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摘要：对现代煤气化技术进展及其在乙二醇生产中的应用现状进行分析。首先介绍了煤气化技术的分类，包括气流床气化、固定床气化和流化床气化。随后结合煤制乙二醇生产采用晋华炉的实际案例，分析如何选择合适的气化炉技术方案对项目经济效益的影响。在多种煤气化技术中，气流床气化技术在煤制乙二醇生产中表现出较为突出的优势。然而，具体技术选择应综合考虑项目情况、技术可行性和经济可行性等因素，以实现最佳的生产效果和经济效益。
关键词：煤气化；技术对比；煤制乙二醇；应用推广
0引言
现代煤气化技术在高效低污染气化、产业链发展、多元化气化原料、能源转型和国际合作等方面取得了显著进展。新一代煤气化技术以高效、低能耗和环保为特点，采用先进的反应器设计和催化剂技术，能够实现更高的转化效率和产品选择性[1]。在产业现状方面，全球范围内煤气化技术的应用趋势日益明显[2]。中国、美国、印度等国家成为全球煤气化技术发展的主要推动力量，建设了一批大型煤气化示范项目，并取得了可喜的成果[3]。与此同时，一些先进的煤气化技术公司也在不断涌现，推动煤气化技术向更高水平发展。这些进展推动了煤气化产业的发展，为实现清洁能源和可持续发展目标提供了新的机遇和解决方案。然而，仍然需要进一步的研究和创新，以解决技术和经济上的挑战，并促进煤气化技术的广泛应用和商业化。
1煤气化技术应用现状
1.1气流床气化
在气流床气化中，煤炭颗粒被气体流体化并悬浮在气流中，形成了一个类似于流动的沸腾床[4]。典型气流床气化技术的合成气成分，如表1所示。
1.2固定床气化
在固定床气化中，煤炭作为固体燃料被放置在一个固定的反应床中，而气化剂（如空气、水蒸气或氧气）从床的底部或侧面通入。固定床气化炉典型气体成分，如表2所示。固定床气化反应器具有稳定的操作特性，煤炭颗粒在床层中固定位置，有利于控制气化过程。适用于多种不同类型的燃料，包括煤炭、生物质和废物等。
1.3流化床气化
在流化床气化中，通过对气体和颗粒物的流动进行控制，使煤炭颗粒在气流中悬浮，形成类似于流动的沸腾床[5]。流化床气化炉典型气体成分，如表3所示。
2煤气化技术实际案例
固定床加压气化技术在废水排放和环保投资方面可能存在问题，而流化床气化技术在生产稳定性和实际应用方面仍面临挑战[6]。其中，晋华炉作为水煤浆气流床煤气化技术的代表，经过试烧和条件影响实验，并进行了相关信息的采集和分析，得出了晋华炉的实际运行性能参数，成功实现了对烟煤以及高灰熔点煤和半焦的气化。这说明了晋华炉能够完全满足项目的需求。
2.1气化炉技术方案及配置
在内蒙古某公司建设的年产量为40万t的煤制乙二醇项目中，乙二醇装置是在晋华炉技术的基础上改进的气化装置。在表4中，列出了晋华炉的两种典型配置方案。
可以看出相较于3台气化炉方案，选择2台气化炉方案在多个方面具有优势。首先，方案一具有较为低廉的成本优势，其占地面积也具有优势，除此之外方案一的运行成本也较为节省。方案一相较于方案二只是在检修情况下系统的负荷低了17%，而乙二醇装置负荷也随之降低了17%。如果把晋华炉的可靠性考虑进去，那么单炉检修对生产并不会产生显著的影响，晋华炉每年可稳定运行8 000 t。综上分析，可选择方案一的配置方式。
2.2气化压力的确定
根据项目对乙二醇生产的特定要求以及实际情况的考虑，选择4.0 MPa的气化压力作为干粉煤气化技术的压力等级，可以满足下游化工生产的需求，并为乙二醇的生产提供稳定和高效的气体原料。基于本项目产品的特定要求，结合实际情况考虑，采用4.0 MPa的气化压力基本可以满足要求。
2.3煤气化工艺流程
2.3.1水煤浆制备工段
在煤化工过程中，界区外的原料煤首先经过称重和给料机，然后进入棒磨机进行处理。为了制备煤浆，通常选择工厂难以处理的废水作为制煤浆的水源。在制备过程中，添加剂按照一定浓度配制，并与水和原料煤一同经过添加剂泵送入棒磨机中。随后，低压煤浆泵将水煤浆送入煤浆槽中。
2.3.2气化工段
在煤气化过程中，煤浆槽中的水煤浆被输送到气化炉烧嘴的煤浆通道，这是通过高压煤浆泵完成的。为了确保煤浆的供应量和稳定性，DCS控制系统通过调节高压煤浆泵的转速来控制煤浆的流量，以实现精确控制。其中，一部分氧气通过烧嘴的外环通道进入气化炉，而另一部分则通过中心通道进入。通过高压煤浆泵将煤浆输送到煤浆通道，确保了煤浆的顺畅供应。DCS控制系统的调节作用使得煤浆的流量能够精确控制，满足气化炉的要求。在气化炉中，水煤浆和氧气在高温高压的条件下迅速发生反应，生成粗煤气。经过废热锅炉换热后，气化炉产生的粗煤气与废热锅炉底部排出的激冷水混合，然后进入洗气塔进行洗涤和降温除尘处理。
2.3.3煤气化的灰水处理
首先，通过洗气塔底部排出的黑水，将灰水引入高压闪蒸罐进行闪蒸操作。在闪蒸过程中，产生的闪蒸蒸汽被回收利用于热水塔回收热量，实现能量的再利用。随后，黑水从高压闪蒸罐底部流入真空闪蒸罐、沉降槽、灰水槽、热水塔以及洗气塔，形成了灰水的循环利用系统。为确保系统的正常运行，真空闪蒸罐和真空闪蒸冷凝器利用沉降槽和灰水槽的液位作为液封，以保持稳定的真空度。为了分离系统中的固体物质，可借助滤机进行过滤操作，使细灰得以分离并脱离系统。
2.4煤气化关键设备选型
2.4.1气化炉
晋华炉中气化室采用气流床反应器的设计，将水煤浆和氧气经过喷嘴进行雾化后导入气化室。在气化室内部，水煤浆与氧气发生复杂的气化反应，产生粗煤气和灰渣。为了应对氢腐蚀的问题，气化炉的壳体材料选择了具有抗氢腐蚀性能的铬钼钢，并符合14CrlMoR的标准要求，同时还需经过正火和回火处理，以确保其材料性能的稳定性。除了抗腐蚀性要求外，制造气化炉的材料还需要考虑到其他因素，因此采用了在14CrlMoR上堆焊S31603的方式。
2.4.2工艺烧嘴
工艺烧嘴是一种三通道组合式烧嘴，具有多个通道和功能。首先，烧嘴的中间环隙被设计为煤浆通道，用于将煤浆导入燃烧区域。外环隙则用作外环氧气通道，提供辅助氧气用于燃烧过程。中心通道则作为中心氧气通道，供应主要的氧气用于气化反应。为了实现可靠的点火和火焰检测，烧嘴内部还设置了点火燃料气通道，这个通道位于中心氧通道与煤浆通道之间，用于引入点火燃料气体。此外，为了保护烧嘴的外部并有效降低烧嘴温度，烧嘴最外侧配备了水冷夹套。
3结语
本文主要介绍和分析了三种不同的煤化气技术的工作原理和特点，并对气化技术的应用推广进行了总结。其中固定床加压气化技术在废水排放和环保投资方面可能存在问题，而流化床气化技术在生产稳定性和实际应用方面仍面临挑战。经过对比发现，气流床气化技术具有一定的优势。还结合了煤制乙二醇生产中采用晋华炉的实际案例，针对气化炉的配置方案的选择进行了研究分析，并对设备的选型进行了分析，强调选择适合的气化炉技术方案对项目的成功运行和经济效益具有重要影响。然而，具体的技术选择需要综合考虑项目的特定情况、技术可行性和经济可行性等因素，以实现最佳的生产效果和经济效益。
参考文献
[1]王利峰.我国煤气化技术发展与展望[J].洁净煤技术，2022，28（2）：115-121.
[2]杨益.典型煤气化技术介绍及选择要点分析[J].山西化工，2022，42（5）：21-22.
[3]王辅臣.煤气化技术在中国：回顾与展望[J].洁净煤技术，2021，27（1）：1-33.
[4]张云，杨倩鹏.煤气化技术发展现状及趋势[J].洁净煤技术，2019，25（Supple2）：7-13.
[5]刘艳丽，李强，陈占飞，等.煤气化渣特性分析及综合利用研究进展[J].煤炭科学技术，2022，50（11）：251-257.
[6]宋瑞领，蓝天.气流床煤气化炉渣特性及综合利用研究进展[J].煤炭科学技术，2021，49（4）：227-236.
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