褐煤價(jià)格低廉，以褐煤為原料的大型氣化爐如果能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，將具有良好的經(jīng)濟(jì)性。因含水量高、發(fā)熱量低等特點(diǎn)，褐煤氣化是一項(xiàng)富有挑戰(zhàn)性的課題。根據(jù)褐煤的特點(diǎn)，選擇合適的煤氣化技術(shù)，保障煤化工裝置的高效和穩(wěn)定運(yùn)行，是褐煤高價(jià)值利用的關(guān)鍵。

 

 

    除了主流煤氣化技術(shù)——固定床、流化床和氣流床之外，地下煤氣化也在不斷取得進(jìn)展，下面分別根據(jù)各類氣化技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用現(xiàn)狀分析其在褐煤氣化上的適用性。

    ——固定床氣化爐

    固定床氣化爐可以接受高含水煤作為原料，但要求入爐煤有較好的熱穩(wěn)定性和較高的抗碎強(qiáng)度。為了使氣化劑可以均勻地分布于氣化爐橫截面上，需要使用粒度5mm以上的粒煤。對(duì)于粒度小于5mm的褐煤，或熱穩(wěn)定性比較差的年輕褐煤，可以考慮將其加工成型煤用于固定床氣化爐。

    褐煤用于固定床加壓氣化在我國(guó)已有超過30年的歷史，目前最著名的是大唐克旗褐煤制SNG項(xiàng)目和云南先鋒褐煤制甲醇MTG多聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目，實(shí)踐證明褐煤用于固定床氣化爐完全可行。如果煤的灰熔點(diǎn)高，可以選擇固態(tài)排渣的固定床氣化爐，反之則用熔融排渣的固定床氣化爐。

    固定床氣化爐副產(chǎn)大量甲烷、焦油和酚、氨等，全部回收利用并作為副產(chǎn)品出售的經(jīng)濟(jì)效益大大超過回收利用裝置增加的投資和運(yùn)行成本。

    ——流化床氣化爐

    流化床氣化通過流化狀態(tài)增強(qiáng)氣化爐的傳熱和傳質(zhì)，從而改善氣化效率和氣化速度。由于流化床氣化時(shí)床層溫度相對(duì)較低，因此適合于反應(yīng)活性高的煤種，例如褐煤和其他低階煤。對(duì)原料的粒度一般要求為0.5~6mm。

    流化床氣化爐對(duì)褐煤的氣化效果已經(jīng)得到驗(yàn)證。與固定床氣化爐一樣，流化床氣化爐同樣可以接受水含量較高的原料煤。并且由于是固態(tài)排渣，流化床氣化爐不需要耗費(fèi)能量于渣的熔融，因此可以用于高灰分褐煤。

    ——氣流床氣化爐

    氣流床氣化主要包括水煤漿氣化技術(shù)和干粉煤氣化技術(shù)。氣流床氣化爐熔融排渣，溫度和壓力高，單爐生產(chǎn)能力大，廢水排放低，一般要求進(jìn)料粒度<100μm。

    褐煤用于水煤漿氣化最大的問題在于成漿性較差，由于內(nèi)水含量高，褐煤制水煤漿濃度難以超過50%，導(dǎo)致氣化效率低。國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)開發(fā)了磨煤與級(jí)配技術(shù)，使煤粉大、小顆粒分布合理，達(dá)到較高的堆積效率，將可以提高成漿濃度。此外，利用煤氣化及后續(xù)系統(tǒng)的低品位熱能，預(yù)干燥制漿用煤，可以進(jìn)一步提高水煤漿濃度。

    大唐呼倫貝爾1830合成氨尿素項(xiàng)目，采用褐煤水煤漿氣化工藝，通過一系列技術(shù)改造，于2013年8月實(shí)現(xiàn)103%的生產(chǎn)負(fù)荷，多項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)接近或超過設(shè)計(jì)值。

    干粉煤氣化技術(shù)一般要求入爐煤粉水含量低于10%，由于大部分褐煤水含量和揮發(fā)分分別超過30%，將原料煤干燥至要求范圍并確保安全是極具挑戰(zhàn)的工作。褐煤用于干粉煤氣化在國(guó)內(nèi)已有成功示范。大唐多倫煤制聚丙烯項(xiàng)目，采用3臺(tái)單爐投煤量為2800噸/天的干粉氣化爐，于2014年4月首次實(shí)現(xiàn)單爐滿負(fù)荷運(yùn)行。

    ——地下煤氣化

    煤炭地下氣化就是將處于地下的煤炭進(jìn)行有控制的燃燒，通過對(duì)煤的熱作用及化學(xué)作用產(chǎn)生可燃?xì)怏w的過程。它集建井、采煤、氣化三大工藝為一體，變傳統(tǒng)物理采煤為化學(xué)采煤。

    2007年1月，新奧集團(tuán)投資2億多元組建烏蘭察布新奧氣化采煤技術(shù)有限公司，與中國(guó)礦業(yè)大學(xué)共同開展‘無井式煤炭地下氣化試驗(yàn)項(xiàng)目’研究。同年10月，我國(guó)首套日產(chǎn)15萬方煤氣的無井式地下煤氣化試驗(yàn)和生產(chǎn)系統(tǒng)一次點(diǎn)火成功。該項(xiàng)目的原料煤為褐煤。

    2013年3月，國(guó)家能源局同意新奧集團(tuán)烏蘭察布無井式地下氣化采煤工業(yè)化示范工程一期項(xiàng)目開展前期工作。該項(xiàng)目建設(shè)8個(gè)氣化采煤爐，年耗原煤約84萬噸，配套建設(shè)空分、煤氣凈化、煤氣合成等設(shè)施，年產(chǎn)LNG 2億方，預(yù)計(jì)該項(xiàng)目LNG成本低于2.3元/方。