煤气化工艺节能减排技术及应用

王志敏

摘要：随着国家经济的发展越来越好，各行业的不断提高，对能源的消耗也越来越大。煤气化能源也包含在环保的内容中，节能技术的应用和减少排放的煤气化过程的改善状况,直接排放废气、废物等,增加了保护环境的属性的煤气化过程,确保人们对煤炭气化过程更加放心。节能减排在煤气化工艺中的应用为煤气化工艺节约了资源，降低了煤气化工艺的消耗。这种应用推动了煤气化工艺向好发展，改善了煤气化工艺在人们心中的形象。

关键词：煤气化工艺；节能减排技术；应用

引言

煤气化工艺是煤清洁高效处理的关键方式，是煤化工产品生产过程中必要的步骤。目前，主流应用的煤气化工艺技术为高温高压的气流床气化技术，在气化技术的应用过程中，物料类型会对气化能耗产生一定的影响。为了降低煤气化工艺的能耗，需要对不同原料煤质下煤气化工艺的能耗情况进行分析。

1煤气化的类型

1.1固定（移动）床气化工艺

在固定床气化工艺中，煤由气化炉的顶部进入，气化剂从气化炉底部进入，煤和气化剂逆向流动，并发生气化反应。煤料速度与气体上升的速度比较视为很慢，可视为静止不动，因此也可以将其称之为固定床气化。该技术的技术特点是：技术成熟，投资少；对于原料的要求高，生产能力较小，能耗大；气化时产生的二氧化碳含量高，气化过程需要足够的氧；污染物含量多，排放污水中含有害物质浓度高，对于环境污染严重。

1.2流化床气化工艺

流化床气化技术是利用流化态的原理和技术，使煤颗粒通过气化而达到流态化。流化床的特点在于其在气—固两相之间有较高的的传热、传质效率，床层中气固两相的混合几乎可视为理想混合，其床层颗粒分布和温度分布均匀。该技术特点为：参与反应的煤种为褐煤、不黏结性煤、弱黏结性煤，对煤质的要求高，并要求煤有较高活性；气化炉具有很大的操作弹性，开停车方便，并且炉内无运转设备，检修工作量小；工艺流程较短，设备结构较为简单，投资少，建设周期短；炉的中上部有增设喷嘴，使上升过程中未反应的煤粉进一步气化；煤气中含有的二氧化碳、甲烷含量较高，而且含尘较多。

1.3气流床气化工艺

气化床是利用流体力学中射流卷吸的原理，将煤浆或煤粉颗粒与气化介质通过喷嘴喷入气化炉内，射流引起卷吸，并高度湍流，从而强化了气化炉内的混合，有利于气化反应的充分进行。

1.4水煤浆气化工艺

水煤浆气化是煤经破碎进入湿式球磨机，与水、添加剂反应后制成水煤浆，然后用隔膜泵将其送入气化炉，在烧嘴出口处与氧气混合雾化后进入气化炉，并发生气化反应，生成以CO、H2为主要成分的粗合成气。

2煤气化装置设备中经常出现的腐蚀因素

2.1金属材质问题造成的腐蚀

煤气化设备通常都是由金属制作而成，因为金属的属性不一样，所以其性质存在一定差异性，比如材料腐蚀能力也存在一定不同。通常而言，对煤气化设备进行制作过程中，通常都会选择运用铸铁以及不锈钢材料等。但是在铸铁和碳钢中，其抗腐能力相对较低。通常来说，属性相对粗糙的金属一般在抗腐蚀当中的表现非常差。目前部分煤气化企业为了降低资金投入，在材料选择时通常都会选择运用晶粒直径非常大的金属材质煤气化设备，导致其抗腐蚀性能力很差，这样也会对生产工作展开造成制约。

2.2应力腐蚀破裂

在很大程度上，奥氏体不锈钢的发展是为了满足各种环境中对防腐性能的要求。许多合金曾是被设计用于一种特定环境的，随后其应用范围越来越广泛。因此，对超级奥氏体不锈钢的选用，其耐腐蚀性能是一个很重要的依据。这里主要介绍均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀破裂。普通奥氏体不锈钢比铁素体不锈钢和双相不锈钢更容易发生由氯化物引起的应力腐蚀破裂。然而，超级奥氏体不锈钢却具有非常高的抗应力腐蚀破裂的能力，在许多情况下其效果还优于双相不锈钢抗应力腐蚀破裂的能力。与普通不锈钢相比，超级奥氏体不锈钢有着非常优异的抗应力腐蚀破裂的能力。煤气化生产过程中，产生的硫化氢会增加出现应力腐蚀破裂的风险，特别是经过深加工的部件，较容易出现裂纹。在硫化氢和氯离子同时存在的情况下，不锈钢出现应力腐蚀破裂的危险性就更大。而超级奥氏体不锈钢在此类“酸性”环境中具有很强的抗应力腐蚀破裂能力。

3煤气化工艺节能减排技术及应用

3.1回收煤干燥后的水分

回收煤干燥后的水分是煤气化工艺节能减排技术应用后的效果。节能减排技术在煤干燥环节增加了水分回收系统，让煤干燥中形成的水蒸气、一氧化碳、二氧化碳等随着水分回收系统进入到节能减排装置，进行再次分离，对其中的水分、碳元素、氧元素等投入到煤气化工艺中再次使用，让煤气化工艺中的每一个环节都充满了科技性。回收煤干燥后的水分能帮助煤气化工艺运转中提供需要的水分，对煤气化工艺运转高温的情况能起到控制。这是节能减排技术在煤气化工艺中的作用，提高了能源再利用和循环的效果。回收煤干燥后的水分减少了煤气化工艺日常用水量，为企业节约了水资源的消耗，保障了自然中水资源的储存情况。这种应用是环保的体现，也是工作人员智慧的体现。值得在煤气化工艺中大力发展。

3.2废水排放及固废利用技术

由于气化炉碳转化率高，渣中含碳量低，气化渣和滤饼粘度低，更容易进行渣、水分离，有利于现场的清洁管理，真空过滤机排出的滤液可全部用来研磨煤浆，从而有效减轻环保的压力。在保证水系统正常浓缩倍数的情况下，处理每吨煤产生的废水量约为0.3吨，由于经过高温反应，排水中不含酚类、焦油等有机污染物，氨氮含量也较少，这些污水对污水处理工艺要求也较低，经过常规处理即可以实现全部回收利用或达标排放。目前运行的多套装置上，制浆系统采用有机物含量高、难于处理的精馏、合成废水作为工艺水制取水煤浆，有效降低了污水处理系统的压力，减少了废水排放，节约了水资源。

3.3平衡煤的燃烧反应

平衡煤的燃烧反应是煤气化工艺节能减排技术应用的有效措施。节能减排技术的应用下，让煤的燃烧反应变得更均匀，缓解了某一处燃烧特别剧烈，或者燃烧平平的情况，让煤气化工艺中的各个环节都受到节能减排技术的保护，增加煤气化工艺中的分解、加热、还原等反应情况。平衡煤的燃烧反应可以从煤气化工艺的运行中观察到，工作人员通过对相关数据的记录和统计就能做出正确的判断。这种措施对煤气化工艺节能减排技术是好的体现，保障了工作人员直面煤气化工艺异常的情况，加速了工作人员对煤气化工艺失误的判断。这种平衡对煤气化工艺运转是良好的，让其中的煤、煤气等能有更大的作用空间。减少工作人员持续添加煤资源或者其他资源的次数，发挥节能减排技术性能，提高煤气化工艺中的能源利用率，让煤气化工艺在节能减排技术中发挥出最大的能效，降低相关企业在煤气化工艺中投入的成本。平衡煤的燃烧反应是对煤气化工艺中的化学反应做出的平衡，增加了煤气化工艺中的循环条件，减少了煤气化工艺中的不利因素，让反应中的各种元素都被节能减排考虑进去，让煤气化工艺中原料的浪费情况受到控制。

结语

随着我国新型煤化工产业的发展，节能减排技术发挥的作用愈加明显。在提高煤气化工艺效率与质量的同时，也要重视节能减排技术的提升。

参考文献

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