煤气化技术及其进展概述

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煤气化技术的发展和趋势

煤气化技术简介及发展趋势现在煤化工在全国发展的很火，特别是煤制烯烃、煤制气、煤制油等等发展的过快过多，煤气化技术也是五花八门，许多煤气化技术专利商把自己的技术介绍的是世界上最好，没有一点毛病，完美无瑕，其实没有哪一个气化技术是万能的，哪一个气化炉都不是万能炉，都有利弊，煤炭的适应性，工艺要求，投资规模，地质水质条件，产品规模、技术成熟性等等，下面简单介绍一下煤化工气化技术的一些情况。

煤气化是煤化工的龙头，也是煤化工的技术含量较高，主要投资较大，占整个煤化工投资40--50%, 煤气化技术是指把经过适当处理的煤送入反应器如气化炉内,在一定的温度和压力下,通过氧化剂(空气或氧气和蒸气)以一定的流动方式(移动床、硫化床或携带床)转化成气体，得到粗制水煤汽，通过后续脱硫脱碳等工艺可以得到精制一氧化碳气和氢气。

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。

气化过程发生的反应包括煤的热解、气化和燃烧反应。

煤的热解是指煤从固相变为气、固、液三相产物的过程。

煤的气化和燃烧反应则包括两种反应类型，即非均相气－固反应和均相的气相反应。

不同的气化工艺对原料的性质要求有所不同，因此在选择煤气化工艺时，考虑气化用煤的特性及其影响极为重要。

气化用煤的性质主要包括煤的反应性、粘结性、结渣性、热稳定性、机械强度、粒度组成以及水分、灰分和硫分含量等。

按不同“技术工艺方式”分类煤炭气化工艺可按压力、气化剂、气化过程供热方式等分类，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。

我国煤炭气化技术的发展概况

Ｕ－Ｇａｓ气化工艺由美国煤气工艺研究所开发，Ｕ—Ｇａｓ气化炉属于单段灰熔聚流化床，在床内完成４个主要过程：煤的破粘、脱挥发份、煤的气化和灰的熔聚、分离，见图５。
图４ＫＲＷ气化炉示意图
ＫＲＷ气化技术是加压流化床气化，见图４。在ＫＲＷ气化工艺中，原料煤由撞击式碾磨机破碎到６ｒａｍ，并干燥到含水分５％左右。经预处理的煤由输送机输入常压储煤仓中，借助重力间歇向下面两个煤斗送煤。煤由回转给煤机从煤斗输出，用循环煤气或空气进行气流输送，由中央进料喷嘴送入气化炉燃烧段。煤粉在喷射区附近快速脱除挥发分形成半焦，同时喷入的气化剂在喷口附近形成射流高温燃烧区，使煤和半焦发生燃烧和气化反应。气化炉出来的煤气进入两级旋风分离器。大部分细焦粉被分离下来，通过气动Ｌ阀返回气化炉下部再次气化，形成物料的循环过程，一级旋风除尘器除尘效率为９５％，串联使用二级旋风除尘器时，总除尘效
度提高，气化能力提高３～４倍，煤气中ＣＯ、Ｈ２含量大大增加，水蒸气分解率提高、用量降低，但氧耗高一些。
３流化床
流化床，常见有温克勒（Ｗｉｎｋｔｅｒ）、高温温克勒（ＨＴＷ）、灰熔聚气化（ＫＲＷ，Ｕ．Ｇａｓ，中国科学院山西煤炭化学研究所的灰熔聚气化法）、循环流化床
（ＣＦＢ）和加压流化床（ＰＦＢ是ＰＦＢＣ的气化部分）等气化工艺［４】。
２１固定床间歇式气化技术（Ｕ０１）
，１３１家自然科学基金赍助项目（９０２１００２８）
固定床间歇式气化技术是２０世纪３０年代开发成功的。该技术以块状无烟煤或焦炭为原料，以空气和水蒸气为气化剂，在常压下生产合成原料气或燃料气。由于技术成熟可靠，投资少，建设期短，在国内外仍广泛使用。在冶金、建材、机械等行业用于制取燃气；在中小型合成氨厂用于制取合成气。但可以预计，随着生产技术不断更新，企业生产规模的不断扩大、能源政策和环境的要求的不断提高，不久的将来，会逐步为新的煤气化技术所取代。

煤气化技术的现状及发展趋势概览

煤气化技术是现代煤化工的基础，是通过煤直接液化制取油品或者在高温下气化制得合成气，再以合成气为原料制取甲醇、合成油、天然气等一级产品及以甲醇为原料制得乙烯、丙烯等二级化工产品的核心技术。

作为煤化工产业链中的“龙头”装置，煤气化装置具有投入大、可靠性要求高、对整个产业链经济效益影响大等特点。

目前国内外气化技术众多，各种技术都有其特点和特定的合用场合，它们的工业化应用程度及可靠性不同，选择与煤种及下游产品相适宜的煤气化工艺技术是煤化工产业发展中的重要决策。

工业上以煤为原料生产合成气的历史已有百余年。

根据发展进程分析，煤气化技术可分为三代。

第一代气化技术为固定床、挪移床气化技术，多以块煤和小颗粒煤为原料制取合成气，装置规模、原料、能耗及环保的局限性较大；第二代气化技术是现阶段最具有代表性的改进型流化床温和流床技术，其特征是连续进料及高温液态排渣；第三代气化技术尚处于小试或者中试阶段，如煤的催化气化、煤的加氢气化、煤的地下气化、煤的等离子体气化、煤的太阳能气化和煤的核能余热气化等。

本文综述了近年来国内外煤气化技术开辟及应用的发展情况，论述了固定床、流化床、气流床及煤催化气化等煤气化技术的现状及发展趋势。

1 ．国内外煤气化技术的发展现状在世界能源储量中，煤炭约占79% ，石油与天然气约占12%。

煤炭利用技术的研究和开辟是能源战略的重要内容之一。

世界煤化工的发展经历了起步阶段、发展阶段、停滞阶段和复兴阶段。

20 世纪初，煤炭炼焦工业的兴起标志着世界煤化工发展的起步。

此后世界煤化工迅速发展，直到20 世纪中叶，煤向来是世界有机化学工业的主要原料。

随着石油化学工业的兴起与发展，煤在化工原料中所占的比例不断下降并逐渐被石油和天然气替代，世界煤化工技术及产业的发展一度停滞。

直到20 世纪70 年代末，由于石油价格大幅攀升，影响了世界石油化学工业的发展，同时煤化工在煤气化、煤液化等方面取得了显著的发展。

特殊是20 世纪90 年代后，世界石油价格长期在高位运行，且呈现不断上升趋势，这就更加促进了煤化工技术的发展，煤化工重新受到了人们的重视。

煤气化研究报告

煤气化研究报告随着能源需求的不断增长，煤作为一种重要的能源资源，受到了越来越广泛的关注。

煤气化作为一种高效利用煤资源的技术，也逐渐成为了人们关注的焦点之一。

本文旨在对煤气化技术进行深入的研究，探讨其发展现状和未来发展方向。

一、煤气化技术概述煤气化是指将煤转化为一种可燃气体的过程。

该过程通常包括以下几个步骤：煤的粉碎和干燥、煤的气化反应、气体的净化和加氢、气体的利用。

根据不同的气化剂和反应条件，煤气化可以分为多种类型，如水煤气、干燥煤气、半水煤气等。

煤气化技术具有以下几个显著的优点：1.高效利用煤资源，可以将煤转化为多种高附加值产品，如合成气、甲醇、二甲醚等。

2.可减少煤炭的使用量，降低对环境的影响，减少二氧化碳等有害气体的排放。

3.具有较高的灵活性和适应性，可以根据不同的气化剂和反应条件制备不同种类的气体。

4.煤气化技术具有较高的自主创新能力，可以为国家的能源安全提供保障。

二、煤气化技术的发展现状我国煤气化技术已经有了较长的历史，早在上世纪五六十年代，国内就开始了煤气化的研究和实践。

随着技术的不断发展，我国的煤气化技术已经取得了很大的进展，成为了全球煤气化技术的领先者之一。

目前，我国主要的煤气化技术有两种：一种是以水蒸气为气化剂的水煤气技术，另一种是以空气和氧气为气化剂的干燥煤气技术。

其中，水煤气技术已经成为了我国的主导技术，其优点在于气化反应相对稳定，产物气体质量高，适用于制备高附加值的化学品和燃料气。

除此之外，我国还在煤气化技术方面进行了多项创新，如采用床层气化技术、流化床气化技术等，进一步提高了气化效率和产物气体质量。

三、煤气化技术的未来发展方向未来的煤气化技术发展方向主要有以下几个方面：1.提高气化效率和产物气体质量，降低能耗和环境污染。

2.开发新型气化剂和反应条件，制备更多种类的气体和高附加值产品。

3.开展煤气化与化工、电力等领域的深度融合，实现煤气化产业的协同发展。

4.加强煤气化技术的国际合作和交流，推动我国煤气化技术的国际化进程。

煤气化技术的现状和发展趋势

煤气化技术的现状和发展趋势1、水煤浆加压气化1.1 德士古水煤浆加压气化工艺（TGP）美国Texaco 公司在渣油部分氧化技术基础上开发了水煤浆气化技术，TGP 工艺采用水煤浆进料，制成质量分数为60%~65％的水煤浆，在气流床中加压气化，水煤浆和氧气在高温高压下反应生成合成气，液态排渣。

气化压力在2.7~6.5MPa，提高气化压力，可降低装置投入，有利于降低能耗；气化温度在1 300~1 400℃，煤气中有效气体（CO+H2）的体积分数达到80％，冷煤气效率为70％~76％，设备成熟，大部分已能国产化。

世界上德士古气化炉单炉最大投煤量为2 000t/d。

德士古煤气化过程对环境污染影响较小。

根据气化后工序加工不同产品的要求，加压水煤浆气化有三种工艺流程：激冷流程、废锅流程和废锅激冷联合流程。

对于合成氨生产多采用激冷流程，这样气化炉出来的粗煤气，直接用水激冷，被激冷后的粗煤气含有较多水蒸汽，可直接送入变换系统而不需再补加蒸汽，因无废锅投资较少。

如产品气用作燃气透平循环联合发电工程时，则多采用废锅流程，副产高压蒸汽用于蒸汽透平发电机组。

如产品气用作羟基合成气并生产甲醇时，仅需要对粗煤气进行部分变换，通常采用废锅和激冷联合流程，亦称半废锅流程，即从气化炉出来粗煤气经辐射废锅冷却到700℃左右，然后用水激冷到所需要的温度，使粗煤气显热产生的蒸汽能满足后工序部分变换的要求。

1.2 新型（多喷嘴对置式）水煤浆加压气化新型（多喷嘴对置式）水煤浆加压气化技术是最先进煤气化技术之一，是在德士古水煤浆加压气化法的基础上发展起来的。

2000 年，华东理工大学、鲁南化肥厂（水煤浆工程国家中心的依托单位）、中国天辰化学工程公司共同承担的新型（多喷嘴对置）水煤浆气化炉中试工程，经过三方共同努力，于7 月在鲁化建成投料开车成功，通过国家主管部门的鉴定及验收。

2001 年2 月10 日获得专利授权。

新型气化炉以操作灵活稳定，各项工艺指标优于德士古气化工艺指标引起国家科技部的高度重视和积极支持，主要指标体现为：有效气成分（CO+H2）的体积分数为~83％，比相同条件下的ChevronTexaco 生产装置高1.5~2.0 个百分点；碳转化率＞98％，比ChevronTexaco 高2~3 个百分点；比煤耗、比氧耗均比ChevronTexaco 降低7％。

大型煤气化技术的研究与发展

大型煤气化技术的研究与发展一、本文概述随着全球能源需求的不断增长和环境保护压力的日益加大，煤气化技术作为一种高效、清洁的能源转换方式，正逐渐受到广泛关注。

大型煤气化技术作为煤气化领域的重要分支，其在提高能源利用效率、降低污染物排放以及推动煤炭行业可持续发展等方面具有显著优势。

本文旨在对大型煤气化技术的研究与发展进行全面综述，探讨其技术原理、发展历程、应用领域以及未来发展趋势。

文章将简要介绍煤气化技术的基本原理及其发展历程，阐述大型煤气化技术相较于传统煤气化技术的优势。

文章将重点分析大型煤气化技术的关键技术，包括气化炉设计、气化剂选择、气化过程优化等方面，以及这些技术在提高煤气化效率和降低污染物排放方面的作用。

接着，文章将探讨大型煤气化技术在不同领域的应用情况，如化工、电力、城市燃气等，并分析其在实际应用中的优缺点。

文章将展望大型煤气化技术的未来发展趋势，包括技术创新、产业升级以及环境友好型煤气化技术的研发等方面，以期为推动大型煤气化技术的进一步发展和应用提供参考。

二、大型煤气化技术的分类和原理大型煤气化技术是一种重要的能源转换技术，能够将煤炭、生物质等固体燃料转化为气体燃料，如合成气、煤气等。

这种技术广泛应用于化工、电力、钢铁等领域，是实现煤炭清洁高效利用的关键手段。

大型煤气化技术主要可以分为固定床气化、流化床气化、气流床气化以及熔融床气化等几类。

固定床气化是最早开发的气化技术，其主要原理是将煤块或焦炭置于气化炉内，由上至下逐步气化。

此过程中，煤块与气化剂（如氧气、水蒸气、二氧化碳等）发生反应，生成煤气。

固定床气化技术的主要优点是设备简单、操作稳定，但气化效率相对较低，且对于煤质要求较高。

流化床气化技术则通过引入气化剂使床层中的固体燃料呈流态化，从而增加气化反应的接触面积，提高气化效率。

流化床气化炉内温度分布均匀，对煤质要求较低，且能适应较大的煤粒度范围。

然而，流化床气化技术存在设备磨损严重、灰渣含碳量高等问题。

第7讲煤气化工艺的现状及发展趋势

第7讲煤气化工艺的现状及发展趋势一、煤气化工艺分类煤炭气化技术已有悠久的历史，尤其是自20世纪70年代石油危机的出现，世界各国广泛开展了煤炭气化技术的研究。

目前，正在应用和开发的煤气化炉有很多类型。

所有这些气化炉都有一个共同的特征：煤在气化炉中，高温条件下与气化剂反应，使固体燃料转化成气体燃料，只剩下含灰的残渣。

通常气化剂用水蒸气、氧（空气）和CO2。

粗煤气中的产物是CO、H2和CH4，伴生气体是CO2、H2O等。

此外，还有硫化物、烃类产物和其他微量成分。

各种煤气组成取决于煤的种类、气化工艺、气化剂的组成，影响气化反应的热力学和动力学条件。

气化方法的分类有多种方法，分述如下。

1、按制取煤气的热值分类以下按制取煤气的标准状态下的热值把煤气化工艺分成3类：❶制取低热值煤气方法，煤气热值低于8347 KJ/m3（2000 kcal/m3）；❷制取中热值煤气方法，煤气热值16747～33494 KJ/m3（4000～8000 kcal/m3）；❸制取高热值煤气方法，煤气热值高于33494 KJ/m3（8000 kcal/m3）2、按供热方式分类煤气化过程的整个热平衡表明，总的反应是吸热的，因此必须供给热量。

各种过程需要的热量各不相同，这主要是由过程的设计和煤的性质决定的，一般需要消耗气化用煤发热量的15%～35%，顺流式气化取下限，逆流式气化取下限，其供热方式有几种途径。

❶自热式气化法这是一种直接的供热方式，亦称部分气化方法，即气化过程中没有外界供热，煤与水蒸气气化反应所需要的热量，通过另一部分煤与气化剂中的氧气进行燃烧放热所提供。

这是目前各种工业气化炉中最常用的供热方式。

含氧气体可以是工业氧气或富氧空气，也可以是空气。

气化过程可以是间歇蓄热或连续自热气化。

❷间接供热气化法该法使煤仅与水蒸气进行气化反应，从气化炉外部通过管壁供给热量。

因而这类过程亦称为外热式（或配热式）煤的水蒸气气化。

此类技术，多是采用流化床和气流床气化手段。

煤炭气化技术的发展趋势及应用前景分析

煤炭气化技术的发展趋势及应用前景分析煤炭气化技术是将煤炭转化为合成气的一种重要工艺，它具有高效能、低排放、多产物利用等优势。

随着能源需求的不断增长和环境保护意识的提高，煤炭气化技术在能源转型和环保领域的应用前景备受关注。

本文将从技术发展趋势和应用前景两个方面进行分析。

一、技术发展趋势1. 高效能化：随着科技的不断进步，煤炭气化技术在高效能方面取得了显著进展。

传统的煤炭气化技术存在能源浪费和低效率的问题，而现代化的气化技术可以实现煤炭的高效转化，提高能源利用率。

例如，采用先进的气化反应器和催化剂，可以提高气化效率，减少能源损耗。

2. 清洁化：环境保护意识的提高促使煤炭气化技术向清洁化方向发展。

传统的煤炭气化过程中会产生大量的二氧化碳、一氧化碳和硫化物等有害气体，对环境造成严重污染。

而现代化的气化技术可以通过气体净化、尾气处理等手段，有效减少有害气体的排放，实现清洁能源的生产。

3. 多产物利用：煤炭气化技术不仅可以生产合成气，还可以获得一系列有价值的副产品。

例如，合成气可以用于制备合成燃料、化学品和氢气等，副产品包括煤焦油、煤炭灰等可以用于生产沥青、水泥等。

多产物利用不仅可以提高资源利用效率，还可以降低煤炭气化过程的成本。

二、应用前景分析1. 能源转型：煤炭气化技术在能源转型中具有重要作用。

传统的煤炭燃烧方式会产生大量的二氧化碳和污染物，对空气质量和环境造成严重影响。

而煤炭气化技术可以将煤炭转化为合成气，通过合成气发电、合成气制热等方式替代传统的煤炭燃烧，实现清洁能源的利用，减少对化石燃料的依赖。

2. 化学工业：煤炭气化技术在化学工业中有广阔的应用前景。

合成气可以用于制备合成燃料、化学品和氢气等，这些产品在能源、化工、交通等领域的需求量巨大。

同时，副产品的多产物利用也为化学工业提供了更多的原料来源，降低了生产成本，促进了化学工业的可持续发展。

3. 煤炭资源利用：煤炭气化技术可以充分利用煤炭资源。

目前，全球煤炭资源储量丰富，但传统的煤炭开采和利用方式存在浪费和环境污染问题。

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煤气化技术及其进展概述
华陆工程科技股份公司副总工程师王洪金
煤气化技术是煤化工产业的龙头，是煤基合成油、合成化学品等的关键性技术。

煤气化技术的选用，不能仅仅考虑其某一方面的优势，必须注意工程化的系统分析，也就是从技术的先进性、可靠性以及适用性等方面统一协调起来综合考虑。

一、技术的先进性和可靠性问题
1．Shell干粉加压气化工艺 Shell气化技术于2000年前后进入我国市场，以其优异的气化性能指标、煤种适应性宽等优点，引起了中国工程界的极大兴趣，短短的四、五年时间里引进了十几套生产装置，用于生产合成氨和甲醇制氢等。

以60万t/a甲醇为例，对其应用于煤化工领域的先进性、可靠性和适用性等进行工程化的系统分析(系统的界区，从煤的磨制干燥、气化，到合成气经变换、净化后送至甲醇界区)发现，在先进性方面，与湿法Texaco相比，Shell气化技术存在以下问题：①煤气化部分(可比的部分)投资增加30％～40％；②经常运转费用中(主要包括煤粉制备、干燥，激冷气循环，输煤和飞灰过滤的C02压缩，SynGas的压缩送出界区等)，电力消耗大约增加12200kW；③气化部分回收的中压蒸汽(4MPa)供耐硫变换仍嫌不足，需变换副产蒸汽进行补充；④有效气(CO+H2)中H2/CO比不符合生产化学品的要求，SynGas合成化学品时H2/CO至少要>1.5，且耐硫变换工艺条件苛刻，会影响催化剂的寿命；⑤气化性能中，比煤耗和比氧耗分别较湿法Texaco降低8%和15％，但所节约的能耗又被电耗增加所抵消，所以盈利很少，煤价按200元/t、02按0.35元/Nm3、电价按0.344元／kW·h计，年盈利560多万元。

通过以上案例，按全系统进行工程分析可知，Shell煤气化技术具有先进性，但该性能在合成气生产化学品中不具优势。

如果该技术用于IGCC发电，则不存在打折、抵偿的因素，其优势将会被充分发挥。

荷兰的IGCC装置也从侧面印证了这一结果。

技术的可靠性主要以装置的年可用率(Availability)来衡量。

据2004年10月华盛顿煤气化技术年会上的报道，荷兰Demkolec IGCC装置已投产七、八年的气化岛年可用率为81.8％，电力板块为89.8%(主要煤气轮机设有燃油系统作补充措施)，年会上专家一致认为，无论采用哪种气流床炉型，IGCC的气化岛应该增加备用系列。

2．湿法气化工艺我国已引进多套湿法气化装置，其气化性能指标比Shell差。

在可靠性方面，通过多年的摸索并在设有备用系列的条件下，年可用率可达90％；其适用性、激冷型(CO+H2)成分和H2/C0较适宜于合成化学品，耐硫变换的工艺条件比较温和；废锅流程宜用于IGCC。

在美国和西欧有多套IGCC的例子，但总热效率均低于Shell的IGCC，其主要的问题是煤种适应性狭窄，要求低灰融点低内水含量的煤；烧咀使用寿命短，因此要设置备用系列。

以上分析说明，选用煤气化技术首先应当结合资源(煤种)条件，再考虑下游产品的要求(如生产化学品、1GCC或煤电多联产等)。

作为工程公司，在发展煤化工产业中的重要任务
就是要对工程项目进行全面的综合分析，进行工程技术的整合优化处理，使煤化工项目避免投资风险，企业才有可能获得最大效益，决不能片面局限于工艺的先进性而进行决策。

二、国产化技术进展及存在问题
近20多年来，通过引进技术的消化吸收，国内科研院校研发成功了具有自主知识产权的煤气化技术，如以华东理工为代表的多喷嘴水平对置式水煤浆加压气化技术(湿法)、以华能集团西安热工院为代表的二段式干煤粉加压气化炉等，，
多喷嘴气化的性能指标，在中试和工业化装置中均达到并超出同类国际旷型的水平，2004年底和2005年中已有两套工业化装置分别投入运行，开工初期暴露了一些问题，如炉顶超温、耐火砖寿命短等，据说已获得初步解决，但涉及工程放大的问题其理性认识有待进一步验证，炉子的负荷率和年可用串要在运行中得到考验，这些涉及到今后工业化装置中，考虑备用系列、烧咀的备用、检修的工作量等，即涉及装置的经济性。

因此还有必要进一步做好工程开发的完善工作，消除业界对其可靠性、经济性的担忧。

二段式干煤粉加压气化炉的中小试已经通过有关部门的鉴定验收，正拟在250MW工业化示范装置(绿色煤电)中付诸实施。

其中仍有一些问题如二段炉上下炉膛的合理匹配，上下二段的内件结构，二段出口的冷却器(废锅)的结构、材质，烧咀的—I程放大等，均需进行工程开发。

近20多年来，通过引进技术的消化吸收，国内科研院校研发成功了具有自主知识产权的煤气化技术，如以华东理工为代表的多喷咀水平对置式水煤浆加压气化技术(湿法)、以华能集团西安热工院为代表的二段式干煤粉加压气化炉等。

多喷嘴气化的性能指标，在中试和工业化装置中均达到并超出同类国际炉型的水平，2004年底和2005年中已有两套工业化装置分别投入运行，开工初期暴露了一些问题，如炉顶超温、耐火砖寿命短等，据说已获得初步解决，但涉及工程放大的问题其理性认识有待进一步验证，炉子的负荷率和年可用率要在运行中得到考验，这些涉及到今后工业化装置中，考虑备用系列、烧咀的备用、检修的工作量等，即涉及装置的经济性。