煤炭气化工艺学-第四章-气化炉
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气化炉的工艺流程
气化炉的工艺流程一、原料准备气化炉的工艺流程是从固体燃料开始的，因此首先需要对原料进行准备。
通常使用的固体燃料主要包括煤炭、木材、秸秆等。
在进行气化之前，这些原料需要进行预处理，以确保其能够顺利地进入气化炉中进行气化。
预处理包括原料的破碎、干燥和筛分等步骤。
破碎是将原料进行颗粒度的降低，以便于气化时的均匀加热和反应。
干燥是为了降低原料中的水分含量，以减少气化过程中的能耗。
筛分是为了去除原料中的杂质，确保气化炉的运行稳定和气化产物的质量。
二、气化反应经过原料准备后，原料将进入气化炉，进行气化反应。
气化反应是指将固体燃料在高温下与气体或蒸汽进行化学反应，生成气体燃料的过程。
气化反应中主要生成的气体包括一氧化碳、氢气、二氧化碳等。
气化反应是一个复杂的化学过程，主要包括热解、氧化、还原等多种反应机制。
气化炉的设计主要是为了提供适宜的反应条件，包括适宜的温度、压力和气流速度等。
在气化反应中，固体燃料会经历干馏、热解和气相化等过程，生成气体、焦炭和灰渣等产物。
气化炉内通常会设置多层反应区，以确保气化反应的充分进行。
同时，还需要对气化炉进行严格的温度和气体成分控制，以确保气化过程的稳定和产物的质量。
三、气体净化在气化反应中生成的气体中，通常会包含一些有害物质和杂质，如焦油、硫化物、氰化物等。
为了确保气化产物的质量和安全应用，需要对气体进行净化处理。
气体净化一般包括冷凝、吸附、脱硫等步骤。
冷凝是将气体中的水蒸气和一些轻质烃类冷却凝结成液体，以除去气体中的水分和挥发性有机物。
吸附是通过吸附剂将气体中的杂质吸附到表面上，以去除气体中的硫化物、氰化物等有害物质。
脱硫是通过化学反应将气体中的硫化氢和二氧化硫转化为无害的硫酸盐或硫元素，以减少气体中的硫化物含量。
四、气体处理经过气体净化后，产生的气体通常还需要进行进一步的处理，以符合使用的要求。
气体处理一般包括加压、调节、储存等步骤。
加压是将净化后的气体进行增压，以提高气体的压力，以便于输送和使用。
煤炭气化方法—德士古气化工艺流程及工艺条件和气化指标(煤气化技术课件)
在加压下操作，可 配合不同合成工艺
进行等压操作
三废排放有 害物质少
气化炉结 构简单
碳转化率高
合成气质量好 煤种适应较广
优点
单炉产气能力大 开停车方便
需助溶剂 氧耗高 粉碎耗能大
需热备用炉
气化炉耐火材 料寿命短
缺点
工艺烧嘴寿命短
除褐煤因煤浆浓度 低不宜作原料外， 高灰分煤也不适用， 因难于磨碎和氧耗 太高
③氧煤比:提高氧煤比可使碳的转化率明显上升。
P214
图 氧煤比与气化温度的关系
气化压力2.45MPa（表压）；入炉煤量 （干）1.00~1.05t/h；煤浆质量分数为 60%；铜川煤
图 氧煤比与碳转化率的关系
气化压力2.45MPa（表压）； 气化温度 1380℃；入炉煤量（干）1.00~1.05t/h； 煤浆质量分数为60%
专业类：化工技术
知识点
1 2
+ -结构
O2 冷却水入口
喷嘴 冷却水出口 气化炉
耐火砖衬
水入口 渣出口
图 德士古气化炉
气化炉为一直立圆筒形钢制耐压容 器，炉膛内壁衬以高质量的耐火材 料，以防热渣和粗煤气的侵蚀。 气化炉近似绝热容器，故热损失 很少。
炉内无结构件，维修简单，运行 可靠性高。
• 由于高温下反应，有相当多的热量 随煤气以显热的形式存在。因此煤 气化的经济性必然与副产蒸汽相联 系。
采用废热锅炉的 间接冷却法
辐射式废热锅炉
对流式废热锅炉
700℃
300℃
进一步冷却至300℃，回收显热和 生产蒸汽。
熔渣粒固化、分离，落入下面的 淬冷水池，后经闭锁渣斗排出。
③煤气的冷却净化及三废处理
④气化压力
第四章、煤气化技术课件
煤气化技术
主讲人：张国伟
内容概要
克拉玛依职业技术学院
Karamay Vocational &Technical College
1、概述 2、煤炭气化原理 3、原料的性质对气化的影响 4、煤炭气化技术-固定床气化法 5、煤炭气化技术-流化床气化法
6、煤炭气化技术-气流床气化技术
2
1、煤气化工艺的工艺过程包括 哪些？
如甲醇低压合成），降低生产成本。如 Texaco气化压力可达6.5～8.5MPa， Shell气化压力为2～4MPa。
本节课总结：
1、什么是煤炭气化技术，煤炭气化工艺大概包括了那些工段？ 2、煤炭气化的产品包括哪些？ 3、煤炭气化技术分类包括哪些？ 4、煤炭气化过程的评价指标？ 5、煤炭气化简单流程？ P142：填空题2、3、5、7选择题2、3、6、7
水蒸气 消耗量
气化 强度
评价 指标
单炉生 产能力
V=
4
q1D2Vg
= Q入 - Q损失 Q入
热效率
气化 效率
= Q，100%
Q
4 煤气化的主要工艺流程
煤炭气化发展方向
高 高 现 降气压气气低化（化化合压效装成2力.0率置气；、成低气力压～由如结在脱除、大的高二气。煤发化 向8常与合硫尘气碳型压压甲压.5气压燃高展压，效器化转化缩气醚缩M化、气化和能化技机炉实率使P低轮技a气能大发率能耗（术，内现可煤）压机术化力型展和量或6联使环达气加气（发.与1炉向化气高实合生化境中入85电<化效现先实产0M发1友 含脱组%.炉回等现过进P0展好硫合～aM能收压等程脱，）的剂，9P气 度 温力利合压简从硫与a0I（减G，用成合化化 向 发）%而低、已 单 便 能C少石实，（成，向温 高 展；提TC压除达 炉 于 耗e污，总灰发合采x尘T气化煤污2提。含2气 实 和省能电染石ea不m成用0C化温中染高目x技c去耗化 现 操技。）0断gOa甲o高温度有，碳前术/c0合降术煤 自 作+和开，如醇mo技 断t度为机对转碳效H相/气量 动 费发S3d1高物煤化转术 进2h(化达新0已 控 用以标e达质种率化不 步0温到的l)达 制 。上0l1分适和率以单度～8气4和2。解应煤高0下0台116化%0优气性气达P42。0～气技～00r09化广质气与进合化e001术现8化t9n～℃，。量化其技应7/操%0f和代d0炉%1。消尘，l技他术用～作0。o5新煤。气℃气除降降术先联气09，大型09化，化或到低化℃%降型气温流1减建煤炉，，化～低化度化少设量煤S炉环效更高床h环投气，e保果好，气境资l中l
主讲人：张国伟
内容概要
克拉玛依职业技术学院
Karamay Vocational &Technical College
1、概述 2、煤炭气化原理 3、原料的性质对气化的影响 4、煤炭气化技术-固定床气化法 5、煤炭气化技术-流化床气化法
6、煤炭气化技术-气流床气化技术
2
1、煤气化工艺的工艺过程包括 哪些？
如甲醇低压合成），降低生产成本。如 Texaco气化压力可达6.5～8.5MPa， Shell气化压力为2～4MPa。
本节课总结：
1、什么是煤炭气化技术，煤炭气化工艺大概包括了那些工段？ 2、煤炭气化的产品包括哪些？ 3、煤炭气化技术分类包括哪些？ 4、煤炭气化过程的评价指标？ 5、煤炭气化简单流程？ P142：填空题2、3、5、7选择题2、3、6、7
水蒸气 消耗量
气化 强度
评价 指标
单炉生 产能力
V=
4
q1D2Vg
= Q入 - Q损失 Q入
热效率
气化 效率
= Q，100%
Q
4 煤气化的主要工艺流程
煤炭气化发展方向
高 高 现 降气压气气低化（化化合压效装成2力.0率置气；、成低气力压～由如结在脱除、大的高二气。煤发化 向8常与合硫尘气碳型压压甲压.5气压燃高展压，效器化转化缩气醚缩M化、气化和能化技机炉实率使P低轮技a气能大发率能耗（术，内现可煤）压机术化力型展和量或6联使环达气加气（发.与1炉向化气高实合生化境中入85电<化效现先实产0M发1友 含脱组%.炉回等现过进P0展好硫合～aM能收压等程脱，）的剂，9P气 度 温力利合压简从硫与a0I（减G，用成合化化 向 发）%而低、已 单 便 能C少石实，（成，向温 高 展；提TC压除达 炉 于 耗e污，总灰发合采x尘T气化煤污2提。含2气 实 和省能电染石ea不m成用0C化温中染高目x技c去耗化 现 操技。）0断gOa甲o高温度有，碳前术/c0合降术煤 自 作+和开，如醇mo技 断t度为机对转碳效H相/气量 动 费发S3d1高物煤化转术 进2h(化达新0已 控 用以标e达质种率化不 步0温到的l)达 制 。上0l1分适和率以单度～8气4和2。解应煤高0下0台116化%0优气性气达P42。0～气技～00r09化广质气与进合化e001术现8化t9n～℃，。量化其技应7/操%0f和代d0炉%1。消尘，l技他术用～作0。o5新煤。气℃气除降降术先联气09，大型09化，化或到低化℃%降型气温流1减建煤炉，，化～低化度化少设量煤S炉环效更高床h环投气，e保果好，气境资l中l
煤炭气化—气化炉的基本原理
化
气化温度℃ 440～1400
800～1100 1200～1700
>1500
优点
低温煤气易于净 *操作简单，动
化*适于高灰熔 力消耗少*对耐
点煤*技术成熟， 火炉衬要求低*
全世界煤气化装 适于高灰熔点的
置容量占90%
煤
碳转化率高*液 态灰渣易排出放 大容量：5000 吨/日*负荷跟踪
好（50%） *煤种适应性广
N ——返混程度 XC ——碳的转化率 K ——反应速率常数 T ——温度
ρ煤 取决于煤的的表观密度ρs（原料煤性质） 煤堆的疏松程度ε（反应器类型）
所要求碳的转化率（XC）的下降 τ随以下的因素而减小 返混的减少（N值上升）
反应速率常数K的上升、温度的上升和更高的反应性
不同反应器类型煤容积气化强度（qm/vR）的比较
②流化床气化炉 原料：3~5mm 加料方式：上部加料 排灰方式：固态排渣 灰渣和煤气出口温度：接近炉温 炉内情况:悬浮沸腾
③气流床气化炉 原料：粉煤（70％以上通过200目） 加料方式：下部与气化剂并流加料 排灰方式：液态排渣 灰渣和煤气出口温度：接近炉温 炉内情况：煤与气化剂在高温火焰中反应
煤种适应性 广
*气化效率 高
固定床
流化床
气流床 熔融床
缺点
不适于焦结性强 的煤
*低温干馏产生煤 焦油、沥青等
*单段炉不易大型 化，1200吨/日
*容量较小 1500吨/日 *飞灰中未燃 尽碳多（第
二代利用灰 团聚功能）
*对耐火炉衬 要求高（第 二代用水冷
套） *适于低灰熔
点煤
适于低 灰熔点
煤
碳转化（%）
④熔池气化炉
气－固－液三相反应气化炉 原料：6㎜以下直至煤粉所有范围的煤粒 加料方式：燃料与气化剂并流加入 排灰方式：液态 灰渣和煤气出口温度：接近炉温 炉内情况：熔池是液态的熔灰、熔盐或熔融金属作为气化剂和煤的 分散剂，作为热源供煤中挥发物的热解和干馏。
气化温度℃ 440～1400
800～1100 1200～1700
>1500
优点
低温煤气易于净 *操作简单，动
化*适于高灰熔 力消耗少*对耐
点煤*技术成熟， 火炉衬要求低*
全世界煤气化装 适于高灰熔点的
置容量占90%
煤
碳转化率高*液 态灰渣易排出放 大容量：5000 吨/日*负荷跟踪
好（50%） *煤种适应性广
N ——返混程度 XC ——碳的转化率 K ——反应速率常数 T ——温度
ρ煤 取决于煤的的表观密度ρs（原料煤性质） 煤堆的疏松程度ε（反应器类型）
所要求碳的转化率（XC）的下降 τ随以下的因素而减小 返混的减少（N值上升）
反应速率常数K的上升、温度的上升和更高的反应性
不同反应器类型煤容积气化强度（qm/vR）的比较
②流化床气化炉 原料：3~5mm 加料方式：上部加料 排灰方式：固态排渣 灰渣和煤气出口温度：接近炉温 炉内情况:悬浮沸腾
③气流床气化炉 原料：粉煤（70％以上通过200目） 加料方式：下部与气化剂并流加料 排灰方式：液态排渣 灰渣和煤气出口温度：接近炉温 炉内情况：煤与气化剂在高温火焰中反应
煤种适应性 广
*气化效率 高
固定床
流化床
气流床 熔融床
缺点
不适于焦结性强 的煤
*低温干馏产生煤 焦油、沥青等
*单段炉不易大型 化，1200吨/日
*容量较小 1500吨/日 *飞灰中未燃 尽碳多（第
二代利用灰 团聚功能）
*对耐火炉衬 要求高（第 二代用水冷
套） *适于低灰熔
点煤
适于低 灰熔点
煤
碳转化（%）
④熔池气化炉
气－固－液三相反应气化炉 原料：6㎜以下直至煤粉所有范围的煤粒 加料方式：燃料与气化剂并流加入 排灰方式：液态 灰渣和煤气出口温度：接近炉温 炉内情况：熔池是液态的熔灰、熔盐或熔融金属作为气化剂和煤的 分散剂，作为热源供煤中挥发物的热解和干馏。
煤炭气化工艺学-第四章-气化炉
第四章 气化炉
第一节 气化炉概述 第二节 移动床气化炉
2021/2/16
第三节 流化床气化炉 第四节 气流床气化炉 第五节 熔融床气化炉 第六节 工业上常用炉型的比较 《煤炭气化工艺学》
熟悉熔融床气化 炉结构、气化工 艺流程及工艺参
数
知识目标
掌握气化用煤的种 类、气化炉的种类 及结构、工艺流程、
工艺参数等
2021/2/16
《煤炭气化工艺学》
四、煤炭气化过程的主要评价指标
热效率计算公式如下：
' Q入 Q热损失 Q入
2021/2/16
《煤炭气化工艺学》
气固相反应
二、气固相反应
气当化气剂流以速较度小继的续速增度大通，过颗床粒层之时间．的气空体隙
经开过始固在增体气大颗化，粒炉床堆内层积，膨时物胀所，形质高成基度的本增空上加隙以，，两床床种层相态 出内 称 程 上，上到运流化固固是部在会这所部一动体，体定连加气存 另 的流有时以的定剧带即故颗床续人(在 外 固化部的燃称颗限烈出固称粒。进、床分床， 是 体料为粒度，，体时为静对行形阶粒层是一 固 如气被时但床颗的移止气的成段度相而以是 相 灰化气，仍层粒床动不化，的称，较当被缓气 即 渣流颗然的具层床动炉燃灰剂气如小于称慢相 燃 等托粒逗这有称较，而料擅)果的一为固和的起被留种了流为这言连从即 料 。流颗个气速气相，全在状流化合时，续底空 和 工速粒气流度化反流部床态体床理的由从部气 燃 业进被流床向时应体托层叫的。。床于气连一带输。、 料 上下形流起内固特。层气化续步出送气氧 把移速，而体性一化炉的成增流设动化气这增颗不流，般过的排的大化备，后、种加粒被态这煤，床，形水反将，因气成蒸应，
《煤炭气化工艺学》
世 界 煤
①增大气化炉规模，提高单炉制气能力。 ②提高气化炉的操作压力，降低压缩动力消耗，
第一节 气化炉概述 第二节 移动床气化炉
2021/2/16
第三节 流化床气化炉 第四节 气流床气化炉 第五节 熔融床气化炉 第六节 工业上常用炉型的比较 《煤炭气化工艺学》
熟悉熔融床气化 炉结构、气化工 艺流程及工艺参
数
知识目标
掌握气化用煤的种 类、气化炉的种类 及结构、工艺流程、
工艺参数等
2021/2/16
《煤炭气化工艺学》
四、煤炭气化过程的主要评价指标
热效率计算公式如下：
' Q入 Q热损失 Q入
2021/2/16
《煤炭气化工艺学》
气固相反应
二、气固相反应
气当化气剂流以速较度小继的续速增度大通，过颗床粒层之时间．的气空体隙
经开过始固在增体气大颗化，粒炉床堆内层积，膨时物胀所，形质高成基度的本增空上加隙以，，两床床种层相态 出内 称 程 上，上到运流化固固是部在会这所部一动体，体定连加气存 另 的流有时以的定剧带即故颗床续人(在 外 固化部的燃称颗限烈出固称粒。进、床分床， 是 体料为粒度，，体时为静对行形阶粒层是一 固 如气被时但床颗的移止气的成段度相而以是 相 灰化气，仍层粒床动不化，的称，较当被缓气 即 渣流颗然的具层床动炉燃灰剂气如小于称慢相 燃 等托粒逗这有称较，而料擅)果的一为固和的起被留种了流为这言连从即 料 。流颗个气速气相，全在状流化合时，续底空 和 工速粒气流度化反流部床态体床理的由从部气 燃 业进被流床向时应体托层叫的。。床于气连一带输。、 料 上下形流起内固特。层气化续步出送气氧 把移速，而体性一化炉的成增流设动化气这增颗不流，般过的排的大化备，后、种加粒被态这煤，床，形水反将，因气成蒸应，
《煤炭气化工艺学》
世 界 煤
①增大气化炉规模，提高单炉制气能力。 ②提高气化炉的操作压力，降低压缩动力消耗，
煤化工课件
技术：德士古气化炉、Shell气化炉
应用：合成航空燃料油合成氨、合成甲烷、合成甲醇、 醋酐、二甲醚以及合成液体燃料等
4.作为冶金用还原气
原因：煤气中的CO和H2具有很强的还原作用 应用： 1）在冶金工业中，利用还原气可直接将铁矿石还原成海绵铁； 2）在有色金属工业中镍、铜、钨、镁等金属氧化物也可用还原 气来冶炼。因此，冶金还原对煤气中的CO含量有要求。
第四章 煤 的 气 化
化学化工学院 任永胜
目录
概述 煤气化原理、气化炉原理
气化工艺 气化的影响因素、循环发电
4.1 煤气化概述
一、煤气化的定义和实质 煤的气化过程是一个热化学过程，在特定的设备（气
化炉）内它以煤为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、 水蒸汽或氢气为气化剂（又称气化介质），在高温的条件 下，通过部分氧化反应将原料煤从固体燃料转化为气体燃 料（即气化煤气，或简称煤气）的过程。
煤气化的化学
煤 加热
+ O2
燃烧
密闭
干馏
+ H2O或H2 + 部分O2 气化
气化：C + H2O = CO + H2 C + ½ O2 = CO
燃烧：C + O2 = CO2 气化：C + CO2 = 2 CO
△Hr = 131 kJ/mol 吸热反应 △Hr = -111 kJ/mol 放热反应 △Hr = -394 kJ/mol 放热反应 △Hr = 173 kJ/mol 吸热反应
2.作为民用煤气
应用：城市煤气
要求：热值在12600～16800kJ／m3，要求CO含量小于 10％，H2、CH4及其他烃类可燃气体含量应尽量高。 技术：鲁奇炉
3.作为化工合成和燃料油合成的原料气
应用：合成航空燃料油合成氨、合成甲烷、合成甲醇、 醋酐、二甲醚以及合成液体燃料等
4.作为冶金用还原气
原因：煤气中的CO和H2具有很强的还原作用 应用： 1）在冶金工业中，利用还原气可直接将铁矿石还原成海绵铁； 2）在有色金属工业中镍、铜、钨、镁等金属氧化物也可用还原 气来冶炼。因此，冶金还原对煤气中的CO含量有要求。
第四章 煤 的 气 化
化学化工学院 任永胜
目录
概述 煤气化原理、气化炉原理
气化工艺 气化的影响因素、循环发电
4.1 煤气化概述
一、煤气化的定义和实质 煤的气化过程是一个热化学过程，在特定的设备（气
化炉）内它以煤为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、 水蒸汽或氢气为气化剂（又称气化介质），在高温的条件 下，通过部分氧化反应将原料煤从固体燃料转化为气体燃 料（即气化煤气，或简称煤气）的过程。
煤气化的化学
煤 加热
+ O2
燃烧
密闭
干馏
+ H2O或H2 + 部分O2 气化
气化：C + H2O = CO + H2 C + ½ O2 = CO
燃烧：C + O2 = CO2 气化：C + CO2 = 2 CO
△Hr = 131 kJ/mol 吸热反应 △Hr = -111 kJ/mol 放热反应 △Hr = -394 kJ/mol 放热反应 △Hr = 173 kJ/mol 吸热反应
2.作为民用煤气
应用：城市煤气
要求：热值在12600～16800kJ／m3，要求CO含量小于 10％，H2、CH4及其他烃类可燃气体含量应尽量高。 技术：鲁奇炉
3.作为化工合成和燃料油合成的原料气
煤炭气化方法—常压温克勒气化工艺流程及工艺条件和气化指标(煤气化技术课件)
二次气化剂过多，则产品气将被不必要地烧掉。
二次气化剂入口
a 单炉生产能力大；
c 可气化细颗粒煤；
e 运行可靠，开停 车容易。
b 气化炉结构简单；
d 出炉煤气基本上 不含焦油；
由于煤的干馏和气化是在相同温度下进行 的，相对于移动床的干馏区来讲，其干馏 温度高得多，所以煤气中几乎不含有焦油， 酚和甲烷的含量也很少，排放的洗涤水对 环境的污染较小。
a 气化温度低
为防止细粒煤粒中灰分在高 温床中软化和结渣，破坏气 化剂在床层截面上的均匀分 布，流化床气化时的操作温 度应控制在900℃左右，所 以必须使用活性高的煤为原 料，并因此限制了煤气产量 和碳转化率的进一步提高。
b 气化炉设备庞大
由于流化床上部固体物料处 于悬浮状态，物料运动空间 比固定床气化炉中燃料层和 上部空间所占的总空间大的 多，故流化床气化时以容积 计的气化强度比固定床时要 小得多。
1）进煤
将0-10mm的原料煤由螺旋加料器加入 圆锥部分的腰部。
加煤口 煤仓 供料螺旋
2）流化
A 炉箅安装在圆锥体部分，炉箅直径 比上部炉膛的圆柱形部分的直径小， 鼓风气流沿垂直于炉箅的平面进入炉 内。这样的结构为床层中的颗粒进行 正规和均匀的循环创造了良好条件。
B 气化剂自炉箅下部供入，由不同高 度的喷嘴环输入炉中。
③ 原料 粒度为0~10mm的褐煤、不黏煤、弱黏煤和长焰煤等均可使用，但要求具 有较高的反应性。 流化床气化时床层温度较低，碳浓度也较低，故不适宜使用低活性、低灰熔 点的煤料。
④二次气化剂用量及组成
气化炉身中部引入的二次气化剂用量和组成须 与被带出的未反应碳量成适当比例。
二次气化剂过少，则未反应碳得不到充分气化 而被带出，造成气化效率下降；
二次气化剂入口
a 单炉生产能力大；
c 可气化细颗粒煤；
e 运行可靠，开停 车容易。
b 气化炉结构简单；
d 出炉煤气基本上 不含焦油；
由于煤的干馏和气化是在相同温度下进行 的，相对于移动床的干馏区来讲，其干馏 温度高得多，所以煤气中几乎不含有焦油， 酚和甲烷的含量也很少，排放的洗涤水对 环境的污染较小。
a 气化温度低
为防止细粒煤粒中灰分在高 温床中软化和结渣，破坏气 化剂在床层截面上的均匀分 布，流化床气化时的操作温 度应控制在900℃左右，所 以必须使用活性高的煤为原 料，并因此限制了煤气产量 和碳转化率的进一步提高。
b 气化炉设备庞大
由于流化床上部固体物料处 于悬浮状态，物料运动空间 比固定床气化炉中燃料层和 上部空间所占的总空间大的 多，故流化床气化时以容积 计的气化强度比固定床时要 小得多。
1）进煤
将0-10mm的原料煤由螺旋加料器加入 圆锥部分的腰部。
加煤口 煤仓 供料螺旋
2）流化
A 炉箅安装在圆锥体部分，炉箅直径 比上部炉膛的圆柱形部分的直径小， 鼓风气流沿垂直于炉箅的平面进入炉 内。这样的结构为床层中的颗粒进行 正规和均匀的循环创造了良好条件。
B 气化剂自炉箅下部供入，由不同高 度的喷嘴环输入炉中。
③ 原料 粒度为0~10mm的褐煤、不黏煤、弱黏煤和长焰煤等均可使用，但要求具 有较高的反应性。 流化床气化时床层温度较低，碳浓度也较低，故不适宜使用低活性、低灰熔 点的煤料。
④二次气化剂用量及组成
气化炉身中部引入的二次气化剂用量和组成须 与被带出的未反应碳量成适当比例。
二次气化剂过少，则未反应碳得不到充分气化 而被带出，造成气化效率下降；
气化炉的结构及技术要求
气化炉的结构及技术要求6.2.1.1气化炉的结构煤气化炉又称煤气发生炉 (gas producer) 。
煤气化的主要设备。
根据煤的性质和对煤气产品的要求有多种气化炉型式。
分为固定床移动床、沸腾床和气流床等形式。
煤在煤气化炉内会发生一系列复杂的物理变化和化学变化，主要有：煤的干燥、煤的干馏和煤的气化反应。
其中干燥指煤中水分的挥发，是一个简单的物理过程，而干馏和气化反应都是复杂的热化学过程，受煤种、温度、压力、加热速率和气化炉形式等多种因素的影响，和生产操作密切相关，是需要特别重视的。
煤的干馏又称为煤的热分解或热解，指煤中的有机物在高温下发生分解而逸出煤中的挥发成分，并残存半焦或焦炭的过程。
气化炉中的气化反应，是一个极其复杂的体系。
由于煤炭的“分子”结构很复杂，其中含有碳、氢、氧和其它元素，因而在讨论气化反应时总是以如下假定为基础，即仅考虑煤炭中的主要元素碳，且气化反应前发生煤的干馏和热解。
这样一来，气化反应主要是指煤中的碳和气化剂中的氧气、水蒸气和氢气的反应，也包括碳与反应物以及反应产物之间进行的反应。
某化工机械厂生产的气化炉的结构如图所示，该气化炉燃烧室筒体内径3200mm，主体高度 19074mm。
上球形封头、燃烧室筒体、筒体锻件材料为耐热钢SA387Cr11Cl2，相对应中国标准图 6-5气化炉的结构为 14CrMoR。
，上球形封头厚度60mm，燃烧室筒体壁度 78mm，筒体锻件的筒体部分壁度78mm。
激冷室腐蚀比较严重，所以内部堆焊。
故气化炉激冷室筒体采用复合钢板SA387Cr11Cl2+316L，筒体复合钢板厚度（ 78+4）mm，激冷室筒体内径 3192mm。
筒体锻件壁面在激冷室侧的要堆焊耐蚀层。
下锥体封头材料为耐热钢SA387Cr11Cl2，内表面堆焊堆焊耐蚀层，厚度为（（82+6）mm，气化炉主体高度19074mm。
气化炉技术特性参数：设计压力 5.56MPa,设计温度 455℃，工作介质：高温煤气、煤气、熔渣、黑水等。
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2020/4/3
《煤炭气化工艺学》
三、气化的几个重要过程
煤的 干燥
煤的 热解
煤的 反应
2020/4/3
《煤炭气化工艺学》
三、气化的几个重要过程
煤的干燥过程，实质上是水分从微孔中蒸发的过程。
空气煤气 混合煤气 水煤气 半水煤气
2020/4/3
以空气作为气化剂生产的煤气
以空气(富氧空气或纯氧)和水蒸气的混合物 作为气化剂，生产的煤气
将空气(富氧空气或纯氧)和水蒸气分别交替 送入气化炉内间歇进行生产的煤气
气体成分经过适当调整(主要是调整含氮气 的量)后，生产的符合合成氨原料气的要求 的煤气
控制步骤 2020/4/3
①气化剂向燃料颗粒表面的外扩散过程； ② 气化剂被燃料颗粒的表面吸附； ③ 吸附的气化剂和燃料颗粒表面上的碳进
行表面化学反应； ④生成的产物分子从颗粒表面脱附下来； ⑤产物分子从颗粒的表面通过气膜扩散到
气流主体。
《煤炭气化工艺学》
二、气固相反应
平衡常数kp如下： Kp=(Pco*PH2)/PH2O
以作为气化时需用的蒸汽而进入气化炉内。 气化反
加煤系 统
煤时的密封问 题。
应部分
①作用:保证了炉内料层
高度的稳定，同时也保证
气化炉的组成
了气化过程连续稳定地进 行.
②问题：对移动床而言，
由于炉箅(气化剂的分布
装置)和排灰系统结合在
一起，气化剂的均匀分布
排灰系统
和排灰操作是生产上较为 重要的两个问题。
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了解我国工业上常用 的气化炉及各种气化
炉的比较
《煤炭气化工艺学》
能力目标
会判断实际用煤 作为气化原料的 优劣、会流利的 讲述常用气化炉
的工艺流程
能掌握我国 气化用煤的 特性、常用 的气化炉形 式、用途等
2020/4/3
会解释一些实际 操作过程常出现 的问题及会分析 影响操作的因素
《煤炭气化工艺学》
《煤炭气化工艺学》
一、基本概念
①是煤炭气化的主要反应场所，首要考虑的问题是如何在低消耗的情况下，使煤
最大限度地转化为符合用户要求的优质煤气。
②由于煤炭气化过程是在非常高的温度下进行的，为了保护炉体而加设内璧衬里
或加设水套也是非常必要的。水套一方面可以起到保护炉体(也包要括考炉虑内煤的入布炉煤
器或搅拌装置)的作用，同时可以吸收气化区的热量而生产蒸汽，后该的部分分布蒸和汽加可
及后来设 计的六个 头的气化
发
污染。
炉等，使
展
得单炉产
趋
气能力大
⑤将煤炭气化过程和发电联合起来的生产技术越 幅度提高。
势
来越受到各国的重视并巳建成不同规模的生产厂
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《煤炭气化工艺学》
4-1 气化炉概述
基本概念 气固相反应 气化的几个重要过程 煤炭气化过程的主要评价指标 气化炉分类
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定义：正逆反应速度相等时， 化学反应就达到动态平衡。例 如对如下吸热反应
C+O2→CO2
化学平衡
影响因素：1、T--吸热反应，提高 温度有利于化学反应向生成产物的 方向进行；对于放热反应，则降低 温度有利于向生成产物的方向进行。
影响因素： 2、P--对反应后体积增加(即分子 数增加)的反应，随着压力的增加， 产物的平衡含量是减少的；反之， 对于体积减少的反应加压有利于产 物的生成。
流态化阶段。
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流化床：在流态化阶段，床层的 压降保持不变，基本等于床层的 重量，把这个极大值称临界流化
速度。
《煤炭气化工艺学》
二、气固相反应
均相反应与非均相反应
均相反应：气相中的反应。如CO与H2O 的反应等。
非均相反应：气固相的反应。如碳的燃 烧反应、水蒸气与炽热的碳之间的反应 等。
《煤炭气化工艺学》
一、基本概念
1、气化炉：进行煤炭气化的设备叫气化炉。 2、气化炉分类
按照燃料在气化炉 内的运动状况
移动床(又叫固定床) 沸腾床(又叫流化床) 气流床 熔融床
生产操作压力
常压气化炉 加压气化炉
排渣方式
固态排渣气化炉 液态排渣气化炉
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《煤炭气化工艺学》
一、基本概念
4、煤气的种类
气化炉类型
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《煤炭气化工艺学》
二、气固相反应
气流床：进入气流 床时，由于大量颗 粒被带出床外，床 层压降急剧下降。
三种床层中的压降 和传热
固定床的压力降主要是由 于流体和固体颗粒之间的 摩擦，以及流体流过床层 时，流道的突然增大和收 缩而引起的，随流速的增 大而成比例地增大，经过 一个极大值后．床层进入
世 界 煤
①增大气化炉规模，提高单炉制气能力。 ②提高气化炉的操作压力，降低压缩动力消耗，
以K—T炉 为例，20 世纪50年
代是双嘴
炭
减少设备尺寸，降低氧耗，提高碳的转化率。 炉，20世
气 化 技
③气流床和流化床技术日益发展，扩大了气化 煤种的范围。
纪70年代 采用了双 嘴和四头 八嘴，以
术 的
④提高气化过程的环保技术，尽量减少环境
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《煤炭气化工艺学》
气固相反应
二、气固相反应
气当化气剂流以速较度小继的续速增度大通，过颗床粒层之时间．的气空体隙
经开过始固在增体气大颗化，粒炉床堆内层积，膨时物胀所，形质高成基度的本增空上加隙以，，两床床种层相态 出内 称 程 上，上到运流化固固是部在会这所部一动体，体定连加气存 另 的流有时以的定剧带即故颗床续人(在 外 固化部的燃称颗限烈出固称粒。进、床分床， 是 体料为粒度，，体时为静对行形阶粒层是一 固 如气被时但床颗的移止气的成段度相而以是 相 灰化气，仍层粒床动不化，的称，较当被缓气 即 渣流颗然的具层床动炉燃灰剂气如小于称慢相 燃 等托粒逗这有称较，而料擅)果的一为固和的起被留种了流为这言连从即 料 。流颗个气速气相，全在状流化合时，续底空 和 工速粒气流度化反流部床态体床理的由从部气 燃 业进被流床向时应体托层叫的。。床于气连一带输。、 料 上下形流起内固特。层气化续步出送气氧 把移速，而体性一化炉的成增流设动化气这增颗不流，般过的排的大化备，后、种加粒被态这煤，床，形水反将，因气成蒸应，
第四章 气化炉
第一节 气化炉概述 第二节 移动床气化炉
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第三节 流化床气化炉 第四节 气流床气化炉 第五节 熔融床气化炉 第六节 工业上常用炉型的比较 《煤炭气化工艺学》
熟悉熔融床气化 炉结构、气化工 艺流程及工艺参
数
知识目标
掌握气化用煤的种 类、气化炉的种类 及结构、工艺流程、
工艺参数等