合成气生产技术
煤制合成气.
（2）间接供热： （3）利用气化反应供热：
3.按反应器类型分类：移动床、流化床、气 化床、熔融床
煤气化的主要生产方法及设备
●固定床间歇气化法：
★优点：只用空气而不用纯氧，成本和投资费用低
★ 缺点：非制气时间较长，生产强度低，阀门开关频繁易 损坏，工艺较落后
●固定床连续制气法： ★优点：①可控制和续制气， 生产强度较高，而且煤气质量也稳定
③操作管理简单 ★缺点：所制水煤气甲烷和二氧化碳含量较高，而一 氧化碳含量较低，在碳一化工中的应用受到一定限制， 适用于城市煤气
• ●气流床连续式气化法
•
★优点：气化炉结构简单维护方便，单炉生产
能力大，煤种适应性广，蒸汽用量低，煤气中不含焦
煤气化的工艺条件：
★温度：高温有利于气化
★压强：降低压力有利于煤气化 ★水蒸气和氧气的比例 ★煤气化的煤种条件：气化用煤的性 质对煤气化有重要影响
煤气化的分类：
1.按制取煤气的热值分类：（1） 制取低热值煤气方法 （2） 制取中热值煤气方法 （3） 制取高热值煤气方法
2.按供热方式分类 ：（1）部分氧化方法
发展历程：
• 早在二十世纪二十年代， 世界上就出现了常压固定床 煤气发生炉，二十世纪三十 年代到五十年代，用于煤气 化的加压固定床鲁奇炉常压 流化床温克勒炉和常压气流 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于二 十世纪六十年代，二十世纪 七十年代，煤气化新技术迅 速发展，二十世纪八十年代， 开发的煤气化新技术，有的 实现了工业化，有的完成了 示范试验，具有代表性的炉 型有德士古水煤浆加压气化 炉、熔渣鲁奇炉、高温温克 勒炉及谢尔干粉煤加压气化 炉等。
合成气的生产过程
第五章合成气的生产过程5。
1 概述合成气是指一氧化碳和氢气的混和气，英文缩写是Syngas。
其H2/ CO（摩尔比）由1/2到3/1。
合成气在化学工业中有着重要作用。
5.1.1 合成气的生产方法(1）以煤为原料的生产方法：有间歇和连续两种操作方式。
煤制合成气中H2/ CO比值较低，适于合成有机化合物。
（2）以天然气为原料的生产方法：主要有转化法和部分氧化法.目前工业上多采用水蒸气转化法（steam reforming），该法制得的合成气中H2/ CO比值理论上是3，有利于用来制造合成氨或氢气。
(3) 以重油或渣油为原料的生产方法：主要采用部分氧化法（partial oxidation）.5。
1。
2.1 工业化的主要产品(1）合成氨(2）合成甲醇（3）合成醋酸(4）烯烃的氢甲酰化产品(5）合成天然气、汽油和柴油5.1.2。
2 合成气应用新途径(1）直接合成乙烯等低碳烯烃(2）合成气经甲醇再转化为烃类(3）甲醇同系化制乙烯(4）合成低碳醇(5)合成乙二醇(6)合成气与烯烃衍生物羰基化产物5.2 由煤制合成气以煤或焦炭为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧)、水蒸气等为气化剂，在高温条件下通过化学反应把煤或焦炭中的可燃部分转化为气体的过程，其有效成分包括一氧化碳、氢气和甲烷等。
5。
2.1。
1煤气化的基本反应煤气化过程的主要反应有:这些反应中,碳与水蒸气反应的意义最大，此反应为强吸热过程。
碳与二氧化碳的还原反应也是重要的气化反应。
气化生成的混合气称为水煤气.总过程为强吸热的。
提高反应温度对煤气化有利，但不利于甲烷的生成。
当温度高于900℃时，CH4和CO2的平衡浓度接近于零.低压有利于CO和H2生成，反之，增大压力有利于CH4生成。
5.2。
1.2 煤气化的反应条件（1）温度一般操作温度在1100℃以上。
（2) 压力一般为2。
5～3。
2MPa。
（3）水蒸气和氧气的比例H2O/O2比值要视采用的煤气化生产方法来定。
生物质合成气发酵生产乙醇的工艺分析
生物质合成气发酵生产乙醇的工艺分析生物质合成气（Biomass gasification）是一种将复杂的有机废弃物转化为可再生能源的技术。
这种技术能够将废弃物变成气体，通常是一种被称为合成气或者生物质合成气的混合气体。
该气体主要由一氧化碳、氢气、二氧化碳和甲烷等组成，这些气体可以用来产生能源。
生物质合成气发酵生产乙醇是一种以生物质合成气作为发酵原料，通过发酵过程将其转化为乙醇的生产工艺。
生产出来的乙醇可以作为化学品、燃料和溶剂。
生物质合成气发酵生产乙醇已经成为了一种被广泛应用的生产技术。
1.生物质合成气的制备生物质合成气的制备是将生物质通过热化学反应，将其分解成气体。
反应发生在一个密闭的容器内，该容器中储存的是无氧环境。
反应大致分为以下三个阶段：（1）压缩阶段：压缩过程会在容器内形成高压、高温和高密度的气体，这些气体在容器内占据了很小的空间。
（2）热解阶段：在高温和高压下，生物质内部的化学键被破坏。
其中的碳和氢可以和氧气化合，生成一氧化碳和氢气。
热解过程会产生太多的热量，这些热量可以用来支持后续的反应。
（3）效应阶段：在这个阶段，化学反应生成的气体会进行一系列的复杂化学反应，此过程被称为效应。
其结果是生成了一种复合气体，即生物质合成气。
生物质合成气主要由一氧化碳、氢气、二氧化碳和少量的甲烷等组成。
与其他生产气体相比，生物质合成气中的一氧化碳和氢气比例较高，约占70%。
这使得生物质合成气成为一种良好的发酵原料，可以生产出高浓度乙醇。
2.环境和设备对于生产乙醇的工艺而言，其生产过程会产生大量的热能和二氧化碳。
因此需要选择一个具有良好的环保设备的生产工艺。
发酵反应需要在特定的温度和压力下进行，在此之前，一定要对条件进行预先准备。
恒温箱是必要的设备之一。
由于发酵反应需要在恒定的温度下进行，恒温箱被用来维持反应温度。
操作人员需要根据反应过程中的变化来调整恒温箱中的温度设定。
多级恒压式氧气阀门的使用很重要，该阀门可以调节反应过程中的压力水平，以保证反应的顺利进行。
天然气制备合成气
天然气制备合成气天然气作为一种清洁、环境友好的能源，越来越受到广泛的重视。
天然气作为一种清洁、环境友好的能源，越来越受到广泛的重视。
制合成气是间接利用天然气的重要步骤，也是天然气制氢的基础，充分了解天然气制合成气的工艺与催化剂对于我们进一步研究天然气的利用将有很大帮助。
天然气中甲烷含量一般大于90%，其余为小量的乙烷、丙烷等气态烷烃，有些还含有少量氮和硫化物。
其他含甲烷等气态烃的气体，如炼厂气、焦炉气、油田气和煤层气等均可用来制造合成气。
目前工业上有天然气制合成气的技术主要有蒸汽转化法和部分氧化法。
本文主要对蒸汽转化法进行具体的描述，并具体介绍此工艺的发展趋势。
蒸气转化法蒸气转化法是目前天然气制备合成气的主要途径。
蒸汽转化法是在催化剂存在及高温条件下，使甲烷等烃类与水蒸气反应，生成H2、CO等混合气，其主反应为：CH + H O = CO + 3H，A H © 298 = 206KJ / mol该反应是强吸热的，需要外界供热。
因为天然气中甲烷含量在90%以上，而甲烷在烷烃中热力学最稳定，其他烃类较易反应，因此在讨论天然气转化过程时，只需考虑甲烷与水蒸气的反应。
甲烷水蒸气转化反应和化学平衡甲烷水蒸气转化过程的主要反应有：CH4+ H2O o CO + 3H2，A H © 298 = 206KJ / molCH4+ 2 H2O o CO 2 + 4 H 2，A H © 298 = 165KJ /molCO + H 2 O o CO 2 + H2，A H © 298 = 74.9 KJ /mol可能发生的副反应主要是析碳反应，它们是：CH4 o C + 2H2，A H©298 = 74.9KJ /mol2CO o C + CO2，AH © 298 = -172.5 KJ /molCO + H 2 o C + H 2 O，A H © 298 = -131.4KJ /mol甲烷水蒸气转化反应必须在催化剂存在下才有足够的反应速率。
合成气的制备方法
二甲醚原料----合成气合成气的主要组分为CO和H2,可作为化学工业的基础原料,亦可作为制氢气和发电的原料。
经过多年的发展,目前以天然气、煤为原料的合成气制备工艺已很成熟,以合成气为原料的合成氨、含氧化物、烃类及碳一化工生产技术均已投入商业运行。
清洁高效的煤气化联合循环发电系统的成功开发,进一步促进了合成气制备技术的发展。
合成气的用途广泛,廉价、清洁的合成气制备过程是实现绿色化工、合成液体燃料和优质冶金产品的基础。
1合成气的制备工艺根据所用原料和设备的不同,合成气制备工艺可以分为不同的类型,目前大多数合成气制备工艺是以处理天然气和煤这2种原料的工艺为基础发展起来的。
1.1以天然气为原料的合成气制备工艺以天然气为原料制备合成气是一个复杂的反应过程,其主要的反应包括天然气的蒸汽转化反应(1)、部分氧化反应(2)、完全燃烧反应(3)、一氧化碳变换反应(4)和甲烷与二氧化碳重整反应(5)。
CH4+H2O CO+3H2+206 kJ/mol (1)CH4+0·5O2CO+2H2-36 kJ/mol (2)CH4+2O2CO2+2H2O -802 kJ/mol (3)CO+H2O CO2+H2-41 kJ/mol (4)CH4+CO22CO+2H2+247 kJ/mol (5)这几个主要反应的不同组合、不同的实施方式和生产装置,形成了天然气转化制备合成气的多种工艺。
从工艺特征上来讲,目前成熟的天然气转化制备合成气的工艺可分为管式炉蒸汽转化法、部分氧化法和两者的组合方法等三大类。
1.1.1甲烷蒸汽转化甲烷蒸汽转化的代表反应式为(1)。
工业上使用以Ni为活性组分,载体可用硅铝酸钙、铝酸钙以及难熔的耐火氧化物为催化剂,生成的合成气中H2/CO体积比约为3：0,适合于制备合成氨和氢气为主产品的工艺。
此工艺能耗高,燃料天然气约占天然气总用量的1/3,高温下催化剂易失活,设备庞大,投资和操作费用高。
1.1.2甲烷非催化部分氧化甲烷非催化部分氧化的代表反应式为(2)。
合成气的制备方法
二甲醚原料----合成气合成气的主要组分为CO和H2,可作为化学工业的基础原料,亦可作为制氢气和发电的原料。
经过多年的发展,目前以天然气、煤为原料的合成气制备工艺已很成熟,以合成气为原料的合成氨、含氧化物、烃类及碳一化工生产技术均已投入商业运行。
清洁高效的煤气化联合循环发电系统的成功开发,进一步促进了合成气制备技术的发展。
合成气的用途广泛,廉价、清洁的合成气制备过程是实现绿色化工、合成液体燃料和优质冶金产品的基础。
1合成气的制备工艺根据所用原料和设备的不同,合成气制备工艺可以分为不同的类型,目前大多数合成气制备工艺是以处理天然气和煤这2种原料的工艺为基础发展起来的。
以天然气为原料的合成气制备工艺以天然气为原料制备合成气是一个复杂的反应过程,其主要的反应包括天然气的蒸汽转化反应(1)、部分氧化反应(2)、完全燃烧反应(3)、一氧化碳变换反应(4)和甲烷与二氧化碳重整反应(5)。
CH4+H2O CO+3H2 +206 kJ/mol (1)CH4+0·5O2 CO+2H2 -36 kJ/mol (2)CH4+2O2 CO2+2H2O -802 kJ/mol (3)CO+H2O CO2+H2 -41 kJ/mol (4)CH4+CO2 2CO+2H2 +247 kJ/mol (5)这几个主要反应的不同组合、不同的实施方式和生产装置,形成了天然气转化制备合成气的多种工艺。
从工艺特征上来讲,目前成熟的天然气转化制备合成气的工艺可分为管式炉蒸汽转化法、部分氧化法和两者的组合方法等三大类。
甲烷蒸汽转化甲烷蒸汽转化的代表反应式为(1)。
工业上使用以Ni为活性组分,载体可用硅铝酸钙、铝酸钙以及难熔的耐火氧化物为催化剂,生成的合成气中H2/CO体积比约为3：0,适合于制备合成氨和氢气为主产品的工艺。
此工艺能耗高,燃料天然气约占天然气总用量的1/3,高温下催化剂易失活,设备庞大,投资和操作费用高。
甲烷非催化部分氧化甲烷非催化部分氧化的代表反应式为(2)。
合成气的制备方法
二甲醚原料----合成气合成气的主要组分为CO和H2,可作为化学工业的基础原料,亦可作为制氢气和发电的原料。
经过多年的发展,目前以天然气、煤为原料的合成气制备工艺已很成熟,以合成气为原料的合成氨、含氧化物、烃类及碳一化工生产技术均已投入商业运行。
清洁高效的煤气化联合循环发电系统的成功开发,进一步促进了合成气制备技术的发展。
合成气的用途广泛,廉价、清洁的合成气制备过程是实现绿色化工、合成液体燃料和优质冶金产品的基础。
1合成气的制备工艺根据所用原料和设备的不同,合成气制备工艺可以分为不同的类型,目前大多数合成气制备工艺是以处理天然气和煤这2种原料的工艺为基础发展起来的。
1.1以天然气为原料的合成气制备工艺以天然气为原料制备合成气是一个复杂的反应过程,其主要的反应包括天然气的蒸汽转化反应(1)、部分氧化反应(2)、完全燃烧反应(3)、一氧化碳变换反应(4)和甲烷与二氧化碳重整反应(5)。
CH4+H2O CO+3H2+206 kJ/mol (1)CH4+0·5O2CO+2H2-36 kJ/mol (2)CH4+2O2CO2+2H2O -802 kJ/mol (3)CO+H2O CO2+H2-41 kJ/mol (4)CH4+CO22CO+2H2+247 kJ/mol (5)这几个主要反应的不同组合、不同的实施方式和生产装置,形成了天然气转化制备合成气的多种工艺。
从工艺特征上来讲,目前成熟的天然气转化制备合成气的工艺可分为管式炉蒸汽转化法、部分氧化法和两者的组合方法等三大类。
1.1.1甲烷蒸汽转化甲烷蒸汽转化的代表反应式为(1)。
工业上使用以Ni为活性组分,载体可用硅铝酸钙、铝酸钙以及难熔的耐火氧化物为催化剂,生成的合成气中H2/CO体积比约为3：0,适合于制备合成氨和氢气为主产品的工艺。
此工艺能耗高,燃料天然气约占天然气总用量的1/3,高温下催化剂易失活,设备庞大,投资和操作费用高。
1.1.2甲烷非催化部分氧化甲烷非催化部分氧化的代表反应式为(2)。
煤制气工艺流程
煤制气工艺流程
《煤制气工艺流程》
煤制气工艺是一种利用煤炭作为原料，通过气化反应生产合成气的技术。
合成气是一种由一氧化碳和氢气组成的混合气体，可用于燃料、化工原料和发电等多种领域。
煤制气工艺流程通常包括气化、净化、合成和加氢等步骤。
首先是气化过程，将煤炭在高温和氧气(或者水蒸气)的存在下
发生气化反应，生成合成气。
气化过程可以采用多种方法，包括固体床气化、流化床气化、煤粉气化等。
气化之后，产生的合成气中会含有一定量的固体颗粒、灰分和硫化物等杂质，需要进行净化处理。
净化过程主要包括固体颗粒和灰分的除尘、去除硫化物和氨的脱硫和脱氮等步骤。
净化后的合成气进入合成步骤，通过催化剂的作用将一氧化碳和氢气进行化学反应，生成甲烷、乙烯、甲醇等化工原料，以及低温合成燃料。
最后，在加氢装置中，通过加氢反应将一氧化碳和氢气进行加氢处理，生成更加纯净的合成气。
煤制气工艺流程虽然复杂，但是由于煤炭资源广泛、储量丰富，且价格相对较低，因此在能源转型和气候变化的背景下，煤制气工艺受到了广泛关注。
通过不断的技术改进和创新，煤制气工艺已经取得了很大的进展，成为了替代传统石油、天然气的重要能源来源。
随着能源技术的不断发展，煤制气工艺流程也
将逐步实现更高效、更环保的生产方式，为能源生产和利用带来更多可能性。
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• （２） 灰分。灰分是煤中的惰性物质， 其含量的高低对气化反应影 响不大， 但对输煤、气化炉及灰处理系统影响较大。
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任务２.１ Shell煤气化技术
• 粉煤袋式过滤器Ｓ１１０３Ａ 采用长袋高效低压脉冲方式进行粉煤 收集。当运行一定时间后， 滤袋内外压差增大， 反吹程序会自动运 行进行清灰， 反吹气源为低压氮气。
• 在Ｓ１１０３Ａ 底部被过滤的粉煤， 通过螺旋输送机Ｘ１２０５Ａ 、螺旋下料阀Ｘ１２０６Ａ 和旋转给料机Ｘ１１０４Ａ 的输送， 最 终全部进入粉煤储仓中待用， 所有的输送都是在氮气的保护下进行 的， 以避免出现煤的自燃和爆炸现象发生。
中储存， 通过称重送进磨煤机Ａ１１０１Ａ 中； 碎煤由碎煤仓Ｖ１ １０１Ａ 经过称重给煤机Ｘ１１０１Ａ 进入磨煤机Ａ１１０１Ａ 中 混合碾磨。 • 石灰石和碎煤在碾磨的同时， 被从惰性气体发生器（热风炉） Ｆ１ １０１Ａ 送来的热烟气干燥， 碾磨成细粉的碎煤经过热风干燥后， 随热风一起送入磨煤机。在磨煤机的上部经过分选机分离， 合格粉 煤随热风一起进入粉煤袋式过滤器Ｓ１１０３Ａ 进行煤／ 气分离， 不合格的大颗粒粉煤重新返回到磨煤机Ａ１１０１Ａ 中继续碾磨， 在磨煤机下部， 未被碾磨的石块、木块等从磨煤机的排矸孔排出。
• ２.１.２ 相关知识 • Shell （壳牌） 煤气化工艺（Ｓｈｅｌｌ Ｃｏａｌ Ｇａｓｉｆｉｃ
ａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ， 简称ＳＣＧＰ）， 是由荷兰Ｓｈｅｌ ｌ国际石油公司（Ｓｈｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｉｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｂ.Ｖ.） 开发的一种加压气流床粉煤气化技术。 • 它自２０ 世纪７０ 年代开发以来， 对大量煤种进行了气化试验， 用 于ＩＧＣＣ 发电， 在中国主要用于煤化工生产。
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任务２.１ Shell煤气化技术
• 灰分越高， 气化煤耗、氧耗越高， 气化炉及灰渣处理系统负担就越 重， 严重时会影响气化炉的正常运行。
• ３） 粉煤粒度、挥发分及反应活性。挥发分是煤加热后挥发出的有 机质（如焦油） 及其分解产物。它是反映煤的变质程度的重要标志 ， 能够大致地代表煤的变质程度。一般而言， 挥发分越高， 煤化程 度越浅， 煤质越年轻， 反应活性越好， 对气化反应越有利。
• （４） 总硫。煤中硫的存在， 在气化环境中形成Ｈ２Ｓ 和ＣＯＳ。 硫含量过高， 会给后系统煤气的净化及脱硫带来负担， 并直接影响 煤气净化系统的投资及运行成本。对煤中硫含量的选择， 应结合净 化装置的设计及投资综合考虑。
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任务２.１ Shell煤气化技术
• （５） 灰熔点及灰组成。Ｓｈｅｌｌ 煤气化属熔渣、气流床气化， 为保证气化炉能顺利排渣，气化操作温度要高于灰熔点ＦＴ （流动 温度） １００ ℃ ～１５０ ℃。如灰熔点过高， 势必要求提高气化 操作温度， 从而影响气化炉运行的经济性， 因此ＦＴ 温度低对气化 排渣有利。对高灰熔点煤， 一般可以通过添加助熔剂来改变煤灰的 熔融特性， 以保证气化炉的正常运转。
• 一、磨煤及干燥系统 • 磨煤及干燥系统是将来自煤储运系统的原煤送入磨煤机， 磨制成符
合要求的粉煤并同时对粉煤进行干燥的一个工艺单元， 其系统简图 如图２－２ 所示。
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任务２.１ Shell煤气化技术
• １.工艺流程 • 如图２－３来自图２－４ 所示， 石灰石通过外部输送进入石灰石储仓
• ２.对煤种要求 • Ｓｈｅｌｌ 煤气化对煤种有广泛的适应性， 它几乎可以气化从无烟
煤到褐煤的各种煤。
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任务２.１ Shell煤气化技术
• 由于采用了粉煤进料和高温、加压气化， 对煤的活性、黏结性、机 械强度、水分、灰分、挥发分等煤的一些关键理化特性的要求显得不 十分严格。但是Ｓｈｅｌｌ 煤气化炉不是万能气化炉， 从技术经济 角度考虑对煤种还是有一定的要求的。
• 煤灰主要是由ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３ 、ＣａＯ、ＭｇＯ、 ＴｉＯ２ 及Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ 等组成。一般而言， 煤灰中酸性组分Ｓ ｉＯ２ 、Ａｌ２Ｏ３ 、ＴｉＯ２ 和碱性组分Ｆｅ２Ｏ３ 、ＣａＯ、Ｍｇ Ｏ、Ｎａ２Ｏ 的比值越大，灰熔点越高。
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任务２.１ Shell煤气化技术
• 一般情况下， 选用中低灰熔点的煤对Ｓｈｅｌｌ 煤气化炉是有利的 。
• Ｓｈｅｌｌ 煤气化炉对入炉煤的质量要求见表２－１。
项目二 合成气生产技术
• 任务２.１ • 任务２.２ • 任务２.３ • 任务２.４
Ｓｈｅｌｌ 煤气化技术 德士古水煤浆气化技术 鲁奇加压气化技术 合成气净化技术
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任务２.１ Shell煤气化技术
• ２.１.１ 任务概述
• 对Ｓｈｅｌｌ （壳牌） 煤气化装置进行冷态开车、正常停车、紧急 事故处理等的单独操作和联合操作。
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任务２.１ Shell煤气化技术
• 该技术在气化炉内， 高温、高压的条件下， 煤和氧气反应， 生成有 效气体（ＣＯ＋Ｈ２） 含量高达９０％以上的合成气， 具有煤种适 应广、碳转化率高、设备生产能力大、清洁生产等特点。
• Ｓｈｅｌｌ 煤气化工艺流程简图如图２－１ 所示， 整个系统可分为 磨煤及干燥系统， 粉煤加压及输送系统， 气化、激冷及合成气冷却 系统， 渣脱除系统（除渣）， 干灰脱除系统（干洗），湿灰脱除系 统（湿洗）， 废水汽提及澄清系统等七个部分。
• 煤灰组成一般对气化反应无多大影响， 但其中某些组分含量过高会 影响煤灰的熔融特性， 造成气化炉渣口排渣不畅或渣口堵塞。
• 对助熔剂加入量的选择， 应结合煤灰组成， 通过添加某些组分（一 般选用碱性组分）调整煤灰的相对组成， 以改善煤灰的熔融特性。 添加助熔剂将或多或少地增加运行成本和建设投资， 这些费用的增 加可以通过降低气化操作温度， 节约氧耗和煤耗来补偿。