研发更为先进的技术，增大煤气化的质量和产量，优化能源消费结构。
参考文献：
[1]孙婧妍、于浩，煤气化工艺流程研究，[J]，制作与工艺，2015年第2期。
【关键词】煤化工工艺技术发展现状问题对策研究
由于我国是一个石油、天然气资源匮乏的国家，而对于煤炭资源的生产和消费均在世界前列。但是由于针对煤炭的充分利用率极低，仅仅不到其热值的20%，不仅大大浪费了煤炭资源，而且还导致了大气层的严重破坏，造成大气污染。因此，充分解决煤炭资源的利用，发展现代化煤化工的研发以及生产煤制能源刻不容缓。通过如此改造，既实现了煤炭资源的综合利用，提高了其经济效益，又节约了我国的煤炭资源以及减少大气污染的破坏。
一、我国煤化工工艺技术发展现状
由于我国现代煤化工工艺技术仍然处于一种低端建设阶段，现代煤化工技术的显著特点就是其装置规模较大、技术集成度高以及资源利用高于传统煤化工等。中国的煤化工技术是有老式的UGI煤间歇气化向世界先进的粉煤加气化工艺过渡的，而在此时，我国自主创新的新型煤气化技术得以迅速发展，并得到社会煤化工界的一度好评。而对于国内外先进大型的洁净煤气化技术已经开始投入使用，其中采用水煤浆气化技术的装置就有：鲁南煤化工装置；渭河煤气化装置；淮南煤气化装置等等。通过对煤气化引进的技术进行改造并使之成为国产化，我国在煤气化技术方面取得了重要的进展和发展方向。并且，我国也研制了自己特有的国产水煤浆气化喷嘴，在中国煤炭业运用开来。早期发展，我国就研发了许多煤气化工艺技术，实现工业化的煤气化技术的有碎煤加压气化、水煤泵气化以及干粉压气化等技术的研发和使用。
二、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。
（一）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）。
（二）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。
三、煤气化工艺技术的对策研究及发展展望
煤化工行业是一个资源密集、技术密集、资金密集的大型基础产业，其产生的环境影响也是巨大的，煤气化工业应该本着环境友好型方向进行发展，做到协调经济与环境并存的发展模式。因此，针对于煤气化工艺技术发展方向提出以下三个研究对策：①从国内外煤气化工艺发展趋势来看，氧气气化必然代替空气气化，在中国投入使用的空气气化炉型目前只有U.G.I炉。该炉早在国外40多年前已被停止使用，而在中国还是煤气化主力炉型，产量竟占煤质合成气的九成以上。为推动煤气化工艺的技术进步，Shell、灰熔聚等第二代炉型的研发，逐渐的淘汰U.G.I炉的使用，从而更好的提高煤气化工艺水平。②利用粉煤气流床代替固定床是气化工艺的必然趋势，也是适应现代采煤成块率低的主要现状。③Shell炉、Texaco炉虽属先进炉型，但是由于其投资太高，对于企业的承受范围还是很大，且氧耗高、成本高、煤种适应性差也是必须改进的问题。降低造价的办法是采用国内专利、走国产化之路，这对于国内科研研究单位提出了更高的要求，对于煤化工技术的发展将是一个挑战。
四、总结
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，2004.
【关键词】煤矿绿色开采
一、我国煤矿开采存在的问题
安全问题。近年来煤矿事故频发，特别重大瓦斯爆炸事故，引发公众对煤矿安全，特别是群死群伤公众事件的关注和深层思考。煤矿事故频发的原因何在，如何从根本上杜绝大型和特大型伤亡事故，不断拷问着各级监管、经营和科研服务单位。我国煤炭安全事故频发有着诸如井工开采量大、小煤矿安全装备和生产工艺落后、行业多年安全欠账严重、科技投入不足以及技术与管理人才流失严重等客观原因。
环境问题。主要包括由于地下采掘引起的地面塌陷、水土流失、沙漠化、采煤废水排放以及煤矸石露天堆放污染等。我国煤炭开采主要采用冒落法管理采空区顶板，造成地面沉降和陷落，因而引发村镇、铁路、桥梁和地面管线设施破坏。矿井瓦斯主要是矿井中由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。它既是煤矿重大安全事故的祸根，又是一种严重的温室效应气体。研究显示，甲烷造成的温室效应在全球气候变暖中所占份额为15%，仅次于二氧化碳。等量甲烷造成的温室效应是二氧化碳的21倍。我国2000m浅范围以内具有30～35万亿m3煤层气资源，居世界前列。但由于我国煤层透气性差，难以在开采前抽出。
二、绿色开采理论体系与总体框架
绿色开采理念是在科学采矿三原则（安全、环保和经济）的指导下提出的，强调在现有采煤理论、方法和技术的基础上，发展与创新采矿科学技术，从广义资源的角度上认识和对待煤、瓦斯和水等一切可以利用的各种资源。其基本出发点是防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响，以期取得最佳的经济效益和社会效益。
煤矿开采引发的环境与安全问题无不源于采矿活动造成的岩层运动，进而引起周围岩体的应力场、节理裂隙场和瓦斯运移场等相关物理场的变化，因此，研究绿色开采技术必须以科学先进的岩层控制理论为基础，钱鸣高、缪协兴及许家林等人提出的关键层理论，为科学采矿的实施提供了理论基础。
在科学采矿的总体框架体系内，主要包括保水开采、煤与瓦斯共采、充填与条带开采和离层注浆减沉、煤巷支护和部分矸石井下处理以及煤炭地下气化等五大技术方向。
三、煤矿绿色开采技术
（1）对采空区进行充填技术。充填技术主要包括开采系统与充填系统的合理协调、充填运输系统的通畅及充填使用材料在填充完毕的处理技术等，如果可将上述问题解决将直接改变在发达地区的煤矿开采难题。为了达到降低成本的目的，目前使用的充填技术主要为，按照岩层控制理论，仅仅进行部分充填（条形充填），即仅对一些关键部位进行充填，且保证充填带的长久稳定，那么也可有效控制地表的沉陷。对采空区进行充填技术是煤矿绿色开采技术进行运用的重点技术之一，特别是在一些经济较为发达的地区进行开采之后，必须要重视对采空区的充填。充填采矿是解决煤矿开采后续问题的一项有效途径，但是因为现有的充填采矿成本相对不理想，使得该项技术在运用方面被限制。在市场经济下，制约充填技术发展的根本是充填材料的选择及怎样减少充填成本，另外就是充填技术本身存在着一定的缺陷。
（2）煤矿开采地下水的处理。在煤层开采过程中，如果关键层面被破断，在关键层内的地下水层将形成下降漏斗，而且它是否可以恢复，则取决于开采工作的进行。上表岩层是否存在软弱岩层，经过再次压实之后引起裂隙闭合进而出现隔水带，如果存在隔水带，则随着地表水的再次补给，下降漏斗会不断减小，最终消失。它对地面的影响与下降漏斗的出现大小及消失时间密切相关，致富露天煤矿地处我国内蒙古准格尔旗，该地区气候干燥、冬寒夏热、多风少雨，因此如果出现地下漏斗，那么仅仅依靠雨水进行补给是将会很困难。为了实现绿色开采的目的，就必须贯彻实行地下保水开采技术，即开采过后的地下水结构在很短时间内仍可恢复至原来状态，因开采出现的地下漏斗会迅速恢复，最终实现绿色开采。最后在开采结束之后还需要对周边地下水位进行调研同时要对矿区周边的各种生物诸如草、本等进行管理，看是否对它们造成了极大的影响，如果存在一定的影响，应该采取合理的措施予以保护。
（3）建筑物地底下采煤与减沉技术。在关键理论支持下的建筑物地底下采煤技术的设计原则是在岩层控制理论的指导下提出的，同时在采煤设计的过程中还可以将不破坏关键层作为开采的主要设计原理。在建筑物下采煤的过程中为取得较大的经济效益同时预防建筑物受到损害，需要在掌握具体建筑物低下结构和关键结构层的特征参数并对它们进行控制，并要使用减沉开采技术中的各项数据进行设计；在设计过程中可以根据关键层的位置对注浆减沉技术进行确定，对离层和破断特征参数合理的掌握，同时需要对注浆减沉技术的各种适应能力进行不断的分析和调整。
1洁净煤技术提出的背景
当今人类面临着三大环境问题：酸雨、温室效应和臭氧层破坏，这都与经济的发展密切相关。
1．1燃烧排放与酸雨污染
形成酸雨的主要物质是SO2和NOx，这两类物质的90％都来自矿物质燃料燃烧。酸雨影响水生生物生长或使其死亡；大面积的森林死亡也归因于酸雨的危害；酸雨还加速建筑材料的腐蚀；酸雨使地面水呈酸性。为减少酸雨的危害，必须采取增大燃煤洗选率、增加低硫煤开采与使用、大规模采用烟气脱硫装置、大力采用循环流化床燃烧技术、征收SO2排放税等措施，控制造成酸雨的污染物SO2等的排放。
1．2全球气候变暖与能源工业
大气底层聚集大量温室气体，地球辐射的长波被温室气体反射回来，有效地避免热量散失。当大气层中温室气体浓度上升时，温室效应增强，导致全球气候变暖，其中影响较大的是浓度增加最快的CO2和CH4。矿物燃料燃烧和地球植被破坏是CO2浓度增加的主要原因，能源工业同时也是CH4的一个重要的产生源。随着世界能源消耗不断增长，电力行业在能源直接消耗中所占份额越来越大，加快电力行业的科技转化，研究开发洁净煤技术，将成为解决温室效应的重点突破口。
1．3臭氧层破坏与燃烧排放
人类过多使用CFCS及矿物燃料燃烧的排放物有关。大气同温层O2可通过四种途径减少：紫外光照射下的分解反应；Cl与其反应；NO与其反应；OH及HO2与O3的反应。其中，70％的O3与NO反应而消减。近年来，燃烧过程中N2O的排放引起较大重视，它是一种温室效应气体，并且能破坏大气同温层的臭氧层，同温层中N2O浓度的增加将引起臭氧层中NO浓度增加，从而使臭氧层变薄加速。在电力行业引进先进的洁净燃烧技术，降低NOx排放，对保护臭氧层起到积极的作用。
2洁净煤技术进展
洁净煤技术是针对燃煤对环境造成污染提出的技术对策，是旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转换和污染控制新技术总称，它将成为21世纪煤炭利用中既能降低动力耗费，又能创造友好生态环境的高新技术，其构成如图1所示。
2．1煤炭燃烧前处理技术
动力用煤洗选加工是提高煤炭质量、增加煤炭品种、节约能源、节省运力、降低燃煤对大气污染和保护环境的重要措施。浮选脱硫属先进的物理洗选工艺；干法分选适用于分选氧化煤与水资源缺乏的地区；化学分选适用于物理分选排除大部分矿物质后的最后一道分选工序，需要高活性化学试剂，工艺过程大多在高温、高压下进行，成本较高；微生物脱硫具有反应条件温和、成本低、能耗省、无煤流失、能脱除煤中的有机硫与黄铁矿硫等优点，
但作用时间长，反应容器大，生产工艺复杂，处理费用高，不适合大规模能源工业。
转贴于
型煤加工技术在经济上是合理的，而且环境效益、社会效益显著。将粉煤加工成型煤，比燃烧散煤节约能源20％～30％，减少烟尘排放量40％～60％，提高锅炉出力10％～30％。加入适量的固硫剂，燃烧时烟尘和SO2的排放都比燃烧散煤时减少40％～60％。在我国，民用型煤加工已有成熟技术，但工业型煤的发展比较缓慢，其技术开发仍处于分散的低水平重复状态，对于其推广缺乏有效的组织管理。
水煤浆是一种煤基液态燃料，发展水煤浆技术，不仅能节省宝贵的油资源，而且还可以解决煤炭运输、环境污染等问题。目前国内外水煤浆技术的发展趋势为：由小规模工业示范厂、试验厂向大型化、商业化方向发展；水煤浆应用向多用途方向发展；水煤浆向大型化、系统化方面发展；水煤浆研究向低污染燃烧方向发展。
2．2燃烧中处理技术
为适应煤种多变、调峰及稳定强化燃烧的需要，出现不少新型煤粉燃烧器，如：煤粉钝体燃烧器、稳燃腔燃烧器、夹心风燃烧器、双通道自稳燃式煤粉燃烧器、火焰稳定船式燃烧器。这些燃烧器用于燃用劣质煤和低挥发分煤。其特点为：低负荷稳燃，提高热效率；加强煤粉气流与高温烟气流的湍动和混合，明显改善着火条件；稳定燃烧，防止
结渣，煤种适应性好；减少燃烧过程中NOx的生
成，降低对大气的污染；等等。目前，降低燃烧过程中氮氧化物的生成和排放采取如下一些措施：空气分级燃烧；烟气再循环燃烧；煤粉浓淡分离燃烧；燃料分级燃烧。
燃烧中固硫是在燃烧过程中使煤中硫分转化成硫酸盐，随炉渣排出。生成的CaSO4在800～950℃时热稳定性好，应用成功的有LIMB炉内喷钙技术和LIFAC烟气脱硫工艺。LIMB技术喷入固硫剂时只要避开高温区便能改善脱硫效果，吸收剂在炉膛出口处喷入，避免吸收剂的烧结失活。LI－FAC工艺是一种改进的炉内喷钙工艺，除炉内喷射石灰石脱硫外，还在炉后烟道上增设一个独立的活化反应器将炉内未反应完的CaO通过雾化水进行活化后，再次脱除烟气中的SO2，这两种炉内脱硫技术都已投入商业性运行。
固体颗粒处于流动化状态下具有一系列特殊的气固流动、热质传递和化学反应特性，使得流化床锅炉具有如下特点：燃料适应性好，可以燃用各种高灰分、高水分、低热值、低灰熔点的劣质燃料和难于点燃和燃尽的低挥发分煤；低温燃烧，燃烧过程中NOx大幅下降；颗粒床内停留时间较长，燃尽度高；保证蒸汽参数，实现低负荷稳定燃烧。流化床燃烧工艺由小、中型的鼓泡流化床，常压循环流化床发展到增压流化床燃气蒸汽联合循环发电，其发电效率不断增加，且脱硫率不断提高。
2．3燃烧后处理技术
烟气净化是燃烧后洁净煤技术，主要是脱除烟气中的灰尘、SO2，NOx。离心分离除尘器结构简单，运行操作方便，除尘效率在85％左右；洗涤式除尘器结构简单，除尘效率高，文丘里洗涤除尘器除尘效率在95％以上，且能吸附烟气中的SO2和SO3，但需要污水处理装置；袋式过滤除尘器具有较高的除尘效率，但其阻力较大；静电除尘器除尘效率最高可达99．99％，可捕集0．1μm以上的尘粒，处理烟气量大，运行操作方便，可完全实现自动化。
烟气脱硫（FGD）是控制燃煤SO2排放应用最广和最有效的技术，传统的FGD主要是化学法，是目前唯一实现工业化的方法，但它能耗大，产生废水或废渣，造成二次污染，应用前景一般。电子束照射含有水蒸气的烟气，使烟气中分子如O2，H2O产生强氧化性的自由基O，OH，HO2和O3等，这些自由基氧化烟气中的SO2和NO，在有氨
存在下，生成较稳定的硫铵和硫硝铵固体，通过除尘器达到脱硫脱硝的目的。脉冲电晕法是电子束法的改进，用高压电源电晕放电代替加速器电子束产生等离子体，不需昂贵的电子枪与辐射屏蔽，在节能方面具有很大的潜力。海水脱硫（F－FGD）将SO2以硫酸盐的形式直接送入大海，不经过大气、淡水湖泊、河流和土壤，F－FGD不需添加任何化学物质，依靠海水的天然碱度进行脱硫。
2．4转换技术
整体煤气化联合循环（IGCC）是先将煤气化成可燃气体，供燃气轮机燃用，以煤气化设备和燃气轮机取代锅炉发电，排气余热再发生蒸汽，推动蒸汽轮机发电，其发电效率可高达47％，从而能更好地实现高品位煤化学能的梯级应用。IGCC是最洁净和最有效的洁净煤技术之一，在相同发电量条件下，净化煤气的数量低于需净化的烟气量，高温煤气净化减轻对环境的污染，同时也保护下游燃气轮机等设备免遭腐蚀。高温煤气脱硫剂种类很多，从物系上大体可分为铁系、锌系、铜系、钙系和复合金属氧化物等。高温煤气脱硫反应器可以采用固定床、移动床、流化床和气流床等，目前流化床和气流床使用最为广泛，主要是因为它们的传热传质能力高，易于实现脱硫和再生的连续运转。
煤炭气化能克服由于煤的直接燃烧产生的燃烧效率低、燃烧稳定性差、环境污染严重等问题，可在使用前将煤气中的气态硫化物和氮化物较容易地高效脱除。按照煤在气化剂中的流体力学条件，把气化方法分为：移动床气化；流动床气化；气流床气化；熔融床气化。它们都是在特定的条件下，以一定流动方式把煤完全转化成可燃气体，煤中的灰分以废渣的形式排出。煤炭气化技术开发的热点是煤气化联合循环发电技术，中国目前发展煤炭气化技术的主要途径是加强现有技术的推广应用，改变传统落后的用煤方式，达到节约利用煤炭资源，减轻用煤过程中对环境的污染。
转贴于通过加氢法、抽提法和合成法可由煤制取液体产品，煤炭液化获得的洁净液体燃料可以满足飞机、坦克、火箭、汽车和多种现代化工业设备的动力需求，用于燃烧可以达到不污染环境的目的。煤的液化产物燃烧对环境造成的影响非常轻微，煤直接液化时，煤经过加氢反应，所有异质原子基本被
脱除，回收的硫可变成元素硫，氮经过水处理可变成氨。煤间接液化时，是由气化阶段的气体产物转变而来，催化合成过程中排放物不多，未反应的尾气可以在燃烧器中燃烧，排出的废气中NOx和硫很少，没有颗粒物生成。
燃料电池是反应物燃料与空气中的氧发生电化学反应而获得电能和热能的电化学装置，将化学能直接转化为热能和低压直流电能。根据燃料电池所使用的电解质的不同，可分为碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物电解质燃料电池和聚合物电解质膜燃料电池。燃料电池具有热效率高、对系统负荷变动适应力强、燃料来源广、环境污染小、不需要大量循环水、建设工期短等特点，燃料电池从可能性原理的提出到磷酸型燃料电池兆瓦级产品的商业化应用，都是根据实际需要而发展的。熔融碳酸盐燃料电池虽然离商业化阶段有一定距离，但由于它与煤气化能结合应用，其预计价格低于同规模的磷酸型燃料电池，因而有望用于主力电站。
3洁净煤技术在广东电力工业中的应用
广东地处我国华南沿海，改革开放以来珠江三角洲经济发展迅猛，能源需求急剧增长，环境污染日趋严重。虽然广东已大力开发水电和核电，加大投资开发西部水电的力度，增架西电东送的输变电线路，与云南、贵州等西部省份签订西电东送的协议，但在21世纪初，广东以燃煤为主的火力发电的电源结构不可能改变。电力是经济建设和社会发展不可替代的二次能源，大量燃煤对沿海经济发达港口城市的污染日趋严重，电力建设者将面临解决发展与环境矛盾的重要课题。洁净煤技术可使煤在燃烧过程中大量减少污染物的产生和排放，同时还可以提高燃烧效率，达到高效、洁净、环保的目的。洁净煤技术将在广东电力工业的持续发展中占据重要地位。
3．1广东电力工业现状
燃煤火电厂是广东电力的主要电源，每年消耗原煤约23000kt，截止2000年8月，燃煤火电厂装机总容量达12．005GW，主要电厂煤耗情况如表1。广东通过多渠道办电，电力增长速度较快，基本能适应经济发展的需要。近期由于经济复苏，电源建设规划滞后，经济增长速度超过电力增长速
度，迫使许多燃煤火电机组超时运行，电网处于缺电局面，部分市（县）采取了拉闸限电措施。因而在今后的一二十年内仍要加快广东电力工业的建设，使电力由基本适应型向同步或超前发展型转变。燃煤火力发电厂的建设相对核电和水电来说，具有投资小、见效快的优势，若采用先进的洁净煤发电技术，可减轻对环境的破坏。
3．2洁净煤发电技术在广东电力工业的应用前景
广东电力工业紧随经济发展而发展，发电燃煤量逐年增长。能源是历史发展和社会进步的物质基础，大量消耗能源的结果，促进工业经济的快速发展，但同时使环境付出巨大的代价，大量燃煤燃烧给广东地区生态环境带来巨大压力。广东电力工业以燃煤火力发电为主的电源结构，短时期内不会改变，因此，为降低污染物的排放，满足国家环保要求，应该积极采用新的洁净燃烧技术，从而提高能源转化效率，降低能源系统成本，提供优质能源服务。
近期，广东省的连州发电厂、沙角A电厂实施烟气脱硫工程，茂名热电厂进行把燃油机组改造为燃烧水煤浆机组的技改工程。广东省正在惠州建设天然气发电厂，深圳能源公司属下的西部电厂已实现海水脱硫。这些项目的实施都已取得巨大的社会效益，并将获取显著的经济效益。为最大限度降低环境污染，广东省可根据各电厂的具体情况，在老厂改造、新厂建设和发展大机组时尽可能采用洁净煤发电技术。
3．3洁净煤技术应用保障
关键词：管式干燥；流化床蒸汽干燥；蒸汽空气联合干燥；床辊式干燥；热机械脱水
1褐煤提质干燥概述
富含水褐煤属于煤化程度较低的煤种，主要分布在我国内蒙古、云南、东北、四川等地。褐煤的特点是水分高、孔隙度大、挥发分高、热值低，含有不同数量的腐植酸。褐煤的氧含量高达15％一30％，化学反应性强，热稳定性差，块煤加热时破碎严重，存放在空气中容易风化变质，碎裂成小块甚至粉末状，使热值更加降低。由于褐煤中含有15％一50％的水分，将其直接参与燃烧或煤的气化，一方面在着火过程中需要消耗大量的能量；另一方面褐煤挥发分高，容易发生爆炸。此外，由于水分蒸发的过程会带走大量热能，使得燃烧排烟热损失大，发电热效率低，温室气体的大量排放以及对褐煤气化工艺的要求苛刻，使富含水褐煤的使用面临特殊的挑战。大量开采水分高的褐煤直接用于燃烧，不仅锅炉燃烧不稳定，而且效率低。高水分含量使得这些煤种只能在当地使用，不可能长距离运输，极大地限制了煤炭的开采规模。因此，开发先进的富含水褐煤干燥成型技术和设备，对于提高富含水褐煤的市场竞争力，降低使用成本具有重要意义。富含水褐煤的干燥提质是在一定温度下经脱水后转化成具有类似烟煤性质的提质煤。提质后的褐煤将更有利于综合利用、运输和贮存。国内外主要的褐煤脱水技术有：热脱水技术，机械脱水技术，机械，热脱水技术以及热干燥技术。
2褐煤的热干燥技术
2．1旋转管式干燥技术。旋转管式干燥机为一回转窑系统，其干燥方法是在常压下，用低压蒸气通过管式干燥机将煤加热到大约100。C，使水分蒸发，并利用和煤一起进入干燥机的空气作为脱水介质，通过除尘器将煤粉分离，部分空气经压缩进入干燥机循环，部分排人大气。此法为目前工业应用最为成熟的褐煤干燥方法。
2．2蒸汽流化床干燥技术(DWT)。在流化床干燥器内，过热蒸汽将高水分褐煤流从干燥机的底部吹向沸腾床上部产生流化状态，从而对褐煤进行干燥。在流化床的蒸气吸收褐煤原煤中蒸发出的水分，原煤从干燥机的上部输入进去经过旋风分离器，蒸汽再被部分导回干燥机。干燥机所需能量是由从汽轮机出来的蒸汽提供。该工艺过程的特点是蒸汽不仅作为干燥介质而且还作为流化介质，干燥蒸发的蒸汽是不含空气和其他杂物的。
2．3床混式干燥机技术。床混式干燥机(BMD)适合于电厂的预干燥过程，利用流化床燃烧技术可实现热电联产。开发该技术的目的是利用流化床热床料的热量。过热蒸汽高速进入干燥管底部，从流化床分出1股热床料流在干燥机燃料入口前与过热蒸汽混合。蒸汽携带燃料同床料一起经过干燥器后进入旋流分离器，干燥燃料和床料从蒸汽流中分离后直接送往流化床锅炉燃烧。一部分蒸汽从旋流分离器回收后返回干燥机底部重新与新的床料混合，其他蒸汽则由蒸汽循环管路分离后引入热交换器冷凝。
2．4蒸汽空气联合干燥技术。该技术利用从冷凝器出来的热水作为干燥介质，虽然热水干燥比过热蒸汽干燥在干燥速度和干燥程度上相对较差，但用热水作为干燥介质对于电厂来说是一种“废热”利用的最佳选择。此工艺为美国PowerRiverBasin发电厂近年开发的集成干燥技术。空气被热循环水加热到约43℃后作为流化床干燥器的流化介质，同时50℃的热水作为流化床的干燥热源介质。
2.5褐煤的机械、热脱水技术。机械＼热脱水技术综合了热法脱水和机械力脱水的优点，将褐煤加热到2200℃的条件下，通过机械挤压将水挤出。该工艺过程分为4个阶段：①用工艺热水预热；②过热蒸气加热；③加压脱水；④闪蒸进一步脱水。为了使干燥介质均匀分布在煤层中，原煤必须用压盘稍微预压一下。预压时，热水从压盘里的喷洒系统均匀地分布在煤层表面。在饱和蒸汽压力下，水进入压力室，热水经过煤层并且向煤施放所有的热量，然后用蒸汽加热并使煤中的水分部分从煤层中脱离出来。最后再经机械压力和进一步闪蒸过程，脱除大部分水分。
3我国褐煤发电的干燥技术研究思路
干燥是一项古老的技术。在我国，对煤炭干燥主要针对选煤厂的烟煤和无烟煤，大都采用烟气干燥。对于褐煤，由于挥发分高，易着火发生爆炸，此外，由于水分高，传统热风干燥损失大，干燥效率低，产品水分也不稳定。我国在褐煤这种高水分含能材料的干燥技术上缺乏经验。在内蒙、云南等褐煤资源丰富的省份，
大量开采水分高达30％～50％的褐煤直接用于燃烧，不仅锅炉燃烧不稳定，而且电厂效率也很低；高水分使得这些煤种只能在当地使用，不可能长距离运输，”极大地限制了煤炭的开采规模。因此，开发先进的褐煤干燥技术和设备，对于提高褐煤的市场竞争力，降低发电成本具有重要意义。过热蒸汽干燥这几年已成为国际上干燥技术研究开发的重点。借鉴国外经验，我国在低阶煤的先进干燥技术
的研发方面应主要围绕以下几个思路进行：
(1)水分蒸发废热可以循环利用。
(2)干燥强度要大，以利于大型化。
(3)通过与电厂热力循环集成，提高电厂整体效率。
此外，对于我国北方现有以高水分褐煤为燃料的流化床热电厂，可以借鉴国外已经成熟的床混式(BMD)干燥技术。该技术已经在欧洲得到广泛认可，现已延伸到诸如高水分生物质、污泥、垃圾等处理过程中。改变我国高水分褐煤发电采用传统的直接燃烧方法效率低下、设备可利用率差的关键是，降低褐煤电厂入炉煤水分。因此有必要对褐煤干燥技术进行研究，在褐煤干燥技术选择、设备与设计工艺、干燥过程的理论计算与数学模拟等方面取得经验，进一步提高褐煤燃烧发电的市场竞争力。
4.结语
在我国，对煤炭干燥主要针对选煤厂的烟煤和无烟煤，大都采用烟气干燥。而对于褐煤，由于挥发分高，易着火发生爆炸，此外，由于水分高，传统热风干燥损失大。干燥效率低，产品水分也不稳定，在我国大力提倡节能减排的社会形势下，需要高效、低能耗的褐煤脱水技术来改变我国传统直接燃烧方法效率低下、设备利用率差的现状。
参考文献
［1］尹立群．我国褐煤资源及其利用前景［J］．煤炭科学技术，2004，32(8)：12—14
【关键词】煤技术使用现状发展
一、我国煤炭开发和使用现状
18世纪以来，煤炭资源逐渐成为人类社会最经常使用的能源，在世界能源结构中居于不可动摇的地位，被誉为黑色的金子、工业的粮食。
煤炭作为我国重要的化石能源，为经济的蓬勃发展作出贡献的同时，由于落后的燃煤技术、观念和装备，使煤炭资源的利用率普较低，加上不合理的开采利用导致污染严重，从而使环境与经济之间的矛盾日益突出，成为制约地区经济发展的桎梏之一。
二、我国洁净煤技术的发展
为了从根源上改变日益加深的生态恶化，提高煤炭的能源效率，实现经济和生态的协调发展，我国在煤炭开发、加工、燃烧、利用的技术及装备等方面进行了一系列研究和推广，使以煤炭洁净加工和利用为重点的的洁净煤技术迅猛发展，不断推进着洁净煤技术的工业化和产业化。
洁净煤技术源于20世纪80年代的美国，是指在煤炭开发利用的全过程中，旨在减少污染物排放和提高利用率的煤炭开采、加工、燃烧、转化、利用和污染控制等综合技术的总称。洁净煤技术主要包括洁净开采技术、燃前净化加工与转化技术、燃中处理及集成技术、燃后净化处理技术。我国的洁净煤技术主要包括四个技术领域、19项技术：煤炭加工领域：指煤炭利用前阶段，包括选煤、型煤、配煤、水煤浆技术；煤炭高效燃烧及先进发电领域：循环流化床、增压流化床联合循环发电、煤气化联合循环发电、低NOx燃烧、常规超临界与超超临界发电技术、中小型工业锅炉改造；煤炭转化领域：煤炭气化、煤炭液化、多联产、燃料电池；污染控制与资源化再利用领域：烟气净化（脱除SO2、NOx）、烟气净化（控制烟尘和颗粒物）、电厂粉煤灰综合利用、煤层气、矿区生态环境技术。
三、我国洁净煤技术的现状
（一）燃烧前的净化加工技术
（1）选煤。煤炭洗选是利用煤和杂质、矸石的密度、硬度等性质差异，通过机械筛分、人工拣矸、物理化学选煤、微生物选煤等方法，使煤和杂质有效分离，加工成质量均匀的煤炭产品。
目前我国的大型浮选床技术、离心力复合立场选煤技术、微细介质重介质旋流器等均可有效地降低硫分和灰分的含量，优化产品结构，提高产品的综合竞争力。
（2）型煤。型煤加工是指一种或数种散煤或低品位煤与一定比例的石灰固硫剂、黏结剂、助燃剂、节能减排增效剂等通过加压等过程加工成为具有一定形状、尺寸和强度的煤制品。
型煤按照用途主要分为民用型煤和工业型煤，民用型煤主要以黄土为黏结剂，加工工艺比较简单，热量稳定性较强。工业型煤是原煤通过添加煤焦油沥青作为黏结剂，石灰作为固硫剂来减少热量的流失。
（3）配煤。配煤是将不同品质的煤经过筛选、破碎、按比例配合等过程，改变煤的岩相组成、物理特性、燃烧性能，从而达到优化产品结构、提高燃烧率、降低污染物排放的目的。动力配煤目前已经成为适合中国国情的洁净煤技术，有效地调整煤炭中硫分、灰分、含氮量、氯、氟等有害元素的含量，减少污染物排放。
（4）水煤浆。由于水煤浆含硫量和灰分较低，燃烧效率相对较高，加上NOx、SO2、烟尘等的排放量低，逐渐成为一种洁净的煤基燃料和新型煤代油燃料。我国在水煤浆工艺技术方面处于国际先进水平，先后完成了动力锅炉、电厂锅炉、轧钢加热炉、热处理炉、干燥窑等水煤浆工程试验，工业成套应用技术也得到推广。
（二）煤炭高效洁净燃烧技术
（1）循环流化床燃烧技术。目前，国外的循环流化床锅炉技术正逐渐朝大型化方向发展，我国也已经具备设计制造75t/h循环流化床锅炉的能力，并在循环流化床基础研究方面取得突出成就，完成了专用设计软件。
（2）燃煤联合循环发电。联合循环发电技术包括煤气化联合循环发电、常压流化床燃煤联合循环发电及增压流化床燃煤联合循环发电等。我国在煤气化循环发电关键技术方面，特别是IGCC工艺、煤气净化、余热系统方面都做了深入研究，加强了技术宣传和技术转化。
（三）煤炭转化为洁净燃料技术
（1）煤的气化技术。煤炭气化是指在常压或者加压下，通过空气、蒸汽和氧气等气化剂与煤炭发生反应，从而生成热值低或热值高的煤气，在煤炭气化过程中，可以有效地脱除硫分、氮、灰分等，形成洁净的气体燃料。目前完全气化技术已经日益完备，并广泛应用于农用化肥和城市民用煤气等领域。
（2）煤炭液化技术。煤炭液化是在一定条件下，将固体煤炭转化为洁净的液体燃料。目前煤炭的液化技术主要有直接液化和间接液化两种方式，直接液化是直接将煤炭转化为液体洁净燃料或原料，而间接液化是指先将煤炭气化，然后再将煤气液化。我国在煤炭间接液化方面已经完成MFT合成汽油新工艺的工业试验。
（3）燃料电池。燃料电池是目前最引人瞩目的能源装置之一，不仅可以有效控制温室效应、保护生态环境，同时可以解决严峻的能源枯竭问题，成为21世纪的理想技术，它的推广会促进经济的发展，特别是汽车产业和公共汽车领域。
（四）污染物排放控制与废弃物处理
（1）烟道气净化。烟道气净化是利用烟气中飞灰颗粒与烟气密度及电性质的差异，使用水膜除尘器、袋式除尘器、电除尘器等去除飞灰颗粒、脱硫脱氮。目前烟道气净化技术方面处于起步阶段，许多中小型锅炉没有安装除尘器，因此，研制适合我国中小锅炉使用的除尘器是提升烟道气净化技术的关键。
（2）粉煤灰综合利用。粉煤灰作为燃煤电厂排出的工业废渣，是一种放错地方的资源。如果不加以处理，就极易产生灰尘烟尘，污染环境，产生温室效应，甚至会污染水系统，导致河流淤塞。
我国的粉煤灰综合利用技术比较成熟，不仅被用作水泥、混凝土的掺合料，还可以制造烧结砖、蒸压加气混凝土、空心砌砖，也可制作出微生物复合肥改良土质。
关键词煤化工；工艺技术；展望
中图分类号TQ536文献标识码A文章编号1674-6708（2012）80-0096-02
人类要生存，社会要发展就必须依靠能源，而煤能源在世界矿物能源储量中位居首位。我国的能源主要依靠煤能源，煤炭在能源结构中所占的比例为75%，它合理利用煤炭能源，充分体现了高效、洁净、经济的优点，这对煤化工的利用是一个重大突破。煤化工所牵涉到的范围很广，可以生产绝大部分的石油化工产品。在当前阶段，我国的油储存量开采不足和油品紧张的矛盾日益突出，在未来煤化工的发展也直接关系到我国经济的发展和能源战略的安全。本文在此从国产化和工程化的方面出发，对煤气化工艺技术的发展和合成气制乙烯以及甲醇、二甲醚等一些工业化和大型化途径进行了阐述。煤气化工艺技术是煤化工的重要技术，在此重点论述了煤气化技术的未来发展和应用开发等问题。
1煤化工的三个工业化层次
在煤炭工业发展中，煤气化、化工原料和燃料的合成已经成了主要研究对象。在煤气化新技术的不断发展中，化工原料合成工艺也日趋成熟，当前阶段，将煤制合成气作为重要原料来生产多种化工产品和合成燃料已经形成，这也是煤化工工业的重大改革。
煤化工工艺根据它的步骤来划分，可以分为煤制合成气、合成气的加工和深度加工三个主要步骤。其中，煤化工的第一个层次是水煤浆或者干煤粉通过部分的氧化法生成了合成气。而醇类、烃类以及其他碳氧化合物的合成构成了合成气加工的工艺路线。它们不仅可以成为单独的工业产品，也可以作为加工的中间品。那么，甲醇下游产品如碳酸二甲酯、醋酸等，和烯烃的下游产品如聚乙烯、聚丙烯等所占的比例最多，它是化工行业的重要支柱。
2煤气化的方法和技术
2.1煤气化的方法
在煤转化发展过程中，煤气化是最主要的一种技术。近年来煤气化技术的不断发展，所形成的气化方法也不尽相同，可以分成流化床气化、移动床气化、熔融床气化以及气流床气化这四种方法。其中，熔融床气化方法还在试用时期，而其他三种方法都已经工业化。
2.1.1流化床气化方法
这种方法是采用了不大于八厘米的颗粒煤作为原料，同时把气化剂作为流化介质，然后通过流化床的气体分布板从下由上通过床岩。流化床内气和固直接的返混和接触良好，它的传质和传热速率都很高，所以流化床的组成和温度都比较均衡。
2.1.2移动床气化方法
这种方法又叫固定床气化，这种方法需要逆向操作。一般可以分为常压和加压两种方法，常压法操作简单，但必须用块煤，不可以采用低灰熔点的煤。而加压法是在常压法的基础上进行改进和提高的，一般采用氧气和水蒸气作为气化剂，很大提高了煤种的适应能力。这种方法一般采用Lurgi加压气化法，所生产出来的煤气中的甲烷含量比较高。
2.1.3气流床气化方法
气流床是固体在燃料气化时，气化剂把煤粉带进气化炉进行并流气化。它的特点主要是气流隔开了各自的煤粒，燃料的粘结性不对气化过程产生影响。燃料在气流床气化炉的反应区做短时停留，燃料和气化剂快速反应。采用氧气和少许水作为气化剂，可以保持较高的反应温度。在气流床气化方法中，K-T炉法是最早被使用的。它一般在常温状态下操作，但出现了一些问题，后来又研究出了加压气化工艺-Shell和Prenflo方法。
2.2煤气化的技术
如今已工业化的煤气化工艺有以下几种：Texaco水煤浆加压气化、Lurgi固定床加压气化、Dow水煤浆加压气化以及Shell粉煤气化。
2.2.1Texaco水煤浆加压气化技术
Texaco水煤浆加压气化技术是将水煤浆作为原料，和工艺氧气在气化炉中进行部分的氧化反应，在气化压力和高温下，最后获得合成气CO和H2。这种工艺碳转化率和有效气成分很高，它安全性高，对煤种的适用范围广，有比较大的操作弹性，三废处理比较简单，有利于保护环境。
2.2.2Lurgi固定床加压气化技术
这种气化法对煤质有比较高的要求，只能用块煤，粗煤气中甲烷的含量比较高，比较适合生产城市煤气，而且三废不容易处理。
2.2.3Dow气化技术
这种气化技术工艺优良，有可能被用在化工生产方面。Dow气化炉可以分成两段，它具有以下一些优点：和Texaco互相比较，它的氧耗、煤耗以及吨氨能耗都比较低，气化条件比较温和，在二段炉可以采用一般的耐火砖，而且成本低，材料适应性广。运用这种水煤浆气化来生产甲醇和合成氨，或许是一种可行的方法。
2.2.4Shell粉煤制气工艺
它是一种洁净的煤气化工艺技术，原料适应性强，这种工艺不仅适合联合发电，还可以将制取的合成气作为化工原料。它直接采用干粉煤进料，对于原料选择更广泛，成本低，煤种的转化和煤的消耗低。
2.2.5水煤浆化工的现状和技术开发
在煤化工中，采用水煤浆为原料，最难解决的问题就是怎样才能提高水煤浆的煤浓度，让浆体保持稳定状态。在工业配置中，水煤浆离气化炉比较短，中间贮槽的容积比较小，储存时间可以在几个小时到几天之内。提高浆体中的煤浓度可以采用对添加剂性能进行改善和增加第二种含碳固体的方法。这几年来，国家引进的水煤浆气化设备已经慢慢投产，虽然操作流程简便，但也存在一些缺点。干粉煤气化在我国的经验还不成熟，在国外主要是用来发电。
3对煤气化未来的设想
总的来说，煤化工工艺还有一些缺点：例如运输困难、成本高、污染环境等。运输渠道都是通过轮船和铁路，运输量很大，成本很高，而且在生产过程中排出的废渣、废气等毒害物质，给水源、空气和土地带来了污染。化工装置在配置煤气化技术的时候，都是独立设置的。这种气化设置比较分散，根本无法解决运输量大，污染环境等问题，在21世纪的化学工业发展中已经不能适应形势的发展。在未来的煤气化发展中，可以考虑在煤矿的坑口，设置很多大型化的煤气化装置。另外，还可以在坑口旁边建立大型的煤化工综合性企业，从而提高煤化工产业的经济效益，让运输紧张状况得到缓解，也让城市周围工业区的环境污染得到改善，希望在不久将来这种设想能成为现实，成为将来煤化工发展的方向。
参考文献
[1]曹征彦.中国洁净煤技术[M].北京：中国物资出版社，2008.
[2]陈文敏，李文华，等.洁净煤技术基础[M].北京：煤炭工业出版社，2007：116-119.
