中国煤炭气化现状及发展趋势
金离尘
1前言
我国是以煤炭为主要一次能源国家（见表一）；煤炭的转化利用是国家经济发展的重要支柱。而我国目前的煤炭转化过程普遍存在效率低、污染严重等问题，要实现全面、协调、可持续发展，必须大幅度提高煤炭转化的效率，并且大幅度降低污染物排放，即洁净煤技术。除此之外，我国目前对进口石油的依存度高达40%以上，在国际局势复杂多变的形势下，依靠煤气化及煤液化技术降低对进口石油的依存度是一条有效的途径。
我国的煤炭资源丰富，油气匮乏，一次能源消费煤占62%，为世界之最。在未来几十年内，煤炭在我国能源机构中仍将占主导地位，它是我国战略上最安全和最可靠的能源。但是，作为能源生产与消费大国，我国的煤炭利用技术总体上是落后的：效率低，造成能源浪费；污染严重，导致环境质量恶化。
中国经济的发展是以资源（包括能源在内）大量消耗为代价的，而在二十一世纪中国若继续以资源大量消耗性的发展模式是行不通的。目前，中国提高可持续发展的模式是未来将要面对的巨大问题。我国社会经济发展中存在着许多问题，特别是有些长期积累的深层次矛盾后问题有待今后逐步解决。
“十一五”针对经济发展中的突出矛盾和问题，提出6个重点，
其中之一是节约资源，保护环境，推动发展。
早在“十五”规划中，各方都强调要推进煤炭气化技术的开发和应用。
洁净煤技术的范畴非常广泛，从前出处理，过程中处理到后处理都有许多核心技术。其中大规模煤气化技术、煤液化技术、煤气化多联产技术和煤气净化技术是洁净煤技术发展核心技术。
“十一五”期间，煤气化仍属于国家鼓励项目。年初公布的《“十一五”化学工业科技发展纲要》提出优先发展六大领域，第二领域是新型煤化工及天然气化工。重点开发和实施煤的焦化技术，大型煤气化技术和以煤气化为核心的“多联产”技术。
2中国煤气化技术及工业运行情况
我国煤气化技术总体水平落后，与世界先进技术相比差距甚远。国家从“六五”至“九五”投入大量人力、物力，引进、研制、开发先进的煤气化技术。我国先后从国外引进的煤气化技术多种多样。 上世纪80年代末以前，我国的煤气化完全依赖常压固定床技术，国内有常压固定床化炉数千台，配套小型合成氨生产装置，这些气化装置中一部分至今仍在运转。80年代初我国开始引进第二代煤气化技术，1家引进加压Lurgi技术，于山西潞城建厂，气化炉三开一备；共有5家引进Chevron Texaco水煤浆气化装置，分别建于矿鲁南化肥厂、上海焦化总厂、陕西渭河化肥厂、安徽淮南化工厂、黑龙江浩良河化肥厂。这五套装置均用于生产合成气，制氨或甲醇。目前正在
引进的煤气化技术有多套，分别是Chevron Texaco（金陵、榆林、南京等）和Shell（应城、岳阳、柳州、枝江、安庆、大连、安宁、曲靖等）。
煤气化所用的设备通过国家重点科技攻关，对引进装置进行技术改造并使之国产化，使我国煤气化技术的研究开发取得了重要进展。如关键技术之一的国产喷嘴替代了从美国进口的水煤浆气化喷嘴，技术性能大大优于引进喷嘴；国产洛耐砖替代了从法国进口的气化炉用耐火砖，价格比为0.5：1。另外，我国已具备设计制造如磨煤机、气化炉、激冷环，锁渣斗、捞渣机、高、低压煤浆泵、文氏管等设备的能力。鲁南化肥厂的煤气化设备国产化率已达到90%以上。
目前我国正在运转的常压固定床气化炉有四千多台。而常压流化床气化炉只有十几台，Texaco气流床气化炉仅12台。固定床气化工艺需要使用块煤，尤其是化肥行业普遍采用的水煤气炉目前只使用无烟块煤和焦炭，而机械化采煤使块煤率下降，导致块煤资源紧张，原料成本上升。另外水煤气工艺汽化率低，吹风气排放污染环境。目前在国内较为成熟的仍然只有常压固定床气化技术。它广泛应用于冶金、化工、建材、机械等工业行业和民用燃气，以UGI、水煤气两段炉、发生炉两段炉等固定床气化技术为主。常压固定床气化技术的优点是操作简单，投资小；但技术落后，能力和效率低，污染重，急需技术改造。以常用的直径为3m的发生炉为例，能力仅为50t/d，引进的一般加压Lurgi炉能力也达500 t/d。
3国外技术现状和发展趋势及大型煤气化的应用
180年以来的煤气化技术发展史，特别是近十多年来的大容量IGCC电站示范与商业化运行证明，与固定床、流化床相比，气流床具有较大的煤种与粒度适应性和更优良的技术性能，是煤基大容量、高效洁净、运行可靠的燃气与合成气制备装置的首选技术。
迄今，世界上已商业化的IGCC（Integrated Gasification Combined Cycle）大型（250MW以上）电站都是采用气流床煤气化炉，可见其技术上具有优势。他们是以水煤浆为原料的Chevron Texaco （Texaco）、Global E-Glas（Destec），以干粉煤为原料的Shell、Prenflo、Noel（GSP）。
（1） C hevron Texaco汽化炉
美国Texaco（2002年初成为Chevron公司一部分，2004年5月被GE公司收购）开发的水煤浆气化工艺是将煤加水磨成浓度为60~65%的水煤浆，用纯氧做气化剂，在高温高压下进行气化反应，气化压力
在3.0~8.5Mpa之间，气化温度~1400摄氏度,液态排渣,煤气成分CO+H
2为80%左右,不含焦油、酚等有机物，对环境无污染，碳转化率96~99%，气化强度大，炉子结构简单，能耗低，运转率高，而且煤适应范围较宽。目前Chevron Texaco最大商业设置是Tampa电站，属于DOE的CCT-3，1989年立项，气化压力为2。8Mpa，氧纯度为95%，煤浆纯度68%，冷煤气效率~76%，净化率250MW。
Texaco气化炉由喷嘴、气化室、激冷室（或废热锅炉）组成。其中喷嘴为三通道，工艺氧走一、三通道，水煤浆走二通道，介于两股氧射流之间。水煤浆气化喷嘴经常面临喷口磨损问题，主要是由于水煤浆在较高线速下（约30m/s）对金属材质的冲刷腐蚀。喷嘴、气化炉、激冷环等为Texaco水煤浆气化技术的关键。
从已投产的水煤浆气化装置的运行情况看，由于工程设计和操作的经验的不完善，还没有达到长周期、高负荷、稳定运行的最佳状态，存在的问题还较多。
(2) Global E-Gas 气化炉
已建设两套商业装置：LGTI（气化炉容量2200t/d，160MW，2.8Mpa,1987年运行,1995年停运）与Wabash River（二台炉，一开一备，单炉容量2500t/d,262MW,2.8Mpa,净发电效率(HHV)为38.9%,1995年投运）。炉型类似于K-T，分第一段（水平段）与第二段（垂直段）。在第一段中，两个喷嘴成180度对置，最高反映温度约1400摄氏度。为提高冷煤气效率，在第二段中，采用总煤浆量的25%进行冷激，反应温度约1040摄氏度，出口煤气进火管锅炉回收热量。炉渣自气化炉第一段中部流下，经水冷凝固化，形成渣水浆排出。E-Gas气化炉采用压力螺旋式连续排渣系统。
Global E-Gas 气化技术缺点为：二次水煤浆停留时间短，碳转化率较低；设有一个庞大的分离器，以分离一次煤气中携带灰渣与二次煤浆的灰渣与残炭。
美国Port Arthur GCC Project计划采用E-Gas气化技术气化石油焦，
