郭 良 元

(1.煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司，北京 100013；2.國(guó)家能源煤炭高效利用與節(jié)能減排技術(shù)裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100013；3.煤基節(jié)能環(huán)保炭材料北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100013)

0 引 言

2022年我國(guó)原煤產(chǎn)能45.6億t[1]，在2021年我國(guó)已探明的一次能源生產(chǎn)總量中，原油天然氣資源占比約為12.7%，而煤炭占比約為67.0%[2]，說(shuō)明煤炭仍是我國(guó)自主保障最可靠的能源類型，因而長(zhǎng)期堅(jiān)持煤炭清潔高效與可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用是應(yīng)有之義[3]。

我國(guó)是煤炭生產(chǎn)和利用的大國(guó)，目前我國(guó)煤炭利用的方式主要包括直接燃燒、煉焦和氣化，在該3種煤的利用方式中以煤炭的氣化相對(duì)最為清潔。

國(guó)家“十四五”規(guī)劃中要求實(shí)施能源資源安全戰(zhàn)略，做好煤制油氣戰(zhàn)略基地規(guī)劃布局和管控[4]，穩(wěn)妥推進(jìn)煤制油氣，規(guī)劃建設(shè)煤制油氣戰(zhàn)略基地[5]。上述2種技術(shù)中，煤制油中的間接液化工藝以及煤制氣均以煤氣化技術(shù)為龍頭，因此煤氣化技術(shù)是保障我國(guó)能源安全的關(guān)鍵技術(shù)。

煤炭氣化是煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化的核心，是發(fā)展煤基大宗化學(xué)品、煤基清潔燃料、IGCC發(fā)電等工業(yè)的基礎(chǔ)。我國(guó)煤氣化技術(shù)的基礎(chǔ)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)均已進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列，部分技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平，即煤氣化的發(fā)展有力支持了我國(guó)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的應(yīng)用發(fā)展，煤氣化技術(shù)在我國(guó)已從直接引進(jìn)國(guó)外技術(shù)發(fā)展到擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氣化爐，目前我國(guó)已經(jīng)成為全球最大的煤氣化市場(chǎng)。我國(guó)氣化技術(shù)已實(shí)現(xiàn)大型化、清潔化和規(guī)模化發(fā)展，氣流床氣化技術(shù)單爐投煤量規(guī)模已達(dá)3 000 t/d[6]，固定床氣化技術(shù)單爐投煤量規(guī)模已超過(guò)1 000 t/d。面對(duì)國(guó)家能源安全和煤炭與水資源在地勢(shì)上呈逆向分布的現(xiàn)狀[7]，中國(guó)既要大力發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)，又要解決煤轉(zhuǎn)化工業(yè)因巨大耗水量而帶來(lái)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，煤化工廢水的“零液排放”儼然成為亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一[8]。

將來(lái)，我國(guó)還需要更多具有原創(chuàng)性、適應(yīng)性的煤氣化新技術(shù)[9]。作為國(guó)內(nèi)乃至國(guó)際上應(yīng)用最久且已完全國(guó)產(chǎn)化的1種加壓煤氣化技術(shù)，固定床固態(tài)排渣碎煤加壓氣化技術(shù)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)有其適應(yīng)性，同時(shí)也存在著一些改進(jìn)的空間。

1 固定床固態(tài)排渣碎煤加壓氣化技術(shù)概述

1.1 固定床氣化特性簡(jiǎn)述

固定床氣化也稱移動(dòng)床氣化。固定床一般以塊煤或焦煤為原料。煤由氣化爐頂加入，氣化劑由爐底加入。流動(dòng)氣體的上升力不致使固體顆粒的相對(duì)位置發(fā)生變化，即固體顆粒處于相對(duì)固定狀態(tài)，床層高度亦基本保持不變，因而稱為固定床(Fixed-bed)氣化。另外，從宏觀角度看，由于煤從爐頂加入，含有殘?zhí)康臓t渣自爐底排出，氣化過(guò)程中，煤粒在氣化爐內(nèi)逐漸并緩慢往下移動(dòng)，因而又稱為移動(dòng)床(Moving-bed)氣化。

固定床氣化的特性是簡(jiǎn)單、可靠。同時(shí)由于氣化劑與煤逆流接觸，氣化過(guò)程進(jìn)行得比較完全，且使熱量得到合理利用，因而具有較高的熱效率。

固態(tài)排渣指排渣方式采用干法排渣，控制氣化溫度在灰渣流動(dòng)溫度以下。

1.2 國(guó)內(nèi)主要固定床氣化爐爐型

國(guó)內(nèi)固定床固態(tài)排渣碎煤加壓氣化爐主要爐型有：魯奇爐、賽鼎爐、晉城爐(JM-S)等。

魯奇爐(Lurgi)：魯奇氣化技術(shù)屬于典型的固定床氣化技術(shù)，經(jīng)過(guò)不斷地升級(jí)改進(jìn)，從MARK-Ⅰ到MARK-Ⅴ，以及MARK+。Lurgi氣化技術(shù)爐型結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，采用固態(tài)排渣方式，爐渣含碳量一般在5%左右。氣化爐內(nèi)的最高溫度一般可達(dá)1 300 ℃，因此在選擇氣化原料時(shí)不宜選用灰熔點(diǎn)較低的煤種[10]。

賽鼎爐：1970年代開(kāi)始，山西化肥廠引進(jìn)德國(guó)魯奇公司魯奇爐，賽鼎公司的前身化工部第二設(shè)計(jì)院(后簡(jiǎn)稱化二院)實(shí)施了工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作，積累了大量經(jīng)驗(yàn)；1980—1985年，“六五”期間化二院完成了國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目《Φ2.8 m加壓氣化爐科技攻關(guān)》；1986—1990年，列入國(guó)家“七五”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，國(guó)產(chǎn)碎煤加壓氣化技術(shù)進(jìn)入應(yīng)用階段；1986年，Φ2.8 m氣化爐投產(chǎn)；1991年，“七五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目驗(yàn)收，化二院獲得科技進(jìn)步獎(jiǎng)集體獎(jiǎng)；1993年，哈爾濱依蘭煤氣廠PKM爐投產(chǎn)，獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)銀獎(jiǎng)，改變了氣化劑分布及流速，增加了煤鎖氣回收系統(tǒng)，取消耐火磚；1998年12月17日，天脊國(guó)產(chǎn)爐投產(chǎn)，全部采用國(guó)產(chǎn)材料，相當(dāng)于魯奇Mark-Ⅲ；2004年，義馬第3臺(tái)完全國(guó)產(chǎn)化爐建設(shè)；2006年，義馬二期2臺(tái)Φ3.8 m，3.0 MPa投產(chǎn)，標(biāo)志著碎煤加壓氣化技術(shù)的完全國(guó)產(chǎn)化，并且標(biāo)志著國(guó)內(nèi)技術(shù)全面開(kāi)始推廣；2008年，山西潞安煤制油投產(chǎn)；2010年，國(guó)電赤峰3052項(xiàng)目投產(chǎn)；2012年，新疆廣匯120萬(wàn)t/a甲醇投產(chǎn)；2013年，大唐克旗煤制天然氣項(xiàng)目投產(chǎn)(國(guó)際首臺(tái)4.0 MPa碎煤加壓氣化爐成功運(yùn)行)；2014年，新疆慶華煤制氣投產(chǎn)；2015年，河南晉煤天慶投產(chǎn)；2015年，賽鼎5 000氣化爐示范列入科技部“863”計(jì)劃《大規(guī)模碎煤加壓氣化技術(shù)與示范》，內(nèi)徑5.0 m，壓力6.0 MPa，在義馬氣化廠動(dòng)工建設(shè)[11]。

晉城爐(JM-S)：晉控天慶是晉能控股裝備制造集團(tuán)有限責(zé)任公司(簡(jiǎn)稱晉能控股集團(tuán))的下屬控股子公司，氣化裝置現(xiàn)有6臺(tái)魯奇爐(1～6號(hào)爐)和1臺(tái)在魯奇爐基礎(chǔ)上升級(jí)改造而成的JM-S爐(7號(hào)爐)，其中JM-S爐是晉能控股集團(tuán)面對(duì)無(wú)煙塊煤的市場(chǎng)銷路不斷萎縮等問(wèn)題，提出了“帶著爐子去賣煤，帶著爐子去賣氣”的氣化領(lǐng)域布局理念，用于匹配其旗下28家化工企業(yè)的氣化技術(shù)需求，牽頭與賽鼎工程有限公司合作研發(fā)的新型氣化爐。1～6號(hào)魯奇爐自2015年投料試車以來(lái)一直運(yùn)行穩(wěn)定。2020年11月晉控天慶建成投運(yùn)1臺(tái)JM-S爐(7號(hào)爐)，其爐體在第4代魯奇爐基礎(chǔ)上加高1.5 m，爐出口新增旋風(fēng)分離器及中壓廢鍋回收粗煤氣熱量，粗煤氣再經(jīng)冷卻降溫以及低壓廢鍋回收熱量后送至變換冷卻系統(tǒng)；相較于第4代魯奇爐，JM-S爐產(chǎn)氣量明顯增加，且可副產(chǎn)5.0 MPa的中壓蒸汽約10 t/h，余熱回收利用率大幅提高，具有單爐發(fā)氣量大、運(yùn)行穩(wěn)定、 消耗低的優(yōu)點(diǎn)，具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，JM-S爐運(yùn)行狀況良好[12]。

2 固定床固態(tài)排渣碎煤加壓氣化技術(shù)發(fā)展

2.1 技術(shù)起源

最早的固定床固態(tài)排渣碎煤加壓氣化技術(shù)起源于德國(guó)魯奇(Lurgi)公司干底式工藝(Dry Bottom Process)，于1927年獲得專利“在一定壓力下用蒸氧混合物使褐煤氣化”。

1931年，魯奇開(kāi)始研發(fā)1種在現(xiàn)有空氣氣化技術(shù)的基礎(chǔ)上，在加壓條件下采用氧氣鼓風(fēng)進(jìn)行反應(yīng)的氣化技術(shù)。該項(xiàng)研究是在有著現(xiàn)代氣化之父之稱的Rudolf Drawer教授的指導(dǎo)下，與柏林工業(yè)大學(xué)緊密合作進(jìn)行的。

1936年魯奇公司開(kāi)發(fā)出應(yīng)用于商業(yè)化煤氣化項(xiàng)目的碎煤固定床加壓氣化技術(shù)，項(xiàng)目位于德國(guó)Hirschfelde。后經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展，此項(xiàng)技術(shù)被稱作薩索爾-魯奇干底式氣化爐(Sasol-Lurgi Dry Bottom Gasifier)[13]，國(guó)內(nèi)俗稱魯奇爐。

經(jīng)過(guò)幾十年持續(xù)不斷的改進(jìn)與創(chuàng)新,魯奇公司先后開(kāi)發(fā)出第1代魯奇爐(1936—1954年)、第2代魯奇爐(1952—1965年)、第3代魯奇爐Mark-Ⅳ和Mark-Ⅴ(1969～2008年)。第3代爐型可大幅提高氣化能力并有效擴(kuò)大煤種的應(yīng)用范圍,從而滿足現(xiàn)代化大型工廠的需要,其爐內(nèi)徑3.8 m,采用雙層夾套外殼,內(nèi)壁不襯耐火磚,爐內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)的煤分布器及攪拌器,氣化能力50 000～55 000 m3/h 粗煤氣。目前在世界范圍內(nèi)主要建設(shè)、運(yùn)行的魯奇爐即為第3代爐型。在此基礎(chǔ)上又推出第4代魯奇爐Mark+。同時(shí),為滿足氣體排放標(biāo)準(zhǔn)、解決廢水達(dá)標(biāo)排放難題,魯奇公司相繼開(kāi)發(fā)出高效的煤氣化尾氣處理和酚氨廢水處理工藝技術(shù)[14]。魯奇公司于2007年7月被液化空氣集團(tuán)收購(gòu)。

2.2 技術(shù)國(guó)內(nèi)發(fā)展

我國(guó)對(duì)固定床加壓煤氣化技術(shù)的研發(fā)始20世紀(jì)于50年代。1956年，煤炭工業(yè)部北京煤化學(xué)研究所(現(xiàn)煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司煤化工分院)成立之初，設(shè)立了煤氣化研究室，主要開(kāi)展固定床煤氣化技術(shù)的研究工作。同年成立的化學(xué)工業(yè)部上?；ぱ芯吭涸诨恃芯渴乙苍O(shè)立了煤氣化技術(shù)研究小組研究固定床氣化技術(shù)。1958年開(kāi)始，東北煤氣化設(shè)計(jì)研究所(現(xiàn)沈陽(yáng)煤氣熱力研究設(shè)計(jì)院)、大連化學(xué)物理研究所(現(xiàn)中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所)開(kāi)展了加壓煤氣化過(guò)程的單管小試試驗(yàn)[15]，1959年石油工業(yè)部石油六廠研究所進(jìn)行最高2.0 MPa的間歇式小型加壓氣化爐試驗(yàn)[16]。1963 年在沈陽(yáng)建成1 120 mm 的褐煤加壓固定床中試裝置。

1978年煤炭科學(xué)研究院北京煤化學(xué)研究所開(kāi)始固定床加壓煤氣化技術(shù)的研發(fā)。1983年10月建成直徑650 mm的加壓氣化爐試驗(yàn)裝置，該裝置的運(yùn)行壓力2.0～2.5 MPa、投煤量200～500 kg/h、產(chǎn)氣量280～500 Nm3/h，經(jīng)過(guò)多煤種固定床加壓氣化試驗(yàn)后，于1984年通過(guò)當(dāng)時(shí)煤炭部組織的技術(shù)鑒定。后北京煤化學(xué)研究所與美國(guó)Foster Wheeler公司于1985年在北京合作建設(shè)運(yùn)行成本更低的內(nèi)徑100 mm的加壓固定床試驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)壓力5.0 MPa，實(shí)際運(yùn)行壓力3.0 MPa。在該裝置上完成了數(shù)十個(gè)國(guó)內(nèi)外典型煤種以及生物質(zhì)、成型垃圾的試燒，取得了樣品在加壓條件下的氣化特性數(shù)據(jù)[17]，筆者也在此試驗(yàn)爐上主持多次試燒。華東理工大學(xué)等合作單位開(kāi)展加壓下條件煤氣化特性的研究，并建立了加壓固定床氣化爐的數(shù)學(xué)模型。

1980年，化學(xué)工業(yè)部第二設(shè)計(jì)院(現(xiàn)賽鼎工程有限公司)與太原重型機(jī)器廠合作，以解放軍化肥廠的 Mark-Ⅰ型 Lurgi 加壓氣化爐為基礎(chǔ)，開(kāi)展直徑2 800 mm的固定床加壓氣化爐研制[9]。

1986年，東北煤氣化設(shè)計(jì)研究所建成直徑1 000 mm的加壓固定床試驗(yàn)裝置，其設(shè)計(jì)壓力 2.8 MPa、產(chǎn)氣量1 000～1 300 Nm3/h，完成了沈北褐煤和雞西弱黏結(jié)性煤的氣化試驗(yàn)，為加壓固定床氣化技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用和發(fā)展奠定重要的基礎(chǔ)。

3 具有甲烷含量高的氣化技術(shù)特點(diǎn)

作為最早的固定床氣化加壓技術(shù)，固定床固態(tài)排渣碎煤加壓氣化技術(shù)有著自身的特點(diǎn)：

(1)氣化原料一般采用5～50 mm的塊煤進(jìn)料，且下限率不能過(guò)高。通常要求煤的反應(yīng)性好、無(wú)黏結(jié)性或弱黏結(jié)性、機(jī)械強(qiáng)度較高、灰熔融性溫度較高。因此適宜的煤種為褐煤、次煙煤、貧煤和無(wú)煙煤，對(duì)一些水分較高(20%～30%)和灰分較高(如不小于30%)的劣質(zhì)煤也適用。

(2)氣化為干法排灰，使用純氧氣化，為防止結(jié)渣，采用較高汽氧比，因此氧耗相對(duì)較低，可在空分制氧設(shè)備上節(jié)省部分投資。

(3)煤氣中CH4含量較高，達(dá)8%～10%，適合于生產(chǎn)城市煤氣和代用天然氣(SNG)，將CH4轉(zhuǎn)化為CO和H2后也可以用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品，如煤制甲醇和合成氨。固定床碎煤加壓氣化技術(shù)由于此特點(diǎn)而在煤制天然氣項(xiàng)目中占比很高，從而在現(xiàn)代煤氣化技術(shù)中占?xì)饣袌?chǎng)份額約10.9%(含碎煤加壓熔渣技術(shù))[18]。

(4)粗煤氣中H2/CO約為2.0，不經(jīng)變換或少量變換即可用于F-T合成、甲醇合成、天然氣合成等產(chǎn)品生產(chǎn)。

(5)固定床氣化氣、固兩相逆流接觸，通過(guò)逆流操作實(shí)現(xiàn)高的“冷煤氣”效率，逆流操作使粗煤氣和灰渣均以較低的溫度離開(kāi)氣化爐。

(6)氣化工藝成熟，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率多年前已達(dá)100%[19]，造價(jià)較低，在投資上有一定優(yōu)勢(shì)。

(7)在加壓下進(jìn)行氣化，氣化強(qiáng)度大，反應(yīng)速度較快，氣化劑與煤逆向接觸反應(yīng)，反應(yīng)停留時(shí)間長(zhǎng)達(dá)1 h，因此碳轉(zhuǎn)化率較高，一般達(dá)95%以上。

(8)反應(yīng)爐的操作溫度和爐出口煤氣溫度比較低，因此氣體帶走的顯熱較少，氣化效率較高。一般氣化效率可高達(dá)88%～90%。

(9)氣化和煤氣冷卻過(guò)程水耗較高，會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的含有重焦油、輕焦油和酚的煤氣水，煤氣水處理流程復(fù)雜，處理費(fèi)用高，且蒸汽分解率較低。相較于其他氣化技術(shù)，存在廢水產(chǎn)量大難處理的缺點(diǎn)[20]，廢水產(chǎn)量約1.0 m3/t煤，某典型40億方煤制天然氣項(xiàng)目氣化廢水占總有機(jī)廢水量約70%[21]此特點(diǎn)為固定床固態(tài)排渣技術(shù)最主要的不利之處，但其中含有高附加值的焦油、酚、氨等有用的化工產(chǎn)品，當(dāng)裝置規(guī)模較大時(shí)，由于規(guī)模效應(yīng)可收回部分成本[22]。且國(guó)內(nèi)外有各種對(duì)氣化爐的廢水處理技術(shù)，都在為解決固定床固態(tài)排渣碎煤加壓氣化爐的弊端進(jìn)行努力[23-25]，并不斷對(duì)技術(shù)進(jìn)行革新和改進(jìn)[26]。煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司也研發(fā)了1種煤氣水減量化技術(shù)，已進(jìn)入工業(yè)化安裝調(diào)試階段。

4 國(guó)內(nèi)技術(shù)應(yīng)用處于自我完善與增長(zhǎng)階段

按照建設(shè)時(shí)間先后順序，固定床固態(tài)排渣碎煤加壓氣化技術(shù)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況如下：首先是技術(shù)引進(jìn)階段，接下來(lái)是消化國(guó)產(chǎn)化階段，然后是受到政策和技術(shù)成熟期雙重刺激下的爆發(fā)式增長(zhǎng)階段，到目前的技術(shù)處于自我完善與增長(zhǎng)階段。

1974年云南解放軍化肥廠在我國(guó)國(guó)內(nèi)最早采用Lurgi加壓固定床氣化技術(shù)用于生產(chǎn)合成氨，爐型為第1代Lurgi爐，屬于Mark-I型，以褐煤為原料，氣化爐內(nèi)徑為2 600 mm，單爐產(chǎn)氣量約為8 000 Nm3/h。

20世紀(jì)80年代中后期開(kāi)始，我國(guó)先后引進(jìn)1批碎煤加壓氣化技術(shù)，其中1991年蘭州煤氣廠采用Mark-II爐型(單爐產(chǎn)氣量約14 000 Nm3/h)，1993年哈爾濱煤氣廠采用Mark-III爐型(單爐產(chǎn)氣量約32 000 Nm3/h)，均用于生產(chǎn)城市煤氣。

1987年山西天脊集團(tuán)采用Mark-Ⅳ爐型，氣化爐內(nèi)徑3 848 mm，單爐產(chǎn)氣量約56 000 Nm3/h，用于生產(chǎn)合成氣(CO+H2),配套生產(chǎn)合成氨30萬(wàn)t/a(尿素52萬(wàn)t/a)。魯奇爐技術(shù)用于我國(guó)山西天脊集團(tuán)生產(chǎn)大規(guī)模合成氨在當(dāng)時(shí)屬世界首例，天脊集團(tuán)的此套裝置從投產(chǎn)到最終穩(wěn)定運(yùn)行歷經(jīng)10余年，期間對(duì)原工藝先后進(jìn)行了400多項(xiàng)的改進(jìn)[27]。以上均為技術(shù)引進(jìn)階段與消化國(guó)產(chǎn)化階段。

2000年義馬煤氣廠一期投產(chǎn)，2004年義馬第3臺(tái)固定床固態(tài)排渣氣化爐完全國(guó)產(chǎn)化，2006年義馬二期完全國(guó)產(chǎn)化[14]。

2006年后，國(guó)內(nèi)天然氣供需矛盾日益突出，20世紀(jì)80年代受美國(guó)大平原建立煤制天然氣工廠的啟發(fā)，我國(guó)技術(shù)界、工程界和產(chǎn)業(yè)界也開(kāi)始醞釀建設(shè)煤制天然氣裝置，先后采用Lurgi固定床碎煤加壓氣化技術(shù)建成了大唐克旗、新疆慶華、伊犁新天等工業(yè)項(xiàng)目，此階段屬于爆發(fā)式增長(zhǎng)階段。

國(guó)電赤峰化工有限公司一期工程30萬(wàn)t/a合成氨52萬(wàn)t/a尿素項(xiàng)目中，以平莊礦區(qū)元寶山露天煤礦褐煤為原料，采用碎煤加壓氣化技術(shù)，使用2臺(tái)魯奇氣化爐，生產(chǎn)大顆粒尿素。2012年4月9日投料試車，5月6日打通氣化流程，8月3日打通全部生產(chǎn)流程，制出合格尿素產(chǎn)品。后因各種原因于2016年停車，并進(jìn)行破產(chǎn)重組，轉(zhuǎn)為內(nèi)蒙古大地云天化工有限公司[28]。

2012年新疆廣匯年產(chǎn)120萬(wàn)t甲醇/80萬(wàn)t二甲醚(煤基)項(xiàng)目投產(chǎn)采用14臺(tái)碎煤加壓氣化裝置[29]。

內(nèi)蒙古大唐國(guó)際克什克騰煤制天然氣有限責(zé)任公司(下稱“大唐克旗”)的煤制天然氣一期工程項(xiàng)目氣化裝置為世界首套操作壓力4.0 MPa的碎煤加壓氣化裝置，于2012年5月投料試車成功，自2013年12月投產(chǎn)以來(lái)，煤氣化裝置經(jīng)過(guò)考驗(yàn)。氣化爐設(shè)計(jì)15開(kāi)1備，實(shí)際運(yùn)行13臺(tái)氣化爐可以達(dá)到日產(chǎn)400萬(wàn) Nm3SNG能力。保持“14臺(tái)運(yùn)行1備1大修”連續(xù)運(yùn)行方式，最高產(chǎn)量460萬(wàn) Nm3/d(達(dá)到設(shè)計(jì)值的115%)[30-31]。

新疆慶華能源集團(tuán)有限公司55億Nm3/a煤制氣一期項(xiàng)目在新疆伊寧縣建設(shè)，2012年7月通過(guò)國(guó)家發(fā)改委正式核準(zhǔn)，是新疆首個(gè)獲得國(guó)家核準(zhǔn)的煤制氣示范項(xiàng)目，2013年12月打通工藝流程正式供氣[32-33]。

中煤平朔劣質(zhì)煤綜合利用示范項(xiàng)目位于山西省朔州市平魯北坪循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)，項(xiàng)目以平朔“四高一中低”的劣質(zhì)煤為原料，年產(chǎn)30萬(wàn)t合成氨、40萬(wàn)t硝酸銨，并副產(chǎn)液化天然氣。項(xiàng)目配套的生產(chǎn)裝置的規(guī)模是：1套30萬(wàn)t/a合成氨裝置，2套18萬(wàn)t/a的硝酸裝置、2套20萬(wàn)t/a硝酸銨裝置。其中，氣化裝置采用魯奇爐氣化技術(shù)，由6套單獨(dú)的氣化爐(包括加煤、廢熱鍋爐和排灰)和1套公用的煤鎖氣洗滌設(shè)備與開(kāi)車氣的設(shè)備組成。氣化爐按照4開(kāi)1備1檢修設(shè)置。2016年更名為中煤平朔能源化工有限公司，2016年9月29日打通全流程[34]。

伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司年產(chǎn)20億Nm3煤制天然氣項(xiàng)目加壓氣化裝置由賽鼎工程有限公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，采用原德國(guó)魯奇公司Mark-Ⅳ型魯奇爐基礎(chǔ)上改進(jìn)的碎煤加壓氣化爐，運(yùn)行方式為18開(kāi)4備。于2017年3月開(kāi)車順利產(chǎn)出合格天然氣,且生產(chǎn)企業(yè)對(duì)生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題在進(jìn)行持續(xù)的改進(jìn)[35]。

晉煤金石藁城分公司的氣化裝置采用國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)的碎煤加壓氣化爐，項(xiàng)目分 2 期建設(shè)，一、二期各 4 臺(tái)碎煤加壓氣化爐(1～4號(hào)爐)，以“三高”劣質(zhì)煤晉城15號(hào)煤為原料，2013年10月氣化爐點(diǎn)火成功，2014年5月30日打通整個(gè)合成氨系統(tǒng)流程。證明碎煤加壓氣化技術(shù)可單獨(dú)處理晉城無(wú)煙塊煤[36]。

河南晉煤天慶煤化工有限責(zé)任公司30萬(wàn)t/a合成氨、52萬(wàn)t/a尿素副產(chǎn)、5億Nm3/a工業(yè)燃?xì)饨ㄔO(shè)氣化爐示范項(xiàng)目，一期項(xiàng)目2015年1月18日投產(chǎn)，二期項(xiàng)目于2016年8月1日與一期項(xiàng)目并網(wǎng)運(yùn)行，2017年氣化爐由五開(kāi)一備改為六開(kāi)無(wú)備[37]，優(yōu)化升級(jí)1臺(tái)氣化爐開(kāi)展無(wú)煙塊煤純氧加壓連續(xù)氣化技術(shù)[38]。

遼寧大唐國(guó)際阜新煤制天然氣有限責(zé)任公司煤制天然氣項(xiàng)目(一期)于2011年7月開(kāi)工建設(shè)，2014年因故停建，2018年4月27日正式恢復(fù)施工，2020年已投產(chǎn)[9，39]。

內(nèi)蒙古礦業(yè)(集團(tuán))興安能源化工有限公司的煤制氣項(xiàng)目(簡(jiǎn)稱興安能源煤制氣項(xiàng)目)位于內(nèi)蒙古興安盟科右中旗百吉納工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)，建設(shè)規(guī)模40億Nm3/a煤制天然氣(含5億方天然氣液化)+50萬(wàn)t焦油加氫及相應(yīng)附屬產(chǎn)品。項(xiàng)目年用褐煤2 150萬(wàn)t，煤源來(lái)自內(nèi)蒙古白音華煤田。項(xiàng)目的設(shè)計(jì)已經(jīng)完成[40]。

截至2021年，國(guó)內(nèi)在建或運(yùn)行的Lurgi固定床碎煤加壓氣化爐共146臺(tái)，其中18臺(tái)用于城市煤氣生產(chǎn)，24臺(tái)用于合成氨生產(chǎn)，其余均用于煤制天然氣生產(chǎn)[9]。當(dāng)前的技術(shù)屬于處于自我完善與增長(zhǎng)階段。

5 結(jié) 論

(1)固定床固態(tài)排渣碎煤加壓氣化技術(shù)起源于德國(guó)魯奇，在國(guó)內(nèi)經(jīng)過(guò)六十余年的發(fā)展，歷經(jīng)引進(jìn)、國(guó)產(chǎn)化、爆發(fā)式增長(zhǎng)3個(gè)階段，現(xiàn)在處于完善及與時(shí)俱進(jìn)的時(shí)期。國(guó)內(nèi)工業(yè)化的固定床固態(tài)排渣碎煤加壓氣化爐主要爐型有魯奇爐、賽鼎爐、晉城爐(JM-S)等。固定床固態(tài)排渣碎煤加壓氣化爐技術(shù)在國(guó)內(nèi)，尤其在煤制天然氣方向，有著廣闊的適用空間。

(2)與其他氣化技術(shù)相比，固定床固態(tài)排渣碎煤加壓氣化技術(shù)最顯著的優(yōu)點(diǎn)在于煤氣中CH4含量較高，可達(dá)8%～10%，因此在國(guó)內(nèi)更多應(yīng)用于煤制天然氣；最主要的不利之處在于廢水產(chǎn)量大、難處理。

(3)通過(guò)對(duì)氣化廢水處理、減量化技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用,可為固定床固態(tài)排渣碎煤加壓氣化技術(shù)節(jié)約成本及減少水資源的使用,使之符合要求越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)保政策,為技術(shù)未來(lái)發(fā)展增添新的生命力。