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技能认证煤气化知识考试(习题卷7)

一、基础知识

(1)煤气化技术是将固体煤炭转化为气体燃料的过程，这一技术在全球能源结构调整中扮演着重要角色。据国际能源署（IEA）报告，截至2020年，全球煤气化产能约为6.2亿吨标准煤，其中中国占比超过50%。煤气化过程中，煤炭在高温高压下与氧气或水蒸气反应，生成一氧化碳、氢气等可燃气体，同时产生少量的固体灰渣。这一过程不仅能够提高煤炭的利用效率，还能减少煤炭直接燃烧带来的环境污染。

(2)煤气化技术根据反应温度的不同，主要分为固定床煤气化、流化床煤气化和气流床煤气化三种类型。固定床煤气化技术具有操作简单、设备投资较低等优点，但煤气化效率相对较低。流化床煤气化技术通过将煤炭与氧气或水蒸气混合，在床层内形成流化状态，使得反应更加充分，煤气化效率较高。而气流床煤气化技术则通过高温气流将煤炭迅速加热到反应温度，具有煤气化速度快、效率高的特点，但设备投资较高，技术要求严格。以我国为例，截至2021年，我国流化床煤气化产能占比最高，达到40%以上。

(3)煤气化技术在实际应用中，需要关注反应器的设计、操作参数的优化以及尾气处理等方面。例如，在反应器设计中，要充分考虑反应温度、压力、气体流速等因素，以确保煤气化反应的顺利进行。在实际操作过程中，要严格控制氧气或水蒸气的比例、反应温度和压力等参数，以实现高效、稳定的煤气化。同时，煤气化过程中产生的尾气需要进行脱硫、脱硝等处理，以减少对环境的影响。以我国某大型煤气化项目为例，通过采用先进的脱硫、脱硝技术，使得尾气排放达到国家标准，有效降低了环境污染。

二、煤气化原理及流程

(1)煤气化原理基于煤炭在高温、高压条件下与氧气或水蒸气发生化学反应，生成合成气（主要成分为一氧化碳和氢气）的过程。这一过程通常在煤气化反应器中进行，反应温度一般在450℃至1000℃之间，压力在0.1MPa至2.0MPa之间。以我国某大型煤气化项目为例，其反应温度设定在850℃，压力为1.2MPa，通过精确控制这些参数，使得煤气化效率达到85%以上。在这一过程中，煤炭被破碎成小于10mm的颗粒，与氧气或水蒸气混合均匀后进入反应器，经过热解、氧化、水煤气反应等步骤，最终生成合成气。

(2)煤气化流程主要包括煤炭预处理、煤气化、合成气净化和利用四个阶段。在煤炭预处理阶段，煤炭经过破碎、干燥、磨粉等工序，以满足煤气化反应对原料粒度的要求。以我国某煤炭气化企业为例，其煤炭预处理能力达到每年处理1000万吨煤炭，有效保证了后续煤气化过程的稳定运行。在煤气化阶段，煤炭与氧气或水蒸气在高温、高压条件下反应，生成合成气。这一阶段的能耗约占整个煤气化流程的70%。在合成气净化阶段，通过脱硫、脱碳、除尘等工序，将合成气中的有害物质去除，以满足下游合成氨、甲醇等化工产品的生产要求。以我国某合成氨生产企业为例，其合成气净化率可达99.5%，有效保障了产品质量。

(3)煤气化技术的应用广泛，不仅可用于生产合成氨、甲醇等化工产品，还可用于发电、供热等领域。以我国某火力发电厂为例，采用煤气化技术替代传统燃煤发电，使得发电效率提高5%，同时减少了约30%的二氧化碳排放。此外，煤气化技术还可用于城市供热、工业供热等领域。以我国某城市供热项目为例，采用煤气化技术替代燃煤供热，使得供热效率提高10%，同时降低了约50%的污染物排放。随着技术的不断进步，煤气化技术在能源领域的应用前景将更加广阔。

三、煤气化设备与操作

(1)煤气化设备是煤气化工艺的核心，主要包括煤气化反应器、煤气净化装置、煤气冷却和压缩系统等。反应器是煤气化过程中的关键设备，其设计直接影响到煤气化的效率和产品质量。以某煤气化项目为例，其采用的固定床煤气化反应器直径达5米，有效容积达到200立方米，能够处理每小时50吨的煤炭。操作中，反应器内温度需保持在850℃至950℃之间，以确保煤炭充分反应。

(2)煤气净化装置负责去除煤气中的杂质，包括硫、氮、粉尘等，以保证后续工艺的顺利进行。常见的净化方法有物理法、化学法和物理化学法。例如，物理法中的旋风除尘器可以去除煤气中的大部分粉尘，其效率可达98%以上。化学法如湿法脱硫，可以去除煤气中的硫化氢，脱硫效率通常在90%以上。某合成氨工厂采用多级净化工艺，将煤气净化后的杂质含量降低至0.1ppm以下，满足了合成氨生产的高标准要求。

(3)煤气化操作过程中，需严格按照工艺规程进行，包括煤炭的进料、氧气的供应、水蒸气的注入、反应温度和压力的监控等。以某煤气化厂为例，其操作人员需24小时监控反应器内的温度和压力，确保其在安全范围内波动。此外，操作人员还需定期对设备进行维护和检查，如定期清理反应器内壁的结焦、检查管道的密封性等。通过严格的操作管理，该厂实现了连续稳定的生产，年产量达到100万吨合成