煤气化技术简介及装置分类
煤气化技术介绍
煤气化技术介绍一、起源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,在一定煤气化技术工艺流程的温度和压力下,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。
1857年，德国的Siemens兄弟最早开发出用块煤生产煤气的炉子称为德士古气化炉。
这项工艺引进中国后在二十世纪九十年代由山东省鲁南化肥厂经过广大工程技术人员的努力，发明了自主知识产权的对置式四喷嘴气化炉，目前已经在国内得到广泛推广应用，特别是兖矿集团煤化工项目在多处使用次技术，取得了显著的经济效益。
还有经过其他许多开发商的开发，到1883年应用于生产氨气。
煤气化技术是清洁利用煤炭资源的重要途径和手段。
二、原理煤干馏过程，主要经历如下变化：当煤料的温度高于100℃时，煤中的水分蒸发出；温度升高到200℃以上时，煤中结合水释出；高达350℃以上时,粘结性煤开始软化，并进一步形成粘稠的胶质体（泥煤、褐煤等不发生此现象）；至400～500℃大部分煤气和焦油析出，称一次热分解产物；在450～550℃，热分解继续进行，残留物逐渐变稠并固化形成半焦；高于550℃，半焦继续分解,析出余下的挥发物（主要成分是氢气），半焦失重同时进行收缩，形成裂纹；温度高于800℃,半焦体积缩小变硬形成多孔焦炭。
当干馏在室式干馏炉内进行时，一次热分解产物与赤热焦炭及高温炉壁相接触，发生二次热分解，形成二次热分解产物（焦炉煤气和其他炼焦化学产品）。
煤干馏的产物是煤炭、煤焦油和煤气。
煤干馏产物的产率和组成取决于原料煤质、炉结构和加工条件（主要是温度和时间）。
随着干馏终温的不同，煤干馏产品也不同。
低温干馏固体产物为结构疏松的黑色半焦，煤气产率低，焦油产率高；高温干馏固体产物则为结构致密的银灰色焦炭，煤气产率高而焦油产率低。
中温干馏产物的收率，则介于低温干馏和高温干馏之间。
煤干馏过程中生成的煤气主要成分为氢气和甲烷，可作为燃料或化工原料。
国内最全的煤气化技术简介
国内最全的煤气化技术简介（最新整理）本文收集、整理、并汇总了国内当前大多数煤气化工艺（包括水煤浆、干煤粉、碎煤等加压气化工艺；固定床、流化床、气流床气化工艺；激冷流程、废锅流程；水冷壁、耐火砖等冷壁炉和热壁炉型），可作为煤化工、煤气化专业技术人员参考资料，是目前网络上公开交流的较为全面的一篇资料。
1、“神宁炉”粉煤加压气化技术（宁夏神耀科技有限责任公司）以高旋流单喷嘴大通量粉煤加压气化炉为目标载体，以多煤种理化特性数据为基础，构建了气化炉流场、传热分析等模型；基于燃烧器强动量传导机制，揭示了顶置式旋流气化场湍流燃烧的动力学机理；揭示了氧气和煤粉的强化反应规律，独创了高效无相变水冷壁反应室与“沉降-破泡式”激冷室相耦合的气化炉。
“神宁炉”干粉煤气化技术能源转化效率高，有效气成分≥91%，碳转化率≥98.5%。
固体灰渣好处理，灰渣中不含苯、酚、焦油等大分子有机物废物。
气化系统吨煤污水排放量控制在0.4—0.5t，废水处理后可完全回用。
高效、中空、高能点火系统，实现高压、惰性环境下点火成功率98%以上。
采用组合式燃烧器通道结构，控制火焰形成，确保气化炉内壁挂渣均匀。
2、“科林炉”CCG粉煤加压气化技术（德国科林工业技术有限责任公司）技术特点：（1）煤种适应性广：适用于各种烟煤、无烟煤、褐煤及石油焦等，对强度、热稳定性、结渣性、粘结性等没有具体要求。
对高灰分、高灰熔点、高硫含量的“三高”煤等低品质的煤种拥有很好的工业化业绩。
（2）技术指标高：因燃烧器采用多烧嘴顶置下喷的配置方式，原料在气化炉内碰撞混合更加充分，气化炉炉膛及顶部挂渣均匀，可实现较高的气化温度（1400～1700℃），碳转化率高达到99%以上，合成气中不含重烃、焦油等物质，有效合成气成分90～93%，冷煤气效率80～83%。
（3）投资低：根据项目规模不同，可提供日投煤量750吨/天至3000吨/天的不同气化炉炉型设计，主要设备制造已完全实现国产化，整个装置的投资建设成本低，建设周期短。
七种煤气化工艺介绍
七种煤气化工艺介绍煤气化是一种将固体煤转化为气体燃料的工艺，通常通过加热煤，使其在缺氧或氧气含量有限的条件下发生化学反应，生成焦炭、煤油和煤气等产物。
以下是七种常见的煤气化工艺的介绍。
1.固定床煤气化工艺：该工艺中，煤通过加热填充在固定的反应器中，在缺氧条件下进行气化。
在高温下，煤发生热解反应，生成固体残渣和一氧化碳、氢气等气体。
这些气体通常用于制造合成气或其他化学品。
2.流化床煤气化工艺：流化床煤气化工艺中，煤通过气化剂和促进剂的喷射，在气化炉内形成流体化床。
在床内，煤被高速的气流悬浮并在其表面上发生化学反应。
这种工艺适用于不同种类的煤，并能高效地产生合成气。
3.乌煤煤气化工艺：乌煤煤气化工艺是在低温和低压下对乌煤进行气化的一种方法。
乌煤是一种硬煤的变种，其含煤量高且易于破碎。
这种工艺能够产生较高浓度的一氧化碳和氢气，适用于燃料气和合成气的生产。
4. Lurgi煤气化工艺：Lurgi煤气化工艺采用干煤粉在喷射炉内与氧气和蒸汽进行气化。
这种工艺具有高效和灵活的特点，适用于各种煤种和煤粉尺寸。
其产气效率高，并且可以在高温下对产生的煤气进行分离和净化。
5. Koppers-Totzek煤气化工艺：Koppers-Totzek煤气化工艺是一种由德国公司开发的工艺。
该工艺利用煤在高温下与氧气和水蒸气进行反应，生成一氧化碳和氢气等气体。
这种工艺有助于减少硫化物和氨等有害物质的生成，并通过循环冷却来提高能源利用率。
6. Shell煤气化工艺：Shell煤气化工艺是一种高效的二代气化工艺，采用了先进的氧气冷喷射技术。
它将煤分解为焦炭和煤气，并将煤气用于合成气和其他化学品的生产。
该工艺具有高效能和较低的二氧化碳排放量。
7. Entrained Flow煤气化工艺：Entrained Flow煤气化工艺中，煤和氧气以高速混合，并通过特殊设计的喷射式燃烧器进行燃烧和气化。
这种工艺能够在高温下快速气化煤并生成高浓度的合成气。
煤气化技术简介2
3. 煤在利序进3.1 点见袋式3.2 COS 前者中硫3.2.1煤气净化技由于从造气利用前应对其进行简单介绍煤气的除尘煤气的除尘见下表。
应用式除尘器与湿脱硫煤气中通常S 、RSH 、R-S 者脱硫剂为溶硫含量可以达1 湿法脱硫按溶液的吸技术气炉内出来的其进行净化。
绍。
尘就是从煤气较多的是旋风湿法洗涤除尘常含有数量不-R’、噻吩等有溶液，可以将达到ppm 级别吸收和再生性煤气化煤气除了含有煤气的净化方气中除去固体颗风除尘器（尤尘器（可与脱硫不同的各种硫化有机化合物。
硫含量脱除至。
性质可分为湿化技术简有氢气、一氧方式主要有除颗粒物，工业尤其在高温部硫结合进行化物，硫化物。
原料气的脱至约200mg/N式氧化法、化简介2氧化碳之外还除尘、脱硫、业上实用的除部位）、电除尘）。
物主要以H 2脱硫主要有湿Nm 3；后者为化学吸收法、还含有大量的变换与脱碳除尘设备有4尘器（主要在S 的形式存在湿法脱硫和干为固体脱硫剂、物理吸收法的硫化物等杂碳等。
以下对大类，各自在最后的净化在，其次是CS 干法脱硫两大剂，精脱后的法、物理-化学杂质，对各工的特化）、S 2、大类，气体学吸收法（1）吸收脱硫液经其工与H 生泵气液的贫滤，法。
）湿式氧化法湿式氧化法收溶液获得再下面以栲胶栲胶法脱硫硫液，与需净经氧化槽被空工艺流程如下原料气体从2S 反应吸收，泵加压送到喷液一起进入再贫液流入贫液获得副产成脱硫液的溶法法是借助于吸再生。
该法主胶法为例作一硫是在碳酸钠净化粗原料气空气氧化使溶下：从脱硫塔底部，脱硫后气体喷射再生槽的再生槽，由底部液槽，循环使用成品硫。
溶液总碱度为吸收溶液中载氧主要有改良的A 一介绍。
钠（Na 2CO 3）气在填料塔内溶液再生并浮选部进入，与塔顶体由塔顶逸出喷射器，在喷部经筛板上翻用。
硫泡沫则为0.4N（低硫含氧体的催化作ADA 法，栲稀碱液中添内逆流接触脱选出单质硫，顶上喷淋下来出。
脱硫后的喷射器自吸空翻，进行栲胶则进入中间槽含量），0.8N（高作用，将吸收胶法、氨水催加偏矾酸钠脱去硫化氢（，溶液循环使来的栲胶溶液的富液由塔底空气并在喉管胶溶液的氧化槽，然后经由高硫含量）；栲收的H 2S 氧化催化法、PD （NaVO 3）、H 2S ）。
煤的气化
。
鲁奇( Lurgi) 循环流化床粉煤气化 ( CFB)
• 鲁奇CFB 气化技术采用较高的操作气速( 5～7m/ s) 从而使流化床内粒子更活动, 可在较高温度下操作 ( 950～1100℃) 而无结渣危险, 可适用从高活性到 低活性的原料, 可分离流化床内半焦与灰渣使下部 排灰含碳< 2% ～ 3% , 在接近常压( 0.15MPa) 下, 使 用螺旋进料器, 满足进料器要求而不需昂贵的锁气 系统, 飞灰循环系统采用鲁奇公司多年来CFB 燃烧 成熟技术, 可靠实用。鲁奇CFB 气化技术的特点在 于不刻意追求单一气化炉达到最佳效率, 而在于整 个系统达到最佳效率, 将CFB 气化装置与CFB 燃烬 装置组织在一起, 构成一个系统, 此系统的总碳转 化率可达到95% ～99% 。
其他气化工艺
U—gas气化工业装置流程图
、
用太阳能进行煤炭气 化
• 美国新墨西哥州怀特沙漠试验 地区次莫尔实验室, 使用太阳能 对煤炭进行气化的第一次试验 获得成功。它是用太阳能将煤 炭加热到1920 ℃ , 生产出可燃 煤气。 成分为一氧化碳 26.9%, 氢50.9% , 甲烷 5.4%，碳氢化合 物0.7%，二氧化碳16.1%。 所 使用的日光屏是由许多可活动 的平面镜组成的。
煤炭气化的方法
• 固定床气化法：固体气化原料在高温下与 气化剂发生氧化还原反应，产生以H2、CO 和CH4为有效气体的煤气，气化炉内原料床 层相对稳定或随着原料的消耗缓慢向下移 动。固体原料由气化炉顶加入，灰渣从气 化炉底排除，气化剂由炉底通过炉栅送入 炉内，生成的煤气由炉顶导出。
、
• 流化床煤气化法：采用0 ～ 10 mm 的小颗 粒煤作为气化原料，气化剂为蒸气/空气或 蒸气/氧气，气化剂自下而上经过床层。依 据原料的力度分布和湿度，控制气化剂的 流速，使床内原料煤全部处于流化状态， 在剧烈搅动和回混中，煤粒和气化剂充分 接触，进行化学反应和热量传递。利用碳 燃烧放出的热量，使煤粒干燥干馏和气化。
煤气化发展技术概述
煤气化发展技术概述煤气化技术是新型煤化工的基础和关键，煤气化技术的选择应用对煤化工项目综合能效和运行稳定性起至关重要的作用。
本文介绍煤气化技术的种类，概述了固定床、流化床、气流床等煤气化技术。
标签：煤气化；固定床；流化床；气流床0 引言煤气化技术是高效清洁利用煤炭资源的重要方法之一。
现代煤化工以煤制油、煤制天然氣、煤制烯烃、煤制甲醇和煤制乙二醇等为主，煤气化技术也是诸多煤化工产业的龙头，其生产的合成气是煤化工产业下游的重要原料。
1 煤气化原理煤的气化是指煤与气化剂作用，进行各种化学反应，把煤炭转化为燃料煤气或合成气的过程。
煤气化过程是一个热化学过程，是以煤或煤焦为原料，以氧气（或空气）、水蒸气等作气化剂，在高温加压条件下通过化学反应将煤或焦炭中的可燃部分转化为气体。
2 煤气化技术的发展及分类根据反应原料在气化炉内部反应时的运动形式和气化炉构造的不同，可将气化技术分为三类：固定床气化、流化床气化和气流床气化。
3 当前煤气化技术概述3.1 固定床气化技术固定床气化技术也称移动床气化技术，是世界上最早开发和应用的气化技术。
固定床一般以块煤或焦煤为原料，煤（焦）由气化炉顶部加入，自上而下经过干燥层、干馏层、还原层和氧化层，最后形成灰渣排出炉外，气化剂自下而上经灰渣层预热后进入氧化层和还原层。
固定床气化的局限性是对床层均匀性和透气性要求较高，入炉煤要有一定的粒（块）度（6～50mm）和均匀性。
煤的机械强度、热稳定性、黏结性和结渣性等指标都与透气性有关，因此，固定床气化炉对入炉原料有很多限制。
3.2 流化床气化技术气化剂由炉底部吹入，使细粒煤（粒度小于6mm）在炉内呈并逆流反应，该技术通常称为流化床气化技术。
煤粒（粉煤）和气化剂在炉底锥形部分呈并流运动，在炉上筒体部分呈并流和逆流运动，固体排渣。
并逆流气化对入炉煤的活性要求高，同时，炉温低、停留时间短会带来碳转化率低、飞灰含量高、残碳高、灰渣分离困难、操作弹性小等问题。
煤气化技术简介
量较高 (>30%) 时，气化炉的经济性会急剧下降。因而要求煤炭灰熔点
FT<1500℃，灰含量在8%~20%之间； (4) Shell气化炉要把煤炭的含水量降低到很小的值 (烟煤的含水量降至2%， 褐煤降至 6%)，因此在煤炭处理的时候需要有烘干设备，不宜利用含水量
较高的煤炭；
(5) 干法进料系统的粉尘排放远大于水煤浆进料系统； (6) 气化炉结构过于复杂，加工难度大。
按进料方式分类 按气化介质分类
水煤浆气化
粉煤气化
纯氧或富氧气化
空气气化
Texaco
Shell、GSP、 三菱
Shell、Texaco GSP、BGL
三菱
2. 典型的煤气化技术
2.1 煤气化技术
研发机构 GE 西门子 Shell 英国煤气公司 日本三菱公司 华东理工与兖矿集团 华东理工 西安热工研究院 西北化工研究院 北京航天万源煤化工 气化技术 Texaco水煤浆加压气化技术 GSP干煤粉加压气化技术 Shell干煤粉加压气化技术 BGL气化技术 吹空气煤气化技术 多喷嘴水煤浆气化技术 四喷嘴对置式干煤粉加压气化技术 两段式干煤粉加压气化技术 多元料浆单喷嘴顶置气化技术 航天炉
循环发电。
2. 典型的煤气化技术
2.2 Texaco气化炉
结构组成： 由喷嘴、气化室、激冷室（或 废热锅炉）组成。 水煤浆（58~62wt%）供料 液态排渣炉 内壁衬里有多层耐火砖 水煤浆和氧气从炉顶的燃烧 器高速连续喷入气化室，高 温状态下工作的喷嘴设有冷 却水装置，水煤浆喷入气化 炉内迅速发生反应，数秒钟 内完成气化过程。 气化炉的下部因冷却方式不 同有2种形式，一种激冷型 冷却方式，一种废热锅炉型。
空分装置投资。
煤气化技术简介
煤气化技术煤气化已有100多年的发展历史，先后开发了200多种气化工艺或气化炉型，有工业化应用前景的十余种。
煤气化可分为完全气化和不完全气化两大类：完全气化是指煤及其它固体原料与气化剂进行一步法化学反应，生成可燃气或合成气；不完全气化是指固体原料进行热加工时，除生成可燃气外还有含碳固体产物（如煤炼焦过程）。
这些产物又可进行加工利用。
国外为了提高燃煤电厂热效率，减少环境污染，对煤气化联合循环发电技术作了大量工作，促进了煤气化技术的开发。
目前已成功开发出了对煤种适应性广、气化压力高、生产能力大、气化效率高、污染少的新一代煤气化工艺，主要有荷兰壳牌（Shell）的粉煤气化工艺、德国克鲁伯—考柏斯（Krupp—Koppers）的Prenflo工艺，美国德士古（Texaco）和Destec 的水煤浆气化工艺以及德国黑水泵的GSP工艺等。
本章着重介绍我厂油改煤改造工程所引进的Shell粉煤气化工艺技术。
第一节煤气化技术分类及其发展一、煤气化技术分类最常用的气化分类方法是按煤和气化剂在气化炉内的相对运动来划分，大体可分成三种：逆流：固定床、移动床。
煤（焦）由气化炉顶部加入，自上而下经过干燥层、干馏层、还原层和氧化层，最后形成灰渣排出炉外；气化剂自下而上经灰渣层预热后进入氧化层和还原层（两者合称气化层）。
代表炉型为常压UGI炉和加压Lurgi炉，主要用于制取城市煤气。
固定床气化的局限性是对床层均匀性和透气性要求较高，入炉煤要有一定的粒(块)度及均匀性。
煤的机械强度、热稳定性、粘结性和结渣性等指标都与透气性有关，因此，固定床气化炉对入炉原料有很多限制。
并逆流或返混流：流化床、沸腾床。
气化剂由炉底部吹入，使细粒煤（＜6mm）在炉内呈并逆流反应，通常称为流态化或沸腾床气化。
煤粒( 粉煤)和气化剂在炉底锥形部分呈并流运动，在炉上筒体部分呈并流和逆流运动。
为了维持炉内的“沸腾”状态并保证不结疤，气化温度应控制在灰软化温度（ST）以下。
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煤气化技术简介及装置分类
煤气化是清洁利用煤炭资源的重要途径和手段。
目前，国内自行开发和引进的煤气化技术种类众多，但总体上可以分为以下三大类：
一、固定床气化技术
以鲁奇为代表的加压块煤气化技术。
鲁奇加压气化炉是由联邦德国鲁奇公司于1930年开发的，属第一代煤气化工艺，技术成熟可靠，是目前世界上建厂最多的煤气化技术。
鲁奇气化炉是制取城市坑口煤气装置中的心脏设备。
它适应的煤种广﹑气化强度大﹑气化效率高﹑粗煤气无需再加压即可远距离输送。
鲁奇气化技术的特点为：采用碎煤加压式填料方式，即连接在炉体上部的煤锁将原料制成常温碎煤块，然后从进煤口经过气化炉的预热层，将温度提高至300℃左右。
从气化剂入口吹进的助燃气体将煤点燃，形成燃烧层。
燃烧层上方是反应层，产生的粗煤气从出口排出。
炉篦上方的灰渣从底部出口排到下方连接的灰锁设备中，所以气化炉与煤锁﹑灰锁构成了一体的气化装置。
鲁奇炉的代表炉型即第三代MARK－IV/4型Ф3800mm加压气化炉, 炉体由内外壳组成，其间形成50mm的环形水冷夹套，是一种技术先进﹑结构更为合理的炉型。
我公司为河南义马、大唐克旗等制做了多台鲁奇式气化炉。
图1 鲁奇加压块煤气化装置
二、流化床气化技术
以恩德炉、灰熔聚为代表的气化技术。
恩德炉粉煤流化床气化技术是朝鲜恩德“七.七”联合企业在温克勒粉煤流化床气化炉的基础上，经长期的生产实践，逐步改进和完善的一种煤气化工艺。
灰融聚流化床粉煤气化技术根据射流原理，在流化床底部设计了灰团聚分离装置，形成床内局部高温区，使灰渣团聚成球，借助重量的差异达到灰团与半焦的分离，在非结渣情况下，连续有选择地排出低碳量的灰渣。
目前，中科院山西煤化所山西省粉煤气化工程研究中心开发的加压灰熔聚气化工业装置已经成功应用于晋煤集团天溪煤制油分公司1 0万吨/年煤基MTG合成油示范工程项目，该项目配备了6台灰熔聚气化炉（5开1备），气化炉操作压力0.6MPa，日处理晋城无烟煤1600吨，干煤气产量125000Nm3/h（配套30万吨/年合成甲醇）。
图2 灰熔聚气化反应装置
三、气流床气化技术
1、以壳牌、GSP、科林、航天炉、伍德、熔渣-非熔渣为代表的气流床技术
壳牌干煤粉气化工艺于1972年开始进行基础研究，1978年投煤量150 t／d的中试装置在德国汉堡建成并投人运行。
1987年投煤量250～400 t／d的工业示范装置在美国休斯敦投产。
在取得大量实验数据的基础上，日处理煤量为2000 t的单系列大型煤气化装置于1993年在荷兰Demkolec电厂建成，煤气化装置所产煤气用于联合循环发电，经过3年多示范运于1998年正式交付用户使用。
目前，我国已经引进23套
壳牌气化炉装置。
壳牌煤气化过程是在高温、加压条件下进行的，煤粉、氧气及少量蒸汽在加压条件下并流进人气化炉内，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。
由于壳牌气化炉采用较高的气化温度（>1400℃），其具有较好的煤种适应性、较高的碳转化率并且产品气体质量较高。
图3 壳牌气化反应装置
2、以德士古、多喷嘴为代表的水煤浆气流床技术
德士古气化炉如今已有五十多年的历史，是美国德士古公司的专利技术，采用水煤浆加压气化工艺。
目前国内大化肥装置较多采用德士古气化炉，并且世界范围内IGCC电站多采用德士古式气化炉。
德士古气化炉是一种以水煤浆进料的加压气流床气化装置，水煤浆由气化剂夹带由专门的单个喷嘴向下喷入炉内，
瞬间气化。
由华东理工大学研发的多喷嘴对置式水煤浆气化技术的化学反应原理与单喷嘴水煤浆气化技术相同，但其过程机理与受限射流反应器的单喷嘴水煤浆气化炉又有很大的不同，多喷嘴对置式水煤浆气化炉采用撞击流技术来强化和促进混合、传质、传热。
位于气化炉直筒段上部的4个工艺喷嘴在同一水平面上，相互垂直布置，通过4股射流的撞击可以使反应更充分并显著提高碳转化率。
目前，多喷嘴技术已经得到市场的认可，日处理量1800吨的气化装置已经在江苏灵谷顺利开车并稳定运行，同时其专利技术已经打入美国市场，并获得好评。
图4 多喷嘴气化炉的吊装现场。