煤气化技术特点

煤气化技术特点

第一部分：固定层制气工艺。

1- 1 常压固定层间歇制气工艺：

工艺特点是：常压气化，固体加料10- 50mm，固体排渣，间歇气化，空气和蒸汽作气化剂，吹风和制气阶段交替进行，适用原料白煤和焦碳，气化温度800~1100℃。代表炉型有美国的U.G.I 型和前苏联的U.G.Ⅱ型。工艺过程从略。

技术优点：历史悠久，技术成熟，设备简单，投资省，生产经验丰富。

技术缺点：技术落后，原料动力消耗高，炭转化率低70~75%，产品成本高，生产强度低，程控阀门多，维修工作量大，废气废水排放多，污染严重，面临淘汰。

1- 2 常压固定层连续制气。

常压固定层连续制气工艺的技术特点：常压气化，固体加料，固体排渣，连续制气，富氧空气（氧占50%）或氧气加蒸汽做气化剂，无废气排放，适用煤种白煤和焦碳。

技术优点是：连续制气，炉床温度稳定，约为900~1150℃，操作简单，程控阀门少，维修费用低，生产强度大，碳转化率高，约80- 84%。

技术缺点：需要空分装置，投资比较大。

固定层连续制气工艺的技术突破在于以氧气或富氧空气加蒸汽做气化剂，由于气化剂中氧含量的增加，气化反应过程中，燃烧产生的热量与煤的气化和蒸汽分解所需要的热量能够实现平衡，可以得到稳定的反应温度和固定的反应床层，可以实现连续制气，不用专门吹风，无废气排放，生产强度和能源利用率都有了很大的提高。

1- 3 固定层加压气化工艺：前西德鲁奇公司（Lurgi）开发。

工艺特点：加压气化，固体加料，固体排渣，连续气化，氧气和蒸汽作气化剂，设有加压的煤锁斗和灰储斗，适用煤种：褐煤、次烟煤、活性好的弱粘结煤。

技术优点：加压气化3.1Ma，生产强度大，碳转化率高约90%。

技术缺点：反应温度略低700～1100℃，甲烷含量较高，煤气当中含有焦油和酚类物质，气体净化和废水处理复杂，流程较长，投资比较大。

第二部分：流化床气化工艺。

流化床气化工艺的总体特点是：以粉煤或小颗粒的碎煤为原料气化，气化剂以一定的速度通过物料层，物料颗粒在气化剂的带动下悬浮起来，形成流化床，由于物料层处于流化状态，煤粉和气化剂之间混合更充分，接触面积更大，煤粉和气化剂迅速地进行气化反应，反应产生的煤气出气化炉后去废热回收和除尘洗涤系统，反应产生的灰渣由炉底排出。气流床反应物料之间的传热和传质速率更快，过程更容易控制，生产能力也有了较大的提高。下面就流化床气化工艺发展过程中的几种工艺的技术特点分别作一下介绍。

2- 1 温克勒（Winkler）常压流化床气化工艺：是前西德莱茵褐煤公司和伍德公司二十世纪二十年代开发的，是世界上最早的流化床气化工艺。

工艺特点：常压气化，粉煤进料粒度小于9.5mm，干法排渣，氧气或空气加蒸汽作气化剂，炉体上部有分离空间，使煤气当中夹带的半焦和灰颗粒分离，并且用二次空气加蒸汽进一步气化，气化温度815～1100℃，碳转化率70~73%，适用煤种：褐煤、次烟煤、弱粘结性煤。

主要技术问题：炉底的炉箅经常出现局部高温，结渣，偏炉现象。炉出口气体带出物较多，排灰的含碳量较高。

2- 2 恩德常压流化床气化工艺：是朝鲜恩德郡七.七化工厂二十世纪六十年代在常压温克勒气化工艺的基础上开发的。

，干法排渣，氧气或空气加蒸汽作气化10mm工艺特点：常压气化，粉煤进料粒度小于

剂，取消了炉箅，改造为布风喷嘴向炉内送气，解决了炉底结渣的问题，气化温度950~1050℃，在炉气出口增设了旋风分离气，返料从炉底入炉循环使用。

技术优点：煤种适应性宽，可气化褐煤、次烟煤、弱粘结性煤，返料循环使用，碳转化率可达76%，极少产生焦油。

技术缺点：气化压力低，难以实现大规模生产，排灰含碳量高。

2- 3 循环流化床粉煤气化工艺CFB：二十世纪七时年代鲁奇公司开发。

工艺特点：该技术的工艺过程和恩德粉煤气化工艺非常相似，所有不同的是CFB 技术的旋风分离器分离的粉尘直接从气化炉上部进入气化炉炉膛，多重循环，使循环物料和新鲜物料之比高达40 倍以上，导致碳粒的反复气化，因而碳的转化率很高，可达90%。由于夹带

固体物料的速度大大低于气流速度，气体和固体间的滑动速度较大，因而物料和气化剂间的混合更充分，接触时间更长，气化效率较高。可以用蒸气加空气、富氧空气、氧气作气化剂，但产气品资不一样。

技术优点：循环流化床气化，碳的转化率更高了，单炉生产能力大，煤种适应广。

技术缺点：排灰的含碳量仍然比较高。

2- 4 灰熔聚粉煤循环流化床汽化工艺：美国煤气研究所在美国能源部（DOE）的资助下于二十

世纪七十年代开发。下面以U- Gas 气化炉为代表，介绍一下该技术。

该技术是在常压循环流化床气化工艺的基础上发展起来的，它的技术突破在于采用了灰聚熔技术，所谓灰聚熔指的是：在炉底中心有一个氧气或空气入口，该处由于氧气或空气的进入，形成一个局部的高温区，在这里灰渣中未反应的碳进一步反应，煤灰则在高温下开始软化并且相互黏结在一起，当熔渣的密度和重量达到一定的程度时灰球就会克服气流的阻力落入炉底。灰熔聚技术极大地降低了排灰的碳含量，大幅度提高了碳的转化率，是循环流化床气化技术发展史上的重要里程碑，灰熔聚技术使循环流化床气化炉的碳转化率提高到96-98%，气化温度954~1038℃。

技术特点：灰熔聚循环流化床气化工艺具有循环流化床工艺的一切优点，而且大大提高了碳的转化率，气化剂分两路进入，从炉底排灰管进入一路气化剂的氧含量较高，以实现灰熔聚，U- GAS 炉操作压力为0.69- 2.41Ma，有带压的煤斗和灰斗，煤气中无焦油，无废气排放。目前的问题是出口气带灰较多，不能长周期运行。

2- 5 高压灰熔聚粉煤循环流化床汽化工艺：美国煤气研究所IGT二十世纪八十年代开发。

该技术是在常压灰熔聚粉煤循环流化床气化工艺的基础上发展起来的，也有进料的煤斗和排灰的灰斗，所不同的是它的操做压力可达2.7- 3.4Ma。该技术对设备阀门的要求比较高，

尚未广泛推广开来。

第三部分：气流床气化工艺。

气流床气化工艺的共同特点是：煤进料的粒度比粉煤流化床气化的进料粒度更小，反应物料被气化剂夹带，以气流床的形式进行反应，因而反应进行得更快。一般要求反应的温度和操作的压力都比较高。

3- 1 柯伯斯- 托切可粉煤气流床气化工艺：前西德（kopper- Totzek）公司二十世纪四十年代开发。

流程简述：粉碎研磨合格的煤粉用氮气输送到煤储斗当中，再由螺旋给料机送至混合器，在混合器当中粉煤在氧气和蒸气的携带下经烧嘴进入气化炉，氧气，蒸气和粉煤一起并流进入气化炉，在气化炉内发生强烈的氧化反应，产生高达2000℃的高温，反应后产生的水煤气先进入废热锅

炉回收热量，然后进入洗涤除尘系统。反应产生的灰份被炉内的高温融化沿气化炉的炉壁流入激冷槽内，冷却固化后由捞渣机排出。

，熔融排渣，常压气化，操作简单，产0.1mm该工艺的主要技术特点是：粉煤进料小于

气当中无焦油和酚及烃类物资，甲烷含量低等特点。要求煤的活性好，灰熔点适宜。

该技术的缺点是：氧耗高，对气化炉耐火砖的要求高，显热回收设备多，投资比较大。

3- 2 谢尔粉煤气流床气化工艺：谢尔（Shell）国际石油公司在柯伯斯-托切可粉煤气流床气化工艺的基础上开发的。

工艺过程：与柯伯斯-托切可粉煤气流床气化技术的工艺过程基本相同，所不同的是该工艺的废热锅炉和气化炉不是联体的，而是分开的，而且高温煤气在进入废热锅炉前先和洗涤冷却后的冷煤气混和激冷到1000℃以下再进入废热锅炉，有效地防止了熔融灰渣黏结到废热锅炉壁上。

技术特点：粉煤进料粒度90%通过170 目筛网，气流床反应，加压气化3.0- 4.0Ma，气化温度1340℃熔融排渣，夹套水冷，煤种适应宽几乎可以气化所有煤种，气化效率高，一般98%以上，产品气当中有效气成分在90%以上，无焦油类物资，适应于制气和商业化联合发电装置IGCC。技术缺点是：技术费用高、投资大，采用的夹套水冷壁使用寿命只有25 年，而且该技术难以实现国产化。

3- 3 德士古水煤浆加压气化工艺：美国德士古（Texaco）公司二十世纪七十年代开发。

工艺过程：磨制合格的水煤浆由泵加压后和氧气经特制的烧嘴喷入气化炉，水煤浆被高效雾化并蒸干水分后和氧发生复杂的氧化还原反应生成水煤气，生成的水煤气和熔渣一起进入气化炉下面的激冷室，熔渣被冷却固化后经锁灰斗收集排出，水煤气激冷后出气化炉激冷室去洗涤除尘系统。技术特点：水煤浆进料，加压气化，纯氧作气化剂，熔融排渣，原料适应范围非常广，碳转化率高94- 98%，有效气成分高达84%，废物排放少，生产能力大，前景广阔。水煤浆浓度65%，粒度99%通过14 目筛网。

技术缺点：氧耗比较高，投资大、技术费用高。

第四部分：各种煤气化技术比较。

4- 1 固定层制气工艺中：富氧连续制气比间歇制气的进步是用富氧空作气化剂，实现了连续气化，鲁奇加压气化比常压富氧连续气化，提高了操作压力，生产强度提高了。

4- 2 流化床气化工艺中：恩德粉煤气化技术旋风除尘分离的灰尘返回气化炉回收利用，比温克勒技术的碳的转化率提高了。CFB 的除尘分离物料直接从气化炉上部入炉，多重循环流化，气化效率更高了。

灰熔聚粉煤气化技术采用了灰熔聚技术降低了排灰的碳含量进一步提高了碳的转化率。加压的灰熔聚技术提高了气化压力，进一步提高了装置的生产强度。

4- 3 气流床气化工艺中：Shell 气化技术比kopper- Totzek 气化技术的压力提高了，生产强度提高了。Texaco 气化技术比上两种气流床气化技术的进步在于使用了水煤浆进料更容易控制，压力可以提得更高，生产强度可以提得更高。

4- 4 其他技术：除了上述介绍的气化技术外还有其他一些气化技术，比如：江苏理工大学开发的常压间歇流化床粉煤气化技术，华东理工大学和鲁化开发的水煤浆对喷气化技术，中科院山西煤炭化学研究所开发的灰熔聚粉煤气化技术。国外的新技术有：鲁奇公司开发的熔渣炉奇炉（BCG/Lurgi）气化技术、德国的高温温克勒（HTW）气化技术、美国的西屋（Westinghouse）流化床气化技术、粘聚灰流化床气（Battele-Union Carbide）气化技术、）粉煤气化技术。另外还有其他的一些新技术，比如DOW炉、PRENFOL炉、德意志燃料技术研究所开发的GSP炉等技术。