煤炭地下气化工艺设计

煤炭地下气化工艺

煤炭地下气化——是一种直接把煤在地下气化的采煤方法。利用它可获得热能，电能或各种化学产品。

本采煤方法可解除矿井内的人员，矿工繁重的、不安全的劳动；可建立一个环保洁净的企业，这一工艺一百多年来吸引了多少研究工作者想把它会付诸于现实。

目前有关煤层地下气化发展前景的资料很多；但其作者对工技术的评价众说纷纭。

俄罗斯在煤层地下气化技术方面在世界上是处于领先地位。早在三十年代初就在二个煤田；顺涅茨克、库兹巴斯和莫斯科近郊开始了实际工作。第一批试验是在地底下建立层状的气化炉、以获取动力气体的水蒸气。

在四十年代末在戈尔洛夫城、里希查城和杜拉城建成了第一批工业试验性的地下气化站。当时采用直井式和半直井式的气化方案，由于查明直井式方案有一系列原则缺点，所以后来就指定采用无井式方案。

通过实际研究表明，采用气流法能把原煤层气化。地下气化的过程由下列主要阶段组成：

从地表向煤层钻进垂直的、倾斜的和定向倾斜钻孔。

为了实现气化过程，将钻孔底端在煤层中贯通。

将煤层点燃使煤体气化：

无井式方案揭露煤层的实质就是在煤层上相隔一定距离钻进进气孔和出气孔。

气化过程中吹入的氧气与煤层的碳作用，生成二氧化碳、一氧化碳、然后是氢；此外，在气体中还有其它可燃物质；甲烷，不定的碳氢化合物，硫氢化合物。

进、出气孔按一定的网格布置形成地下气化炉，在地表设有压送气化剂，例如“空气、富氧空气的管道和把气体输送到净化和冷却设施的管道以及相应的设备和厂房。

采用洗涤装置进行气体的净化，地下气化站可以同时或单独产生动力气体和进气体黔简单的气体方案是采用空气作为气化剂，其工艺示意图见图1。

所得气体的组成及热值取决于煤层埋藏的工艺条件、煤的质量、气化剂的成分以及气体净化程度。

当采用空气作用气化剂时，理论计算气体热值不会大于4.4MJ/m3（1050大卡/m3）；由于水蒸气和煤的其它有机物质的参于气化过程。使热值达到4.6～5.0 MJ/m3（1100～1200大卡/m3）；当采用富氧气化剂时（含65%的氧），热值可提高至6.7MJ/m3（1600大卡/m3）；所以地下气化时所得到的是低值热气体。

图1 煤炭地下气化站工艺流

1公斤煤能气化成1.5～5.5m3的煤气。整个气化过程以及燃烧热的维护是通过调整进、出气量，对于地下气化的控制是通过工艺、地质和测定的方法。

二次大战后又恢复了地下气化工作，当时主要注意力集中在燃料再处理的化学工艺，矿山和钻探工作，地下流体和气体动力学、水文地质、设计专用机械设备。

从1949年至1964年，从事煤层地下气化问题的单位有全苏地下气化研究所和地下所气化地质研究设计院以及18个科学分析有关研究所。

在此阶段，设计和投产的有1955年“南阿宾斯克”站，设计能力为5亿m3/年（相当于25吨库茨涅茨煤），1958年“沙特卡亚”站，产量为6.6亿m3/年（相当于25吨莫斯科近郊褐煤），1961年“安格林”站，产量为23亿m3/年（相当于50吨煤）；还有在顿巴斯煤系和高湿润性的第聂伯尔煤田建的“卡敏斯克”和“西涅尼柯夫”气化试验站。

经过研究和工业性的试验工作证明了无井式气化褐煤层厚度从2m至22m，埋深从30m至250m；烟煤层厚度为0.6m至10m，埋深从50m至400m。

在六十年代初发现了大规模天然气，改变了国家能源利用的结构。天然气与石油气产品成为主要燃料，从这以后煤层地下气化工作大大缩减。

从1973-1974年，整个资本主义世界发生了经济危机、重新引起了对地下气化的注意力。由于石油、天然气的减少以及未来对能源需求增加。煤在未来的动力和工业中的作用越来越显著；还应注意到，在资本主义发达国家中，化学工业对液态和气态的碳氢原料的需求，据预测至2000年，将达到总产量的20-50%。

对燃料需求的增加不得不设法提高煤的利用，最理想工业能源可能就是地下气化出来的气体。

在俄罗斯积累了多年从事煤层地下气化的经验。例如“南阿宾斯克”站正常工作了36年，而“安格林”站正常工作了32年。

“安格林”站的气体热值为3.1～3.4 MJ/m3（740～810大卡/m3）；而在“南阿宾斯克”站为3.4～4.2MJ/m3（810～1000大卡/m3）。“安格林”站生产的气体供给安格水力发电站，“南阿宾斯克”站供应基西列夫斯克城10个取暖锅炉，“南阿宾斯克”站主要用“基西列夫斯克——伯洛柯彼夫斯克”烟煤（库兹巴斯），共23层，厚2m～6.5m，埋深50m～300m，倾角35°～36°，煤的牌号гж。

该站的工艺流程见图2，它包括高压（至7.0MPa）压缩空气装置，用于贯通；中压（7.0MPa）装置，用于形成气化通道；低压（0.25～0.46MPa）装置，用于维持燃烧煤层。低压空气输送至地下气化炉内，经过燃烧形成气体，原生气体进入地表洗涤装置，经喷水冷却至20°～30°，同时从气体中分离灰屑、油脂物：CO2和H2部分被洗涤。冷却后的气体即可经管道供给用户，用于冷却的水在洗涤循环中反复利用——那里有冷却塔和沉淀池等专用装置，水的苯酚层在开式沉淀池中，经过脱酚后变为废水排放，为了冷却空压机和输送管道采用标定

图2 南阿宾斯克地下气站工艺流程

该站的设计能力为5亿m3/年，而成本为1.8卢布/1000m3（12.6卢布/吨煤），1965年实际最大产量达4.5亿m3/年（相当于气化19万吨煤/年）。

安格林站位于塔什干地区，用的是安格林褐煤，设计年产量为23.2亿m3，被气化煤层厚度从3m～29m，埋深120m～250m，其特点是煤层和有热质的砂岩和粉砂岩围岩含有极低的含水量和渗透性，煤层上面有一层厚为60m～100m的隔水层。

在地下气化炉范围内，从地表相隔15m～20m钻有垂直孔，钻孔内下入套管，管外用水泥加固。除揭露煤层的垂直孔外，还有倾斜——水平孔，仅在岩石部分下入套管，在煤层中钻孔的贯通借助3.0～6.0MPa压力，吹入空气气化时采用低——中压（0.2～0.6MPa），参与气化的是煤，空气中的氧气和煤的水份。最大产量达14.10亿m3（相当于气化52吨煤）。工作过程相当稳定，证明采用空气吹孔在不同的矿山——地质条件下可达400m的深度，在地表综合解决了气体的除硫化氢的净化工作，获得了宝贵的化工原料（次亚硫酸盐和硫和脱酚的排放水）。

至1994年初，气化站消耗了146百万吨煤，获得了500亿m3气体，用于动力、取热和获得化学产品。

煤层地下气化与常规传统采煤相比表明一系列技术优点：

解除了地下矿工的繁重劳动；

排除了含高废渣燃料的运输，地表的灰渣堆以及含硫灰尘和硫酸物的污染；

可开采不受灰分和煤层厚度以及复杂矿山——地质条件限制的煤层；

可实现工艺的全部自动化和机械化；

可获得用于经济建设宝贵的化学产品；

与建设深的竖井来比可养活基本投资。

阻碍广泛应用地下气化技术的因素有：

低的化学和能量气化有效利用系数；

与天然气相比低的热值；

稳定地下气化产出气体的组分过程比较复杂；

综合利用和排除气体所含的物理热能问题比较复杂；

还缺乏对煤层地下气化工艺的技术经济评价方法。

虽然存在上述缺点，但俄罗斯及国外的专家们已经证实了煤层地下气化技术上的可行性和能够稳定的取得计划的气体产量。

二、煤层地下气化企业与传统的采煤方法的技术经济分析

2.1 “南阿宾斯克”地下气化站

建于1952年，1955年投产，气化23层煤，厚为2m，倾角为55°～70°，气化所用工业储量煤为3260万吨（1977年6月1日统计）。

气化站的工业用地建于不含煤的地层上，主要车间为：空压机和气化炉，钻探车间有必要的钻探设备；而安装车间主要为地表管道服务。

主要投资分配见表1（1980年价格，参图3所示）

表1 主要投资分配

图3 主要投资分配图

从图中可以看出，主要投资用于输送设施（44%），这是由于10个锅炉用户的管道比较分散所造成。

气化站的设计能力为5亿m3/年，成本为1.8卢布/1000m3（12.6卢布/吨煤）；1955年投入生产，1959年产量为2亿～4.56亿m3/年，它要比“基西列夫斯克——伯洛柯比夫斯克”区以下简称“基——伯”区，矿井的生产能力小很多倍。由于缺乏大的用户，还受季节的影响，冬天每天生产90万至200万m3气体；而夏天——30万m3～40万m3。至1967年气体产量逐步增加至1亿至4.48亿m3，而且部分气体没被利用和放空。由于产量的增加，气体成本逐渐下降，至1966年降至最低为1.98卢布/1000m3或14卢布吨煤。此外，气化站生产接近设计能力（4.48亿m3/年）。

表2是“基——伯”地区几个矿井生产能力和1977年采煤成本（按78.1.1统计）；图4为企业生产能力有关的吨成本变化图。

表2 “普洛哥比煤”矿务局竖井与露天开采的经济指标

图4

按交通综合研究所的资料，对于“基——伯”地区10公里的运输费用为1.46/0.891=1.64卢布/吨标准煤，0.891为实际燃料成本转为标准成本的系数。

按研究所资料，把煤送到用户（含仓库保管、装卸、粉碎等），对于电站为1卢布/吨煤或1.12卢布/吨标准煤。因此，煤的开采成本，若换算成标准煤，则增加至2.76卢布/吨标准煤。

假如为了比较取一个平均水平，对于“基——伯”地区N312矿井，其生产能力为101万吨标准煤，从表2可知，其煤的成本为13.9卢布/吨煤标准煤；当时矿井的生产能力为“南阿宾斯克”站的15倍。1949年，该站的生产能力已达到4.48亿m3和6万吨标准煤，气化站所生产的气体成本为1.98卢布/1000m3或14卢布/吨标准煤，没有超过当地煤的开采成本。

应该指出的是，上述对比不是完全在等同条件下进行的，因为矿井生产为了改善自己的经济指标，是采用了最新科技成本；而南阿宾斯克站是一个工业试验性质的地下气化站，其生产能力不是按经济标准的，而是从研究煤的地下气化过程考虑的。因此不能完全反映煤层地下气化工艺的经济可行性。

南阿宾斯克站从1955年至1995年四十年的工作可划分如下几个阶段：

第一阶段，1955～1967年，发展生产至开始稳定生产，出气量0.208至4.48亿m3，达到了设计能力和所设计的技术经济指标；证明了所采用的技术决策正确。

第二阶段，1967～1977年，气化了最有利的储量，产量从2.57亿至4.59亿m3。掌握了陡倾斜煤层的气化技术，暴露了不是全年都有大的用户（还产生了管道由于冷凝物而堵塞），还由于1962年政府停止了对地下气化技术研究和试验工作的投资，气化站开始在较严重的经济条件下工作。主要生产金属构件。

第三阶段，1977～1987年，主要气化较薄的煤层产量降低；气化站由1983年气体工业部的领导归为原苏联煤炭工业部领导，气化站还进行了污水去酚的建筑工程和新钻探设备的试验工作。

最后结束阶段，1987～1994年，气化300m水平线下的煤层（上边地层已被开采和充填），当气化下部地层时导致岩石和水下落至底部气化炉而停止生产，这不是气化工艺没有过关，而是陡倾斜矿层的开采方法没有选对。

分析所进行的工作表明：

1. 气化站经过10年工作达到了设计产量5亿m3/年；而且气体成本与一般地下开采法相当（在同一煤矿）。

2. 所取得的不太高的技术经济指标不能看作为对地下气化技术的评价，因为工业试验只是想检查地下气化技术的可行性。

此外，该站处于基西列夫地区，那里廉价能源很多（露天开采，西伯利亚河流系的水力能源，天然气丰富等），影响了对地下气化站的投资。

2.2 “安格林”站地下气化站的生产经验和主要技术经济指标的分析

建于塔什干地区安格林褐煤的地下气化站，1961年投产，年设计产量为23亿m3用户为位于离站4.6公里处的水力发电站，所气化的煤层厚为3～20m，埋深120～250，煤含水量和渗透性极低，围岩为高岭石化砂岩和粉砂岩，煤层上部主要含水层离煤层有一层厚为60～100m的隔水层，气化时没发生降水现象。

被气化的煤的特性见表3。

表3 煤的特性

1982年元旦时气化站只有0.18亿吨煤，其中将近0.12亿吨煤可以气化。

在地表相隔15～20m钻有钻孔，钻孔内有套管，套管外用水泥加固；有时在煤层中钻倾斜水平孔，其岩石部分需加固。

煤层中的贯通采用30～60大气压。进气采用2～6大气压的低—中压。其它主要技术经济指标列于表4。

表4 安格林站的主要指标

*气体平均折合成本22.78卢布/吨标准煤。

1000m3成本结构分析见表5，图5。

表5 1981年地下气化成本（卢布/1000m3）

图5 建地下气化站和竖井的人员投入数（N）与基建投资（K）的比较

1 新德来列夫；

2 西涅尼柯夫；3；波克达诺夫N o-1；4 波克达诺夫N o-2；5 米列洛夫N o-1；

6米列洛夫N o-2；7 列查恩；8 哈巴洛夫；9 南阿宾斯克N o-1；10 基西列夫N o-2；11 普洛哥比N o-3。

从上图可看出，气体成主要消耗在动力（34%）、钻探（20.15%）和车间（28.3%）。1981年销售价格为：1.45卢布/1000m3，1981年动力消耗占34%，主要用于送气，送气占用的电能为67%，送气单位电能消耗为94KW/1000m3。气化生产所占用的劳动力数见表6。

表6 生产气体占用人数

从1980年开始气化站正常工作，每年生产4～6亿m3气体。企业经常遇到经济上的困难和物资供应少缺。1994年气体成本（折合成煤）为2.12万卢布/吨（至用户）而

在附近9#煤矿为4.5万卢布/吨（原址）。

目前气化站正组织组织砖、瓦及其它建材的生产气体于焙烧。

安格林水力发电站于1989、1990年进行过经济核算，见图6。用气量为5.5亿和7亿m3（气体热值为3.2MJ/m3），计算一个锅炉Tn-230-2，进行比较的是利用安格林和卡恩斯柯——阿季金煤和地下气化的气，那么1989年相应煤的成本为9.71和12.34卢布/吨，而气体折合成煤为5.80卢布/吨；而至90年，则为17.94和29.65卢布/吨与16.56卢布/吨。

图6 安格林水力发电站采用地下气化的气体经济效益分析图

（消耗量为550和700百万m3/年，热值为3.2MJ/m3）

就两年采用地下气化的气获得2.291百万卢布的经济效益。

还需指出：乌兹别克坦具有丰富的天然气，这阻碍了向安格林站的投资及正常维修。在此情况下，安格林煤层气化成本还低于正在竖井开采的2倍，大致等于露天开采的成本。假如考虑铁路运输费用的上涨，那么地下气化可大大降低运输费用和准备费用。

2.3 几个已设计的气化站技术经济指标的分析

南方气化工业公司关于在原苏联各地区建设气化站作了技术经济论证。气化站为地方用户服务（供气），气化站的生产量由矿山企业合理的工作年限而定。所设计的气化主要技术经济指标与正在工作的地下气化站相比较，列于表7。从表中可知，设计的气化站的能力从14亿至56.2亿m3气体/年，热值从3.56至5.44MJ/m3。劳动生产率为每人每月33.9～74.9的电能是用自己生产的气体来满足的。

作技术经济比较发现，气化站的人员投入数和基建投资大大小于相同产量竖井开采（图5）。举罗斯托夫地区“米列洛夫”气化站为例：投入人员为1000人，基建投资为100，而相邻竖井（同一产量）则为3600人和300百万卢布。这是由于采用了高机械化、自动化的钻探和贯通技术，减少了施工工序和物资投入。这说明煤炭地下气化工艺

不仅彻底解决了社会问题，而且是比地下常规开采方法经济的多。

分析了南方气化公司所设计的地下气化站的技术经济指标后应该看到，当时（1960～1980年）下正处于大力发展油气工业以及存在廉价的能源，其吨标准煤价格要大大低于煤的地下气化成本。因此，没有一个设计的地下气化站开始筹建。

建设特大的煤炭企业，无论是地下开采，还是露天开采，当时是不值得的。因为需要很大的投资，很长的周期，占用很多的土地以及对周围环境的污染。南方气化公司设计了比较大的地下气化站（产量达50～100亿m3/年），认为高的产量能降低生产成本。但很多问题，例如地下气化时的除尘、除油脂、除二氧化碳、干燥与冷却、污水除酚以及环境保护等，在设计中没有充分考虑；而且所设计的地下气化站的主要技术经济指标均很低，动力消耗很高，环保问题没有完全解决。

材料提供人：

俄罗斯远东国立技术大学

孔德列夫В.И.教授

1999.6

煤炭地下气化工艺

煤炭地下气化工艺煤炭地下气化——是一种直接把煤在地下气化的采煤方法。利用它可获得热能，电能或各种化学产品。本采煤方法可解除矿井内的人员，矿工繁重的、不安全的劳动；可建立一个环保洁净的企业，这一工艺一百多年来吸引了多少研究工作者想把它会付诸于现实。目前有关煤层地下气化发展前景的资料很多；但其作者对工技术的评价众说纷纭。俄罗斯在煤层地下气化技术方面在世界上是处于领先地位。早在三十年代初就在二个煤田；顺涅茨克、库兹巴斯和莫斯科近郊开始了实际工作。第一批试验是在地底下建立层状的气化炉、以获取动力气体的水蒸气。在四十年代末在戈尔洛夫城、里希查城和杜拉城建成了第一批工业试验性的地下气化站。当时采用直井式和半直井式的气化方案，由于查明直井式方案有一系列原则缺点，所以后来就指定采用无井式方案。通过实际研究表明，采用气流法能把原煤层气化。地下气化的过程由下列主要阶段组成：从地表向煤层钻进垂直的、倾斜的和定向倾斜钻孔。为了实现气化过程，将钻孔底端在煤层中贯通。将煤层点燃使煤体气化：无井式方案揭露煤层的实质就是在煤层上相隔一定距离钻进进气孔和出气孔。气化过程中吹入的氧气与煤层的碳作用，生成二氧化碳、一氧化碳、然后是氢；此外，在气体中还有其它可燃物质；甲烷，不定的碳氢化合物，硫氢化合物。进、出气孔按一定的网格布置形成地下气化炉，在地表设有压送气化剂，例如“空气、富氧空气的管道和把气体输送到净化和冷却设施的管道以及相应的设备和厂房。采用洗涤装置进行气体的净化，地下气化站可以同时或单独产生动力气体和进气体黔简单的气体方案是采用空气作为气化剂，其工艺示意图见图1。所得气体的组成及热值取决于煤层埋藏的工艺条件、煤的质量、气化剂的成分以及气体净化程度。当采用空气作用气化剂时，理论计算气体热值不会大于m3（1050大卡/m3）；由于水蒸气和煤的其它有机物质的参于气化过程。使热值达到～ MJ/m3（1100～1200大卡/m3）；当采用富氧气化剂时（含65%的氧），热值可提高至m3（1600大卡/m3）；所以地下气化时所得到的是低值热气体。

煤气化工艺的优缺点及比较

13种煤气化工艺的优缺点及比较我国是一个缺油、少气、煤炭资源相对而言比较丰富的国家，如何利用我国煤炭资源相对比较丰富的优势发展煤化工已成为大家关心的问题。近年来，我国掀起了煤制甲醇热、煤制油热、煤制烯烃热、煤制二甲醚热、煤制天然气热。有煤炭资源的地方都在规划以煤炭为原料的建设项目，这些项目都碰到亟待解决原料选择问题和煤气化制合成气工艺技术方案的选择问题。现就适合于大型煤化工的比较成熟的几种煤加压气化技术作评述，供大家参考。 1、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术这是目前我国生产氮肥的主力军之一，其特点是采用常压固定层空气、蒸汽间歇制气，要求原料为25-75mm的块状无烟煤或焦炭，进厂原料利用率低，单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风气放空对大气污染严重。从发展看，属于将逐步淘汰的工艺。 2、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术这是从间歇式气化技术发展过来的，其特点是采用富氧为气化剂，原料可采用8-10mm 粒度的无烟煤或焦炭，提高了进厂原料利用率，对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低，适合于有无烟煤的地方，对已有常压固定层间歇式气化技术的改进。 3、鲁奇固定层煤加压气化技术主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤，要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性，适用于生产城市煤气和燃料气，不推荐用以生产合成气。 4、灰熔聚流化床粉煤气化技术中科院山西煤炭化学研究所的技术，2001年单炉配套20kt/a合成氨工业性示范装置成功运行，实现了工业化，其特点是煤种适应性宽，可以用6-8mm以下的碎煤，属流化床气化炉，床层温度达1100℃左右，中心局部高温区达到1200-1300℃，煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状排出。床层温度比恩德气化炉高100-200℃，所以可以气化褐煤、低化学活性的烟煤和无烟煤，以及石油焦，投资比较少，生产成本低。缺点是气化压力为常

山西宁武小庄煤炭地下气化示范工程项目

山西宁武小庄煤炭地下气化示范工程项目发布时间：2014年06月23日字体大小：【大中小】经过山西省发改委、华北科技学院和北京中矿宝源科技有限公司的积极努力，6月9日，国家能源局出具了《关于同意山西宁宝煤炭地下气化有限公司小庄煤炭地下气化示范工程项目开展前期工作的函》（国能煤炭【2014】246号）。这是国家能源局同意建设的我国第一个煤炭地下气化示范项目。项目一期日产粗煤气20万标方，二期规模为日产煤气100万标方。该项目的可行性研究报告（初稿）及初步设计说明书均由华北科技学院完成，由北京中矿科能煤炭地下气化技术研究中心提供专利技术支持。可研通过了中国国际咨询公司的专家评审。项目环境影响评价报告的重要数据由华北科技学院和北京中矿科能煤炭地下气化技术研究中心提供。华北科技学院李文军博士多次前往国家能源局煤炭司，向司局领导汇报煤炭地下气化技术情况。该校的煤炭地下气化技术研发工作获得了领导的高度重视。山西宁武小庄煤炭地下气化示范工程项目的建设，对我国掌握煤炭地下气化先进技术的主动权，具有重要意义。

煤炭地下气化的经济性问题发布时间：2013年09月08日字体大小：【大中小】以某实际项目为例： 1、生产规模项目首期设计布置两个气化工作面，日产煤气10～20万Nm3，生产的煤气平均热值约900～1600kcal/m3；受首期资源量的限制（见图4），最多可建设6个气化工作面，最高日产气量为为30～60万Nm3，稳定产气周期约两年左右。每个气化工作面（见图1）的最小宽度为70米左右，长度与煤层的赋存条件有关，但最长不应超过300米；长度短则生产周期短，长度大则操作压力增大，可能导致煤气的泄漏。所以，只要可气化的煤炭资源足够，在当前的煤炭地下气化技术条件下，日产气规模达到300万Nm3以上是没有问题的。 2、投资情况项目总投资3049.18万元，其中矿井修复投资1217.03万元，测控系统、数据分析系统、煤气净化、气化剂生产等投资约为1200 万元。扩建气化工作面的追加投资与实际的资源条件有关，一般不会超过300万元，甚至追加投资为零。 3、煤气成本地下气化煤气的成本与气化资源的条件、采用的气化剂、产气规模等有关。

煤气化基础知识

第一章煤的组成和性质一、煤的形成煤是一种固体可燃有机岩。它是由植物遗体转变而来的大分子有机化合物。大量堆集的古代植物残体在复杂漫长的生物、地球化学、物理化学作用下，经过不断的繁衍、分解、化合、聚集后，植物中的碳、氢、氧以二氧化碳、水和甲烷的形式逐渐放出而生成含碳较多，含氧较少的成煤植物，再经煤化作用依次形成为：泥炭→褐煤→烟煤→无烟煤→超级无烟煤。二、煤的元素分析和工业分析： 1、煤的元素分析主要包括：碳、氢、氧、氮、硫五种元素。 ●碳是其中的主要元素。煤中的碳含量随煤化程度增加而增加。年轻的褐煤含碳量低，烟煤次之，无烟煤最高。 ●氢是煤中的第二大元素，其燃烧时可以放出大量的热量。煤中的氢含量随煤化程度加深而减少；褐煤最高，无烟煤最低，烟煤居中。 ●氧也是组成煤有机质的一个重要元素。氧元素在煤的燃烧过程中并不产生热量，但能与氢生成水，吸收燃烧热。是动力用煤的不利元素。它在煤中的含量随煤化程度的加深而降低。 ●氮在煤中的含量比较少，随煤化程度变化不大。主要于成煤的植物品种有关。 ●硫是煤中的最有害杂质。燃烧时会生成二氧化硫，它不仅腐蚀金属设备，而且对环境有污染。硫随成煤植物的品种和成煤条件不同而有较大的变化，与煤化程度关系不大。 2、煤的工业分析：水分、灰分、挥发分、固定碳。 ●水分：根据水在煤中的存在状态，人们把煤中水分分为：外在水、内在水、结晶水和化合水。煤种的水对煤的工业利用和运输都是不利的。在水煤浆制备过程中，内水过高（8％）不利于制的高浓度的煤浆。 ●灰分：煤中所有的可燃物质完全燃烧后以及煤中的矿物质在高温下产生分解、化合等复杂反应后剩下的残渣。这些残渣几乎全部来自于煤中的矿物质。它的含量也是煤气化的主要控制指标之一。灰分含量越高，相对碳的含量就低，粗渣和飞灰量增大。灰水处理工号的负担加大。 ●挥发分：煤在一定的温度下加热后将分解出水、氢、碳的氧化物和碳氢化合物。人们把除去分解水后的分解物称作挥发分。挥发分随煤化程度的增加而降低的规律非常明显。利用挥发分可以计算煤的发热量和焦油产率。原料挥发分髙时，制的的煤气中甲烷等碳氢化合物含量高，不利于合成氨生产。挥发分中的焦油等物凝结后，易堵塞管道和阀门。这也就是常压固定床煤气炉必须使用无烟煤或焦炭的缘由。 ●固定碳：煤样在900℃左右的温度下隔绝空气加热7分钟后，残余物扣除灰分后所得的百分率即为煤的固定碳含量。 3、灰分及灰熔点：

煤炭地下气化技术现状及产业发展分析

煤炭地下气化技术现状及产业发展分析 (2014-11-11 09:29:45) 煤炭地下气化技术现状及产业发展分析煤炭地下气化（ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｃｏａｌｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ＵＣＧ）是将地下赋存的煤在煤层内燃烧、气化成煤气，输送到地面，作为能源或化工原料，特别适用于常规方法不可采或开采不经济的煤层，以及煤矿的二次或多次复采，产品气可以经过处理通过管道输送，也可以直接使用煤气发电或化工合成。煤炭地下气化（ＵＣＧ）是一门融多学科为一体的综合性能源生产技术，牵涉到地质学、水文学、钻井技术、点火燃烧控制技术、产品气加工利用技术、生态环境保护技术等一系列技术，其复杂程度远超地面气化，这也使其风险程度增加。目前，煤炭地下气化（ＵＣＧ）技术在少数国家已经实现了少量的商业化应用，俄、美、英、德国、澳大利亚、日本和中国等国家已不同程度地掌握了该领域的一些关键技术。１煤炭地下气化（ＵＣＧ）基本原理及相关技术１.１基本原理煤炭地下气化的过程主要是在地下气化炉的气化通道中实现的，整个气化过程可以分为氧化、还原、干馏干燥３个反应区（图１）。从化学反应角度来讲，３个区域没有严格的界限，氧化区、还原区也有煤的热解反应，３个区域的划分只是说在气化通道中

氧化、还原、热解反应的相对强弱程度。经过这３个反应区以后，生成了含可燃组分主要是Ｈ２、ＣＯ、ＣＨ４的煤气，气化反应区逐渐向出气口移动，因而保持了气化反应过程的不断进行，气化通道的煤壁（气化工作面）不断燃烧，向前推进，剩余的灰分和残渣遗留在采空区。１.２关键技术类型１）有井式气化技术。该法又称巷道式地下气化炉技术（图２）。在开采或废弃的煤矿井中建地下气化炉，以人工掘进的方式在煤层中建立气化巷道，并在进气孔底部巷道筑一道密闭墙（促使定

煤气化工艺流程

精心整理煤气化工艺流程 1、主要产品生产工艺煤气化是以煤炭为主要原料的综合性大型化工企业，主要工艺围绕着煤的洁净气化、综合利用，形成了以城市煤气为主线联产甲醇的工艺主线。主要产品城市煤气和甲醇。城市燃气是城市公用事业的一项重要基础设施，是城市现代化的重要标志之一，用煤气代替煤炭是提高燃料热能利用率，减少煤烟型大气污染，改善大气质量行之化碳 15%提作用。 2 。净化装置。合成甲醇尾气及变换气混合后，与剩余部分出低温甲醇洗净煤气混合后，进入煤气冷却干燥装置，将露点降至-25℃后，作为合格城市煤气经长输管线送往各用气城市。生产过程中产生的煤气水进入煤气水分离装置，分离出其中的焦油、中油。分离后煤气水去酚回收和氨回收，回收酚氨后的煤气水经污水生化处理装置处理，达标后排放。低温甲醇洗净化装置排出的H2S到硫回收装置回收硫。空分装置提供气化用氧气和全厂公用氮气。仪表空压站为全厂仪表提供合格的仪表空气。小于5mm粉煤，作为锅炉燃料，送至锅炉装置生产蒸汽，产出的蒸汽一部分供工艺装置用汽

，一部分供发电站发电。 3、主要装置工艺流程 3.1备煤装置工艺流程简述备煤工艺流程分为三个系统：（1）原煤破碎筛分贮存系统，汽运原煤至受煤坑经1#、2#、3#皮带转载至筛分楼、经节肢筛、破碎机、驰张筛加工后，6~50mm块煤由7#皮带运至块煤仓，小于6mm末煤经6#、11#皮带近至末煤仓。缓可能周期性地加至气化炉中。当煤锁法兰温度超过350℃时，气化炉将联锁停车，这种情况仅发生在供煤短缺时。在供煤短缺时，气化炉应在煤锁法兰温度到停车温度之前手动停车。气化炉：鲁奇加压气化炉可归入移动床气化炉，并配有旋转炉篦排灰装置。气化炉为双层压力容器，内表层为水夹套，外表面为承压壁，在正常情况下，外表面设计压力为3600KPa（g），内夹套与气化炉之间压差只有50KPa（g）。在正常操作下，中压锅炉给水冷却气化炉壁，并产生中压饱和蒸汽经夹套蒸汽气液分离器1

四种煤气化技术及其应用

四种煤气化技术及其应用李琼玖,钟贻烈,廖宗富,漆长席,周述志,赵月兴 (成都益盛环境工程科技公司,四川成都610012) 摘要:介绍了4种煤气化工艺技术,包括壳牌工艺、德士古水煤浆气化工艺、恩德工艺、灰熔聚流化床气化工艺,对其技术特点、工艺流程、主要设备及应用实例进行了详细阐述,并对4种工艺进行了对比。关键词:煤气化;壳牌工艺;德士古;恩德工艺;灰熔聚工艺;煤气炉中图分类号:TQ546文献标识码:A文章编号:1003-3467(2008)03-0004-04 Four Coal Gasification Technologi es and Their Applicati on L I Q iong-ji u,ZHONG Y i-lie,LIAO Zong-fu, QI Chang-xi,ZHOU Shu-zhi,ZHAO Yue-xing (Chengdu Y i s heng Envir on m ent Eng i n eering Techo logy C o.Ltd,Chengdu610012,China) Abst ract:Four coal gasificati o n technologies,inc l u d i n g Shell techno logy,Texaco coa l-w ater sl u rry gasif-i cati o n,Enticknap pr ocess,ash agg l o m erati o n fl u i d ized bed gasification technology are intr oduced,and the technical features,technolog ical process,m ai n equipm ent and app lication exa m p le o f the four techno l o g i e s are descri b ed in detai.l K ey w ords:coal gasification;She ll techno logy;Texaco;Enticknap process;ash agglo m erati o n tech-nology;gas stove 1壳牌粉煤气化制取甲醇合成气 1.1壳牌工艺技术的特点壳牌煤气化过程(SCGP工艺)是在高温加压下进行的,是目前世界上最为先进的第FG代煤气化工艺之一。按进料方式,壳牌煤气化属气流床气化,煤粉、氧气及蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内,在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。一般认为,由于气化炉内温度很高,在有氧存在的条件下,碳、挥发分及部分反应产物(H2、CO等)以发生燃烧反应为主;在氧气消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应,过程进入到气化反应阶段,最终形成以CO、H2为主要成分的煤气离开气化炉。壳牌粉煤气化的技术特点:1干煤粉进料,加压氮气输送,连续性好,气化操作稳定。气化温度高,煤种适应性广,从无烟煤、烟煤、褐煤到石油焦均可气化,对煤的活性几乎没有要求,对煤的灰熔点范围比其它气化工艺更宽。对于高灰分、高水分、含硫量高的煤种同样适应。o气化温度约1400~1700e,碳转化率高达99%以上,产品气体相对洁净,不含重烃,甲烷含量极低,煤气中有效气体(CO+H2)高达90%以上。?氧耗低,与水煤浆气化相比,氧气消耗低,因而与之配套的空分装置投资可减少。?单炉生产能力大,目前已投入运转的单炉气化压力为3MPa,日处理煤量已达2000t。?气化炉采用水冷壁结构,无耐火砖衬里,维护量少,气化炉内无转动部件,运转周期长,无需备炉。?热效率高,煤中约83%的热能转化在合成气中,约15%的热能被回收为高压或中压蒸汽,总的热效率为98%左右。?气化炉高温排出的熔渣经激冷后成玻璃状颗粒,性质稳定,对环境几乎没有影响。气化污水中含氰化合物少,容易处理,必要时可做到零排放,对环境保护十分有利。à壳牌公司专利气化烧嘴可根据需要选择,气化压力2.5~4.0M Pa,设计保证寿命为8000h,荷兰De m ko lec电厂使用的烧嘴在近4年收稿日期:2007-10-13 作者简介:李琼玖(1930-),男,教授级高级工程师、研究员,长期从事化工设计、建设、生产工程技术工作,主编5合成氨与碳一化学6、5醇醚燃料与化工产品链工程技术6专著,发表论文百余篇,电话:(028)86782889。

煤炭地下气化技术现状及产业发展分析

煤炭地下气化技术现状及产业发展分析 (2014-11-11 09:29:45) 煤炭地下气化技术现状及产业发展分析煤炭地下气化（ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｃｏａｌｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ＵＣＧ）是将地下赋存的煤在煤层内燃烧、气化成煤气，输送到地面，作为能源或化工原料，特别适用于常规方法不可采或开采不经济的煤层，以及煤矿的二次或多次复采，产品气可以经过处理通过管道输送，也可以直接使用煤气发电或化工合成。煤炭地下气化（ＵＣＧ）是一门融多学科为一体的综合性能源生产技术，牵涉到地质学、水文学、钻井技术、点火燃烧控制技术、产品气加工利用技术、生态环境保护技术等一系列目前，技术，其复杂程度远超地面气化，这也使其风险程度增加。煤炭地下气化（ＵＣＧ）技术在少数国家已经实现了少量的商业化应用，俄、美、英、德国、澳大利亚、日本和中国等国家已不同程度地掌握了该领域的一些关键技术。１煤炭地下气化（ＵＣＧ）基本原理及相关技术１. １基本原理煤炭地下气化的过程主要是在地下气化炉的气化通道中实现的，整个气化过程可以分为氧化、还原、干馏干燥３个反应区（图１）。从化学反应角度来讲，３个区域没有严格的界限，氧化区、还原区也有煤的热解反应，３个区域的划分只是说在气化通道中

氧化、还原、热解反应的相对强弱程度。经过这３个反应区以后，生成了含可燃组分主要是Ｈ２、ＣＯ、ＣＨ４的煤气，气化反应区逐渐向出气口移动，因而保持了气化反应过程的不断进行，气化通道的煤壁（气化工作面）不断燃烧，向前推进，剩余的灰分和残渣遗留在采空区。１ . ２关键技术类型１）有井式气化技术。该法又称巷道式地下气化炉技术（图２）。在开采或废弃的煤矿井中建地下气化炉，以人工掘进的方式在煤层中建立气化巷道，并在进气孔底部巷道筑一道密闭墙（促使定

煤气化工艺流程

煤气化工艺流程 1、主要产品生产工艺煤气化是以煤炭为主要原料的综合性大型化工企业，主要工艺围绕着煤的洁净气化、综合利用，形成了以城市煤气为主线联产甲醇的工艺主线。主要产品城市煤气和甲醇。城市燃气是城市公用事业的一项重要基础设施，是城市现代化的重要标志之一，用煤气代替煤炭是提高燃料热能利用率，减少煤烟型大气污染，改善大气质量行之有效的方法之一，同时也方便群众生活，节约时间，提高整个城市的社会效率和经济效益。作为一项环保工程，（其一期工程）每年还可减少向大气排放烟尘1.86万吨、二氧化硫3.05万吨、一氧化碳0.46万吨，对改善河南西部地区城市大气质量将起到重要作用。甲醇是一种重要的基本有机化工原料，除用作溶剂外，还可用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺、硫酸二甲酯、对苯二甲酸二甲酯、丙烯酸甲酯等一系列有机化工产品，此外，还可掺入汽油或代替汽油作为动力燃料，或进一步合成汽油，在燃料方面的应用，甲醇是一种易燃液体，燃烧性能良好，抗爆性能好，被称为新一代燃料。甲醇掺烧汽油，在国外一般向汽油中掺混甲醇5～15%提高汽油的辛烷值，避免了添加四乙基酮对大气的污染。河南省煤气（集团）有限责任公司义马气化厂围绕义马至洛阳、洛阳至郑州煤气管线及豫西地区工业及居民用气需求输出清洁能源，对循环经济建设，把煤化工打造成河南省支柱产业起到重要作用。 2、工艺总流程简介：原煤经破碎、筛分后，将其中5～50mm级块煤送入鲁奇加压气化炉，在炉内与氧气和水蒸气反应生成粗煤气，粗煤气经冷却后，进入低温甲醇洗净化装置

，除去煤气中的CO2和H2S。净化后的煤气分为两大部分，一部分去甲醇合成系统，合成气再经压缩机加压至5.3MPa，进入甲醇反应器生成粗甲醇，粗甲醇再送入甲醇精馏系统，制得精甲醇产品存入贮罐；另一部分去净煤气变换装置。合成甲醇尾气及变换气混合后，与剩余部分出低温甲醇洗净煤气混合后，进入煤气冷却干燥装置，将露点降至-25℃后，作为合格城市煤气经长输管线送往各用气城市。生产过程中产生的煤气水进入煤气水分离装置，分离出其中的焦油、中油。分离后煤气水去酚回收和氨回收，回收酚氨后的煤气水经污水生化处理装置处理，达标后排放。低温甲醇洗净化装置排出的H2S到硫回收装置回收硫。空分装置提供气化用氧气和全厂公用氮气。仪表空压站为全厂仪表提供合格的仪表空气。小于5mm粉煤，作为锅炉燃料，送至锅炉装置生产蒸汽，产出的蒸汽一部分供工艺装置用汽，一部分供发电站发电。 3、主要装置工艺流程 3.1备煤装置工艺流程简述备煤工艺流程分为三个系统：（1）原煤破碎筛分贮存系统，汽运原煤至受煤坑经1#、2#、3#皮带转载至筛分楼、经节肢筛、破碎机、驰张筛加工后，6~50mm块煤由7#皮带运至块煤仓，小于6mm末煤经6#、11#皮带近至末煤仓。（2）最终筛分系统：块煤仓内块煤经8#、9#皮带运至最终筛分楼驰张筛进行检查性筛分。大于6mm块煤经10#皮带送至200#煤斗，筛下小于6mm末煤经14#皮带送至缓冲仓。（3）电厂上煤系统：末煤仓内末煤经12#、13#皮带转至5#点后经16#皮

50万吨年煤气化生产工艺

咸阳职业技术学院生化工程系毕业论文（设计） 50wt/年煤气化工艺设计 1.引言煤是由古代植物转变而来的大分子有机化合物。我国煤炭储量丰富，分布面广，品种齐全。据中国第二次煤田预测资料，埋深在1000m以浅的煤炭总资源量为2.6万亿t。其中大别山—秦岭—昆仑山一线以北地区资源量约2.45万亿t，占全国总资源量的94%；其余的广大地区仅占6%左右。其中新疆、内蒙古、山西和陕西等四省区占全国资源总量的81.3%，东北三省占 1.6%，华东七省占2.8%，江南九省占1.6%。煤气化是煤炭的一个热化学加工过程，它是以煤或煤焦原料，以氧气（空气或富氧）、水蒸气或氢气等作气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为可燃性的气体的过程。气化时所得的可燃性气体称为煤气，所用的设备称为煤气发生炉。煤气化技术开发较早，在20世纪20年代，世界上就有了常压固定层煤气发生炉。20世纪30年代至50年代，用于煤气化的加压固定床鲁奇炉、常压温克勒沸腾炉和常压气流床K-T炉先后实现了工业化，这批煤气化炉型一般称为第一代煤气化技术。第二代煤气化技术开发始于20世纪60年代，由于当时国际上石油和天然气资源开采及利用于制取合成气技术进步很快，大大降低了制造合成

气的投资和生产成本，导致世界上制取合成气的原料转向了天然气和石油为主，使煤气化新技术开发的进程受阻，20世纪70年代全球出现石油危机后，又促进了煤气化新技术开发工作的进程，到20世纪80年代，开发的煤气化新技术，有的实现了工业化，有的完成了示范厂的试验，具有代表性的炉型有德士古加压水煤浆气化炉、熔渣鲁奇炉、高温温克勒炉（ETIW）及干粉煤加压气化炉等。近年来国外煤气化技术的开发和发展，有倾向于以煤粉和水煤浆为原料、以高温高压操作的气流床和流化床炉型为主的趋势。 2.煤气化过程 2.1煤气化的定义煤与氧气或（富氧空气）发生不完全燃烧反应，生成一氧化碳和氢气的过程称为煤气化。煤气化按气化剂可分为水蒸气气化、空气（富氧空气）气化、空气—水蒸气气化和氢气气化；按操作压力分为：常压气化和加压气化。由于加压气化具有生产强度高，对燃气输配和后续化学加工具有明显的经济性等优点。所以近代气化技术十分注重加压气化技术的开发。目前，将气化压力在P＞2MPa 情况下的气化，统称为加压气化技术；按残渣排出形式可分为固态排渣和液态排渣。气化残渣以固体形态排出气化炉外的称固态排渣。气化残渣以液态方式排出经急冷后变成熔渣排出气化炉外的称液态排渣；按加热方式、原料粒度、汽化程度等还有多种分类方法。常用的是按气化炉内煤料与气化剂的接触方式区分，主要有固定床气化、流化床气化、气流床气化和熔浴床床气化。 2.2 主要反应煤的气化包括煤的热解和煤的气化反应两部分。煤在加热时会发生一系列的物理变化和化学变化。气化炉中的气化反应，是一个十分复杂的体系，这里所讨论的气化反应主要是指煤中的碳与气化剂中的氧气、水蒸汽和氢气的反应，也包括碳与反应产物之间进行的反应。习惯上将气化反应分为三种类型：碳—氧之间的反应、水蒸汽分解反应和甲烷生产反应。 2.2.1碳—氧间的反应碳与氧之间的反应有： C+O2=CO2（1）

煤炭地下气化方法

煤炭地下气化方法气化方法通常可分为有井式和无井式两种。。无井式地下气化是应用定向钻进技术，由地面钻出进、排气孔和煤层中的气化通道，构成地下气化发生炉。避免了井下作业和有井式气化的其它问题，使煤炭地下气化技术有了很大提高。目前它己在世界上被广泛采用。有井式气化法需要预先开掘井筒和平巷等，其准备工程量大、成本高，坑道不易密闭，漏风量大，气化过程难于控制，而且在建地下气化发生炉期间，仍然避免不了要在地下进行工作。二、无井式地下气化法的生产工艺系统无井式气化法的准备工作包括两部分：即从地面向煤层打钻孔和在煤层中准备出气化通道。从地面向煤层打钻孔可以采用三种形式的钻孔：垂直钻孔、倾斜钻孔和曲线钻孔。根据煤层赋存条件的不同，其生产工艺系统也有差异。对于近水平煤层和缓斜煤层，在规定的气化盘区内，先打好几排钻孔。钻孔采用正方形或矩形布置方式，孔距20～30m。钻孔沿煤层倾向成排地布置，每排钻孔的数目取决于气化站所需的生产能力。按作业方式的不同，生产工艺系统可分为两种，即逆流火力作业方式和顺流火力作业方式。 (1)逆流火力作业方式首先贯通第一排钻孔，形成一条点燃线。然后将第二排钻孔与此点燃线贯通，贯通后即可进行气化。这种燃烧方式的特点是两个钻孔都按照下列顺序起三种作用：贯通、鼓风和排出煤气。这种方式煤层的气化方向与鼓风和煤气的运动方向相反，所以称为逆流式火力作业方式。（2）顺流火力作业方式逆流火力作业方式

顺流火力作业方式一、无井式长壁气化法为了提高煤气的质星和产量，国外实验了无井式长壁气化法。这种方式完全取消地下作业，但钻孔和定向弯曲钻孔要求技术水平高。该站的煤层条件是煤厚2m，埋藏深度300m，钻孔水平钻进50m。实际上水平钻进可达90～100m。长壁气化法及地面电站简图 1—压缩空气；2一气液分离器；3—热交换器；4—发电厂；5—煤气净化设备； 6—水净化循环装置；7一压缩与燃烧气体混合器；8—空气；9—煤气；10一煤层； 11—气化带；12—监测与控制钻孔煤炭地下气化分为有井式、无井式和混合式三种，中国开展地下气化大多是有井式，对于无井式煤炭地下气化，河北新奥集团新奥气化采煤投资有限公司,在内蒙古乌兰察布市进行了试验。现在，试验仍在继续进行之中。

煤气化工艺流程简述

煤气化工艺流程简述 1）气化 a）煤浆制备由煤运系统送来的原料煤**t/h（干基）（<25mm）或焦送至煤贮斗，经称重给料机控制输送量送入棒磨机，加入一定量的水，物料在棒磨机中进行湿法磨煤。为了控制煤浆粘度及保持煤浆的稳定性加入添加剂，为了调整煤浆的PH值，加入碱液。出棒磨机的煤浆浓度约65%，排入磨煤机出口槽，经出口槽泵加压后送至气化工段煤浆槽。煤浆制备首先要将煤焦磨细，再制备成约65%的煤浆。磨煤采用湿法，可防止粉尘飞扬，环境好。用于煤浆气化的磨机现在有两种，棒磨机与球磨机；棒磨机与球磨机相比，棒磨机磨出的煤浆粒度均匀，筛下物少。煤浆制备能力需和气化炉相匹配，本项目拟选用三台棒磨机，单台磨机处理干煤量43～53t/h，可满足60万t/a甲醇的需要。为了降低煤浆粘度，使煤浆具有良好的流动性，需加入添加剂，初步选择木质磺酸类添加剂。煤浆气化需调整浆的PH值在6～8，可用稀氨水或碱液，稀氨水易挥发出氨，氨气对人体有害，污染空气，故本项目拟采用碱液调整煤浆的PH值，碱液初步采用42％的浓度。为了节约水源，净化排出的含少量甲醇的废水及甲醇精馏废水均可作为磨浆水。 b）气化在本工段，煤浆与氧进行部分氧化反应制得粗合成气。煤浆由煤浆槽经煤浆加压泵加压后连同空分送来的高压氧通过烧咀进入气化炉，在气化炉中煤浆与氧发生如下主要反应： CmHnSr+m/2O2—→mCO+（n/2-r）H2+rH2S CO+H2O—→H2+CO2 反应在6.5MPa（G）、1350～1400℃下进行。气化反应在气化炉反应段瞬间完成，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等气体。离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴，被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉；气体经文丘里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段。

山西宁武小庄煤炭地下气化示范工程项目

山西宁武小庄煤炭地下气化示范工程项目 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

煤炭地下气化的经济性问题发布时间：2013年09月08日字体大小：【大中小】以某实际项目为例： 1、生产规模项目首期设计布置两个气化工作面，日产煤气10～20万 Nm3，生产的煤气平均热值约900～1600kcal/m3；受首期资源量的限制（见图4），最多可建设6个气化工作面，最高日产气量为为30～60万Nm3，稳定产气周期约两年左右。每个气化工作面（见图1）的最小宽度为70米左右，长度与煤层的赋存条件有关，但最长不应超过300米；长度短则生产周期短，长度大则操作压力增大，可能导致煤气的泄漏。所以，只要可气化的煤炭资源足够，在当前的煤炭地下气化技术条件下，日产气规模达到300万Nm3以上是没有问题的。 2、投资情况项目总投资万元，其中矿井修复投资万元，测控系统、数据分析系统、煤气净化、气化剂生产等投资约为1200万元。扩建气化工作面的追加投资与实际的资源条件有关，一般不会超过300万元，甚至追加投资为零。 3、煤气成本地下气化煤气的成本与气化资源的条件、采用的气化剂、产气规模等有关。

煤炭地下气化工艺

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煤炭地下气化工艺煤炭地下气化——是一种直接把煤在地下气化的采煤方法。利用它可获得热能，电能或各种化学产品。本采煤方法可解除矿井内的人员，矿工繁重的、不安全的劳动;可建立一个环保洁净的企业，这一工艺一百多年来吸引了多少研究工作者想把它会付诸于现实。目前有关煤层地下气化发展前景的资料很多;但其作者对工技术的评价众说纷纭。俄罗斯在煤层地下气化技术方面在世界上是处于领先地位。早在三十年代初就在二个煤田；顺涅茨克、库兹巴斯和莫斯科近郊开始了实际工作。第一批试验是在地底下建立层状的气化炉、以获取动力气体的水蒸气。在四十年代末在戈尔洛夫城、里希查城和杜拉城建成了第一批工业试验性的地下气化站。当时采用直井式和半直井式的气化方案，由于查明直井式方案有一系列原则缺点，所以后来就指定采用无井式方案。通过实际研究表明,采用气流法能把原煤层气化。地下气化的过程由下列主要阶段组成: 从地表向煤层钻进垂直的、倾斜的和定向倾斜钻孔。为了实现气化过程，将钻孔底端在煤层中贯通。将煤层点燃使煤体气化: 无井式方案揭露煤层的实质就是在煤层上相隔一定距离钻进进气孔和出气孔。气化过程中吹入的氧气与煤层的碳作用,生成二氧化碳、一氧化碳、然后是氢；此外,在气体中还有其它可燃物质；甲烷，不定的碳氢化合物，硫氢化合物。进、出气孔按一定的网格布置形成地下气化炉,在地表设有压送气化剂,例如“空气、富氧空气的管道和把气体输送到净化和冷却设施的管道以及相应的设备和厂房。采用洗涤装置进行气体的净化，地下气化站可以同时或单独产生动力气体和进气体黔简单的气体方案是采用空气作为气化剂，其工艺示意图见图1。所得气体的组成及热值取决于煤层埋藏的工艺条件、煤的质量、气化剂的成分以及气体净化程度。当采用空气作用气化剂时，理论计算气体热值不会大于4.４MJ/m３（105０大卡/m3)；由于水蒸气和煤的其它有机物质的参于气化过程。使热值达到4．6~5．0 MＪ/ｍ3（11０0～１2０0大卡/ｍ3);当采用富氧气化剂时(含6５%的氧)，热值可提高至6.7MJ/ｍ3（16００大卡/m３）;所以地下气化时所得到的是低值热气体。

煤炭气化工艺

煤炭气化工艺 1、何为煤化工？答：煤化工是以煤为原料经过化学加工，实现煤的转化并进行综合利用的工业。煤化工包括炼焦工业、煤炭气化工业、煤炭液化工业、煤制化学品工业以及其他煤加工制品工业等。 2、什么是煤气化？答：煤的气化是煤或煤焦与气化剂在高温下发生化学反应将埭或煤焦中有机物转变为煤气的过程。 3、什么是煤炭的汽化? 答：煤炭气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。 4、煤气的有效成分：一氧化碳、氢气、甲烷 5、煤气化的四个过程：煤的干燥、干馏、热解、氧化和还原 6、煤的热解的影响因素：煤的品味、煤的颗粒粒径、加热速度、分解温度、压力、周围气体和介质。 7、煤的热解结果生成的三类分子：小分子（气体）、中等分子（焦油）、大分子（半焦） 8、煤产生的热量用于哪些方面？

答：煤产生的热量用于：（1）灰渣带出的热量；（2）水蒸气和碳还原反应需要的热量；（3）煤气带走的热量；（4）传给谁夹套和周围环境的热量 9、分气化技术的分类：（1）按气化技术：地面气化和地下气化；（2）按气化剂不同：富氧气化（产品为空气煤气）、纯氧气化（产品为混合煤气）、氢气气化（产品为水煤气）、水蒸气气化（产品为半水煤气）；（3）按给热方式：外热式气化、自热式气化、热载体式气化；（4）按气化炉类型分：移动床气化、流化床气化、气流床气化、熔融床气化；（5）按操作压力分：加压气化和常压气化 10、什么是固定床气化？答：在气化过程中，煤由气化炉顶部加入，气化剂由气化炉底部加入，煤料与气化剂逆流接触，相对于气体的上升速度而言，煤料下降速度很慢，甚至可视为固定不动，因此称之为固定床气化；而实际上，煤料在气化过程中是以很慢的速度向下移动的，比较准确的称其为移动床气化。 11、煤的气化过程发生哪些主要的化学反应. 答：C+O2→CO2 394.1kJ/mol C+H2O→H2＋CO -135.0kJ/mol C＋ O2→CO 110.4kJ/mol C+2H2O→2H2＋CO2 -96.6KJ/mol C＋2H2→CH4 +84.3kJ/mol C+CO2→ 2C0 +173.3 kJ／mol

煤气化技术及其工业应用

煤气化技术及其工业应用摘要：我国是一个以煤炭为主要能源的国家，煤炭气化技术的发展对我国的经济建设和可持续发展都有具有重要意义。本文介绍了我国的煤化工行业的发展现状以及煤气化技术的工业应用。关键词:煤化工,煤气化技术,工业应用我国是一个以煤炭为主要能源的国家。近几十年来，煤炭在我国的一次能源消费中始终占据主要地位，以煤为主的能源格局在相当长的时间内难以改变。中国传统的煤炭燃烧技术存在综合利用效率低，能耗高、煤炭生产效率低、成本高、环境污染严重等问题，煤炭气化技术的发展对我国的经济建设和可持续发展都有具有重要意义。以煤气化为基础的能源及化工系统，不仅能较好的提高煤转化效率和降低污染排放，而且能生产液体燃料和氢气等能源产品，有效缓解交通能源紧张。煤气化技术正在成为世界范围内高效、清洁、经济地开发和利用煤炭的热点技术和重要发展方向。煤炭的气化和液化技术、煤气化联合循环发电技术等都已得到工业应用。煤气化技术包括:备煤技术、气化炉技术、气化后工艺技术三部分，其核心是气化炉。按照煤在气化炉内的运动方式，气化方法可划分为三类，即固定床气化法、流化床气化法和气流床气化法，必须根据煤的性质和对气体产物的要求选用合适的煤气化方法。 1煤气化工艺概述煤炭气化是煤洁净利用的关键技术之一，它可以有效的提高碳转化率、冷煤气效率，降低气化过程的氧耗及煤耗。煤气化工艺是以煤或煤焦为原料，氧气(空气、富氧、纯氧)、水蒸气或氢气等作气化剂(或称气化介质)，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为煤气的热化学加工过程。目前世界正在应用和开发的煤气化技术有数十种之多，气化炉也是多种多样，最有发展前途的有10余种。所有煤气化技术都有一个共同的特征，即气化炉内煤炭在高温下与气化剂反应，使固体煤炭转化为气体燃料，剩下的含灰残渣排出炉外。气化剂为水蒸气、纯氧、空气、CO2和H2。煤气化的全过程热平衡说明总的气化反应是吸热的，因此必须给气化炉供给足够的热量，才能保持煤气化过程的连续进行。煤气化根据供热原理大致可分为3种：（1）热分解(约500-1000℃)：加热使煤放出挥发分，再由挥发分得到焦油和燃气(CO、CO2、H2、CH4)，必须由外部供热，残留的固态炭(粉焦和焦炭等)作它用；（2）部分燃烧气化(约900-1600℃)：煤在氧气中部分燃烧产生高温，并加入气化剂(H2O、CO2等)，产生可燃气(CO、CO2、H2)和灰分；

几种常用煤气化技术的优缺点

几种煤气化技术介绍煤气化技术发展迅猛，种类很多，目前在国内应用的主要有：传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等，下别分别加以介绍。一Texaco水煤浆加压气化技术德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后，发展迅速，目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行，在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。 Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序：将煤、石灰石<助熔剂）、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机中，与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆；煤浆同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉，在1300～1400℃下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔，冷却除尘后进入CO变换工序，一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水，经泵进入气化炉，另一部分灰水作废水处理。其优点如下： <1）适用于加压下<中、高压）气化，成功的工业化气化压力一般在 4.0MPa 和6.5Mpa。在较高气化压力下，可以降低合成气压缩能耗。 <2）气化炉进料稳定，因为气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压力容易得到保证。便于气化炉的负荷调节，使装置具有较大的操作弹性。 <3）工艺技术成熟可靠，设备国产化率高。同等生产规模，装置投资少。该技术的缺点是： <1）因为气化炉采用的是热壁，为延长耐火衬里的使用寿命，煤的灰熔点尽可能的低，通常要求不大于1300℃。对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样就降低了煤浆的有效浓度，增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益。而且，煤种的选择面也受到了限制，不能实现原料采购本地化。 <2）烧嘴的使用寿命短，停车更换烧嘴频繁<一般45～60天更换一次），为稳定后工序生产必须设置备用炉。无形中就增加了建设投资。 <3）一般一年至一年半更换一次炉内耐火砖。二多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术该技术由华东理工大学洁净煤技术研究所于遵宏教授带领的科研团队，经过20多年的研究，和兖矿集团有限公司合作，成功开发的具有完全自主知识产权、国际首创的多喷嘴对置式水煤浆气化技术，并成功地实现了产业化，拥有近20项发明专利和实用新型专利。目前在山东德州和鲁南均有工业化装置成功运行。

煤炭气化技术

煤炭气化技术一．煤炭气化的概念：煤炭气化是指适当处理后的煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧、纯氧）、水蒸气或氢气等作为气化剂，在一定的温度和压力条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分（碳、氢）转化为气体（气体中含有CO、H 2、CH 4 、CO 2 、N 2 ）的热化学过程，而煤中的灰分以废渣的形式排出。煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。二．煤炭气体原理和反应气化过程是煤炭的一个热化学加工过程。气化时所得的可燃气体成为煤气，对于做化工原料用的煤气一般称为合成气（合成气除了以煤炭为原料外，还可以采用天然气、重质石油组分等为原料），进行气化的设备称为煤气发生炉或气化炉。煤炭气化包含一系列物理、化学变化。一般包括干燥、燃烧、热解和气化四个阶段。干燥属于物理变化，随着温度的升高，煤中的水分受热蒸发。其他属于化学变化，燃烧也可以认为是气化的一部分。煤在气化炉中干燥以后，随着温度的进一步升高，煤分子发生热分解反应，生成大量挥发性物质（包括干馏煤气、焦油和热解水等），同时煤粘结成半焦。煤热解后形成的半焦在更高的温度下与通入气化炉的气化剂发生化学反应，生成以一氧化碳、氢气、甲烷及二氧化碳、氮气、硫化氢、水等为主要成分的气态产物，即粗煤气。气化反应包括很多的化学反应，主要是碳、水、氧、氢、一氧化碳、二氧化碳相互间的反应，其中碳与氧的反应又称燃烧反应，提供气化过程的热量。煤气的热值分类中热值煤气的热值在10.0—22.4MJ/m3,主要成分是一氧化碳和氢气，燃烧迅速，火焰温度比天然气高，适合于冶金和机械制造行业供热。低热值煤气是由于在制造过程中混入大量不可燃烧气体，比如煤气化过程中直接采用空气，引入大量氮气，或者气化过程氧超标，室可燃气体被进一步氧化生成二氧化碳，低热值煤气热值一般在3.1—5.6MJ/m3,除一定量的一氧化碳和氢气外，还有大量不可燃氮气，燃烧温度低。高热值煤气热值一般在36.2—37.3MJ/m3,主要成份是甲烷和少量一氧化碳和氢气。其热值与天然气相当。中低热值煤气可以通过催化转化后制得高热值煤气。