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开发经济的洁净高效的煤炭气化技术 煤科院 研究员 陈家仁 2014年7月 1、序言 煤炭气化是把固体的煤变成可燃烧的气体燃料的技术，最初它用于生产各类燃烧用气体燃料，后来用于化工合成气的生产。由于气体燃料的输送方便，使用时易于调节等优点而广受用户的青睐。 目前的煤化工企业，大都采用煤的气化作为其第一步工序。煤气化技术的发展虽然始于18世纪，但到最近几年，煤的气流床的加压气化技术还在我国不断推陈出新，方兴未艾。 在上世纪60年代，原苏联等一些国家发现了大量的天然气。质优（热值高）价廉的天然气，很快代替了煤制气。然而，对于世界各国来说，天然气的储藏量是非常不同的。常规天然气的储藏量，伊朗号称世界第一，加上俄罗斯和卡塔尔三国之和相当于世界储量的48%。 几年来美国加拿大一些地方，在非常规天然气—页岩气开发上，获得可喜的进展。 美国的页岩气产量目前已达到1800亿m3/a, ,使国内天然气供应自给有余。目前美国的天然气产量已超过俄罗斯，成为世界第一大天然气生产国，也使其国内的天然气价格从开始的3.25元RMB/m3,降低到了原来的1/5,到只及我国目前天然气价格的1/7的水平（0.6元RMB/m3）。 国内一些专家、学者也想在中国复制美国的办法进行‘页岩气革命’，因为根据美国的资料和我国国土资源部的资料，我国的页岩气资源为世界第一，比美国还略多一些（接近36×1012m3左右）。 经过初步的实践后发现，在我国复制‘页岩气革命’可能还有一些具体问题需要解决。如：a,我国的页岩气钻井深度较深，大都深于3000米； b,含有页岩气的地块，有些处于地震的‘断裂带’，开采时容易诱发地震； c,我国的水资源较缺，压裂所需的水含有沙子和化学物质（用于杀灭水中微生物），这些水需要处理后复用，处理的费用会增加一些成本； d,目前我国‘水平井’的打井技术与国外比，在技术上还有较大差距。 据中石油系统的专家在《中国能源报》上写文章介绍，我们打一口‘水平井’别人可打10口。无疑目前技术上的差距也会使我们页岩气的生产成本增加。 因此，在近来媒体发表的文章中，一些人就主张在我国对‘页岩气革命’应‘冷处理’。看来，我们还必须按自己国家的具体情况来办事。 根据我国化石能源的赋存情况来看，我国的煤炭相对较丰富，而油气资源较少，目前进口的依赖较多。很多西方国家和媒体都千方百计地希望唱衰我国的能源供应的安全战略。我们一定要把经济、高效、洁净的煤气化技术发展好，使我们今天能靠着煤炭，保证我国发展的能源供应。将来靠煤、油、气、核、新能源、可再生能源多轮驱动的能源供应体系立足国内多元供应保安全fluidized bed)、气流床(entrained flow)和熔渣池(slagging bath)等四大类的技术。 从流体流动状态和煤的粒度来看，前三种分别代表了块煤、碎煤和粉煤，在固定、流化和夹带的三种情况。 从炉内的气氛来说，必然是部分氧化的还原性气氛。一个煤气化的气化炉，可以形象化地比作一个人的消化系统，要（煤）吃得下、（渣）排得出、消化好（出好气，多出气）。 3、2,1 块煤固定床气化技术其特点是要求使用块煤作为原料，一般粒度级别13~25mm、25~50mm ；炉内气化剂空截面气流速度通常为0.1~0.2m/s；炉内各层层次分明，界线清楚，由下到上分别为灰层、氧化层、还原层、干馏层、干燥层；产品中有各种烃类产物可供利用但加工处理要增加设备投资和增加生成污染的风险。 固定床的气化炉底部和顶部有两个天然的热交换器（即底部热灰渣加热入炉的气化剂，使排出的灰渣温度降到常温；和炉顶部冷的入炉煤与下部上升的热煤气热交换，使出炉煤气降到500℃或以下，这样就可使气化整体热效率提高。与‘先进的气流床’或流化床气化技术相比，其比氧耗是最低的，只及常规水煤浆气化炉的一半；投资极少，一套碎煤加压气化炉MarkⅥ型（Ф3.85m ）或一套Ф3.6mBGL气化炉的几大件总价格，只有2000~3000万元。单炉气化能力为~1000吨煤/天，而同规模的国产航天炉也得好几个亿了。 以往人们认为这种气化工艺的单炉生产能力较低。但这几年使用了加压、高温液渣等技术改进后，规模能力也达到了相当水平。如鲁奇MarkⅥ型炉，日气化煤量也可达到1200吨，而鲁奇MarkⅤ型的5米直径气化炉则可以达到1800吨/天。Ф3.6 m规格的液态排渣气化炉，根据英国西田厂试验的结果，通常相当于固态排渣气化炉的2.5~5倍。最近在中煤能源公司的图克化肥厂，开车了6台BGL炉，单炉小时供氧量接近近一万立米，单炉日气化能力为800多吨/天，对此人们期待今后会有更多好消息传来。 3、2,2 流化床气化技术 德国的温克勒流化床气化炉，很早就应用于生产。根据相同的原理，原苏联国立氮肥设计院（ГИАП）经过改进和试验炉试验，设计了ГИ