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摘要：作为现代煤炭利用的新型途径，煤加压气化技术的发展得到了长足的发展。本文阐述了煤加压气化技术所具有的优势和流程。同时此种成熟可靠的技术可以适用于各种煤炭种类，是众多大型氮肥企业可选用的气化技术之一。
关键词：煤 加压气化技术 发展
在现如今国内外以煤为原料的化工产品生产中，大多采取了多种样式的煤气化工艺，如粉煤流化床气化、常压固定床间歇气化、粉煤气流床气化、碎煤加压气化，包括GSP炉、Shell炉、Texaco炉等，各样式的气化方法都会有自身的优缺点，对原料煤品质的要求也不尽相同。同时，在技术成熟程度、工艺的先进性方面也有着差异。所以，在实际中我们要根据采用的煤种类、产品结构、技术成熟可靠性及投资来选择气化方法。
一、煤加压气化技术概述
鲁奇气化炉是当前世界上在众多加压煤气化工艺中再运装置和业绩最多的炉型，当前世界上最成功也是唯一的大型煤制油化工联合体是坐落于南非的SA-SOL公司，其所应用的煤气化技术就是来自德国的鲁奇加压气化技术。该公司现有气化炉97台，其中SASOL Ⅰ厂有17台（13台MK Ⅲ型、3台MK Ⅳ型和1台能力为66000m3/h的MK Ⅴ型），SASOL Ⅱ厂和SASOL Ⅲ厂各有40台内径为3.8m、能力为41000m3/h的MK Ⅳ型气化炉，SASOL鲁奇气化炉设备的利用率能够达到94%。
在国内，鲁奇煤气化炉也有一些成功的应用范例：山西化肥厂改造工程，增建1台气化炉；哈尔滨依兰气化厂，5台气化炉；山西化肥厂一期工程，4台气化炉；河南省义马气化厂一期，3台气化炉；云南解化煤制氨，共14台气化炉；山西潞安煤基16万t合成油示范工程，4台气化炉；河南省义马气化厂二期工程，2台气化炉。目前在建的大唐国际SNG的化工厂、新疆广汇80万t二甲醚一期工程，均采用该气化工艺。
鲁奇煤气化技术所具有优点包括：
1、在融合了术高效的熔渣气化技术和成熟的移动床加压气化技所具有的优点后，可以充分的气化劣质煤；2、煤炉逆向气化，煤在炉内停留时间高达1h，反应炉操作温度和炉出口煤气温度低；3、较低的氧耗量，在目前三类气化方法中氧耗量是最低的；4、该技术的热效率高于流化床气化技术的效率；5、最终所得到的总体工艺效率要比其它气化技术要高；6、在经过之前大量工业化应用验证的基础上，该技术安全可靠；7、几乎全部能够利用原料煤中的碳，碳转化率在99.5%以上，不会有无资源的浪费；8、在分离粗气中的焦油后直接可加工成副产品，也可在气化炉中进行气化；9、较小的废水处理装置，气化炉排渣可筑路、无污染；10、投资低，性价比高。
二、气化炉
煤加压气化炉都带有夹套锅炉，每台气化炉配1台灰锁、1台煤锁、1台废热锅炉、1台洗涤器和1台灰锁膨胀冷凝器。
加压气化炉炉内设有搅拌装置，用于气化强黏结性的烟煤外的大部分煤种。为了能够有效地气化有一定黏结性的煤种，在气化炉炉内上部设置了搅拌器与布煤器，把二者有机的安装在同一空心转轴上，其转速的大小根据气化用煤的黏结性和气化炉生产负荷来进行调整，一般为10～20 r/h。煤从煤锁加入，通过布煤器上2个布煤孔进入炉膛，平均布煤厚度在15～20 mm/r，从煤锁下料口到煤锁间的空间，约能储存0.5h的气化炉用煤量，可以用来缓冲煤锁在间歇充、泄压加煤过程中的气化炉连续供煤。
在炉内，在布煤器的下面安装搅拌器，通常情况下会设有上、下2片搅拌桨叶。桨叶深入到煤层的位置与煤的结焦性能有很大的关系，其位置深入到气化炉的干馏层，以便于破除干馏层形成的焦块。桨叶的材质可以使用耐热钢，可以在其表面堆焊各样式的硬质合金，提高桨叶的耐磨性能。搅拌器、桨叶、布煤器均是壳体结构，外供锅炉的给水需要通过布煤器、搅拌器。首先，煤进入搅拌器最下端的桨叶进行冷却，然后再依次通过冷却上桨叶、布煤器间的空间返回夹套形成水循环，锅炉水的冷却循环方式对布煤搅拌器的正常运行特别重要。因为当搅拌桨叶在高温区进行工作时，如果水的冷却循环不正常，将会导致搅拌器及桨叶超温烧坏造成漏水，从而造成气化炉运行的中断。
同时，此种炉型也可不安布煤搅拌器，可以进行气化不黏结性煤种。整个气化炉上部传动机构取消，只保留煤锁下料口到炉膛的储煤空间，结构相对来说较为简单。
炉篦分5层结构，从下到上逐层叠合固定在底座上，顶盖呈锥形，炉篦材质选用耐磨、耐热的铬锰合金钢铸造。最底层炉炉篦下面有3个灰刮刀安装口，气化原料煤的灰分含量来决定灰刮刀的安装数量。如果灰分含量较少，则可以安装1～2把刮刀。如果灰分含量较高，就需要安装3把刮刀。支承炉篦的止推轴承体上有注油孔，由外部高压注油泵通过油管注入止推轴承面进行润滑，润滑油需要是耐高温的过热缸油。炉篦的传动采用液压电动机传动。液压传动具有结构简单、调速方便、工作平稳等优点，但为液压传动提供动力的液压泵系统设备较多，故障点由此也增加较多。介于气化炉直径过大，为使炉篦得到均匀受力，可以使用2台电动机对称布置。
灰锁与煤锁的上、下锥形阀采用硬质合金密封面，延长煤、灰锁的运行时间，减少故障率。南非SASOL公司在煤灰锁上、下锥阀的密封面采用了碳化硅粉末合金技术，使锥形阀寿命延长到18个月以上。
三、工艺流程
加压气化装置由气化炉及排灰灰锁和加煤煤锁组成，气化炉直接与煤锁和灰锁相连。装置运行时，在经过破碎筛分成5～50 mm的煤后，经过自动操作煤锁进入到气化炉。在煤被装满之后，随即对煤锁进行充压，从常压一直充至气化炉的操作压力。在向气化炉加完煤之后，煤锁卸压至常压，随即开始下一个加煤循环过程。
用来自气化炉的粗煤气和来自煤气冷却装置的粗煤气使煤锁分两步充压；煤锁卸压的煤气收集于煤锁气气柜，并送往燃料气管网。减压后，留在煤锁中的少部分煤气，用喷射器抽出。通过煤尘旋风分离器和布袋除尘器除去煤尘后排入大气。 气化剂-蒸汽、氧气混合物，通过安装在气化炉下部的旋转炉篦喷入，在燃料区燃烧一部分煤，为吸热的气化反应提供所需的热。在气化炉上段，刚加进来的煤向下移动，与向上流动的气流逆流接触。在此过程中，煤经干馏、干燥和气化后，残灰留下，灰由气化炉中经旋转炉篦排入灰锁，再经灰斗排至水力排渣。灰锁也进行充、卸压的循环，其中充压用过热蒸汽来完成。
气化炉为带夹套的Mark Ⅳ型，每台气化炉配1台灰锁、1台煤锁、1台洗涤器和1台废热锅炉。产气量决定灰锁与煤锁装卸料的频率。离开气化炉的煤气首先进入洗涤冷却器，煤气用循环煤气水加以洗涤并达到饱和状态。洗涤冷却器将煤气温度降至200℃，再除去可能夹带的大部分颗粒物。
饱和并冷却后的煤气进入废热锅炉，通过生产0.5 MPa低压蒸汽来回收一部分煤气中蒸汽的冷凝热，多余煤气水送往煤气水分离装置。离开气化工段的粗煤气在压力达到2.91 MPa （g）、温度为181℃的饱和状况下，经粗煤气总管进入煤气冷却工段。
四、污水处理工艺
煤加压气化产生的粗煤气中含大量粉尘、水蒸气和碳化的副产物——轻油、焦油、萘、脂肪酸、酚、溶解的气体和无机盐类等，温度也较高。因此，需冷却和洗涤，以降温和除去粗煤气的有害物。在粗煤气洗涤和冷却时，这些杂质进入水中，形成气、液、固三态存在的多成分煤气水。
煤加压气化过程中产生的废水成分复杂，含焦油、氨、酚、尘等多种杂质，它们在水中含量高。煤种的不同导致各成分的含量也不同，但此种废水用常规生化、过滤、反渗透等方法无法直接处理，须先将水中尘、油、酚、氨等进行分离、回收，这样一方面回收废水中有价物质，带来一定经济效益；另一方面也使废水达到一般废水处理方法的进水要求。
根据煤加压气化工艺特点，废水处理工艺中，经焦油、粉尘分离后的水大部分返回工艺装置循环使用，多余水为工艺废水，再逐步经过酚、氨回收，生化处理等工艺等过程，最终让废水达到国家排放标准后排放。
五、结论
煤加压气化技术在全世界的广泛推广应用，让其作为一种相对成熟的技术逐渐得到人们的认可，不仅适用于贫煤、长焰煤、无烟煤，甚至是一些型煤也都可以进行处理。与此同时，推广这种技术还解决了复杂的废水处理难题，是一项利国利民的好技术。
参考文献
[1]姜从斌.航天粉煤加压气化技术的发展及应用[J].氮肥技术.2011（01）.
[2]杨云涛，宋军丽.不同煤种的加压气化研究[J].企业技术开发.2012（08）.
关键词：煤 加压气化技术 发展
在现如今国内外以煤为原料的化工产品生产中，大多采取了多种样式的煤气化工艺，如粉煤流化床气化、常压固定床间歇气化、粉煤气流床气化、碎煤加压气化，包括GSP炉、Shell炉、Texaco炉等，各样式的气化方法都会有自身的优缺点，对原料煤品质的要求也不尽相同。同时，在技术成熟程度、工艺的先进性方面也有着差异。所以，在实际中我们要根据采用的煤种类、产品结构、技术成熟可靠性及投资来选择气化方法。
一、煤加压气化技术概述
鲁奇气化炉是当前世界上在众多加压煤气化工艺中再运装置和业绩最多的炉型，当前世界上最成功也是唯一的大型煤制油化工联合体是坐落于南非的SA-SOL公司，其所应用的煤气化技术就是来自德国的鲁奇加压气化技术。该公司现有气化炉97台，其中SASOL Ⅰ厂有17台（13台MK Ⅲ型、3台MK Ⅳ型和1台能力为66000m3/h的MK Ⅴ型），SASOL Ⅱ厂和SASOL Ⅲ厂各有40台内径为3.8m、能力为41000m3/h的MK Ⅳ型气化炉，SASOL鲁奇气化炉设备的利用率能够达到94%。
在国内，鲁奇煤气化炉也有一些成功的应用范例：山西化肥厂改造工程，增建1台气化炉；哈尔滨依兰气化厂，5台气化炉；山西化肥厂一期工程，4台气化炉；河南省义马气化厂一期，3台气化炉；云南解化煤制氨，共14台气化炉；山西潞安煤基16万t合成油示范工程，4台气化炉；河南省义马气化厂二期工程，2台气化炉。目前在建的大唐国际SNG的化工厂、新疆广汇80万t二甲醚一期工程，均采用该气化工艺。
鲁奇煤气化技术所具有优点包括：
1、在融合了术高效的熔渣气化技术和成熟的移动床加压气化技所具有的优点后，可以充分的气化劣质煤；2、煤炉逆向气化，煤在炉内停留时间高达1h，反应炉操作温度和炉出口煤气温度低；3、较低的氧耗量，在目前三类气化方法中氧耗量是最低的；4、该技术的热效率高于流化床气化技术的效率；5、最终所得到的总体工艺效率要比其它气化技术要高；6、在经过之前大量工业化应用验证的基础上，该技术安全可靠；7、几乎全部能够利用原料煤中的碳，碳转化率在99.5%以上，不会有无资源的浪费；8、在分离粗气中的焦油后直接可加工成副产品，也可在气化炉中进行气化；9、较小的废水处理装置，气化炉排渣可筑路、无污染；10、投资低，性价比高。
二、气化炉
煤加压气化炉都带有夹套锅炉，每台气化炉配1台灰锁、1台煤锁、1台废热锅炉、1台洗涤器和1台灰锁膨胀冷凝器。
加压气化炉炉内设有搅拌装置，用于气化强黏结性的烟煤外的大部分煤种。为了能够有效地气化有一定黏结性的煤种，在气化炉炉内上部设置了搅拌器与布煤器，把二者有机的安装在同一空心转轴上，其转速的大小根据气化用煤的黏结性和气化炉生产负荷来进行调整，一般为10～20 r/h。煤从煤锁加入，通过布煤器上2个布煤孔进入炉膛，平均布煤厚度在15～20 mm/r，从煤锁下料口到煤锁间的空间，约能储存0.5h的气化炉用煤量，可以用来缓冲煤锁在间歇充、泄压加煤过程中的气化炉连续供煤。
在炉内，在布煤器的下面安装搅拌器，通常情况下会设有上、下2片搅拌桨叶。桨叶深入到煤层的位置与煤的结焦性能有很大的关系，其位置深入到气化炉的干馏层，以便于破除干馏层形成的焦块。桨叶的材质可以使用耐热钢，可以在其表面堆焊各样式的硬质合金，提高桨叶的耐磨性能。搅拌器、桨叶、布煤器均是壳体结构，外供锅炉的给水需要通过布煤器、搅拌器。首先，煤进入搅拌器最下端的桨叶进行冷却，然后再依次通过冷却上桨叶、布煤器间的空间返回夹套形成水循环，锅炉水的冷却循环方式对布煤搅拌器的正常运行特别重要。因为当搅拌桨叶在高温区进行工作时，如果水的冷却循环不正常，将会导致搅拌器及桨叶超温烧坏造成漏水，从而造成气化炉运行的中断。
同时，此种炉型也可不安布煤搅拌器，可以进行气化不黏结性煤种。整个气化炉上部传动机构取消，只保留煤锁下料口到炉膛的储煤空间，结构相对来说较为简单。
炉篦分5层结构，从下到上逐层叠合固定在底座上，顶盖呈锥形，炉篦材质选用耐磨、耐热的铬锰合金钢铸造。最底层炉炉篦下面有3个灰刮刀安装口，气化原料煤的灰分含量来决定灰刮刀的安装数量。如果灰分含量较少，则可以安装1～2把刮刀。如果灰分含量较高，就需要安装3把刮刀。支承炉篦的止推轴承体上有注油孔，由外部高压注油泵通过油管注入止推轴承面进行润滑，润滑油需要是耐高温的过热缸油。炉篦的传动采用液压电动机传动。液压传动具有结构简单、调速方便、工作平稳等优点，但为液压传动提供动力的液压泵系统设备较多，故障点由此也增加较多。介于气化炉直径过大，为使炉篦得到均匀受力，可以使用2台电动机对称布置。
灰锁与煤锁的上、下锥形阀采用硬质合金密封面，延长煤、灰锁的运行时间，减少故障率。南非SASOL公司在煤灰锁上、下锥阀的密封面采用了碳化硅粉末合金技术，使锥形阀寿命延长到18个月以上。
三、工艺流程
加压气化装置由气化炉及排灰灰锁和加煤煤锁组成，气化炉直接与煤锁和灰锁相连。装置运行时，在经过破碎筛分成5～50 mm的煤后，经过自动操作煤锁进入到气化炉。在煤被装满之后，随即对煤锁进行充压，从常压一直充至气化炉的操作压力。在向气化炉加完煤之后，煤锁卸压至常压，随即开始下一个加煤循环过程。
用来自气化炉的粗煤气和来自煤气冷却装置的粗煤气使煤锁分两步充压；煤锁卸压的煤气收集于煤锁气气柜，并送往燃料气管网。减压后，留在煤锁中的少部分煤气，用喷射器抽出。通过煤尘旋风分离器和布袋除尘器除去煤尘后排入大气。 气化剂-蒸汽、氧气混合物，通过安装在气化炉下部的旋转炉篦喷入，在燃料区燃烧一部分煤，为吸热的气化反应提供所需的热。在气化炉上段，刚加进来的煤向下移动，与向上流动的气流逆流接触。在此过程中，煤经干馏、干燥和气化后，残灰留下，灰由气化炉中经旋转炉篦排入灰锁，再经灰斗排至水力排渣。灰锁也进行充、卸压的循环，其中充压用过热蒸汽来完成。
气化炉为带夹套的Mark Ⅳ型，每台气化炉配1台灰锁、1台煤锁、1台洗涤器和1台废热锅炉。产气量决定灰锁与煤锁装卸料的频率。离开气化炉的煤气首先进入洗涤冷却器，煤气用循环煤气水加以洗涤并达到饱和状态。洗涤冷却器将煤气温度降至200℃，再除去可能夹带的大部分颗粒物。
饱和并冷却后的煤气进入废热锅炉，通过生产0.5 MPa低压蒸汽来回收一部分煤气中蒸汽的冷凝热，多余煤气水送往煤气水分离装置。离开气化工段的粗煤气在压力达到2.91 MPa （g）、温度为181℃的饱和状况下，经粗煤气总管进入煤气冷却工段。
四、污水处理工艺
煤加压气化产生的粗煤气中含大量粉尘、水蒸气和碳化的副产物——轻油、焦油、萘、脂肪酸、酚、溶解的气体和无机盐类等，温度也较高。因此，需冷却和洗涤，以降温和除去粗煤气的有害物。在粗煤气洗涤和冷却时，这些杂质进入水中，形成气、液、固三态存在的多成分煤气水。
煤加压气化过程中产生的废水成分复杂，含焦油、氨、酚、尘等多种杂质，它们在水中含量高。煤种的不同导致各成分的含量也不同，但此种废水用常规生化、过滤、反渗透等方法无法直接处理，须先将水中尘、油、酚、氨等进行分离、回收，这样一方面回收废水中有价物质，带来一定经济效益；另一方面也使废水达到一般废水处理方法的进水要求。
根据煤加压气化工艺特点，废水处理工艺中，经焦油、粉尘分离后的水大部分返回工艺装置循环使用，多余水为工艺废水，再逐步经过酚、氨回收，生化处理等工艺等过程，最终让废水达到国家排放标准后排放。
五、结论
煤加压气化技术在全世界的广泛推广应用，让其作为一种相对成熟的技术逐渐得到人们的认可，不仅适用于贫煤、长焰煤、无烟煤，甚至是一些型煤也都可以进行处理。与此同时，推广这种技术还解决了复杂的废水处理难题，是一项利国利民的好技术。
参考文献
[1]姜从斌.航天粉煤加压气化技术的发展及应用[J].氮肥技术.2011（01）.
[2]杨云涛，宋军丽.不同煤种的加压气化研究[J].企业技术开发.2012（08）.