(完整版)国内外气流床气化技术比较分析
国内外各种先进煤气化技术
国内外各种先进煤气化技术一、引言二、煤气化技术概述：2.1 固定层制气工艺（移动床）2.2 流化床气化工艺2.3 气流床气化工艺2.4 其他煤气化技术三、国内主流煤气化技术详解3.1 Lurgi（鲁奇）煤气化技术3.2 Texaco（德士古）煤气化技术3.3 Shell煤气化技术工艺3.4 GSP煤气化技术3.5 Dow煤气化工艺3.6 Texaco、Shell、GSP三种气化技术对比四、其它煤气化技术4.1 第三代煤气化技术4.2 组合气化炉煤气化法五、国内外煤气化的技术现状和发展趋势5.1 国外技术现状和发展趋势5.2 国内的技术现状和发展趋势5.3 国内工业化煤气化装置技术最新成果一、引言我国石油资源相对短缺，仅占化石能源探明储量的51.3％，开采量仅为世界开采量的21.4％，石油供需矛盾日益突出。
由于世界资源日趋减少，中东地区战乱不止，石油价格动荡不稳因此大量依赖石油进口将严重威胁我国国民经济的运行安全。
同时，我国煤炭资源丰富，探明可采储量2040亿t(2002年)。
煤炭在一次能源消费结构中占有主导地位，20世纪80年代以来一直在70％上下。
专家研究认为，在未来相当长时期内，一次能源消费结构中煤炭仍将居主导地位，到2050年将维持在50％以上。
目前国内发展煤气化合成化工产品的势头很旺特别是在产地,一批新的煤化工项目开始起步,老企业正以现代新技术改造传统落后的生产装置,以油为原料的大、中型合成氨厂开始进行煤代油的技术改造。
通过改造可以达到降低生产成本，改善环境状况之目的。
本文针对这一情况综合介绍国内煤气化技术现状，并对目前主流煤气化技术作一横向对比。
煤炭气化，即在一定温度、压力条件下利用气化剂(O2、H2O或CO2)与煤炭反应生成洁净合成气(CO、H2的混合物)，是对煤炭进行化学加工的一个重要方法，是实现煤炭洁净利用的关键。
煤炭气化技术，尤其是高压、大容量气流床气化技术，显示了良好的经济和社会效益，代表着发展趋势，是现在最清洁的煤利用技术，是洁净煤技术的龙头和关键。
几种气流床气化炉部分气化指标的对比分析
几种气流床气化炉部分气化指标的对比分析几种气流床气化炉部分气化指标的对比分析王伟王延坤(兖矿国宏公司气化部,山东邹城,273500)摘要分析了三种气流床气化炉的氧耗问题!产气量问题和气体成分问题"关键词气流床气化指标对比分析中图分类号 TQ546.2 文献标识码 B 文章编号 1008-9411(2006)03-0059-03关于煤气化的几种气流床气化炉氧气消耗量的问题,单位质量原料煤有效气体产量高低的问题和出炉气体成分及二氧化碳含量高低的问题"这些问题都是煤气化过程当中的关键问题,分析这些问题有助于了解不同气化工艺的优劣,加深对不同气化工艺的认识,选择适宜的气化途径"首先列举德士古水煤浆气化工艺,对喷式新型气化工艺和谢尔干煤粉气化工艺的部分工艺指标"1 主要工艺指标1.1 德士古水煤浆气化工艺的主要工艺指标(1)入炉无水无灰基原料浆:8930kg(2)入炉水量:6700kg(3)入炉氧气流量:12360kg(4)产气量:25678kgCO 15980kg(折合570kmol)H2 890kg(折合445kmol)CO2 9108kg(折合207kmol)(5)每1kg煤需氧量:1.384kg(6)每1kg煤产有效气量:1.89kg(折合为01114kmol)(7)有效气体成分体积比:82.5%(8)二氧化碳体积比:17%1.2 新型水煤浆气化炉的主要工艺指标(1)无水无灰基原煤:28740kg(2)入炉水量:21700kg(3)氧气流量:37600kg(4)产气量:81921kgCO 52864kg(折合1888kmol)H2 2892kg(折合1446kmol)CO2 26165kg(折合594kmol)(5)每1kg煤需氧量:1.31kg(3)入炉氧气量:444kg(4)入炉总水量:49kg(5)产气量:956kgCO 788.8kg(折合28.17kmol)H2 28.2kg(折合14.1kmol)CO2 33.1kg(折合0.75kmol)(6)每1kg煤需氧量:0.95kg(7)每1kg煤产有效气量:1.74kg(折合为01090kmol)(8)有效气体成分体积比:90%(9)二氧化碳体积比:2.6%2 关于每1kg煤耗氧量的问题德士古水煤浆气化炉的每1kg煤需氧量为:11384kg对喷式新型水煤浆气化炉的每1kg煤需氧量:1131kg谢尔干煤气化炉的每1kg煤需氧量:0.95kg可以看出谢尔气化炉的耗氧量最低,这是因为谢尔气化炉是以干煤粉为原料的气化炉,入炉的水分非常的少,煤粉不完全燃烧产生的热量就非常多,炉内的热量相对比较富裕,所以每1kg煤的需氧量就比较低"不仅如此,还要加入一定量的蒸气,通过部分蒸气的分解来消耗一些热量,适当降低气化炉内的反应温度"德士古水煤浆气化炉和对喷式新型气化炉都是以水煤浆为原料的气化炉,炉内的热量平衡状况都相对比较紧张,都需要通过部分原料煤的完全燃烧来提供足够的热量,以满足气化反应的需要,所以它们的每1kg煤需氧量都比较高,但它们的每1kg煤的耗氧量也有一定的差距,这是因为新型气化炉的炉内操作温度比德士古气化炉的操作温度略低一些,德士古气化炉的操作温度必须要高一它的水蒸气分解量比较低,从水蒸气当中得到的氢比较少,因而表现出在出炉气当中碳氢元素的摩尔比远低于水煤浆气化工艺"这也是谢尔气化虽然它的出口气体当中有效气体(H2+CO)的含量比较高,但是每千克煤的有效气体产率却比较低的原因"水煤浆气化水蒸气的分解量高,导致了气化炉出口气体中氢气的比例高,导致了每1kg煤的有效气体产率比较高,虽然从质量上看每1kg煤的有效气体产率相差不大,但是从体积上看有效气体的产率相差就大了,因为氢的摩尔质量比较低,从质量上比较影响不明显"。
典型的激冷流程干粉气流床煤气化技术比较_
姜赛红 等
典型的激冷流程干粉气流床煤气化技术比较
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GSP 气化技术应用业绩
4 开 1 备最长连续运行 183 d ， 单炉最长连续运行 时间 68 d 。2013 年 气 化 炉 检 修 主 要 以 气 化 炉 常 规检修为主 ， 目前影响装置长 周 期 运 行 的 问 题 主 2013 要集中 在 水 冷 壁 和 煤 粉 系 统 的 稳 定 性 上 ， 年检修多是 围 绕 这 2 个 问 题 出 现 停 车 而 进 行 的 检修 。 1． 2 科林气化技术 德国科林公司成立于 1990 年， 由前东德燃料研 2012 究所研发部长 Wolf 博士及其同事发起成立， 年 2 月经过重组， 成立德国科林工业技术公司 （ 新 现在的总部及研发中心位于德国萨克森州 科林） ， 德累斯顿市， 其主要人员由术， 开拓中国市场， 主要业务是向客户提供专 利技术许可、 工艺包设计、 气化炉的详细设计以及 供应 烧 嘴、 煤粉进料调节器等少量关键核心 部件
表2
序号 工程名称
8 拉特罗布河谷合成氨项目 澳大利亚 AEC 公司 2 台 500 MW 预计 2014 9 Tenaska 公司天然气发电 10 煤制油项目 11 制气项目 12 中电投新疆 SNG 项目 泰勒维尔能源中心 3 台 500 MW 预计 2014 澳大利亚某业主 欧洲某业主 中电投集团 4 台 500 MW 预计 2014 3 台 500 MW 预计 2014 8 台 500 MW 预计 2015
修改本论文的毕东煌教授级高级工程师致谢。 致谢： 笔者向审阅、 2008 年毕业于南华 作者简介： 姜赛红（ 1982 年 － ） ， 女， 江苏南通人， 大学化学工程与工艺专业， 硕士， 工程师， 主要从事煤化工工艺设计。
气流床煤气化的技术现状和发展趋势 (1)
世界科学2005.133t 于广锁气流床煤气化的技术现状和发展趋势建设中的多喷嘴对置式水煤浆气化技术示范装置全景图前言我国的煤炭资源丰富,油气匮乏。
在未来几十年内,煤炭在我国能源结构中仍将占主导地位,它是我国战略上最安全和最可靠的能源。
但是,作为煤能源生产与消费大国,我国的煤炭利用技术总体上是落后的:效率低,造成能源浪费;污染严重,导致环境质量恶化。
煤炭气化,即在一定温度、压力条件下利用气化剂(O 2、H 2O 或CO 2)与煤炭反应生成洁净合成气(CO 、H 2的混合物),是对煤炭进行化学加工的一个重要方法,是实现煤炭洁净利用的关键。
煤炭气化技术,尤其是高压、大容量气流床气化技术,显示了良好的经济和社会效益,代表着发展趋势,是现在最清洁的煤利用技术,是洁净煤技术的龙头和关键。
气流床煤气化的优点并不仅仅在于减少空气排放物,它也生成许多具有商业价值的副产品,如高纯度硫、CO 2和无毒炉渣。
随着环境标准的日趋严格,气流床气化的优势越来越突出。
国外技术现状和发展趋势迄今,世界上已商业化的IGCC (Integrated Gasification Combined Cy -cle)大型(250MW 以上)电站都是采用气流床煤气化炉,可见其技术上具有优势。
它们是以水煤浆为原料的ChevronTexaco(Texaco)、Global E-Gas(Destec),以干粉煤为原料的Shell 、Prenflo 、Noell(GSP)。
ChevronTexaco 气化炉美国Texaco 开发的水煤浆气化工艺是将煤加水磨成浓度为60~65%的水煤浆,用纯氧作气化剂,在高温高压下进行气化反应,气化压力在3.0~8.5MPa 之间,气化温度~1400e ,液态排渣,煤气成份CO+H 2为80%左右,不含焦油、酚等有机物质,对环境无污染,碳转化率96~99%,气化强度大,炉子结构简单,能耗低,运转率高,而且煤适应范围较宽。
气流床煤气化的技术现状和多喷嘴对置式水煤浆气化技术的开发
气流床煤气化的技术现状和多喷嘴对置式水煤浆气化技术的开发于广锁, 刘海峰, 周志杰, 王亦飞, 王辅臣, 龚欣, 于遵宏(华东理工大学洁净煤技术研究所,上海 200237) 2005-09-16煤炭气化是对煤炭进行化学加工以实现煤炭洁净利用的关键。
气流床煤气化技术是现在最清洁的煤利用技术之一，主要包括：以水煤浆为原料的GE(Texaco)、Global E-Gas气化炉和以干粉煤为原料的Shell、Prenflo、Noell气化炉［1］。
在新型煤化工和能源转化技术中，煤气化都起有重要作用，特别是在我国，煤气化具有作为原料气和燃料气的双重市场需求，被广泛应用于化工、冶金、机械、建材等行业和煤气生产企业。
1国外技术现状和发展趋势1.1 技术现状1.1.1 GE(Texaco)气化炉美国Texaco公司(2005年5月气化部分被GE收购)开发的水煤浆气化工艺是将煤加水磨成水煤浆，用纯氧作气化剂，在高温高压下进行气化反应，液态排渣，煤气有效成分（CO＋H2）为80%(体积分数)左右，不含焦油、酚等有机物质，碳转化率96%～99%，气化强度大，炉子结构简单，煤适应范围较宽。
目前Texaco的最大商业装置是Tampa电站，于1989年立项，1996年7月投运，12月宣布进入验证运行。
该装置为单炉，日处理煤2 000～2 400 t，气化压力为2.8 MPa，冷煤气效率约76%。
喷嘴、气化炉、激冷环等为Texaco水煤浆气化的技术关键。
更大尺寸Texaco气化炉提高碳转化率的方案为：增加气化炉的停留时间；气化炉直径给定下增加长径比。
Texaco水煤浆气化技术自工业化应用以来，先后在世界各地建成多套生产装置，表1为Texaco水煤浆气化技术的应用情况。
从已投产的水煤浆加压气化装置的运行情况看，由于工程设计和操作经验的不完善，装置还没有达到长周期、高负荷、稳定运行的最佳状态。
存在的问题主要表现在以下几个方面。
◆烧嘴烧嘴是Texaco气化工艺的关键，其寿命直接决定着装置的长期、经济运行。
国内外典型气流床煤气化技术概述
烧室下部侧壁对置，可快速快速调节负荷范围（40%~ 100%）。但是烧 嘴隔焰罩和开工烧嘴容易产生过氧腐蚀损坏。激冷气压缩机主要是将冷 煤气送到气化炉顶部进行换热。
SHell 技术已在国内的湖北双环、神华集团、中原大化、河南永煤等 单位实现应用，全国共有 19 个项目，27 台气化炉用于合成氨、甲醇生产。
关键词：气流床 煤气化
所谓气流床煤气化是将气化剂夹带的煤粉或煤浆，通过特殊喷嘴送 入气化炉内，在高温下，煤氧等混合物迅速分解、燃烧、气化反应，产 生 CO 和 H2 为主的煤气化技术。国外 TCGP、SCGP、GSP 技术均发展成 熟，国内的多喷嘴、两段技术、HT-L、非熔渣 - 熔渣分级技术、多元料 浆技术正快速发展应用。煤气化作为煤化工的龙头，它的好坏决定着后 续工艺以及长远的经济效益。
两段技术已在内蒙古世林化工项目、华能满洲里煤化工项目、华能 绿色煤电 IGCC 项目等 5 家单位开建，部分已投产，主要用于生产甲醇、 发电等。
2.3 航天炉气化技术（HT-L）[6-7] 航天炉煤气化技术与 GSP 技术相似均采用下喷式气流床激冷流程， 但是知识产权独立。该技术对煤种要求低，热效率和碳转化率高。采用 激冷流程及灰渣水循环技术，对环境保护好。 HT-L 气化炉、烧嘴、破渣机、热风炉、激冷水循环泵等是此技术 的 核 心 设 备。 气 化 炉 采 用 盘 管 式 水 冷 壁， 四 组 管 绕 制 而 成， 盘 管 外 径 89mm，壁厚 8mm 径向热膨胀 6mm。自上而下单喷嘴喷射与 GSP 炉相同，
1.3 加压气流床（GSP）技术 [3] 合格煤粉经干燥后通过 N2 输送系统送至烧嘴，煤粉与其他气化剂（氧 气、水蒸气）经烧嘴同时喷入气化炉内的反应室，然后在高温、高压下 发生裂解、燃烧、气化反应，生成粗煤气。气化产生的熔渣以及粗煤气 一起进入气化炉下部的激冷室。冷却后的粗煤气去洗涤系统，熔渣通过 锁斗系统排出，激冷水送至污水处理系统。GSP 技术适用煤种广泛，输 送安全性高，运行周期长不需备炉，碳转化率高，合成气质量好。采用 激冷流程，工艺紧凑，流程简单，环境效益好。气化炉操作弹性大，负 荷调节灵活。点火升温迅速，设备及运行费用较低。开、停车操作方便， 时间短，从冷态达到满负荷仅需 1H。但是 GSP 技术存在工业化业绩少， 操作经验缺乏，加料计量过程复杂、投资较高，无独立灰水处理技术等 问题。 该技术设备主要包括磨煤机、给料锁斗、加料器、组合喷嘴、气化 炉、渣锁斗、破渣机、捞渣机、文丘里洗涤器、沉降槽、激冷水泵等。 气化炉上部为冷壁气化室，由水冷壁，水夹套组成。水冷壁是由特殊耐 热材料碳化硅为屏蔽涂层的盘管和翅片焊接组成的圆筒形内腔，采用以 渣抗渣的技术防止高温溶渣腐蚀及开停车产生应力对耐火材料的破坏。 下部为激冷室，内有激冷喷头和内衬筒，内衬筒与承压外壳环隙有激冷 水自下向上流动，在顶端环隙间径向流出，激冷室承压壳体的壁温不超 过 200℃。喷嘴由配有火焰检测器的点火喷嘴和生产喷嘴所组成，中心向 外环隙依次为燃料气、冷却水、氧 / 蒸汽、冷却水、煤粉通道、冷却水 6 个通道。 GSP 技术虽然进入国内较晚，但是凭借其自身优势已经在我国的山 西兰花煤化工有限责任公司醇、氨（300/100kt/a）项目、神华宁煤集团有 限责任公司（1670Kt/a）甲醇项目、贵州开阳化工有限公司（500Kt/a） 合成氨项目、淮南集团合成氨项目开始应用实施。 2 国内气流床煤气化技术 2.1 多喷嘴对置式水煤浆气化技术（OMB）[4] 多喷嘴对置式水煤浆气化技术是在 TexaCO 技术的基础上发展起来 的，其反应机理与 TexaCO 技术相同，流程相似。该技术采用多喷嘴对置 技术，雾化效果好。负荷可调节范围大，速度快，装置适应能力强，气 化效率高。洗涤冷却室采用喷淋鼓泡复合床，热质传递效果好，液位稳。 气体初步净化系统采用分级净化，系统压降低，高效节能，合成气中灰 含量低。采用蒸发热水塔的渣水处理系统，热传递效率高，水循环流程 简单，耐结垢。但是也存在炉体拱顶处耐火材料烧损快的技术问题。 OMB 技术的关键设备有：磨煤机、高压煤浆泵、气化炉、工艺喷嘴、 煤气初步净化设备、蒸发热水塔、滚筒筛、渣锁斗、捞渣机、激冷水泵。 气化炉上部为气化室，内衬耐火砖，气化室中上部布置工艺喷嘴，喷嘴 在同一水平面。气化炉下部为激冷室，采用复合床结构形式消除了带水、 带灰问题。工艺喷嘴采用外混式、新型预膜式喷嘴，喷嘴流道介质由内 向外依次为氧气、煤浆、氧气。喷嘴头部（向火面）采用盘管冷却来防 止喷嘴损坏，由 1 套单独的系统向喷嘴供应冷却水，该系统设置了复杂 的安全联锁。一般使用 3 个月后需更换喷嘴头部或在喷嘴头部堆焊的耐
气流床煤气化技术分析
仍占有主导地位，怎样合理使用煤炭资源成为我国煤炭资源 处理的首要问题。在煤炭利用技术中，煤气化技术作为煤炭 能源转化的基础技术，在煤炭能源使用方面占有重要的地位。
Shell 工艺技术特点如下 ： （1）原料煤适用范围较宽，煤种适应性强，如褐煤、烟煤、 无烟煤等各种煤均可使用；对煤的性质，如粒度、结焦性、灰分、 水分、硫分、氧分等含量均不敏感。 （2）气化炉为水冷壁式，基本消除频繁检修、炉内耐火 衬里更换频繁和耗费昂贵的弊端。单台气化炉产气能力大， 具有高效、大型化和长周期运行的显著特点。 （3） 具 有 较 高 的 热 效 率， 碳 转 化 率 可 高 达 99%， 原 料 煤能量回收率高，冷煤气效率可达 86%，比煤耗可达 600kg/ 1 000m3（CO+H2）， 比 氧 耗 为 365m3O2/1 000m3（CO+H2）， 粗 煤气成分中，CO+H2 的比例可达 86%[2]。 2.2 航天炉HT-L粉煤加压气化技术
可达 70%~75% ；⑥有效气成分高，干基有效气中（CO+H2）≥ 80%（φ）[1] ；⑦碳转化率高，最高可达 96%。
1.2 新型（对置式多喷嘴）水煤浆加压气化
按照燃料在气化炉内的运动状态，煤气化工艺技术一般
新型（对置式多喷嘴）水煤浆加压气化技术是华东理工
分为三种类型 ：移动床（也被称为固定床）、流化床和气流 大学开发的目前最先进的水煤浆气化技术之一。多喷嘴对置
GEGP 工艺 ：合成气有效气（CO+H2）≥ 76% ； 晋华炉工艺 ：合成气中有效气（CO+H2）≥ 80%[4] ； HT-L 工艺 ：合成气中有效气（CO+H2）为 86%~92%[3]。 3.4 耗煤量和耗氧量 不同气化技术的原料（煤、氧气）消耗指标（如比煤耗和 比氧耗）主要取决于原料煤的进料形式和气化炉结构，对于 GEGP 和晋华炉同属于水煤浆湿法进料，气化炉均为气流床和 单烧嘴顶喷形式，因此，其原料煤和氧气消耗量接近，比煤 耗约 610kg/km3（CO+H2），比氧耗约 390~405m3/km3（CO+H2）。 航天炉 HT-L 采用粉煤气力输送进料，省去水煤浆加压气 化技术中水气化所需负荷，降低比氧耗和比煤耗，比煤耗约 550kg/km3（CO+H2），比氧耗约 310m3/km3（CO+H2）。 3.5 对下游装置的影响 GEGP 工艺 ：气化装置出口 CO 干基含量约 52%，H2 干基 含量约 31%，由于采用全激冷流程，水气比约为 1.3~1.4，足 以满足下游变换反应对水蒸气的需要，且流程设置按耐硫中 温变换串低温变换比较顺畅。 晋华炉工艺 ：气化装置出口 CO 干基含量约 52%，H2 干 基含量约 31%，由于采用废锅 + 激冷流程，水气比可调控范 围 0.5~1.0，具体可根据下游变换对合成气水气比的要求来调 整，实现在满足下游化工合成的基础上最大限度地回收合成 气中的高品位热量。 航天炉 HT-L 工艺 ：气化装置出口合成气中 CO 高达 60%， 由于是 4.0MPaG 气化，则合成气中水气比约 0.9，基于高 CO 含量和中等比例水气比的特点，对于本项目下游合成气 H2/CO 要求，变换装置在设计和运行时需要特别注意防止超温的问 题，针对该工况，变换装置多采用多级变换炉串联工艺（双 等温、等温 + 绝热等流程），同时还需要可靠的变换炉急冷气 措施。 3.6 热量回收方法 GEGP 工艺 ：可选用激冷流程和废锅 + 激冷两种流程，其 中绝大多数采用激冷流程。 晋华炉工艺 ：可采用废锅 + 激冷流程，废锅回收的高品位 显热约相当于原料煤低温热值 15%，同时副产 10.0~12.0MPaG 高压饱和蒸汽，过热后可用于驱动空分透平。 航天炉 HT-L 工艺 ：可采用激冷流程和废锅 + 激冷流程两 种，其中绝大部分为激冷流程。 3.7 装置投资 GEGP 工艺 ：由于 GEGP 工艺烧嘴有效周期短，故需考虑 备炉。 晋华炉工艺 ：气化炉为可靠的水冷壁结构 + 组合式烧嘴， 可考虑不留备炉，减少装置投资。 HT-L 工艺 ：气化炉为可靠的水冷壁结构 + 组合式烧嘴， 可考虑不留备炉，减少装置投资。
气流床煤气化技术特点
气流床煤气化技术1、Texaco水煤浆加压气化技术Texaco气化工艺最早开发于20世纪40年代后期。
由美国德士古(Fexaco)石油公司开发，该技术现属美国GE公司所拥有，又称为GE气化技术，国外已于20世纪80年代成功用于商业运行，1983年美国EASTMAN生产甲醇、醋酸酐，1984年日本UBE生产氨；1984年、1996年美国在Coo l‐water和Tampa建成IGCC装置；我国鲁南化肥厂于1993年建成首套德士古气化装置用于生产氨。
兖矿鲁南化肥厂的德士古气化装置，是我国从国外引进的第一套德士古煤炭气化装置，采用水煤浆进料在加压下来生产合成氨的原料气体。
目前Texaco气化装置在第二代气流床技术中，建设装置最多、商业运行时间最长、用于化工生产技术成熟可靠。
德士古气化是第二代气流床水煤浆气化技术的代表，以水煤浆单烧嘴顶喷进料，耐火砖热壁炉，激冷流程为主。
(1)Texaco水煤浆气化工艺原理Texaco水煤浆气化属气流床气化工艺技术，即水煤浆与气化剂(纯氧)在气化炉内特殊喷嘴中混合，高速进入气化炉反应室，遇灼热的耐火砖瞬间燃烧，直接发生火焰反应。
微小的煤粒与气化剂在火焰中作并流流动，煤粒在火焰中来不及相互熔结而急剧发生部分氧化反应，反应在数秒内完成。
在上述反应时间内，放热反应和吸热反应几乎是同时进行的，因此产生的煤气在离开气化炉之前，碳几乎全部参与了反应。
在高温下所有干馏产物都迅速分解转变为均相水煤气的组分，因而生成的煤气中只含有极少量的CH4。
Texaco水煤浆气化炉所得煤气中含有CO、H2、CO2和H2O四种主要组分，它们存在平衡关系：CO+H2O⇋ CO2+H2。
在气化炉的高温条件下，上述反应很快达到平衡，因此气化炉出口的煤气组成相当于该温度下一氧化碳水蒸气转化反应的平衡组成。
(2)Texaco水煤浆气化主要设备①Texaco气化炉气化炉为一直立圆筒形钢制耐压容器，内壁衬以高质量的耐火材料，可以防止热渣和粗煤气的侵蚀。
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煤气化技术的分类
煤
煤气
固定床
流化床
气流床
气流床气化炉气化效率 高、污染易处理、可控 制富氧度调节合成气品 质，适用于对合成气热 值有较高要求的燃气用 户，或大型煤化工用户， 适用性广。
气流床气化炉是煤气化 发展的方向！
气流床气化技术的分类方法
气化原料
气化炉结构
干粉气化 水煤浆气化
308Nm3/kNm3(CO+H2) 640kg/kNm3(CO+H2)
＞99% 90%~93%
三菱重工两段炉（MHI）
干粉 NO. 06
MHI炉结构
气化炉特点： 1、干粉气化 2、两段进料 3、空气气化
MHI炉工艺流程
MHI炉发展历程
1700t/d IGCC Power Plant 200t/d Experimental Power Plant 2t/d Experimental24t/d Experimental Apparatus Apparatus
煤气冷却方式
绝热炉膛 水冷壁炉膛
煤气流动方向
水激冷
辐射废锅
煤气下行
煤气上行
国内外主流气流床气化炉
K-T炉
科达炉
Prenflo炉 五环炉
Shell炉 航天炉
GSP
东方炉
科林
两段炉
MHI两段炉 科达炉
干粉气化
水煤浆气化
德士古气化炉 E-Gas 清华炉 华理四喷嘴气化炉 多元料浆气化炉
干粉 NO. 01
多元料浆：指对固体或液体含碳物质 （包括煤、石油焦、沥青、油、煤液 化残渣）与流动相（水、废液、废水） 通过添加助剂（分散剂、稳定剂、pH 调节剂、湿润剂、乳化剂）所制备的 料浆
多元料浆气化工艺流程
多元料浆气化炉业绩
多元料浆气化炉业绩
华理四喷嘴气化炉
水煤浆 NO. 05
四喷嘴气化炉结构
四喷嘴气化炉工艺流程
K-T炉工艺流程
系统组成： 1、煤粉制备系统 2、煤粉和气化剂输送系 统 3、气化系统 4、废热回收系统 5、洗涤冷却系统
K-T炉操作条件与气化指标
项目 原煤 气化温度 压力 比氧耗 比煤耗 碳转化率 有效气含量
指标 褐煤和烟煤，<0.1mm
>1500℃ 微正压
354Nm3/kNm3(CO+H2) 618kg/kNm3(CO+H2)
3~4Mpa 353Nm3/kNm3(CO+H2)
630kg/kNm3(CO+H2) ＞99% ＞90%
Shell炉业绩
Shell关键设备介绍
Shell关键设备介绍——开工烧嘴
Shell关键设备介绍——工艺烧嘴
Shell关键设备介绍——气化炉
干粉 NO. 04
GSP炉
GSP炉结构介绍
GSP炉工艺流程
＞99% ＞90%
航天炉业绩
航天炉关键设备——组合烧嘴
航天炉关键设备——气化炉
干粉 NO. 09
SE东方炉
东方炉结构
气化炉特点： 1、高压干粉水冷壁气化炉 2、顶置单烧嘴 3、激冷流程
东方炉工艺流程
东方炉操作条件与气化指标
项目 原煤 气化温度 压力 比氧耗 比煤耗 碳转化率 有效气含量
E-Gas气化炉
2016年8月14日，由茂名重力石化机械制造有限公司制造的E-Gas气化炉制造完成，交付中海 油惠州炼化二期项目工地
E-Gas气化炉
气化炉在茂名港装船发运
西北化工院多元料浆气化炉
水煤浆 NO. 04
多元料浆气化炉结构
气化炉特点： 1、单喷嘴顶置耐火砖气化炉 2、激冷流程 3、多元料浆为原料
四喷嘴气化炉操作条件与气化指标
项目 原煤 气化温度 压力 比氧耗 比煤耗 碳转化率 有效气含量
指标 成浆性能良好的煤
1600~1800℃ 常压~8.7Mpa 360Nm3/kNm3(CO+H2) 600kg/kNm3(CO+H2)
＞98% ＞81%
四喷嘴气化炉业绩
四喷嘴气化炉业绩
水煤浆 NO. 03
K-T炉
K-T炉结构
气流床气化炉的鼻祖 1952年，联邦德国Koppers公司和工程师F.Totzek开发的一种常压粉煤气流床气化炉—KoppersTotzek气化炉，简称K-T炉。
气化炉特点： 1、常压干粉气化、煤气上 行 2、绝热炉膛 3、喷嘴对置 4、煤粉气化剂预混燃烧
目前大多数粉煤气化气流床技术都在 在K-T炉的基础上开发而来！
1300~1700℃ 0.5~4Mpa
410Nm3/kNm3(CO+H2) 610kg/kNm3(CO+H2)
＞98% ＞80%
德士古炉关键设备——工艺烧嘴
德士古炉关键设备——气化炉
德士古炉业绩
德士古炉业绩
水煤浆 NO. 02
E-Gas
E-Gas气化炉结构
E-Gas工艺流程
E-Gas发展历程
30~98% 85~90%
Prenflo炉
干粉 NO. 02
Prenflo炉发展历程
Prenflo炉结构
Prenflo炉工艺流程-废锅
Prenflo炉工艺流程-激冷
Prenflo炉位于西班牙的IGCC电站
Prenflo炉实景
Prenflo炉烧嘴运行前后照片
ห้องสมุดไป่ตู้ Shell炉
干粉 NO. 03
指标 几乎所有煤种 1400~1550℃ 3.2~3.8Mpa 331Nm3/kNm3(CO+H2) 569kg/kNm3(CO+H2)
＞99% 82%~89%
东方炉业绩
西安热工院两段炉（TPRI）
干粉 NO. 10
TPRI结构
气化炉特点： 1、干粉气化 2、两段进料 3、纯氧气化
TPRI工艺流程
＞95% 75%~84%
水煤浆 NO. 01
GE德士古炉
德士古炉结构
气化炉特点: 1、水煤浆气化 2、顶置单烧嘴 3、绝热炉膛
德士古炉工艺流程——激冷
德士古炉工艺流程——辐射废锅
德士古炉操作条件与气化指标
项目 原煤 气化温度 压力 比氧耗 比煤耗 碳转化率 有效气含量
指标 制浆性能良好的煤
干粉 NO. 08
航天炉
航天炉结构
气化炉特点： 1、高压水冷壁干粉气化炉 2、顶置单烧嘴 3、激冷流程
航天炉工艺流程
航天炉操作条件与气化指标
项目 原煤 气化温度 压力 比氧耗 比煤耗 碳转化率 有效气含量
指标 几乎所有煤种 1300~1600℃
2.5~3Mpa 345Nm3/kNm3(CO+H2) 607kg/kNm3(CO+H2)
清华/晋华炉
清华炉结构
一代清华炉
气化炉特点： 1、非熔渣-熔渣分级气化 2、绝热炉膛 3、激冷流程
清华炉结构
气化炉特点： 1、顶置单烧嘴 2、水冷壁炉膛 3、激冷流程
二代清华炉
清华炉工艺流程
煤浆制备系统
清华炉工艺流程
气化系统
清华炉工艺流程
灰水处理系统
清华炉操作条件与气化指标
项目 原煤 气化温度 压力 比氧耗 比煤耗 碳转化率 有效气含量
技术特点: 1、常/低压气化 2、单喷嘴/多喷嘴灵活设计 3、富氧/纯氧气化 4、梯级余热回收
科达炉关键设备
气化炉
工艺烧嘴
科达炉操作条件与气化指标
项目 原煤 气化温度 压力 比氧耗 比煤耗 碳转化率 有效气含量
指标 几乎所有煤种 1400~1550℃ 常压~1Mpa 345Nm3/kNm3(CO+H2) 580kg/kNm3(CO+H2)
指标 成浆性能良好的煤
1600~1800℃ 常压~8.7Mpa 404Nm3/kNm3(CO+H2) 605kg/kNm3(CO+H2)
＞98% ＞78%
谢谢大家！
干粉 NO. 07
五环炉
五环炉结构
五环炉工艺流程
五环炉操作条件与气化指标
项目 原煤 气化温度 压力 比氧耗 比煤耗 碳转化率 有效气含量
指标 几乎所有煤种 1400~1700℃
3~4Mpa 350Nm3/kNm3(CO+H2) 630kg/kNm3(CO+H2)
＞99% ＞90%
五环炉业绩
GSP炉关键设备——气化炉
干粉 NO. 05
科林炉
科林炉发展历程
科林炉结构
气化炉特点： 1、干粉进料，煤气下行 2、多喷嘴顶置 3、水冷壁炉膛 4、水激冷流程
科林炉工艺流程
科林炉操作条件与气化指标
项目 原煤 气化温度 压力 比氧耗 比煤耗 碳转化率 有效气含量
指标
几乎所有煤种，尤其适用“三高”煤 1400~1700℃ 2.5~4Mpa
Shell炉结构
气化炉特点： 1、高压(2~4.3Mpa)、四喷嘴干粉撞击燃烧 2、水冷壁炉膛、辐射废锅/水激冷设计 3、煤气上行/下行
Shell炉工艺流程
Shell气化炉流程简图
Shell炉操作条件与气化指标
项目 原煤 气化温度 压力 比氧耗 比煤耗 碳转化率 有效气含量
指标 几乎所有煤种 1400~1700℃
TPRI工艺流程
TPRI操作条件与气化指标
项目 原煤 气化温度 压力 比氧耗 比煤耗 碳转化率 有效气含量
指标 几乎所有煤种 1300~1700℃
0.5~4Mpa 300Nm3/kNm3(CO+H2) 520kg/kNm3(CO+H2)
＞98% ＞91%
TPRI业绩
干粉 NO. 11
科达炉
科达炉工艺流程