煤的气化技术及其应用
煤气化工艺节能减排技术及应用
煤气化工艺节能减排技术及应用摘要近几年在可持续发展理念逐渐深入下，节能减排技术逐渐得到各界广泛关注，煤化工领域作为我国一个重要生产领域，若想要保证煤化工企业稳定发展，则需要加强节能减排技术应用，以实现煤炭最大限度利用，为企业发展提供良好前景。
基于此，下文主要分析煤化工领域节能减排技术，并探讨技术应用加强对策。
关键词煤气化工艺；节能减排技术；应用引言煤气化工艺是煤清洁高效处理的关键方式，是煤化工产品生产过程中必要的步骤。
目前，主流应用的煤气化工艺技术为高温高压的气流床气化技术，在气化技术的应用过程中，物料类型会对气化能耗产生一定的影响。
为了降低煤气化工艺的能耗，需要对不同原料煤质下煤气化工艺的能耗情况进行分析。
一、煤化工工艺节能减排技术1、二甲醛合成技术二甲醛能够替代作燃气和柴油进行运用，目前在技术上取得良好效果，应用潜力较大，而且随着二甲醛持续开发，现阶段市场需求也越来越大。
当前二甲醛合成技术主要采用一步法或者二步法方式合成，尽管还没有完全投入到煤化工生产之中，但是经过试验已经证明可行性，能够确保催化反应正常进行，可对操作成本进行科学控制，因此二甲醛合成技术逐渐当作现阶段节能减排技术主流趋势。
2、煤化工联产技术煤化工联产技术是指在煤炭工业生产过程中，将各种关键技术结合起来，实现综合发展。
煤化工联合发电是指在煤炭气化、液化技术的基础上，通过对各种工艺技术的综合优化，达到各种产品的综合利用，从而使工艺能源得到最大程度的发挥。
该技术主要表现出安全稳定以及清洁等特点，由于煤炭成分极为复杂，生产过程比较繁琐，所以联产技术在我国有着广阔的应用前景。
3、甲醛合成技术甲醛主要是无色且带有刺激性气味的一种气体，众所周知甲醛是一种有毒物质，当人体吸入的甲醛气体过量，则会给身体带来较大危害，属于致癌物质。
但是现在，在化学化工行业，甲醛是一种非常普遍的物质，我们可以用它来制造很多常用的产品，比如：多聚甲醛，聚甲醛，氨基树脂等。
煤气化技术的基本原理
煤气化技术的基本原理煤气化是一种将煤转化为合成气（Syngas）的技术，合成气是由氢气（H2）、一氧化碳（CO）和少量的甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）组成的气体混合物。
煤气化技术的基本原理是通过高温和压力将煤与氧气（或水蒸气）反应转化为可燃气体。
1.干煤气化：干煤气化是指在缺乏水蒸气的条件下，将煤转化为合成气。
在干煤气化过程中，煤被分解成固体炭和气体产物。
首先，煤被加热至高温，煤中的有机物质开始分解。
然后，产生的气体与煤中残留的炭反应，生成合成气。
2.水煤气化：水煤气化是指在存在水蒸气的条件下，将煤转化为合成气。
在水煤气化过程中，水蒸气与煤反应，生成氢气和一氧化碳。
水煤气化通常在高温和高压下进行，以提高反应效率和产气质量。
3.煤热解：煤热解是将煤在缺乏氧气的条件下加热，使其发生裂解反应，产生可燃气体。
煤热解可以通过煤干馏或焦化过程实现。
在煤热解过程中，煤中的有机物质被分解为固体炭、液体烃和气体产物。
液体烃和气体产物可以进一步加工提炼为石油产品或作为燃料使用。
1.碳气化反应：C+H2O->CO+H2煤中的碳与水蒸气反应，生成一氧化碳和氢气。
这个反应是煤气化过程中生成合成气的主要途径之一2.碳气化反应：C+2H2->CH4煤中的碳与氢气反应，生成甲烷。
这个反应也可以在煤气化过程中生成合成气。
3.热解反应：C->C+C煤中的高分子有机物质在高温下发生裂解反应，生成固体炭。
煤气化技术的应用广泛，可用于生产合成气、液体燃料、化学品和氢气等。
合成气可用于发电、制造合成燃料、合成化学品和进行化学反应。
煤气化技术在能源转型和减少对化石燃料的依赖方面具有重要地位。
然而，煤气化技术也面临一些挑战，如高能耗、环境污染和废弃物处理等问题。
因此，在推广和应用煤气化技术时，需要综合考虑技术、经济和环境等方面的因素。
煤气化的基本原理
煤气化的基本原理
1煤气化技术
煤气化技术是利用煤碳气化反应，将煤碳与氧气通过煤气炉加热分解，生成煤气作为资源的一种技术。
煤气化技术是一种“一步到位”、即高效利用煤碳源，一次性获取煤气（CO+H2）的技术。
此外，煤气化技术所得到的煤气可直接用于高效照明、车用燃料、加热烹饪和工业用途。
2煤气化的基本原理
煤气化的基本原理是将煤碳气化反应物（C）和氧气（O2）加入煤气炉中，将煤碳、氧气分解为较小的分子碳氢化物。
这种反应可以生成氢气和二氧化碳，并释放大量的热量。
C+O2=CO2+H2+Heat
煤气化反应的起始温度为750~850℃，当反应温度达到了
1500~1700℃时，大量的氢气和二氧化碳就会生成，就会产生大量的热量，使煤气化反应更加有效率。
3应用
煤气化的应用范围广泛，开发了许多应用方案，被广泛应用于房屋建筑、化工行业、煤炭电厂等领域。
例如，它被广泛应用于汽车行业，生产汽油类燃料；用于工业烧窑中，分解成气体，生产低温灰光火；用于电厂，生产热水用于温度控制；在医院用于消毒，清洗等等。
4发展
煤气化技术作为一种可再生资源，具有资源可持续利用的特点，可有效降低利用化石能源的负担，以及降低对环境的污染。
煤气化技术的使用也可以减少很多二氧化碳的排放、改善空气环境，促进人类可持续发展。
由于这些特性，煤气化技术的发展受到越来越重视，大量的科研如今正在付诸实施，有朝一日，它将发挥出更大的行业影响力。
煤炭地下气化技术及其应用前景_柳少波(2)
煤气处理技术 :煤气中含有大量灰尘 、焦油 、水 分 、二氧化碳及氮气等 。 这种煤气称为热煤气或粗 煤气 , 温度最高可达 200 ℃, 因而必须对粗煤气进行 净化回收处理 , 以减少对设备 、管道的堵塞和腐蚀 , 提高输送系统的效率 , 回收利用宝贵的化工产品 , 以 及满足后续工序对原料气的要求 。 煤气净化系统的 任务就是清除煤气中有害的杂质 , 降温并获得有用 的副产品 。 因此 , 煤气净化不但关系到煤气本身的 质量 , 同时关系到整个气化过程的经济效益 。 煤气 净化一般有 4 重目的 :降温 、脱水 、回收有价值副产 品 、除去不需要的有害杂质 。
一 、国内外研究现状
前苏联是世界上进行煤炭地下气化现场试验最
早的国家 , 也是地下气化工业应用成功的国家之一 。 前苏联于 1935 年 , 在莫斯科近郊 、顿巴斯和库兹巴 斯建成了 5 个试验区 , 1936 年便由实验性阶段进入 工业性试验阶段 , 1940 年在顿巴斯和莫斯科近郊有 2 个煤炭地下气化站投入生产 , 1941 年莫斯科近郊 气化站从技术 上第一次 解决了无 井式地下 气化问 题 , 并第一个变成煤炭地下气化工业 企业〔2〕 。 为探 讨气化方法 , 到 20 世纪 60 年代未前苏联已建站 12 座 , 所生产的煤气用于发电或工业燃料 。 二次大战后 , 煤炭地下气化在美国引起了很大 兴趣 。1946 年 , 美国首先在亚拉巴马州的浅部煤层 进行试验 。 美国在 20 世纪 70 年代能源危机期间 , 组织了 28 个大学和科研机构 , 在俄怀明州进行了大 规模 、有计划的科研工作 , 1987 ～ 1988 年间完成的洛 基山 - 1 号试验 , 获得了加大炉型 、提高生产能力 、降 低成本 、提高煤气热值等方面的成果 。 英国自 1949 年恢复试验 , 到 1956 年 , 先后共进 行过 6 次试验 。 英国 、法国 、德国 、比利时和东欧许 多国家在 20 世纪 70 年代 , 把主要目标都放在难以 开采的 1000 m 以下的深部煤层 , 最终目标是建立煤 炭地下气化电站联合企业 。 1988 年 , 6 个欧共体成
煤气化
2. 1煤气化技术概述2.1.1煤气化的含义煤的气化过程是热化学过程，煤或煤焦与气化剂(如空气、氧气、水蒸汽、氢气等)在高温下发生化学反应，将煤或煤焦中的有机物转变为煤气地过程(煤气是煤与气化剂在一定条件下反应得倒的混合气体，即气化剂奖每种的碳转化成可燃性气体。
煤气的有效组成成分为一氧化碳、氢气和甲烷。
)。
煤气化过程是进行的一个复杂的多相物理及物理化学过程，反应产生碳的氧化物、氢气、甲烷。
主要是固体燃料中的碳与气相中的氧气、水蒸汽、二氧化碳、氢气之间相互作用。
通过煤气化方法，几乎可以利用煤中所含的全部有机物质，因此，煤气化生产时或得基本有机化学工业原料的重要途径，也可以说，煤气化是将煤中无用固体脱除，转化为洁净煤气的过程，用于工业燃料、城市煤气和化工原料。
2.1.2煤气化技术的含义煤气化技术即煤气化过程所采用的设备、方法。
煤气化是煤化工最重要的方法之一。
煤气化己经有150多年的历史，气化方法有7080种。
开发、选定新型煤气化技术，不仅是经济、合理、有效地利用煤炭资源的重要途径，也是发展煤化工的基础。
中国目前采用的煤气化技术除常压固定床煤气发生炉和水煤气发生炉外，开发和引进了水煤气两段炉、鲁奇加压气化炉和Texaco水煤浆气化技术、Shell气化技术。
目前，新建厂多采用效率较高、制取煤气成分较好的加压Texaco水煤浆气化工艺、加压干粉煤Shell气化工艺和具有自主知识产权的多喷嘴技术。
(2)煤气化过程的主要工艺指标煤气化技术的工艺指标是评价煤气化技术好坏的一个重要方面，只有指标优良的煤气化技术才能给企业带来良好的经济效益，并且节能环保。
通常选择合适的煤气化技术依据的工艺指标有煤气质量、有效气体含量及组成、碳转化率、冷煤气效率等。
1)煤气质量:煤气质量由煤气热值和煤气组成构成。
a.煤气热值:指一标准立方米的煤气在完全燃烧是所放出的热量。
相同所作条件下，煤气热值与气化炉炉型、气化剂类型、操作压力以及煤的挥发分有关。
煤的气化过程
煤的气化过程煤的气化过程是指将固体煤转化为气体燃料的化学过程。
该过程是一种高效的能源转换方式，可以有效地利用煤炭资源，并且可以减少对环境的污染。
本文将详细介绍煤的气化过程及其应用。
煤的气化过程是一种热化学反应，通常在高温下进行。
在气化过程中，煤与氧气或蒸汽（大多数情况下是水蒸气）反应，产生一系列气体和液体化合物。
这些化合物可以被用作燃料，同时还可以用于发电、化工原料等方面。
煤的气化过程通常分为两种类型：直接煤气化和间接煤气化。
直接煤气化是指在高温高压下将煤转化为气体燃料，而间接煤气化是指将煤先转化为液体或固体燃料，然后再将其转化为气体燃料。
直接煤气化主要是在煤气化炉中进行的。
在煤气化炉中，煤被加热至高温，然后与水蒸气或氧气反应。
这种反应产生了一系列气体，包括甲烷、一氧化碳、氢气、二氧化碳等。
这些气体可以被用作燃料或化工原料。
间接煤气化的过程涉及到两个步骤。
首先，煤被转化为液体或固体燃料，例如煤焦油、焦炭等。
然后，这些液体或固体燃料被加热至高温，与水蒸气或氧气反应。
这种反应会产生一系列气体，包括甲烷、一氧化碳、氢气等。
这些气体可以被用作燃料或化工原料。
煤的气化过程有许多应用。
其中最常见的应用是煤气化发电。
煤气化发电是指将煤气化为气体燃料，然后将其燃烧以产生电力的过程。
这种发电方式的优点是，它可以产生清洁的电力，减少对环境的污染。
此外，煤气化发电的效率也比传统的燃煤发电要高。
除了煤气化发电外，煤的气化过程还有其他应用。
例如，煤气化可以用于化学原料的生产。
通过煤气化可以轻松制造出甲醇、合成氨、合成烯烃等化学品。
此外，煤的气化过程还可以用于制造合成天然气，这种气体可以被用作家庭、商业和工业用途。
总之，煤的气化过程是一种重要的能源转换方式。
通过煤的气化，可以将煤炭资源有效地转化为气体或液体燃料，并在许多方面得到应用。
未来，煤气化技术还将进一步发展，为我们提供更加清洁、高效的能源解决方案。
现代煤气化技术推广及应用手册
现代煤气化技术推广及应用手册简介现代煤气化技术是一种将煤炭转化为合成气的高效能过程。
本手册将详细介绍现代煤气化技术的推广和应用。
煤气化技术概述现代煤气化技术是通过将煤炭与氧气或蒸汽进行反应，将其转化为一种可利用于发电、制造化学品和燃料的合成气体的过程。
煤气化技术有着诸多优势，如高效能、低排放和多产物利用等。
煤气化反应在煤气化过程中，煤炭与氧气或蒸汽发生反应，生成合成气（由一氧化碳和氢气组成）。
反应的主要步骤包括干馏、气化和水煤气变换。
这些步骤将煤炭中的有机物质转化为可用于发电和燃料生产的合成气。
煤气化技术种类现代煤气化技术包括固态煤气化、液态煤气化和气态煤气化。
固态煤气化是将煤炭直接加热到高温并与气化剂反应，液态煤气化是通过高温和高压条件下将煤炭转化为液体燃料，气态煤气化是将煤炭转化为可直接燃烧的煤气。
煤气化技术在电力产业中的应用现代煤气化技术在电力产业中有着广泛的应用。
煤气化技术能够将煤炭转化为合成气，进而用于发电厂的燃烧过程。
煤气化发电工艺流程煤气化发电工艺流程包括煤气化、气体净化、合成气燃烧和发电等步骤。
煤炭经过煤气化反应转化为合成气，合成气通过净化过程去除杂质后，进入燃烧室进行燃烧，并将燃烧产生的高温高压气体用于发电。
煤气化发电的优势煤气化发电技术具有高效能、低排放、多产物利用等优势。
煤气化发电能够提高煤炭的利用率，减少二氧化碳排放，并为其他产业提供合成气资源。
煤气化技术在化工行业中的应用现代煤气化技术在化工行业中有着广泛的应用。
煤气化技术可以将煤炭转化为合成气，进而用于生产化工品。
合成气的化工应用合成气是一种重要的化工原料，可以用于合成多种化工产品，如合成氨、甲醇、乙烯等。
通过合成气可以生产各种合成化工品，推动化工行业的发展。
煤气化技术在化工行业中的优势煤气化技术在化工行业中具有多种优势。
首先，煤气化技术能够将煤炭转化为合成气，提供了丰富的化工原料资源。
其次，煤气化技术可以将废弃物转化为合成气，实现资源的再利用。
灰融聚(CAGG)流化床粉煤气化技术及其应用
４ ）废 热回收系 统 。从 气 化炉 出来 的高温 煤气依 次进入 １ 热锅炉 、蒸汽 过热器 、２ 热 锅炉和 锅炉 。 废 给水 预热器 回收 热量 ，蒸汽 过 热器 产 生 的过 热蒸汽 一部分 供装置 自用 ，另 一部分 送入 工厂 管网。
５ ）深度 除尘及 洗涤 系统 。来 自锅炉 给水 预热器 的煤气经 过深度 除尘 器系 统进 一步 除尘后 ，煤 气 中的 粉 尘含量 由原来 的 ２ ｇ Ｎ 。 降为 ５ ｍ ／ ｍ，然 后进入 洗涤塔 洗涤 冷却后 送 出界 区。 ０ ／ｍ下 ０ ｇＮ。 ２ 灰融 聚 （Ａ Ｇ） 流化床 粉煤 气化技术 应用 Ｃａ ＂ ２ １节能 减排措施 及 效果 ． 常压 灰融 聚流化床 粉煤 气 化技 术历 经工业 化及产 业化示范 ， 技术 上 日趋 成 熟和 可靠 。 天碱项 目于 ２０ ０５ 年 ６月 投料运 行 ，太 化 项 目于 ２ ０ ０ ７年元 月投料 运行 ，天脊潞 安 项 目于 ２ ０ 投料 运行 。另外 ，国家发 ０ ９年 改委 重点支 持 的创 新 项 目一 一加 压 １ Ｏ Ｐ ．Ｍ ａ灰融 聚粉 煤气化 工业 示范装 置于 ２ ０ ０ ７年 １月投 料运行 ，运行
４ ）气化 炉 内中心 高 温 区使灰 渣 团 聚成 灰球 ，使 煤粉 和灰 球有 效分 离 ，提 高 了碳 的转 化率 ，降低 了灰
渣 ｌ 的含 碳量 。 ＿ ｌ ＝ ｜
５ ）煤气 中夹带 的 飞灰 经第 一 级旋 风 除尘 器分 离 回收并返 回炉 内再进 行 燃烧 、气 化 ，进 一步 提高 了碳
途 径 。灰融 聚流 化床 粉煤 气 化技 术 可 以直 接采 用 Ｏ ｍ ￣６ ｍ粉煤 作 为气 化 原料 ，是 合理 、高效 的利用 机械化
采 煤产 生 的大量 粉煤 的好 途 径 。 １ 灰融 聚 （Ａ Ｇ）流 化床 粉煤 气 化技 术 Ｃ Ｇ
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煤的气化技术及其应用 2 煤的气化技术及其应用 图1 各种煤气化炉模式图 目前，运转中的固定床气化炉主要有鲁奇气化炉和BGC-鲁奇炉。 固定床中鲁奇气化炉（结构如图2 所示）实绩最好，目前，商业炉还在运转中。一定大小的煤块通过闸斗进入炉的顶部，沿反应床向下移动，经旋转分配器分散后，依次经干燥区、干馏区、气化区和燃烧区。炉内的煤被旋转炉篦支撑，由其下向炉内吹入气化剂（氧、水蒸气）。通过气化区的粉焦在燃烧区燃烧产生的炉灰，经旋转炉篦落入灰闸排出。炉内燃烧区的温度最高，超 3
过1000℃，为了避免炉灰熔融，温度不能太高。生成气的温度500~600℃，合成气组成为：H2 40%、CO 20%、CO2 30%、CH4 10%。鲁奇商业炉大多较小，除用于生产城市燃气外，还用于生产合成氨、汽油和其他化学品的合成原料气。南非Sasol 公司的煤间接液化装置采用数套鲁奇气化炉。鲁奇气化炉的缺点是不能用粉煤，副产品焦油和苯酚等液状物较多，必须进行后处理。
图2 鲁奇气化炉结构 4
为了提高温度，对图2 中的鲁奇气化炉进行改造， 除去图2的炉篦，形成像图3 所示的BGC-鲁奇气化炉结构，安装了气化剂喷嘴，由这里喷入氧和水蒸气，形成高温区，熔融状炉渣经排料孔下降，使粉焦高温气化。该炉型为BGC-鲁奇气化炉（BGC：英国气体公司），炉内最高温度1500℃以上，合成气组成为：H2 30%、CO 60%左右，与气流床气化炉的合成气组成大体相同。熔融状炉渣也与气流床气化炉的情况一样，落入炉底水槽，被造粒排出。德国SVZ SchwarzePumpe 公司已将这种炉型应用于各种废弃物气化的商业化装置。
图3 BGC-鲁奇气化炉结构 5
流化床气化炉特点：粉煤供料，循环流化；单机规模60t/d；空气气化温度950℃；合成气组成：H2 12%、CO 24%。KBR 的Transport 气化炉如图4 所示。其运转温度为815~1000℃，最大压力为17 大气压（1 大气压≈98.07kPa，下同），煤投入量为1.13~2.25t/h，提升管颗粒速度6~15m/s。Transport 气化炉由混合区、提升管、分离器、旋风分离器、立管、“U” 型液封、“J” 型支管组成。炉的底部注入O2、水蒸气，在混合区投入煤、石灰石（吸附剂）并追加O2、水蒸气，与来自立管的煤、石灰石和固体颗粒混合。混合区直径稍大于提升管。合成气及固体颗粒经提升管上升进入分离器，除去大颗粒。固体颗粒大部分被捕获流入立管。剩余颗粒进入旋风分离器，在此回收的颗粒经“U”型液封、立管、“J”型支管回到混合区，再气化。 6
图4 Transport 气化炉模式图 实际应用的气流床气化炉主要有以下几种。 3.3.1 壳牌气化炉 上世纪70 年代壳牌公司开发的干式供料气化炉，荷兰比赫讷姆单机规模2000t/d 的IGCC 用气化炉已商业化运行。壳牌气化炉是目前世界煤气化采用的最多的炉型之一。这种炉型不仅可用不同种类的煤，包括劣质的次烟煤和褐煤，还可用于生物燃料和废弃物等的气化。壳牌气化炉特点：采用粉煤供料，下流式；单机规模1000~4000t/d；O2气化温度1600℃；冷气效率80%~83%；生成气组成：H2 27%、CO 63%。 7
壳牌气化炉的模式图如图5 所示。煤粉碎干燥至水分含量为2%后， 在闸斗中加压，再与气化剂（O2、水蒸气）一起从喷嘴吹入炉内。气化压力约为20~30 个大气压，温度1400~1700℃，煤在数秒内气化。因温度高，所以要采用耐火材料保护的水冷炉壁。灰分熔融后下流到炉底，再在水槽内水冷固化、碎裂，排出炉外。用循环气将生成气冷却至900℃，伴随的熔融灰固化后，经废热热水器热交换至320℃。然后用旋风分离器除尘，再经洗涤器洗净得到粗合成气。加压可提高气化炉效率，废热锅炉的热效率也提高，合成气精制段的负担减轻。合成气中含有原煤中约80%的能量，另外15%的有效能量以水蒸气的形式获得。整个气化过程中只有5%的能量流失。壳牌公司已在我国湖南省岳阳建立了一个合资厂，其中壳牌与中石化各持有50％的股份。该合资厂日处理煤2000t/d，为中国石化巴陵化肥厂提供合成气原料。目前工厂建设正在顺利进行。 壳牌已以授权方式向中国6 家大型化肥厂提供煤气化技术，用于生产合成气。 8
图5 壳牌气化炉模式图 3.3.2 GE 气化炉（德士古炉） GE 气化炉是为重油气化生产合成气工艺而开发的。如图6 所示，在GE 气化炉的圆筒状耐压容器上部，将水煤浆（煤占60%~70%）与气化剂（O2）一起经喷嘴喷入炉内并气化。炉内温度1500℃，压力约30~40 个大气压。因在高温下气化，生成气的组成主要以H2和CO 为主，甲烷较少。气化炉内壁衬采用耐火材料。生成气在下部用辐射冷却器冷却至使混在其中的熔融渣固化，再经对流冷却器冷却。合成气中的粗粉尘在辐射冷却器底部的水槽中被捕获，再经闸斗取出。因供料水煤浆中，作为气化条件的水蒸气过剩，所以生成气中的CO2浓度比其他气化工艺 9
高。 图6 GE 气化炉模式图 GE 气化炉的特点为：采用水煤浆供料，下流式；单机规模为500~2000t/d；O2气化温度1400℃，冷气效率70%~75%，生成气组成中（H2+CO）大于80%。目前，世界普遍采用GE 气化炉，正在运转或在建的GE 气化炉已超过65 套，其中56 套以上用于化工产品生产。采用煤处理量为2200t/d 的湿式给煤吹氧GE 气化炉的250WM IGCC 装置，已在美国佛罗里达州的Tampa Electric Palk 电厂建成，现已商业化运 10
转。 3.3.3 康菲气化炉 1978 年道化学公司为替代天然气开发了煤浆料上流式气化炉，道化学建立的Destec 公司继承了其技术，2003 年康菲（ConocoPhillips）公司收购了该技术的专利权。康菲气化炉如图7 所示，采用两段吹氧，由下段横型圆筒部的喷嘴，将水煤浆（ 煤占60%）和O2吹入炉内。煤部分燃烧，温度达1400℃，炉内压力为40 个大气压。煤与水蒸气反应，生成粗合成气。灰分熔融后从炉底排出。圆筒纵型上段再补注水煤浆，与下段来的粗合成气及水蒸气反应，进行脱挥发分、热分解和气化反应，下段来的粗合成气被冷却。因水蒸发与吸热反应，合成气温度降至约1000℃。该气化方式的最大特点是不用大型热交换器。气化炉顶部排出的生成气经冷却器冷却后再除尘。被捕集的粉焦送回气化炉的下段。 11
图7 康菲气化炉模式图 康菲气化炉的特点为：采用水煤浆供料，上流式；单机规模为2000t/d；O2气化温度1370℃；生成气组成为H2 34%，CO 45%。目前，美国印第安纳州Wabash River 发电厂262MW 的IGCC 装置有一套煤处理量为2500t/d 的湿式给煤康菲气化炉已商业化运转。 3.3.4 GSP 气化炉 GSP 气化炉是由原东德的德国燃料研究所开发的，1975 年Deutscges Brennstoffinstitut Freiberg公司以褐煤或其他固体燃料为原料实现商业化运转。1991 年Preussag-Noell 公司取得技术专利权，其后为瑞士未来能源公司继承， 现为德国西门子（Siemens）所有。GSP 气化炉 12
的特点为：采用粉煤供料，下流式；单机规模700t/d；O2气化温度1350~1750℃；冷气效率80%；生成气组成为：H2 24%，CO69%。 GSP 气化炉如图8 所示，按原料性状分为反应器（a）和反应器（b）。灰分多的原料用（a）型炉，采用熔融灰分在水冷炉壁自动涂复的方式；灰分没有或较少的原料用（b）型炉，水冷壁内壁衬耐火材料。GSP气化炉与GE 气化炉一样，将煤或其他原料与气化剂一起， 用喷嘴从炉顶喷入炉内。在炉内温度1300~1600℃、压力25~30 个大气压下进行气化反应，灰分变成熔渣沿炉壁下流。生成气组成H2/CO约等于2（物质的量比），几乎不产生甲烷。生成气与熔渣通过气化炉下部注水的冷却部被冷却，熔渣固化并水碎后从炉底排出。生成气精制后可用作化工合成原料、IGCC 燃料气或钢铁用还原气。 据最近报道，西门子煤气化炉长18m，内径3m，质量为220t，煤处理能力2000t/d。原料除用硬煤、褐煤外，还可用生物质能源、石油焦和炼厂渣油等。2008 年5 月底，德国西门子能源公司正式向中国神华宁夏煤炭工业集团公司交付5 台煤气化炉中的前2 台。这些煤气化炉每台 13
的热力能力为500MW，设计应用于宁夏煤制聚丙烯装置。宁夏煤制聚丙烯装置将于2010 年初建成，5 台气化炉将生产约54×104m3/h 合成气，合成气将用在下游转化生产聚丙烯。
（a） 带有冷却栅板的反应器 （b） 带有冷却壁的反应器 14
图8 GSP 气化炉 3.3.5 IGC 气化炉 空气加压两段气流床气化炉（IGC）是日本电力中央研究所与三菱重工共同开发的，日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）用其作为IGCC 的气化炉，并进一步进行大型化开发，建设了200t/d 煤气化发电中型试验装置，1991~1996 年进行运行研究。计划2001~2009 年实施煤处理量1700t/d、采用空气气化气流床的250MW IGCC 考核试验。 图9 为干式给煤的IGC 气化炉剖视图。下段转化部和上段减压部分别用喷嘴将煤和空气吹入炉内。煤和从旋风分离器来的粉焦在转化部中燃烧，炉内温度为1800℃，满足了气化必需的热量。炉内压力为27 个大气压。灰分变成熔渣，沿炉壁下流排出。另一方面，在减压部，由于空气较少，呈还原条件，煤进行热分解，粉焦气化，生成气被冷却。减压部底部温度超过1500℃，气化炉出口温度被降至700℃。在气化炉上部排出生成气和粉焦，粉焦经旋风分离器回收后送回转化部。按上下两段分别单独给煤和空气，通过调