[摘要]从煤制气的应用领域及煤气化技术的分类谈起,阐述因煤制宜应成为气化技术选择的首要条件,气化技术之洁净、高效、经济、成熟和安全等五个方面须全面重视,装置的大型化有利于集约化效应的发挥,而吃透煤的气化特性和气化技术的优缺点对于气化技术的选择尤为重要,并指出没有万能气化炉,理论与实践良好结合方能更好地指导煤气化技术的研究与应用。
[关键词] 煤气化;因煤制宜;洁净高效;集约化效应;气化特性;万能气化炉
[中图分类号] TQ 546.2 [文献标志码] A [文章编号] 1004-9932(2017)02-0001-04
1 煤制气的应用领域及煤气化技术的分类
煤制气即煤气化,一般是指煤与气化剂经过氧化还原反应生产煤气的过程。
煤制气与煤受热干馏过程不同,煤的炼焦通常采用隔绝空气的高温干馏来实现,得到的产品主要是气、固、液态的焦炉气和冶金焦及煤焦油,炼焦的主要目的是得到高炉冶炼所需的高强度冶金焦。
煤制气也不同于煤制油生产中煤的中、低温干馏,后者通常采用伍德式“兰炭炉”来实现,主要的目的是得到适合于催化加氢获得可替代石油的各类油品。
煤气化也称煤的完全气化,其目的主要是获得煤气,固体残渣仅剩下灰分。煤气化又不同于煤的燃烧,煤燃烧产生的是烟气,而气化产生的是煤气。煤气化必须在还原性气氛下进行,因此国外有些人称其为煤的部分氧化(Partial Oxidation),因为如果完全氧化(Full Oxidation )就是燃煤锅炉了。
煤气化的产品煤气主要有两大用处:一是作为燃料气,包括工业窑炉的燃料气、还原用煤气,也包括民用燃气;另一个是作为化工合成用的原料气,通常叫合成气。
合成或加氢主要是用煤气中的CO和H2,通常CO也可通过与水蒸气发生变换反应而转换成H2。因此,常把此两成分称为合成气的有效成分,将得到1 000 m3有效气所需的煤耗和氧气消耗分别称为“比煤耗”和“比氧耗”,并通过“比煤耗”和“比氧耗”比较气化技术效率的高低。
煤气化技术通常分为地下气化和地面气化两类。
俄国化学家门捷列夫最早提出煤的地下气化的概念,前苏联领导人列宁和斯大林均力挺这项技术;之后又进一步发展,认为可用这项技术来代替地下采煤,亦称为“化学采煤”。在此种背景下,前苏联搞了多年的地下气化,但由于地下情况过于复杂,又不便用氧气,使得得到的煤气用途受限,长期没有达到较为理想的效果。从事该项工作的研究者——丘哈诺夫,后来是最反对“地下气化”的,他抱怨说:“几亿的卢布都烧到大气里去了”。
我国的地下气化研究是由中国矿业大学和原煤炭部安监局主持搞的,均是利用报废矿井的边角煤柱建设地下煤气化炉。中国矿业大学的研究,其主要控制装置大半在井上;而原煤炭部安监局的研究,是将气化剂用管道送至地下气....