现代煤气化技术发展趋势及应用综述

1 现代煤气化技术发展趋势

1.1 我国现代煤气化技术的发展

我国是煤炭大国, 煤气化技术在我国的发展已有几十年的历史。上世纪我国实现了从无烟煤到煤气化先进技术的研究, 并探索了水煤浆的加压气化及其他一些先进技术。这些现代煤气化技术已广泛应用在我们社会的生产生活之中, 促进了我国的经济的发展, 为社会各行的建设事业提供了必要基础。如今随着环保事业的发展, 煤炭的利用方式要通过科学技术, 实现洁净的转换, 这项事业是一项具有潜力和发展的工程。

1.2 现代煤气化技术的发展方向

(1) 高温气化:让煤炭重点组分于高温下得以钝化, 其最终产品变得更为纯净, 对环境的污染变得更小。

(2) 加压气化:使压力增大, 并且完成气体净化, 同时加大净化的投资, 从而降低耗能。

(3) 粉煤气化:减少气化反映时间, 提升气化炉的转化速率和生产效率。

(4) 纯氧气化:减少惰性气温度变化引起的损耗, 降低压缩中的耗能, 使煤气化更经济科学。

(5) 液态排渣:为保护环境, 降低污染, 煤渣要高温处理, 达到最大程度的净化。

(6) 气化炉大型化:降低成本, 提高项目建设效率。

2 主要煤气化技术的应用

2.1 气流床

气流床, 如图1的 (d) , 需要气化的粉煤悬浮在氧气 (或空气) 和水蒸汽之中。煤灰在气化炉的高温中熔融成液体从底部排出。大型的工业化气化炉有德士古、谢尔、KT等。这些气化炉典型的操作压力是35 Bar, 氧气是主要的气化介质。许多IGCC装置用的是气流床。与其他的气化炉相比, 气流床的产气量比较大 (100MWe) , 但是只能用化石燃料和精制废物, 很少用生物质燃料, 因为燃料的颗粒必须非常细 (一般在80~100微米) 。

2.2 流化床

在图1 (b) 和 (c) 所示的流化床气化炉中, 燃料在流化的小颗粒床中与适当的气化剂, 如空气或氧气、水蒸汽接触并气化。德国人温克勒在1921年发明了“流化床”, 并于1926年将空气鼓风的、工业化的流化床气化炉煤气用于发电机组。至1929年, 5个机组的发电量达到了100MW (A.M.Squires, 1983) 。1970年代发生的“石油危机”击发了人们对流化床气化的兴趣, 于是产生了如图1所示的第二代鼓泡流化床气化炉。对于气候变化的担心增加了人们对生物质气化的兴趣, 特别是流化床的生物质气化, 市场占有率已经接近20%。

流化床气化炉基本上分成两大类型:鼓泡流化床气化炉和循环流化床气化炉。

2.3 固定床或移动床

在移动床气化炉里, 固体燃料自上而下, 进入气化炉的气化剂与固体床层接触有三种方式:气化剂自下而上通过床层的气化炉称上排风气化炉 (图2) , 还有下排风气化炉和侧排风气化炉 (图1 (a) ) 。

世界上最闻名, 也是被最广泛使用的大型移动床气化炉就是鲁奇炉。从1955年起, 在南非, 鲁奇炉被用于煤炭的间接液化。大约从1900年起, 已经有小型的移动床气化炉。第二次世界大战期间, 有100多万这样的气化炉用于各种各样的交通工具, 如卡车、公交车、轮船、火车等等。

一个固定或移动床气化炉由燃烧和气化, 两个反应区域组成。图2是一个固定床气化炉的简单表示。假设进入气化炉的煤炭已经是脱除了挥发分的半焦, 下部只有碳燃烧生产二氧化碳的反应以及放出热量供上部吸热的气化反应所用。在燃烧区域, 生成的灰渣从下面排出。燃烧生成的气体和水蒸汽向上, 半焦向下移动。所有的水蒸汽与碳的反应、二氧化碳与碳的反应都发生在这个吸热区域内。

3 结语

综上所述, 我国作为煤炭能源大国, 在历经许多年的探索与发展过程中, 我国在煤气化技术的研究方面取得了很多丰硕的成果, 在实际应用中还存在着诸多的不足, 与国外先进技术相比, 还有着一定的差距。这需要我们在今后的创新与研究中, 国家有关部门要加大投资力量;明确煤气化技术的发展方向与目标;建立完善有关煤气化技术发展战略和规范, 做好有力的政策支持;还要大力培养煤气化技术的专业技术人才, 提升整体技术人员的素质, 奠定好技术基础;还要不断创新与研究新技术, 朝着高效、环保的目标努力, 并及时运用于具体的生产生活当中, 以促进我国现代煤气化技术的发展, 为我国的现代化建设事业提供有力的保障。

摘要：如今, 随着我国社会经济的迅速发展, 生活和建设的各领域对能源的需求与日俱增。煤炭一直是我国能源的主体, 煤炭生产总量也在逐年快速提升, 而其消费量占我国总消费量的很大比重。现在, 环境保护问题受到人们越来越多的关注, 如何实现煤炭向清洁、高效的利用转换是未来发展的必然趋势, 煤气化是更新利用的一种良好途径。我国十分重视现代化煤气技术的研究与发展, 其在实际应用中也发挥了举足轻重的作用。本文通过实例介绍并探讨了现代煤气化的在我国的发展与应用, 仅供大家参考。

关键词：煤气技术,发展趋势,应用

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