移动床气化法
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常压移动床气化工艺流程一
(2)无焦油回收的 冷煤气流程 该流程设有冷却装 置，煤气冷却到常 温，送去做燃料气。 适用于以无烟煤和 焦炭为原料的煤气 站，因其气化时产 生焦油量少，可不 设专门的焦油回收 装置。
一、常压移动床气化工艺流程
(3)有焦油回收的 冷煤气流程 该流程除有冷却装 置外，还有回收焦 油的净化装置。这 种装置适用于以烟 煤、褐煤等煤种作 气化原料，因为气 化时产生的焦油量 较大，因而需要专 门的除焦油装置即 电捕焦油器。
一、常压移动床气化工艺流程
(4)两段式冷煤气工艺流程
二、加压移动床气化工艺流程
我国加压气化的历史： 早在20世纪60年代引进了捷克制造的早期鲁奇炉， 在云南建成投产，用褐煤加压气化制造合成氨。 1987年建成投产的天脊煤化工集团公司(原山西化 肥厂)从德国引进的4台直径3800mm的Ⅳ型鲁奇炉， 用贫瘦煤代替褐煤来生产合成氨(鲁奇炉主要用于 以褐煤为原料生产城市煤气)，先后用阳泉煤、晋 城煤、西山官地煤等煤种的试验，经过不断地探索 ，基本掌握了鲁奇炉气化贫瘦煤生产合成氨的技术
感谢收看
再见！
《煤炭气化工艺》
二、加压移动床气化工艺流程
加压气化生产的城市煤气，热效率高，温度稳定，便于输送、易于调节和 自动化。 生产化工原料气，几乎可以满足各种化工合成生产的要求，自20世纪 70年代以来，一些发达国家，如美国、德国就开始研究整体煤炭气化 联合循环发电系统。世界上最早的德国IGCC示范厂采用的就是鲁奇固 态排渣气化炉。
（1）有废热回收系统的制气工艺流程
（2）整体煤炭气化联合循环发电流程(IGCC)
煤气进一步经文 煤气燃烧后产生 该系统包括两大 将空气和水蒸气 820℃左右的高压烟气， 丘里管除尘后，进 部分，第一部分是 进入燃气轮机中膨胀。 作为气化剂送入鲁 入膨胀透平压缩机， 煤的气化、煤气的 产生的动力用于驱动 奇炉内，在 2MPa左 的 压力下降到 1MPa 净化部分，第二部 压缩机一段。多余的 压力下气化，气化 右，气化用的空气 分是燃气与蒸汽联 能量发电，从燃气轮 炉出口粗煤气的温 合循环发电部分。 在此由 1MPa被压缩 机出来的烟气温度约 •第一部分的主要 度约550℃左右， 到 2MPa后送入气化 400℃，压力为常压， 设备有气化炉、空 发热值为 6700kJ／ 通过加热器用于加热 炉。 分装置、煤气净化 锅炉上水，水温被提 m3 左右。 从透平压缩机来 设备 (包括硫的回 高到330℃左右 ,排出 煤气经洗涤除尘 的煤气在正压锅炉 收装置)。 的烟气温度约160℃。 器除去其中的部分 中与空气透平压缩 •第二部分的主要 正压锅炉所产的高温 焦油蒸汽和固体颗 机一段来的空气燃 高压水蒸气带动蒸汽 设备有燃气轮机发 粒，同时煤气的温 烧，生产520℃、 轮机发电机组发电， 电系统，蒸汽轮机 度降到160℃，并 从蒸汽轮机抽出一部 13MPa 的高压水蒸 发电系统、废热回 分蒸汽 (压力约2.5MPa) 被水蒸气所饱和。 收锅炉等。 气。 供加压气化炉用。
一、常压移动床气化工艺流程
(3)有焦油回收的 冷煤气流程 该流程除有冷却装 置外，还有回收焦 油的净化装置。这 种装置适用于以烟 煤、褐煤等煤种作 气化原料，因为气 化时产生的焦油量 较大，因而需要专 门的除焦油装置即 电捕焦油器。
一、常压移动床气化工艺流程
(4)两段式冷煤气工艺流程
二、加压移动床气化工艺流程
我国加压气化的历史： 早在20世纪60年代引进了捷克制造的早期鲁奇炉， 在云南建成投产，用褐煤加压气化制造合成氨。 1987年建成投产的天脊煤化工集团公司(原山西化 肥厂)从德国引进的4台直径3800mm的Ⅳ型鲁奇炉， 用贫瘦煤代替褐煤来生产合成氨(鲁奇炉主要用于 以褐煤为原料生产城市煤气)，先后用阳泉煤、晋 城煤、西山官地煤等煤种的试验，经过不断地探索 ，基本掌握了鲁奇炉气化贫瘦煤生产合成氨的技术
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《煤炭气化工艺》
二、加压移动床气化工艺流程
加压气化生产的城市煤气，热效率高，温度稳定，便于输送、易于调节和 自动化。 生产化工原料气，几乎可以满足各种化工合成生产的要求，自20世纪 70年代以来，一些发达国家，如美国、德国就开始研究整体煤炭气化 联合循环发电系统。世界上最早的德国IGCC示范厂采用的就是鲁奇固 态排渣气化炉。
（1）有废热回收系统的制气工艺流程
（2）整体煤炭气化联合循环发电流程(IGCC)
煤气进一步经文 煤气燃烧后产生 该系统包括两大 将空气和水蒸气 820℃左右的高压烟气， 丘里管除尘后，进 部分，第一部分是 进入燃气轮机中膨胀。 作为气化剂送入鲁 入膨胀透平压缩机， 煤的气化、煤气的 产生的动力用于驱动 奇炉内，在 2MPa左 的 压力下降到 1MPa 净化部分，第二部 压缩机一段。多余的 压力下气化，气化 右，气化用的空气 分是燃气与蒸汽联 能量发电，从燃气轮 炉出口粗煤气的温 合循环发电部分。 在此由 1MPa被压缩 机出来的烟气温度约 •第一部分的主要 度约550℃左右， 到 2MPa后送入气化 400℃，压力为常压， 设备有气化炉、空 发热值为 6700kJ／ 通过加热器用于加热 炉。 分装置、煤气净化 锅炉上水，水温被提 m3 左右。 从透平压缩机来 设备 (包括硫的回 高到330℃左右 ,排出 煤气经洗涤除尘 的煤气在正压锅炉 收装置)。 的烟气温度约160℃。 器除去其中的部分 中与空气透平压缩 •第二部分的主要 正压锅炉所产的高温 焦油蒸汽和固体颗 机一段来的空气燃 高压水蒸气带动蒸汽 设备有燃气轮机发 粒，同时煤气的温 烧，生产520℃、 轮机发电机组发电， 电系统，蒸汽轮机 度降到160℃，并 从蒸汽轮机抽出一部 13MPa 的高压水蒸 发电系统、废热回 分蒸汽 (压力约2.5MPa) 被水蒸气所饱和。 收锅炉等。 气。 供加压气化炉用。
(选学)分析固定床气化技术
4
煤炭气化生产技术
1.UGI炉结构
炉子为直立圆筒形结构。 炉体用钢板制成，下部设 有水夹套以回收热量、副 产蒸汽，上部内衬耐火材 料，炉底设转动炉篦排灰。
上锥体
水夹套 炉篦传动装置 出灰机械
设备结构简单，易于操作， 不需用氧气作气化剂，热 效率较高，但是生产强度 低，对煤种要求比较严格， 采用间歇操作工艺管道比 较复杂。
由炉底吹入空气，把残留在炉上部及 管道中的水煤气送往贮气柜而得以回收， 以免随吹风气逸出而损失。
10
煤炭气化生产技术
• 3－4分钟循环各阶段时间分配表：
序 号
阶段名称
3min循环,（S） 4min循环, （S）
1
吹风阶段
40～50
60～80
2
3 4
蒸气吹净阶段 2
上吹制气阶段 45～60 下吹制气阶段 50～55
2
60～70 70～90
5
二次上吹阶段 18～20
18～20
11
煤炭气化生产技术
吹风阶段
蒸气吹净阶段
一次上吹制气阶段
下吹制气阶段
二次上吹制气阶段
空气吹净阶段
12 其缺点是生产必须间歇阀门频繁切换，生产效率低
煤炭气化生产技术
软水 蒸汽总阀 上吹蒸汽阀
蒸汽 下吹蒸汽阀 集汽包 上水
集汽包
水 煤 气 发 生 炉
燃 烧 室
废 热 锅 炉
烟 囱 上 行 煤 气 阀 烟囱阀
蒸汽缓冲罐 空气鼓风机
吹风空气阀
洗 气 箱
洗 涤 塔
下行煤气阀 气柜 煤气去净化
气柜水封 图5--27 水煤气站流程
气柜水封
13
煤炭气化生产技术
煤炭气化生产技术
1.UGI炉结构
炉子为直立圆筒形结构。 炉体用钢板制成，下部设 有水夹套以回收热量、副 产蒸汽，上部内衬耐火材 料，炉底设转动炉篦排灰。
上锥体
水夹套 炉篦传动装置 出灰机械
设备结构简单，易于操作， 不需用氧气作气化剂，热 效率较高，但是生产强度 低，对煤种要求比较严格， 采用间歇操作工艺管道比 较复杂。
由炉底吹入空气，把残留在炉上部及 管道中的水煤气送往贮气柜而得以回收， 以免随吹风气逸出而损失。
10
煤炭气化生产技术
• 3－4分钟循环各阶段时间分配表：
序 号
阶段名称
3min循环,（S） 4min循环, （S）
1
吹风阶段
40～50
60～80
2
3 4
蒸气吹净阶段 2
上吹制气阶段 45～60 下吹制气阶段 50～55
2
60～70 70～90
5
二次上吹阶段 18～20
18～20
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煤炭气化生产技术
吹风阶段
蒸气吹净阶段
一次上吹制气阶段
下吹制气阶段
二次上吹制气阶段
空气吹净阶段
12 其缺点是生产必须间歇阀门频繁切换，生产效率低
煤炭气化生产技术
软水 蒸汽总阀 上吹蒸汽阀
蒸汽 下吹蒸汽阀 集汽包 上水
集汽包
水 煤 气 发 生 炉
燃 烧 室
废 热 锅 炉
烟 囱 上 行 煤 气 阀 烟囱阀
蒸汽缓冲罐 空气鼓风机
吹风空气阀
洗 气 箱
洗 涤 塔
下行煤气阀 气柜 煤气去净化
气柜水封 图5--27 水煤气站流程
气柜水封
13
煤炭气化生产技术
煤气化工艺之欧阳治创编
下面按反应器分类方法分别进行介绍。
1、移动床煤气化前已述及，煤的移动床气化是以块煤为原料，煤由气化炉顶加入，气化剂由炉底送入。
气化剂与煤逆流接触，气化反应进行得比较完全，灰渣中残碳少。
产物气体的显热中的相当部分供给煤气化前的干燥和干馏，煤气出口温度低，灰渣的显热又预热了入炉的气化剂，因此气化效率高。
这是一种理想的完全气化方式。
移动床气化方法又分常压及加压两种。
常压方法比较简单，但对煤的类型有一定要求，要用块煤，低灰熔点的煤难以使用。
常压方法单炉生产能力低，常用空气－水蒸气为气化剂，制得低热值煤气，煤气中含大量的N 2，不定量的CO 、CO 2、O 2和少量的气体烃。
加压方法是常压方法的改进和提高。
加压方法常用氧气与水蒸气为气化剂，对煤种适用性大大扩大。
为了进一步提高过程热效率又开发了液态排渣的移动床加压气化炉，它又是加压移动床的一种改进型式。
⑴ 混合发生炉煤气采用蒸气与空气的混合物为气化剂。
制成的煤气称为混合发生炉煤气。
目前这种煤气在国内应用相当广泛。
① 理想发生炉煤气 理论上，制取混合发生炉煤气是按下列两个反应进行的：2C+O 2+3.76N 2＝2CO+3.76N 2+246435kJC+H 2O ＝CO+H 2-118821kJ理想的发生炉煤气的组成取决于这两个反应的热平衡条件，即满足放热反应与吸热反应的热效应衡等的条件。
为了达到这个条件，每2kmol 碳与空气反应，则与水蒸气起反应的碳应为：246435/118821=2.07 所以，4.07kmol 碳与蒸气空气混合物相互作用，在理论上，产生的煤气量为：4.07＋2.07＋3.76＝9.9kmol ，煤气组成为：CO ＝4.07/9.9×100％＝41.1％H 2＝2.07/9.9×100％＝20.9％N 2＝3.76/9.9×100％＝38.0％ 在标准状态下煤气的产率：在标准状态下煤气的热值：气化效率为：实际上制取混合发生炉煤气，不可避免有许多热损失（如煤气带走的显热，灰渣中残碳是不可能消除的等），水蒸气分解和CO 2还原进行不完全，使实际的煤气组成、气化效率与理论计算值有显著差异。
固定(移动)床气化法讲解
• 主要适用于长焰煤、气煤等弱粘结性煤种，湿法排灰（灰渣通过水封的 旋转灰盘排出）
3M21型煤气发生炉
将3M13型气化炉的滚筒式自动
加煤机和搅拌装置取下，再换 上双钟罩自动加煤机，即成为 3M21型气化炉 3M21型适合气化无粘结性的煤
(Y＜8mm)
不带搅拌装置 主要用于气化贫煤、无烟煤 和焦炭等不黏结性燃料
温度（oC）
固定床气化炉－ Lurgi炉中的反应行为
恒量氮气下的气体组成（％）
982
分析范围 593 灰 水蒸气 和氧气 煤 气 煤
204
燃料层高度 • O2迅速消耗完（残余很多C） CO和H2的产生不是同步？ • CO2先于CO出现, CO2与O2的关系 (C + H2O = CO + H2) • CO2先增加，后下降，后又增加？
C.W-G型混合煤气发生炉
(a)用四个料管（上、下两段软 连接）向气化炉内加煤 (b)上炉体外为全水套结构 (c)鼓风空气经水套水面，带蒸 气经饱和空气管从底部进入气化 炉 (d)炉篦可转动，将灰渣排入底 部灰斗，故为干渣排灰 (e)炉底灰斗设上、下两道阀门 ，可在气化 炉运行过程中排灰 (f)特殊的加煤机构使气化炉接 近满料操作
理想情况： 气化纯碳，且碳全部转化为CO； 按化学计量方程供入空气和水蒸气且无过剩； 气化系统为孤立系统，系统内实现热平衡
放热反应：Ｃ＋0.5Ｏ２＋1.88N2 ＝＝ＣＯ＋1.88N2 +110.4KJ/mol 吸热反应：Ｃ＋ H2Ｏ＝＝ＣＯ＋H2 -135.0KJ/mol 热平衡：２.２Ｃ＋０.６Ｏ２＋ H2Ｏ＋２.３ N2 ＝＝２.２ＣＯ＋ H2 ＋２.３ N2
（七）气化过程的主要评价指标
1.气化强度
第四章移动床加压气化
三 煤种及煤的性质对加压气化的影响
1 煤的理化性质对加压气化的影响
（2）原料煤中水分对气化过程的影响 • 煤中所含水分随煤变质程度的加深而减少，水分较多的煤，挥发分往 往较高，则进入气化层的半焦气孔率也大，反应气体通过内扩散进入固体 内部时容易进行，从而使反应速度加快，生成的煤气质量较好。 • 煤中水分过高会给气化过程带来不良影响。 • 增加了干燥所需热量，从而增加了氧气消耗，降低了气化效率。 • 干燥不充分，导致干馏过程不能正常进行，进而会降低气化层温度， 导致甲烷生成反应、二氧化碳及水蒸气的还原反应速率减小，煤气质量降 低。
• 在炉内燃烧层碳和氧的反应给上述反应提供了热量。所以，随着煤的 变质程度加深，气化所用的水蒸气、氧气量也相应增加。另外，由于年轻 煤活性好，挥发份高，有利于 CH 4 的生成，这样就降低了氧气耗量。
第三节 加压气化操作条件及主要气化 指标
一 操作条件分析
1 气化压力
• • (1)压力对煤气组成的影响 提高气化炉操作压力，有利于下列各反应的进行：
三 煤种及煤的性质对加压气化的影响
2 煤种对煤气组分和产率的影响 2.1发热值与组成
图4-8煤种与净煤气热值的关系 1—褐煤；2—气煤；3—无烟煤
图4-9粗煤气组成 与气化原料的关系
三 煤种及煤的性质对加压气化的影响
2煤种对煤气组分和产率的影响 2.1发热值与组成
图4-10 净煤气组成与气化原料的关系
三 煤种及煤的性质对加压气化的影响
表4-2 我国太原市西山老年烟煤在鲁奇炉内所产生的干馏气、 纯气化煤气及出炉煤气的体积百分组成：
三 煤种及煤的性质对加压气化的影响
2.2 煤气产率
图4-11煤中挥发份与煤气产率、干馏煤气量之间的关系 1—粗煤气产率；2—净气煤产率；3—干馏煤气占粗煤气热能百 分比；4—干馏煤气占净煤气热能百分比
第三章移动床常压气化详解
•
四 固定床气化对煤质量的要求
粒度：（粒度与比表面积和传热的关系） 煤的比表面积和煤的粒径有关，煤的粒径越小，其比表
面积越大。 煤和灰都是热的不良导体，导热系数小，传热速度慢，
因此粒度的大小对传热过程的影响显著，进而影响焦油的产 率。
四 固定床气化对煤质量的要求
粒度：（粒度与生产能力的关系）
对于固定床而言，粒度范围一般在6-50mm之间，一般大 于6mm。粒度小有利于气化反应，但会增大气化剂通过燃料 层的阻力，粒度太小，会增加带出物的损失。反之，大块燃 料会增加灰渣中可燃组分的含量。
一 煤气化产物的种类
•常压固定床煤气化技术是以空气、空气—水蒸汽、 水蒸气等为气化剂，将固体燃料转化成煤气的过程。 • 常压固定床气化生成煤气的有效成分主要有 H2 、 CO和少量 CH4 ，用于合成氨生产的半水煤气中的氮 也是有效成分。 工艺煤气一般分为空气煤气、混合 煤气（发生炉煤气）、水煤气、半水煤气等。
四 固定床气化对煤质量的要求
综上所述，固定床气化对原料的要求是低水、低 灰、低硫、高活性、高灰熔性、热稳定性好、机械 强度高、不黏结、粒度均匀适中的燃料。
五 制气原理
1 空气煤气
• 空气煤气是发生炉煤气最简单的生产工艺。它以空气作为气化燃料， 主要的化学反应如下：
C O2 CO2 394.4kJ / mol
原料煤的性质对气化过程影响很大。固定床气化对煤的选 择尤为严格。
• 水分：随煤的碳化度而异。无烟煤和烟煤的含水量多在 5%以下。次烟煤和褐煤含水量约10%-30%。煤种水分和挥 发份含量有关，随挥发份含量降低而降低。气化用煤含水量 越低越好，一般要求不超过8%。
煤中水分高会增加气化过程的热损失，降低煤气产率和 气化效率，使消耗定额增加。 •
四 固定床气化对煤质量的要求
粒度：（粒度与比表面积和传热的关系） 煤的比表面积和煤的粒径有关，煤的粒径越小，其比表
面积越大。 煤和灰都是热的不良导体，导热系数小，传热速度慢，
因此粒度的大小对传热过程的影响显著，进而影响焦油的产 率。
四 固定床气化对煤质量的要求
粒度：（粒度与生产能力的关系）
对于固定床而言，粒度范围一般在6-50mm之间，一般大 于6mm。粒度小有利于气化反应，但会增大气化剂通过燃料 层的阻力，粒度太小，会增加带出物的损失。反之，大块燃 料会增加灰渣中可燃组分的含量。
一 煤气化产物的种类
•常压固定床煤气化技术是以空气、空气—水蒸汽、 水蒸气等为气化剂，将固体燃料转化成煤气的过程。 • 常压固定床气化生成煤气的有效成分主要有 H2 、 CO和少量 CH4 ，用于合成氨生产的半水煤气中的氮 也是有效成分。 工艺煤气一般分为空气煤气、混合 煤气（发生炉煤气）、水煤气、半水煤气等。
四 固定床气化对煤质量的要求
综上所述，固定床气化对原料的要求是低水、低 灰、低硫、高活性、高灰熔性、热稳定性好、机械 强度高、不黏结、粒度均匀适中的燃料。
五 制气原理
1 空气煤气
• 空气煤气是发生炉煤气最简单的生产工艺。它以空气作为气化燃料， 主要的化学反应如下：
C O2 CO2 394.4kJ / mol
原料煤的性质对气化过程影响很大。固定床气化对煤的选 择尤为严格。
• 水分：随煤的碳化度而异。无烟煤和烟煤的含水量多在 5%以下。次烟煤和褐煤含水量约10%-30%。煤种水分和挥 发份含量有关，随挥发份含量降低而降低。气化用煤含水量 越低越好，一般要求不超过8%。
煤中水分高会增加气化过程的热损失，降低煤气产率和 气化效率，使消耗定额增加。 •
固定床气化工艺【参考仅供】
出和口一温氧度化低碳。，因还此原，层在也实因际此操作中，以煤C 气2H出2 口C温H4度控制气 化层厚度，而一得般名煤。气出口温度控制在600C℃O 左3H右2 。 CH4 H2O
2CO 2H2 CO2 CH4
CO2 4H2 医CH学4参 2考HA2O
1、移动床气化炉的一般知识
医学参考A
气化炉的基本概念
①是煤炭气化的主要反应场所
②高温，加设内璧衬里或加设水夹套。 考虑：入炉
水夹套：保护炉体免受高温，生产蒸汽。煤的分布和
加煤时的密
加煤
封问题。
气化反
系统
应部分
气化炉的组成
排灰系统
考虑：气体的均匀 分布和排灰时的密 封问题
医学参考A
3M-21混合煤气发生炉
炉作加探耐箅用煤火火：机孔衬支构作里撑：用炉一：内个煤总滚料料筒扒层、平，两、使个捅 钟气渣罩化、和剂用公均钎布匀子锥分测及布气传，化动与层装碎的置渣温组圈度成 、
医学参考A
3M-21型移动床混合煤气发生炉
碎渣圈：上面与水套固定，
下部灰有盘6把是灰一刀敞。口当的炉盘箅状和 灰盘物转，动起时储，灰碎、渣出圈灰不和动， 大块水灰封渣的受作到用挤。压和剪切而 碎裂内，壁并斜下钢移筋。当灰渣移到 小盘灰 。大灰刀齿盘处轮固，装定即在在被钢大灰球齿刀上轮刮，上到，灰
碎由渣电圈动的机另通一过作蜗用轮是、和灰 盘底外 密蜗以套封杆灰构用带盘成。动转水大速封齿来装轮调置转节，动出做。炉
歇制气。
医学参考A
（三）煤气发生炉
目前，国内普遍使用的有3M-13型(即3A-13型)、 3M-21型(即3A-21型)、W-G、U·G·I及两段式气 化炉。 这些气化炉的共同特点是都有加煤装置、炉体、 除灰装置和水夹套等。为扩大气化用煤，有的炉 内设置搅拌破黏装置；为使气化剂在炉内分布均 匀，采用不同的炉蓖。 发生炉一般有炉径1000mm、1500mm、 2000mm，3000mm等规格，水煤气炉一般有炉 径 1600mm、1980mm、2260mm、2740mm、 3000mm等。
2CO 2H2 CO2 CH4
CO2 4H2 医CH学4参 2考HA2O
1、移动床气化炉的一般知识
医学参考A
气化炉的基本概念
①是煤炭气化的主要反应场所
②高温，加设内璧衬里或加设水夹套。 考虑：入炉
水夹套：保护炉体免受高温，生产蒸汽。煤的分布和
加煤时的密
加煤
封问题。
气化反
系统
应部分
气化炉的组成
排灰系统
考虑：气体的均匀 分布和排灰时的密 封问题
医学参考A
3M-21混合煤气发生炉
炉作加探耐箅用煤火火：机孔衬支构作里撑：用炉一：内个煤总滚料料筒扒层、平，两、使个捅 钟气渣罩化、和剂用公均钎布匀子锥分测及布气传，化动与层装碎的置渣温组圈度成 、
医学参考A
3M-21型移动床混合煤气发生炉
碎渣圈：上面与水套固定，
下部灰有盘6把是灰一刀敞。口当的炉盘箅状和 灰盘物转，动起时储，灰碎、渣出圈灰不和动， 大块水灰封渣的受作到用挤。压和剪切而 碎裂内，壁并斜下钢移筋。当灰渣移到 小盘灰 。大灰刀齿盘处轮固，装定即在在被钢大灰球齿刀上轮刮，上到，灰
碎由渣电圈动的机另通一过作蜗用轮是、和灰 盘底外 密蜗以套封杆灰构用带盘成。动转水大速封齿来装轮调置转节，动出做。炉
歇制气。
医学参考A
（三）煤气发生炉
目前，国内普遍使用的有3M-13型(即3A-13型)、 3M-21型(即3A-21型)、W-G、U·G·I及两段式气 化炉。 这些气化炉的共同特点是都有加煤装置、炉体、 除灰装置和水夹套等。为扩大气化用煤，有的炉 内设置搅拌破黏装置；为使气化剂在炉内分布均 匀，采用不同的炉蓖。 发生炉一般有炉径1000mm、1500mm、 2000mm，3000mm等规格，水煤气炉一般有炉 径 1600mm、1980mm、2260mm、2740mm、 3000mm等。
第四章_固定床气化工艺
2018/11/17
《煤炭气化工艺学》
4-2 移动床气化工艺
常压发生 炉煤气生 产工艺
发生炉煤气 种类 制气原理 煤气发生炉 加压气化炉
加压气化 生产工艺
加压生产特 点
工艺流程与 工艺参数 物料、热量 衡算 2018/11/17
典型工艺流 程、设备、 工艺参数
物料、热量 衡算
《煤炭气化工艺学》
一、常压发生炉煤气生产工艺
2018/11/17
控制空层高度 一是要求在炉 体横截面积上 要下煤均匀下 煤量不能忽大 忽小；二是按 时清灰。
必须指出-上述各 层的划分及高度， 随燃料的性质和 气化条件而异， 且各层间没有明 显的界限，往往 是相互交错的。
《煤炭气化工艺学》
1、移动床气化炉的一般知识
移动床分类： 移动床按气化压力来分类，可以分为常 压移动床和加压移动床； 按排渣性质可以分为固态排渣移动床和 液态排渣移动床； 按气化剂性质分为空气煤气、水煤气、 混合煤气、富氧蒸汽移动床等。
2CO 2 H 2 CO2 CH 4
2018/11/17
CO2 4 H 2 CH 4 2 H 2O 《煤炭气化工艺学》
1、移动床气化炉的一般知识
干馏层 原因及分解作用 煤气性质
干馏层位于还原层的上部，气体 在还原层释放大量的热量，进入 干馏层时温度已经不太高了，气 化剂中的氧气已基本耗尽，煤在 这个过程历经低温干馏，煤中的 挥发分发生裂解，产生甲烷、烯 烃和焦油等物质，它们受热成为 气态而进入干燥层。
固定床Moving bed气化工艺
第一节 移动床气化的一般知识
第二节 移动床气化工艺
最早，最简易，安全可靠，最成熟
应用：燃料气 合成气
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加入炉的煤被来自下层的热煤气加热升温后，煤中水分
蒸发使燃料得到干燥，形成干煤。
煤
干燥区
除去水分 蒸出气体、焦油和油， 煤变焦炭+CH4+CnHm H2O+C=H2+CO CO2+C=2CO C+O2=CO2 灰渣区 气化剂
干馏区 气化区
燃烧区
排灰
移动床气化炉根据煤气出口位置的不同， 可以分为单段气化炉和两段气化炉。 单段气化炉只有一个煤气出口，位于煤
的煤气体积Vm=5.38m3/Kg.
空气耗量：标准状态下，气化单位质量碳所需要
的空气量：Vk=4.44m3/Kg
煤气的低位热值：标准状态下，单位体积煤气的
热值：Qnet=4.39MJ/m3 气化效率：煤气的热量与所用原料的热量之比： η=69.3%
（2）发生炉煤气的制造
采用蒸汽和空气的混合物作为气化剂制造
（3）煤种适应性广
（4）可远距离运输
（5）空分装置大
2 加压气化的原理和过程
（1）理想过程的加压气化原理
①燃烧反应 C+O2=CO2
②二氧化碳还原反应 C+CO2=2CO 及水蒸
气分解反应C+H2O=CO+H2 ③甲烷生成反应 C+2H2=CH4
（2）实际加压气化炉内的反应区域
燃料层从下往上可分为灰渣、燃烧、气
1 水煤气的制造
（1）理想水煤气的制造 在理想条件下制取的水煤气称为理想水煤气。理想水煤气的所谓理想是指在整 个生产水煤气的过程中无热量损耗。 吹风阶段： C+O2+3.76=CO2+3.76N2+409MJ 制气阶段： C+H2O=CO+H2-119MJ 总反应： 4.44C+O2+3.76N2+3.44H2O=CO2+3.76N2+3.44CO+3.44H2
• • • • • 炉体 水加套锅炉 冷却器 洗涤塔 电捕焦油器
炉体
炉体用钢板焊成，上部内衬有耐火砖及保温 砖，下部设有水加套锅炉冷却器。底部由 于灰渣块的挤碾，最易磨损，故焊有保护 钢板。上部锥形部分有出气口。炉口有铸 钢制成的护圈，以防加料时磨损耐火砖。
水加套锅炉
是移动床炉体的重要组成部分，由于炉体的 氧化段温度可高达1000 ℃。设水加套热量， 生产一定压力的水蒸气供气化使用，同时 防止炉体局部过热而损坏。
气化效率 η=100%
（2）实际水煤气
上述理想状况，是假定从最少量燃料的燃烧获
得最大的热量，而该热量全部用于水蒸气的分解。 生产过程中总是存在物质及热量的损失，化 学反应也并不完全遵循理想条件进行，即C不完 全转化成CO2，水蒸气也不可能完全分解。在吹起 和制气阶段总有一部分的热损失。
在实际情况下，从焦或无烟煤制得的水煤气中除H2和 CO外，常含有CO2、O2、H2S、N2和CH4 水煤气中二氧化碳的来源，一部分来自一氧化碳与水 蒸气的变换反应，另一部分来自吹风阶段中发生炉内产生 的二氧化碳。
生产能力，但也受到煤的性质、气化工艺
及发生炉构造等因素的制约，因此应选择
合适的气化强度，通常在200~350kj/(m2.h)
之间。
二、水煤气
水煤气是以水蒸气为气化剂，与碳反应
所制成的煤气，其主要成分是H2 CO CO2
N2
是炽热的碳和水蒸气反应所生成的煤气， 燃烧时火焰呈现蓝色，所以又称蓝水煤气。
主要气化指标
吹风阶段烟气的组成 CO2=21% N2=79% 制气阶段水煤气的组成 CO=50% H2=50% 烟气的产率 Vy=2.00m3/Kg 水煤气的产率 Vm=2.89m3/Kg
空气耗量 Vk=2.00m3/Kg
水蒸气耗量 W=1.16Kg/Kg
煤气的地位热量 Qnet=11.72MJ/m3
四、移动床气化炉的基本形式
1.3M-13型煤气发生炉
适用于烟煤、贫煤，其破渣能力较强，也适用于
弱黏结性煤。
2.两段式煤气发生炉
分为发生炉型两段炉和水煤气型两段炉
3.鲁奇加压气化炉
移动床气化工艺设备按工艺流程主 要分为
1· 加料与布煤设备 2· 排渣设备 3· 辅助系统设备
加料与布煤设备
煤锁
对加压气化炉，为了克服系统与外部大气压 差，常采用煤锁加料。
化、甲烷、干馏、干燥等六个主要区域。
3 影响加压气化的主要工艺参数
（1）气化压力
①煤气组成
②煤气产率
③煤气强度
④水蒸气耗量
⑤氧气消耗量
（2）气化温度
主要考虑原料的特性和煤气的组成，通常 气化温度不低于750℃，制取城市煤气的气 化温度在950~1050℃范围，生产合成原料 气的温度约1150℃。 （3）气化剂参数 气化剂参数是指氢氧比和温度
移动床气化工艺及设备
移动床气化炉的基本构造：
煤从炉的顶部加入，气化剂从炉子的下部供入，气化 剂与煤逆流接触，气化过程进行的比较安全，灰渣中残炭 少，气化效率高。
常压：以空气或水蒸气做气化剂，制得的煤气热值较低。
加压：以氧气及水蒸气为气化剂，扩大了对煤种的适应性。
1 煤气发生炉内的反应和温度区域
（1）灰渣区 进入气化炉后的气化剂和灰渣进行热交换。 （2）燃烧区
层干燥区上面的顶部。
两段气化炉有两个煤气出口，除了在干
燥区上部的出口外，另一个位于气化区的顶
部，一半的煤气产量从这个出口离开气化炉。
2 发生炉煤气的制造
（1）理想空气煤气的制造 以干燥空气作为气化剂，制造最简单的空气煤气。 燃烧区生成的CO2与气化区中的碳反应，还原成CO而 成为煤气中可燃气体的主要组分，考虑到空气气化剂中， 与1份体积的O2同时参加气化过程的N2的相对体积为3.76，
主要气化指标
煤气组成：CO=41.1% H2=20.9% N2=38.0%
煤气产率：Vm=4.54m3/Kg
空气消量：Vk=2.18m3/Kg
煤气的低位热量：Qnet=7.49MJ/m3
Байду номын сангаас
水蒸气耗量：W=0.76Kg/Kg
气化效率：η=100%
（3）发生炉内不同料层高度的气体组成
搅拌破黏合装置
以一定的转速在炉内旋转以破坏煤的黏结性， 将炉内的煤层扒平。破黏装置在料层内的垂直方向 上还可以自由升降，搅拌黏结性大的燃烧受力大， 搅拌装置将上升，反之下降。 搅拌破黏装置所处的环境温度高，为避免烧坏， 水平杆、垂直杆等部位做成空心结构，内通冷却水 以降低温度。
布煤器
布煤器和搅拌器安装在同一转轴上，布煤器 上有两个扇形孔，从煤箱下来的煤通过转 动布煤器上的两个圆孔，均匀下落在炉内， 平均每转可在炉内加煤厚150~200mm。
发生炉煤气，水蒸气与碳进行吸热反应， 降低了发生炉中气化区的温度，反应中产 生部分的氢气，还可以提高煤气热值。
蒸汽和空气的混合物
主要反应：
2C+O2+3.76N2=2CO+3.76N2+247MJ
C+H2O=CO+H2-119MJ
总反应： 4.07C+O2+2.07H2O+3.76N2=4.07CO+2.07H2+3.76N2
水煤气中含有大量水蒸气，一部分是原料带入的，另
一部分是生产过程中吹入的水蒸气未完全分解而混于水煤 气中。
水煤气中的氮气一部分来自吹风气，另一部分是由于 空气阀门不严密而漏入空气所造成。 水煤气中的硫化氢是原料中的硫化物、水蒸气相互作 用而生成的。 在水煤气的制造过程中，有甲烷生成，这是灰分中的
铁元素作为催化剂存在，能进行甲烷生成反应，甲烷的生
煤的惰性组分：煤中的灰分和水分
煤的物理特性：机械强度和粒度
（2）气化剂中的蒸气含量
发生炉中的气化剂是空气和水蒸气的化
合物。由于气化剂中的水蒸气在炉内吸热
分解，可降低炉温，有利于防止灰的结渣。
但水蒸气过量或未分解时也会降低热效应
和煤气的质量。
（3）气化温度
燃烧区的煤气温度低于燃料表面的的温度，而
并假设碳最终转化为CO，气化剂没有过剩。
C+O2+3.76N2=CO2+3.76N2+409MJ
CO2+C=2CO-162MJ
总反应：
2C+O2+3.76N2=2CO+3.76N2+247MJ
理想气体煤气的主要气化指标
煤气的组成:体积分数:CO=34.7%N2=65.3%
煤气的产率：标准状态下，气化单位质量碳所得
气化剂中的氧气与原料中的碳发生氧化反应 放热反应，因而是温
度最高的区域 （3）气化区
燃烧区生成的二氧化碳与碳发生还原反应CO2+C=2CO，气化剂
中水蒸气进行分解反应H2O+C=H2+CO，得到煤气的主要可燃组分一 氧化碳和氢气，吸热反应，所需热量由燃烧区提供。
（4）干馏区 煤干馏或半焦或焦炭进入气化区和燃烧区，煤中的挥 发物溢出形成干馏煤气，与来自气化区的煤气混合即为发 生炉煤气。 （5）干燥区
在空气和水蒸气最初进入灰渣层内时，气体的组
成不发生变化，在这里仅进行热交换，空气和水 蒸气被预热，而炉渣被冷却。接着，在燃烧层内 氧气的浓度急剧减少，直至接近耗尽。于此同时， 二氧化碳的数量迅速增加，在氧接近耗尽时达到 最大值，以后二氧化碳又迅速减少，一氧化碳的 量开始上升。
水蒸气在氧几乎耗尽之前，表观上没有发生任何 反应，只是受到预热。当氧接近耗尽时，开始进 入还原层。在此层内，二氧化碳逐渐还原为一氧 化碳，水蒸气分解生成氢气和一氧化碳，水蒸气 的量逐渐减少。由于一氧化碳含量增加和未分解 水蒸气的存在，沿着还原层向上，温度逐渐降低，