1.1.4　煤气化技术现状及发展趋势

1.1.4.1　我国煤资源的特点

我国煤炭储量丰富，分布区域广，埋藏深度、成煤原因和成煤时间差异较大。按照变质程度（即煤化程度）从低到高，依次分为褐煤、烟煤和无烟煤。在实际应用中又根据挥发分和黏结指数等分为长焰煤、不黏煤、气煤等14类。富煤贫油少气是我国化石资源的主要赋存特点。按照标准煤折算，在我国已探明的化石能源储量中，煤炭约占94%，石油和天然气约占6%。在同等热值下，煤炭与石油、天然气的比价关系约为1∶9.44∶3.45。由于资源丰富和使用成本相对较低，煤炭长期以来一直是我国的基础性和主导性能源。

（1）煤炭资源富集区和主要消费区逆向分布

煤炭资源的地理分布极不平衡。中国煤炭资源北多南少，西多东少，分布与消费区分布极不协调。我国煤炭已探明储量主要分布在山西、陕西、内蒙古、黑龙江、宁夏、辽宁、山东、新疆、贵州、安徽等地区，消费主要集中在北京、天津、河北、上海、浙江、广东、江苏等地区。从各大行政区内部看，煤炭资源分布也不平衡，如华东地区的煤炭资源储量的87%集中在安徽、山东，而工业主要在以上海为中心的长江三角洲地区；中南地区煤炭资源的72%集中在河南，而工业主要在武汉和珠江三角洲地区；西南煤炭资源的67%集中在贵州，而工业主要在四川；东北地区相对好一些，但也有52%的煤炭资源集中在北部黑龙江，而工业集中在辽宁。受经济发展水平、能源消费能力和资源丰裕程度的影响，长期以来在我国煤炭产地，由于需求量不足煤炭就近就地转化率低，主要以商品煤形式向外输出；而在煤炭主要消费区域，由于煤炭供应能力不足需要跨地区外购商品煤，大量煤炭及其初级制品从北向南、由西到东长距离运输，导致煤炭行业物流成本高、运输途中损耗大，资源集约利用率低。

（2）煤炭资源和水资源逆向分布

我国煤炭资源产地主要集中在水资源相对缺乏的干旱、半干旱地区，这些区域单位国土面积水资源保有量仅为全国平均水平的10%左右。特别是山西、陕西、内蒙古、宁夏四省、自治区煤炭资源占有量约占全国煤炭资源总量的67%，而水资源保有量不到全国水资源总量的4%。煤炭开采、运输、加工（包括原煤洗选、粉煤成型和动力煤配煤等）、转化（包括干馏、气化、液化等）等环节和过程都消耗水资源。我国煤炭资源和水资源逆向分布特点，以及行业性用水环节多耗水量大，污水、废水回用率低等现状，导致水资源对煤炭行业发展特别是煤炭转化的制约性日益显现。

（3）煤种以低热值的褐煤和烟煤为主，适合化工型深加工利用

我国各地区煤炭品种和质量变化较大，分布也不理想。炼焦煤在地区上分布不平衡，四种主要炼焦煤种中，瘦煤、焦煤、肥煤有一半左右集中在山西，而拥有大型钢铁企业的华东、中南、东北地区，炼焦煤很少。在东北地区，钢铁工业在辽宁，炼焦煤大多在黑龙江；西南地区，钢铁工业在四川，而炼焦煤主要集中在贵州。

在我国已探明的煤炭储量中，褐煤和烟煤所占比例约为88%。在褐煤和烟煤中，又以中、低变质程度的褐煤和烟煤为主，所占比例超过55%。由于成煤时间短、煤化程度低，煤炭中非芳香烃结构和含氧官能团含量高、侧链长而且多、分子结构规整性较差、空间结构疏松。上述结构特点决定了褐煤和烟煤热值低、化学反应活性和挥发分高，容易氧化自燃和风化破碎，不宜进行长距离运输和直接燃烧，但比较适合就地就近进行转化利用。

1.1.4.2　煤气化技术分类

煤气化技术分类与气化装置有关，但无统一标准。传统上按照煤在气化装置中的流体力学行为，分为固定床气化、流化床气化、气流床气化三种（见图1-1）。另外，按照原料粒度和形态又可分为水煤浆气化、粉煤气化和碎煤气化。

1.1.4.3　煤气化技术现状

目前，在我国煤化工领域推广应用的煤气化技术多达几十种，既有引进国外的先进煤气化技术，也包含了国内自主开发的先进煤气化工艺。引进的典型煤气化技术主要包括：鲁奇（Lurgi）固定床加压气化技术、BGL固定床加压气化技术、U-Gas流化床气化技术、TRIG循环流化床气化技术、Texaco水煤浆加压气化技术、Shell干煤粉加压气化技术、GSP干粉加压气化技术和科林粉煤加压气化（CCG）技术。另外，还有德国伍德公司开发的Prenflo粉煤气化技术、美国DOW化学公司路易斯安那煤气化公司开发的E-Gas水煤浆气化技术、日本中央电力研究所和三菱重工共同开发的CCP流化床空气气化技术、澳大利亚Worley Parsons开发的煤气化技术等，这几种国外先进的洁净煤气化技术也开始在我国寻求工业化推广应用。

国内工程公司、研究院、设计院和高等院校等通过对引进国外先进的煤气化技术长期的消化、吸收和工程实践，进行了一系列的自主创新，开发出十几种具有自主知识产权的先进洁净煤气化技术，包括赛鼎碎煤加压气化技术、恩德粉煤气化技术、ICC灰熔聚气化技术、多喷嘴对置式水煤浆气化技术、HT-L粉煤加压气化技术、多元料浆气化技术、二段式干煤粉加压气化技术（二段炉）、非熔渣-熔渣分级气化技术（清华炉）、WGH粉煤气流床气化技术（五环炉）、单喷嘴冷壁式粉煤气化技术（东方炉）、神宁炉。另外，华东理工大学与中石化宁波工程公司合作开发的单喷嘴热壁式粉煤气化技术、航天部上海711所开发的711所煤气化技术、华东理工大学与中石化宁波工程公司及上海锅炉厂合作开发的新型余热回收式粉煤气化技术，此3种技术目前也处于推广和寻求工业化应用过程中。

由此可见，我国在煤化工产业中许多关键技术已实现了国产化，煤化工产业规模也位居世界前列，成为国际煤气化技术的工业示范地。煤气化技术作为煤化工产业的基础技术和关键技术，为我国煤化工产业发展发挥了强有力的支撑作用。

1.1.4.4　煤气化技术发展趋势

现代煤气化技术的发展趋势主要集中在以下几个方面。

（1）气化压力向高压发展

气化压力由常压、低压（<1.0MPa）向高压（2.0～8.5MPa）气化发展，从而提高气化效率、碳转化率和气化能力，实现气化装置大型化和能量高效回收利用，降低合成气的压缩能耗或实现等压合成，降低生产成本。如Texaco气化压力可达6.5～8.5MPa，Shell气化压力为2～4MPa。

（2）气化炉规格向大型化发展

Texaco和Shell单台气化炉气化煤量已达2000t/d以上，Prenflo气化炉单炉气化煤量已达2600t/d，四喷嘴水煤浆气化炉在线运行的气化炉耗煤量已达3000t/d。大型化便于实现自动控制和优化操作，降低能耗和操作费用。

（3）现代煤气化技术与其他先进技术联合应用

如与燃气轮机发电组合的IGCC发电技术；高压气化（6.5MPa）与低压合成甲醇、二甲醚技术联合实现等压合成，省去合成气压缩机，使生产过程简化，总能耗降低。

（4）煤气化技术与先进脱硫、除尘技术相结合，实现环境友好，减少污染

采用低温甲醇洗工艺，可脱出硫化氢到0.1×10-6；二氧化碳到5×10-6；采用高效除尘器使煤气中含尘降到1～2mg/m3（标）以下。