煤气化技术范文1
关键词：煤制甲醇；煤气化；二甲醚；技术经济
中图分类号：TQ351.27+4 文献标识码：A
1概述
近几年来，随着经济的迅速发展以及工业水平的进一步提高，人们对于石油的需求量提出了新的要求。这样一来，就促使石油的价格迅速增加。而且对于石油来说，它是一种不可再生资源，因此，各个国家都在努力寻求新能源对石油进行替代，并且竞争日益激烈。而在诸多替代能源之中，甲醇以简便性以及现实性受到了广泛的青睐，甲醇可以通过工业程序进行大规模的合成，而且它是一种有机化合物。目前状况下，对于甲醇的使用主要分为两类，分别是直接使用以及间接使用，而对于直接使用，又可以对其进行细分，分为全额甲醛以及部分掺混两种形式。而对于间接使用来说，它可以实现对于能量的转化，转化过程主要是将相应的甲醇转化为二甲醚、甲基叔丁基醚和烯烃等。所以，为了适应国家能源安全的发展需要，应当加强煤制甲醇的发展力度，同时对其进行有效的加工，使其成为能够替代石油的燃料。这样一来，也会促进我国工业的高速发展。
2煤制甲醇的工艺技术
目前状况下，以煤作为原料来进行对于甲醇的生产过程之中，存在着一定的关键工艺技术，而这一关键工艺技术设计了多个方面的技术，主要有空分、煤气化、变换、酸性气体脱除、制冷、甲醇合成以及相应的甲醇转化技术。而在这一系列的技术当中，煤气化技术是最重要最很核心的部分。因为煤气化技术可以对其它相关工艺技术的规模以及路线起到一定程度上的决定性作用。所以，对于煤制甲醇方案的确定，主要是通过优化选择相应的煤气化技术方案来进行的。
对于块(碎)煤气化技术来说，Lurgi气化技术为第一代气化技术，BGL气化技术是以Lurgi气化技术为基础并对其进行一定程度上的发展而产生的第二代气化技术，它具有一系列的优点，主要体现在能耗低、副产品少、废水量少；而对于水煤浆气化技术来说，国外具有代表性的有美国GE公司的单喷嘴水煤浆气化工艺，国内有华东理工大学和兖矿联合开发的多喷嘴对置式水煤浆气化技术；对于粉煤气化技术来说，具有代表性的是Shell干煤粉气化技术。通过对多喷嘴对置式水煤浆气化技术、BGL块(碎)煤气化技术以及Shell干粉煤气化技术的综合性对比分析， 找出最合适的煤制甲醇技术。
3技术方案
本文主要以年产300万t的二甲醚作为相应的研究实例，以煤原料进行对于甲醇的生产，甲醇再转化生产二甲醚。主要存在着以下三种方案，下面我们做具体介绍。
3.1 方案一
采用相应的水煤浆气化工艺进行对于合成气的生产，然后对其进行一定程度上的气化处理。在上述操作完成之后，再实现对于甲醇的合成，最后再通过甲醇生产相应的二甲醚。
3.2 方案二
采用BGL块(碎)煤熔渣气化技术生产合成气，净化后合成甲醇，再由甲醇生产二甲醚。由于BGL气化炉产生合成气组分中甲烷含量相对较高，可加以回收利用。因此根据方案的具体情况， 采用PSA富集驰放气中的甲烷， 对富甲烷气进行非催化部分氧化处理，生成的合成气并入粗合成气净化系统。
3.3 方案三
采用Shell干煤粉气化技术生产合成气，净化后合成甲醇，再由甲醇生产二甲醚。
4综合技术经济指标
4.1 建设范围
3个方案的建设范围包括总图运输、煤储运转运、工艺装置、热电联产、公用工程系统和辅助生产设施等。与方案1、方案3相比， 方案2增加了型煤制备、污水预处理、PSA及甲烷非催化部分氧化等单元。
4.2 财务评价基础
为了便于3种技术方案比选， 统一评价标准， 取定各方案二甲醚的销售都为300万t/a，各方案其它产品都作为副产品在制造成本中扣除， 使得各方案销售收入一致，通过比较看出不同方案的相对制造成本水平， 便于各方案制造成本的对比。财务评价测算价格的取定是在国际油价60美元/桶的情况下测算的，各方案价格体系一致。
5.各种煤气化技术的综合比较分析
5.1 原料的适应性
对于多喷嘴对置式水煤浆气化工艺，选用的原料煤首先应具有较好的成浆性，以确保气化装置有较高的处理效率， 其次灰熔点FT不应过高， 以便延长耐火砖的使用寿命，原料煤的成浆性是选用水煤浆气化的关键；对于BGL(块)碎煤熔渣气化工艺进料要求为块煤(型煤) ， 煤的粒度为6～50mm，需增加型煤车间进行型煤制备；Shell粉煤气化工艺入炉前要求含水2%～5%的干粉煤， 灰分10%～30%。
5.2 产品的适应性
多喷嘴对置式水煤浆气化激冷工艺制得合成气， 汽气比达1.4，适合生产合成氨和甲醇，也可用作制氢、羰基合成气等，用途广泛;BGL块(碎)煤熔渣气化工艺气化炉出口合成气中甲烷质量分数高达6%左右，较适于作为IGCC 系统的燃料气和生产SNG(合成天然气)，生产甲醇则需处理合成气中的甲烷。因此，采用BGL气化工艺需增加PSA及非催化部分氧化装置， PSA 富集驰放气中的甲烷，对富甲烷气进行非催化部分氧化处理， 生成的合成气并入粗合成气净化系统，增加了系统的复杂程度及投资; She ll粉煤气化工艺采用废锅流程，变换需加入大量水蒸汽或采用多级喷水激冷或低水汽比变换流程，粗合成气中CO质量分数高达60%～65%，对CO变换的要求高，也增加了下游低温甲醇洗的负荷。
5.3 投资
从项目总投资情况来看，多喷嘴对置式水煤浆气化技术最低，BGL块(碎)煤熔渣气化技术居中，Shell粉煤气化技术最高。Shell粉煤气化技术理论上不需要备炉，但从近些年气化炉实际运行情况来看，少量的备炉还是需要的，考虑备用炉将进一步增加投资。
5.4 污水处理
多喷嘴水煤浆气化技术及She ll粉煤气化工艺都属于洁净煤气化技术， 具有气体有效成分高、三废排放较少且容易处理、气化压力范围大等优点;由于BGL块(碎)煤熔渣气化工艺的特点，决定了其排放废水中含有酚、氨和油， 废水处理量虽然少于Lurgi气化工艺， 但处理难度和Lurgi气化工艺排放的废水是完全相同的， 目前尚无成熟的废水处理工艺， 很难做到达标排放， 做到完全回用难度更大。因此，采用BGL气化工艺，对于拟采用的煤种必须在同类装置上进行试烧才能准确确定气化炉的生产能力、副产品的数量和组成，并且只有根据试烧后的废水组成，才能进行污水处理的设计，以期达标排放或回用。
结语
本文主要针对煤制甲醇项目的煤气化技术选择进行了一定程度上的分析与研究。首先，对煤制甲醇的工艺技术进行了简明扼要的阐述，然后结合实例，介绍了与之相关的三个方案，并基于这三个方案，从原料的适应性、产品的适应性以及投资三个方面进行了对于各种煤气化技术的综合比较分析。经过探讨研究，我们得出结论：如果能够保证相关的原料煤成浆性良好，那么从各个方面的指标对比来看，水煤浆气化技术最为优越。
参考文献
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[4]董宇涵. 煤制甲醇工艺论析[J].化学工程与装备， 2009，(12).
煤气化技术范文2
关键词：四喷嘴水煤浆对置式气化炉，耐火砖，煤质，有效气体
背 景 我国富煤―缺油―少气，煤制甲醇发展较快，技术相对成熟，产能大大过剩，甲醇制烯烃，乙烯等符合我国国情，也是我国煤化工发展的重点，但是煤气化工艺技术选择非常重要，尤其是气化炉的选择更为直观重要，目前市面上的气化炉大概分为三种，固定床、气流床、流化床气化，其中气流床气化技术具有气化压力高、生产能力大、气化效率高、废水处理小等优点，适应现代煤化工发展需求，也是煤气化发展的趋势。现有的气流床气化工艺按照进料物理方式分为干煤粉和水煤浆进料两种。按照工艺分为废锅换热和水冷壁，按照喷嘴数量分为单喷嘴和多喷嘴对置，按气化炉内是否有内衬分为耐火砖和水冷壁。因此气流床气化技术形式和种类很多，有各种不同的组合方式和炉型，其中比较典型的有德士古和壳牌等。
利用青海海西地区的煤炭资源，青海矿业有限公司开发了多个煤矿，预计建设400万吨选煤厂，180万吨甲醇，60万吨烯烃，40万吨聚丙烯等，本文着重从煤质分析，目标产品和实际运行数据来选择气化工艺技术。
一、煤质分析与气化工艺关系
我国是一个多煤种的国家，尤其是青海海西地区的煤炭以焦煤，半焦煤，无烟煤为主导，选择合适的气化技术应因煤制宜，目标产品不同也要采用不同的气化技术，选择合适的气化技术对于项目后续运行效率很重要。煤气化技术是煤化工的龙头，不同的气化技术适合不同的煤质，由于煤本身的多样性、复杂性和特殊性，在目前的气化技术水平下，煤气化过程存在无法克服的矛盾，如果追求煤转化过程能量消耗低，气化温度就要低，但是煤的结构中存在大量的焦化苯，后续环保处理难度就要大，而气化过程中多考虑环保因素，就需要通过高温打破这些苯环，就要多消耗能量，需要纯氧，增加设备投资，热损失大等一些问题。这些问题都是由煤的特性决定的，如果公司针对解决某个单一问题、追求单向指标而开发的技术，很容易误导煤化工企业。有些技术往往宣扬单向指标最好，个别单元工艺可以实现节能减排，但割裂了其他处理过程需要投入的能量和费用，误导了企业对技术选取和煤气化的认识。
虽然气化方式很多，但是一种气化方式只适合某种特定的煤，反之，某一种煤的气化只能采用特定的气化方式。目前还没有一种气化方式可以通吃各种煤，比如内蒙古和新疆大都是褐煤，褐煤是一种灰分较高的劣质煤，水分含量一般是30%左右，如果采用气流床气化，要把这么高的水分干燥，再磨成很细的煤粉或者制成浓度不高的水煤浆，并且气化下渣口容易堵塞停产，显然不合算，如果选择加压气化的固定床鲁奇炉就比较合算，比如新疆广汇能源有限公司120万吨甲醇项目气化技术采用固定床气化，还有内蒙古大唐克旗煤制天然气气化也用固定床鲁奇炉。
煤质分析一般包括工业分析，有含碳量、水分、灰分、挥发分，元素分析，有硫，苯，氢气，甲烷，氢氧化合物，酚萘，一氧化碳，二氧化碳等。如果是固定床气化，煤气里面的甲烷含量到15%左右，废水处理系统复杂，投资大，增加了后系统的甲烷工艺，如果是水煤浆液态气化温度高，煤气里面甲烷含量基本是3%左右，可以作为后系统惰性气体用，或者直接放空，减少了甲烷处理投资，也减少了废水处理系统投资。煤质分析硫元素对气化工艺腐蚀非常严重，新疆广汇能源有限公司2011年气化投料，固定床鲁奇炉气化内壁腐蚀，内壁减薄，通过一年的时间寻找解决腐蚀技术，最后通过镍基焊条对气化炉内壁满焊解决了腐蚀，由此煤质分析对气化影响非常大，影响了项目早投产，影响了公司经济效益；2014年内蒙古大唐克旗煤制天然气项目气化投料一个月就停车，最后查明原因也和新疆广汇气化腐蚀一样，目前大唐还没有找到解决此问题的技术；淮化集团本地煤资源丰富，但由于其灰分达到27%～28%，灰熔点〉1600℃，而GE工艺的气化温度在1300～1400之间，不得不改用河南义马煤和甘肃华亭煤，至使生产成本增加，无法将本地资源优势转化成经济优势，这是我们要吸取的教训，所以煤质分析直接决定气化技术，煤质工业分析里面的灰熔点也决定气化技术，灰熔点高于1500度，如果此煤质应用到气流床水煤浆气化，必须提高水煤浆气化温度，但是影响气化炉寿命，影响耐火砖寿命，增加设备投资，如果这么高的灰熔点煤质要应用到水煤浆气化炉里面，必须增加一些工艺，比如添加剂石灰石等，煤质里面的水分，如果水分高于15%，影响水煤浆的沉降性，需要增加一些絮凝剂，也相应的增加了工艺，水分高了，增加了氧气消耗量，也相应的增加了空风负荷，如果煤质里面的含碳量低于40%，气化炉达不到全负荷，消耗氧气量高，大量热能被带走，渣口容易堵塞。因此煤质分析非常重要，尤其是煤质里面的硫元素分析，灰熔点分析，含碳量分析，热值分析，水分分析等至关重要，决定了气化寿命，决定了气化长周期联产运行，决定了目标产品的高效率。
选择哪种气化技术的优劣不是绝对的，一定要看企业使用什么样煤和干什么产品，要做到煤和气化技术有效匹配，总的来说，企业在选择煤气化技术时，首先必须以原料煤为基础，既要考虑原料煤质量能够完全满足拟选用煤气化工艺要求，又要考虑原料煤供应可靠，煤质稳定，长期煤种单一化，还要考虑原料煤的价格。
数据资料，神华宁煤，制得浓度59%，粘度：500～2000CP，PH：7-9的水煤浆，气化压力和温度约4.48MPa、1350℃，有效气体80%左右，粗煤气经过预变换炉、主变换炉变换后将工艺气中的CO调节至19%-21%之间后送往后续工段，合成气水气比控制在0.2～0.35之间
综上所述，首先需要在煤田勘查过程中选取不同地点、不同深度的煤样进行煤质检测，待煤样测试报告完成后才能确定所适用的工艺，再根据工艺特性、投资、终端产品、在线率等从中选择最适合的工艺。
二、目标产品和气化技术关系
1、如果目标产品主要是甲醇，甲烷，石脑油，轻油，焦油等产品，那相应的气化技术就配套碎煤固定床气化了。固定床气化有分为干排渣和液态排渣，他们的代表分别是鲁奇炉气化和BGL气化炉，固定床干排渣气化温度低，温度在1100度左右，压力在35公斤左右，粗煤气里面含有甲烷15%左右，烃类，环烷烃，苯酚，油等，后系统增加甲烷装置分离甲烷，煤气水进行沉降分离油脂，煤气水到酚氨回收利用，固定床煤气水处理量大，鲁奇炉气化对煤质的硫含量非常敏感，硫元素会腐蚀气化内壁，鲁奇炉没有耐火砖保护，只有水夹套；液态排渣BGL气化炉专利费用昂贵，设备复杂化，设备不能国产化，气化温度在1600度左右，压力在40公斤左右，BGL气化炉内壁需要耐火砖保护，耐火砖基本一年更换一次，一个月检验一次，BGL气化炉需要氮气封，煤气里面的惰性气体高于5%，后系统需要增加驰放装置，BGL控制点比较繁琐，操作容易出错，目前国内只有2家试用性投料，一家是内蒙古中煤能源，还有一家是内蒙古金鑫化工，运行不稳定，维护费用大，BGL关键技术就是排渣和烧嘴容易堵塞，不能长周期运行，但是BGL有效气体85%左右，煤气水处理比鲁奇气化投资少，但是碎煤气化炉都有传动部件，容易泄露，增加停产因素。
2、如果目标产品只是甲醇，那就需要高温高压液态气化，优先选择水煤浆和粉煤气化，气流床气化温度高，是液态排渣，一些烃类，苯酚，油等产品被燃烧完，煤气里面的甲烷含量约3%左右，可以直接放空或者作为后系统惰性气体用，煤气水处理系统非常简单，在气化后面增加煤气变换工段，改善煤气成分比例，水煤浆气化温度一般在1400度左右，压力65公斤左右，气化炉无传动部件，该技术是水煤浆进料，大量水分需要加热气化，因而单位体积的有效气体煤耗和氧耗比粉煤气化高 ，但煤气中的惰性气体含量少，故合成甲醇循环气量少，压缩功耗少，驰放气体少，可以设置驰放装置也可以不设置。水煤浆气化适应煤质广泛，可以气化低灰分，低灰熔点，低硫，灰熔点应该1300度左右，水煤浆已经国产化，专利费用少，国内已经有研究团队，设计，制造，生产一条线服务，缩短制造运输周期；粉煤气化是干料，纯氧，蒸汽进料，气化温度1500度左右，压力不高于40公斤，碳转化率高达98%左右，煤气有效气体成分90%以上，水冷壁寿命长，以渣抗渣，单位体积的有效气体耗氧量比水煤浆低15%左右，但是干煤粉需要氮气或者二氧化碳输送，增加煤气里面的惰性气体约5%左右，驰放气体比水煤浆高，就要考虑氢回收或者增加驰放气体装置，但是粉煤气化比水煤浆气化一顿煤多产25KG甲醇，粉煤气化合成气里面的惰性气体高于水煤浆气化三倍，反而粉煤气化耗煤比水煤浆耗煤高于5%左右，粉煤气化设备复杂，专利费高，这样2种气化耗煤差不多，如果甲醇合成需要60公斤净化气，采用粉煤气化就需要上一个增压机，需要投资3千万左右，如果是透平压缩机，还需要增加高压蒸汽，惰性气体高，合成气循环回路功耗大，目前使用粉煤气化企业不多，还不能国产化，运行维护经验缺乏。
三、结论
1、由此看出煤质分析对气化技术影响非常大，煤种的含碳量，水分，灰分，挥发分，元素分析等决定了气化技术，也决定了气化设备的材质，如果设备材质和煤质分析不匹配，就会影响长周期投料，所以在选择气化技术同时，也必须分析所要使用的煤质是否适合该气化技术，两者是相辅相成的，缺一不可，作为一个企业需要什么目标产品，就要匹配什么样的气化技术，气化技术决定了，相应的产品也定性了，所以气化技术的选择是由煤质决定的。如煤质具有粘结性和结焦采用鲁奇和BGL气化，就需要给炉子增加搅拌器装置。
2、目标产品是单一的甲醇，从气化设备结构，运行维护和投资等方面综合考虑，采用水煤浆气化技术最合适。代表炉型是四喷嘴对置式德士古。
煤气化技术范文3
关键词：煤制甲醇；煤气化技术；应用
1 甲醇及煤气化技术概述
我国能源资源现状是缺油、少气、富煤。目前，随着经济及工业的迅猛发展，人们对石油表现出了更大的需求，直接造成石油价格日益增长。石油具有不可再生性，所以，世界各国均在致力于新能源的寻找，以解决石油不足的问题。在寻找替代能源的过程中，甲醇以其诸多优势（尤其制作的简便性）获得了人们的一致认可[1]。人们可以制定相应的工业程序以实现对甲醇的规模化生产，效果较为理想。基于国家能源安全及发展的考虑，必须重视并做好煤制甲醇工作，发展其二次加工，使其成为一种替代石油的理想燃料，促进我国工业水平的进一步提高。
在煤制甲醇工艺中，煤气化技术属于核心技术。目前，国内外较为先进的煤气化技术包括GSP粉煤加压气化技术、SCGP粉煤加压气化工艺、Shell干粉煤气化技术、Texaco水煤浆加压气化工艺、Lurgi块煤加压气化工艺、HTW流化床工艺等。上述煤气化技术各有其优缺点，应综合各方面考虑，在工业中选用最适合工业化的煤气化技术。
2 煤制甲醇过程中几种常用煤气化技术简介
2.1 德士古加压水煤浆气化技术
德士古加压水煤浆气化技术是由美国德士古公司，在重油气化的基础上开发成功的第二代煤气化技术。选用气化反应活性较高的年轻烟煤，而烟煤中最适宜的是长焰煤、气煤等。气化反应温度为1300-1500℃，压力控制在4.0Mpa-6.5Mpa，采用激冷流程。
2.2 BGL块煤熔渣气化技术
BGL（British Gas-Lurgi英国燃气-鲁齐）碎煤熔渣气化炉技术是在原第二代、第三代和第四代鲁齐固定床加压气化炉技术基础上，由德国Lurgi公司研发设计，选用块煤作原料，通常要求块煤具有良好的不黏结性、热稳定性以及化学活性等。气化温度在1400-1600℃，压力为2.0Mpa-3.0Mpa。
2.3 Shell干粉煤气化技术
该技术由荷兰Shell公司研发设计，属于一种加压气流床气化工艺。气化温度范围为1400℃-1600℃，压力为3.0Mpa-4.0Mpa。碳转化率较为理想，控制在99%以上，产品中杂质较少，目标成分（CO+H2）占90%，大幅度降低了煤炭的使用量。
3 基于上述工艺的三大技术方案
以年产量为300万吨的二甲醚作为文章的研究实例，其主要过程是：煤与气化剂在一定条件下生成合成气，再经净化处理合成甲醇，最后由甲醇制取二甲醚。文章一共提出了如下三种技术方案。
3.1 基于水煤浆气化工艺的技术方案
德士古加压水煤浆气化工艺采用华东理工大学研发设计的多喷嘴对置式水煤浆气化技术，以水煤浆为进料、氧气为气化剂。它是一项成熟、国产化率高、投资省、长周期稳产高产的工艺技术，但是其烧嘴使用周期短、水煤浆含水量高、对管道及设备的材料选择要求严格。
3.2 基于BGL块煤熔渣气化工艺的技术方案
BGL块煤熔渣气化工艺以块煤为原料、氧气（水蒸气）为气化剂，具有装置投资少、建设周期短、气化效率高等优势，但是煤原料利用效果不理想，生产过程中将会生成大量甲烷。因此工业中应用PSA进行甲烷富集，并对其非催化部分进行氧化处理，然后将生成的合成气集中导入后续的粗合成气净化系统[2]。另外，副产品中焦油及酚含量相对较大，且具有一定的处理难度。
3.3 基于Shell干粉煤气化工艺的技术方案
Shell干粉煤气化工艺选用干煤粉作原料、纯O2作气化剂，以液态形式排渣。具有可选煤范围广、高效率、转化率高，但是建设周期长、投资高、能耗高。
4 三大技术方案的综合比选
4.1 原料的适应性
若采用德士古加压水煤浆气化技术，关键在原料煤的成浆性，因为其将会对水煤浆气化过程产生决定性的影响。因此应选择反应活性好、高挥发份、灰熔点低、灰份低、可磨性好的煤，制取理想成浆性的水煤浆。若采用BGL块煤熔渣气化工艺，应选用块煤作为进料，煤的具体粒度应控制在6-50mm之间。若采用Shell粉煤气化工艺，应选用干粉煤作为进料，含水率控制在2%-5%之间，将灰分控制在10%-30%之间[3]。
4.2 产品的适应性
采用德士古加压水煤浆气化激冷工艺制作得到的合成气，具有较高的汽气比（1.4：1），因而适合进行氨及甲醇的生产，另外，也能够用来制作氢、羰基合成气等，具有较为广泛的用途。采用BGL块煤熔渣气化工艺制作得到的合成气，其甲烷质量分数相对较高，可达6%，因而适宜制作SNG（合成天然气）或者IGCC（整体煤气化联合循环发电系统）所需要的燃料气。生成甲醇的过程中，副产品甲烷含量较高，需要对其进行处理。所以，采用该工艺时，需要增设两大装置：PSA装置和非催化部分氧化装置，经过以上两大装置处理之后的合成气将会被输送到粗合成净化系统。由此可知，基于该工艺的整个系统相对复杂，投资偏高。采用Shell粉煤气化工艺的过程中，应用废锅流程，变换环节需要加入大量的水蒸汽，或者是加入多级喷水激冷措施，增添低水汽比变流程。对粗合成气进行检验，测出其CO质量分数较高，达60%-65%，因而对CO变换要求更为严格，与此同时，也明显加重了下游低温甲醇洗的工作负荷。
4.3 总体投资
投资从项目总投资情况来看，德士古加压水煤浆气化技术最低，BGL块煤熔渣气化技术其次，Shell粉煤气化技术最高。Shell粉煤气化技术理论上不需要备炉，但从近些年气化炉实际运行情况来看，少量的备炉还是需要的，考虑备用炉将进一步增加投资。
4.4 污水处理
德士古加压水煤浆气化技术和Shell粉煤气化技术均可被归入到洁净煤气化技术，优点较多，不仅气体有效成分较高，而且三废排放量较少、易处理、气化压力范围大等特点；BGL块煤熔渣气化工艺中废水量虽然比Lurgi气化工艺的少，但是排放废水含有一定量的酚、氨及油，增加了实际处理难度。现阶段，还没有较为成熟的废水处理工艺，因而难以实现达标排放、回用难度系数较高。若采用BGL气化工艺，需要使用同类装置对使用的原料煤予以试烧，准确地估算气化炉的实际产能、副产品信息（主要包括数量和成分）[5]，同时获取废水信息，合理设计污水处理。
5 结束语
文章基于煤制甲醇过程中煤气化技术的应用展开了系统而深入的分析，并结合实例，提出了三大技术方案，从多方面（原料、产品的适应性、投资及污水处理等）对三大技术方案进行了比选。综上所述：在德士古加压水煤浆气化技术、BGL块煤熔渣气化技术和Shell粉煤气化技术中，Shell粉煤气化技术与其它气化技术相比，虽然有一定优势，但是装置投资高、经济性较差；BGL块煤熔渣气化工艺需要大量水资源，污水处理难度大、增加了三废处理成本；德士古加压水煤浆气化技术投资最低、经济效益最好、技术十分成熟，因此更具优势。
参考文献
[1]李琼玖，杜世权，廖宗富，等.煤制油与煤气化制甲醇技术的比较与选择[J].中外能源，2009，7：26-29.
煤气化技术范文4
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，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
煤气化技术范文5
关键词：煤矿生产；机械设备；电气自动化；应用
引言
煤矿机械设备是煤矿生产的基础，机械设备的运行效率与安全性直接影响着煤矿生产的整体效率与安全性，传统以人工为主的煤矿机械操作与管理方式，不仅在生产效率方面较为不理想，在井下恶劣的工作环境中也容易造成安全生产事故的发生。将电气自动化技术引进煤矿机械设备运行生产中，能有效解决以上问题。
1电气自动化技术对于煤矿生产的积极作用
1.1促进煤矿安全生产管理水平的提升
煤矿行业的生产活动大部分都要在矿井下完成，矿井下的生产环境往往十分恶劣，且存在着大量危险因素，井下开采作业人员常常要面临着较高的危险，而安全生产是煤矿生产的核心原则，无论在任何情况下，都应以保证井下作业人员的生命安全作为第一要务，这就需要高水平的安全生产管理来予以保障。现代煤矿生产主要是依靠各类机械设备进行采掘、运输等作业操作，对机械设备采取电气自动化的控制措施，不仅能有效降低人员操作所带来的不稳定因素，减少人为因素导致的安全隐患的发生几率，也能减少井下作业及操作管理人员的数量，降低矿井自然灾害诱发生产事故时所造成的人身伤害与损失，从而更好地保障煤矿生产的安全性。此外，电气自动化技术的应用还能提高危险源辨识与控制的有效性，这也能帮助煤矿生产管理人员更好地从源头处增强对风险的控制力度，降低事故的发生率，进而提高煤矿生产安全管理的水平[1]。
1.2提高煤矿机械生产的效率
电气自动化技术的应用能有效实现对机械设备的远程全面监控、远程即时操作，这就能帮助管理者及时发现煤矿机械生产运行中所出现的问题，并通过相应的监控仪表实施等对故障问题进行快速分析，也可根据设备整体情况判断是否需要停工检修，这样就能减少设备发生严重故障的几率，并减少设备检修维护所消耗的时间与资源成本，更有利于保障设备生产的效率，也能提高设备控制的精度，减少了依靠人工操作与管理过程中可能出现的疏漏情况，对于提升煤矿企业生产效益也有着积极的作用。
2当前中国煤矿机械设备电气自动化发展的不足
2.1电气自动化技术应用水平较低
电气自动化技术在中国的发展起步晚，发展速度较为缓慢，这也导致中国煤矿机械设备电气自动化技术的应用水平与国际发达国家相比仍存在一定的差距，虽然近年来国内通过技术研究与创新的加强，一定程度上推动了电气自动化技术的快速发展，但部分关键技术方面仍掌握在国外一些大型企业手中，设备及技术进口依赖依然较高，技术发展及应用的独立性不足。
2.2煤矿电气自动化系统建设效率较慢
当前社会发展及能源危机的大背景下，都要求煤矿要改变粗放式、低效率的生产模式，提高生产及管理的现代化和精细化程度，这些都需要加快电气自动化技术的应用效率来予以早日实现，而中国目前在针对煤矿机械设备的电气自动化系统的建设方面，技术水平与经验仍相对不足，整体建设效率较为缓慢，而电气自动化系统建设与改造还会一定程度上影响煤矿的正常生产，这也就增加了电气自动化技术应用的前期时间成本，导致技术实现的周期较长，也一定程度上限制了电气自动化技术的推广。
2.3在电气自动化技术应用中存在误区
经济效益固然是煤矿企业所共同追求的目标，但保证煤矿生产安全才是煤矿企业长期稳定发展的根本，而一些煤矿企业在电气自动化技术的应用过程中，过度注重经济效益，而忽略生产安全性，将电气自动化建设的重点放在提高生产效率方面，对于安全保障系统及相关设施的建设则较为随意，这样不仅容易导致电气自动化技术对于煤矿生产安全性的保障作用无法发挥，还可能造成安全事故的发生，影响煤矿企业的生产效益，并造成企业外部形象受损，市场竞争力下降[2]。
3电气自动化技术在煤矿机械设备中的主要应用
3.1在采掘机械设备中的应用
煤矿采掘机械设备主要指煤矿掘进机械及其相应的配套辅助机械设备，目前煤矿掘进机械基本都已实现了电力驱动控制，且多电机驱动系统也得到了越来越广泛的控制，随着生产需求的不断提高，掘进设备的电机系统容量也随着不断加大，目前电机系统单机牵引功率已超过120kW，电力驱动的优势在于动力更加稳定且设备运行效率更高，在设备控制方面也更加有效和精准，减少了设备损坏故障的几率，降低了维护检修成本与工作压力，在计算机技术的配合下，实现电气自动化控制后，更能大大提高机械设备数据采集、处理、分析、故障诊断与排除的效率，缩短设备故障维修所造成的停产时间，也能通过计算机的精确参数控制，避免人为不合理操作或过量掘进等情况所导致的安全隐患，更保障采掘作业的安全性。
3.2在运输提升机械设备中的应用
运输与提升机械设备的运行效率与稳定性也是影响煤矿生产作业效率的一个重要因素，煤矿生产中采掘作业面采掘的原煤必须通过运输与提升设备才能从矿井下达到地面，并进行进一步处理。从20世纪80年代开始，中国煤炭的开采量急速增长，在大型煤矿中，胶带运输是输送原煤的主力设备。为满足形势发展的需要，中国大力推动了胶带运输中工况监控系统的研发并取得了重大突破。系统中融合了计算机技术和PLC（可编程逻辑控制器）技术后，实现了保护的综合化和系统化，DCS（分布式控制系统）结构的应用使地面监控得以实现。同时，通过科研人员的努力，中国自行研发了胶带机全数字直流调速系统及胶带集中监控系统，在生产中表现出了卓越的性能。在电气自动化技术不断发展的推动下，交流变频技术也在煤矿领域得到了更好的应用，使得煤矿运输、提升机械设备的调速系统控制水平有了进一步的提高，以PLC技术为核心，实现中心控制，并同时完成提升工艺控制、同路行程控制、安全回路监控等多项功能，更好地保障了运输提升机械设备运行过程中的效率与安全性[3]。
3.3在安全保障设备及装置中的应用
为充分保障煤矿生产的安全性，煤矿企业井下作业还需配备有专门的安全监控与保障系统，如监控监测范围覆盖整个矿井的温度、湿度、瓦斯气体自动监测装置，红外线感应自动喷雾装置，断电仪，风电闭锁装置等，这些安全保障设备与装置的良好运行是保障煤矿生产安全的基础。对于感应装置与监测装置而言，数据的实时回传与及时分析，直接关系到安全隐患能否及时被发现并迅速作出应急处理，基于电气自动化技术的良好应用，不仅能在控制中心远程获取矿井设备及井下环境的实时监测数据，还能通过相关安全保障装置的自动运行及远程控制，确保对相关不良情况的科学处理，保证生产的安全性。
4结语
煤矿设备电气自动化技术的应用不仅能有效提高煤矿生产的效率与经济效益，更能有效保障煤矿机械生产的安全性，同时基于电气自动化技术还能帮助煤矿企业改变生产管理的模式，促进生产管理的现代化与科学化，机械设备电气自动化的高水平运用已成为未来煤矿生产技术发展的必然趋势。
参考文献：
［1］杨盼，蔡任彬.电气自动化技术在机械设备中的应用［J］.黑龙江科学，2015(7)：151.
［2］应洋，温小松.电气技术对煤炭企业综合实力提升的探讨［J］.电子制作，2013(15)：248.
煤气化技术范文6
[关键词]机械设备;自动化技术;煤矿企业;PLC
中图分类号：TD67 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）23-0380-01
当前，在现代煤炭企业生产中，都必须依靠自动化技术的应用。自动化系统本身并不直接创造效益，但它对企业生产过程起着明显的提升作用。目前很多煤矿企业的挖掘运输系统生产效率低、人力物力资源浪费严重。我们为此对挖掘运输自动控制系统进行改造，将其实现自动化生产。目前该生产线改造在国内煤炭工业系统处于领先行列，该系统的投入使用将极大改善生产效率、减少人力物力资源的浪费及生产作业环境。
一、煤矿采掘机械设备的电气自动化
1、采掘设备和其他辅助设备技术的发展
电力牵引成为了煤矿采掘机械的主要动力来源。多电机驱动系统被应用到了采掘设备上，电机多采用横向安置，而且随着生产规模的扩大，装机容量不断增大，从常见的1000千万的总装机功率扩大到了1500千瓦，电机的牵引功率达到了120千瓦。交流电牵引电机的使用，不仅提高了设备的效率，而且让设备的运转更加稳定，强大抗污能力减轻了机械维护的劳动强度，所以这样设备受到煤矿生产企业的广泛欢迎。计算机技术是所有设备自动化控制的核心，同时辅以故障诊断技术和传感技术，让采掘设备的自动化程度越来越高，具备了效率、精确、稳定的优点。除了采掘机械的进步，生产中要使用的输送设备也不断向重承载和多样化的方向发展。技术先进的国家已经引入了双速电机，而且能够依靠计算机技术实现对煤矿生产的过程的全程监控。液压支架是保证安全采掘的重要工具，引入计算机技术后，可以实现电液控制自动化和高压大流量供液，从而使支架的移动速度提高了7秒/架左右，使得煤炭采掘的功率和效率有了大幅度提升，增强了煤炭生产的可靠性。
2、我国采煤机自动化技术同世界先进技术的差距
虽然我国在采煤设备电气自动化技术上有了明显的进步，但是同世界产煤发达国家相比，差距也是很明显的。采掘机的最大装机功率仅为830千瓦，液压牵引功率仅为500千瓦，电牵引的应用规模不大，电牵引设备主要依赖进口，交流电牵引的电控部分更是完全进口。国产的电牵引采煤机尚处在研发阶段，仅有少量的研究成果可以在实践中应用。工作面输送机连接强度差，运输能力差，整体效率低下。液压支架的电液控制系统和判断故障的微控制系统都不能实现国产。所以，从总体上来看，我国煤炭采掘设备的电气自动化技术的发展仍处在落后局面之中。
二、机械设备自动化技术的应用类型
机械设备自动化技术是一种运用仪器仪表、计算机、控制理论和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、优化、调度、管理、决策，达到增产、提质、降耗、安全等目的的综合性技术，主要包括自动化工业软件、硬件和操作系统3大部分。当前，我国相关行业生产自动化控制系统大多采用FCS（现场总线控制系统），DCS（集散控制系绑以及PLC（可编程控制器控制系统）3大控制系统。
三、煤矿运输提升设备的电气自动化
从上个世纪八十年代开始，我国煤炭的开采量急速增长，在大型的煤矿中，胶带运输是输送厚煤的主力设备。为了满足形势发展的需要，我国大力推动了胶带运输中的工况监控系统的研发并取得了重大突破。
系统中融合了计算机技术和PLC技术后，实现了保护的综合化和系统化，DCS结构的应用使地面监控得以实现。同时，通过科研人员的努力，我国自行研发和胶带机全数字直流调速系统以及胶带集中监控系统，在生产中表现出了卓越的性能。
电气自动化技术的成熟和普及，使得交流变频器技术得到了发展，从而推动了调速系统的进步。在技术先进的国家里，采煤提升机的控制技术已经相当完备，通过PLC来完成中心控制，同时达到了提升工艺控制、同路行程控制以及安全回路监控等多个目标，从而实现了真正的全微机监控，提高了提升设备的安全性。
四、变电站综合自动化系统在煤矿生产中的应用
供电系统是煤矿机械设备得以运转的动力，实现变电站的自动化对于机械设备电气自动化具有重要的意义。下面针对一般规模的煤矿，来阐述一下变电站综合自动化系统在煤矿生产中的应用。
1、35KV变电所工程的基本情况
基本设备包括5kV线路双回，主变压器2台，6kV出线（电机，厂变等）X回，6kV母联2回，35kV PT2回，6kV PT2回等。
2、变压器成套保护设备
主要的保护装置有变压器差动保护装置MTPR-110SD、综合测控装置MMCU-10H等设备。可以满足对匝间短路、相间短路等变压器内部故障和外部故障的安全应急。同时，对短路接地、过负荷、过流等危险情况以及变压器本体如轻重瓦斯、温度、压力释放等故障起到保护作用。
对于35kV线路保护，使用的是MLPR-10H2型微机线路保护装置，具体由三段式过电流保护、单相接地保护、后加速等保护组成。系统中还有一台微机型PT切换和一台低电压保护装置MPTS-10H，可以实现双母线或单母分段主接线方式下的PT转化，从而具备了两段母线的测量保护、绝缘监视、切换等作用，同时可以监控和低压保护两段没有关联的母线。
3、后台计算机监控系统
后台监控计算机系统可以使用目前国内比较先进和稳定的珠海万力达的WLD2100变电站综合自动系统。该系统由监控保护单元、通讯管理机和后台监控计算机系统组成。监控保护单元采用的是隔层设计，通讯的中心设备是通讯管理机，具有间隔层设备的通讯信号转换、监控后台计算机和传达上级调动的功能。后台的监控计算机能够介绍到现场采集的全面信息以及保护设备发出的信息，并对这些信息进行统计、分析、核对、判断、显示和打印，记录安全事件，并能发出警报，从而监控站内的所有运转情况。而且计算机还具有远程控制功能和强大的数据处理功能，可以全面提升整个变电站的自动化水平。
五、结束语
在科学技术不断发展的现代社会，信息化技术延伸到了煤矿生产的各个环节，成为了维持和提高煤炭生产的重要技术支撑。从整体发展情况来看，我国电气自动化技术与发达国家相比是非常落后的。尤其现在煤矿事故频发，而电气自动化在煤炭安全生产方面也可以起到非常积极的作用，用该技术发展的监测装置，如遥测仪、断电仪、红外线设备等，尤其是发展我国相对较弱的传感技术，可以大大提升煤矿设备的安全性能。所以，从长远的发展来看，国家要提高的足够资金、人才和技术的投入，确保我国煤炭产生沿着高效、安全、环保的方向不断前进。
参考文献
[1] 蔡依然.论电气化技术的应用前景分析.焦作大学学报，2009，08.
