三种煤气化炉技术介绍
具有自主知识产权的三种煤气化技术对比_王洪营
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表 2 不同气化工艺的优缺点对比
项目 进料方式
优点
缺点
水煤浆进料
进料方便，对泵要求低气化炉压力可以提高至 6． 5 MPa 或 8． 7MPa，降低后工段压缩功； 合成气中水汽 比较高，后序变换工段可以不加蒸汽
由于物料中含水，需要消耗气化热使水变成高温蒸 汽，增加各种消耗
干粉进料 喷嘴个数
气化效率高，反应温度高； 残炭量低； 合成气有效气 成分高
1 技术及业绩简介
1． 1 多喷嘴对置式水煤浆气化技术 多喷嘴对置式水煤浆气化技术是由华东理工大
学和兖矿集团共同开发的新型水煤浆气化技术。其 特点为： 采用水煤浆进料方式，四个对置式喷嘴进 料，气化炉采用耐火砖隔热形式，出气化室合成气体
与渣采用冷激流程与渣水处理工艺［1］。 自山东华鲁恒升多喷嘴气化炉于 2005 年投运
三种气化技术各有其优点，用户及使用业绩也 气化技术。在企业选择气化技术时，一定要根据自
在不断增加。单从气化炉反应反面考虑，粉煤气化 身情况，从产品及规模、原料煤种，自身资源，环境保
具有其优势，但如果考虑原料介质输送所消耗的功， 护，投资等综合多方面情况考虑，选择出适合自己的
第 9 期（ 上）
王洪营等： 具有自主知识产权的三种煤气化技术对比
WANG Hong － ying ，YANG Yue － jing ，YANG Guo － dong ，GU Zhao － hui
（ Henan XLX Fertilizer Co． Ltd ，Xinxiang 453731 ，China）
Abstract： The coal gasification technology that possess independent intellectual property mainly includes
各种气化炉型的比较
各种气化炉型的比较1.常压固定床间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术目前我国氮肥产业主要采用的煤气化技术之一，其特点是采用常压固定床空气、蒸汽间歇制气，要求原料为准 25～75mm的块状无烟煤或焦炭，进厂原料利用率低，单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风放空气对大气污染严重，属于将逐步淘汰的工艺。
2.常压固定床无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术其特点是采用富氧为气化剂、连续气化、原料可采用?准 8～10mm粒度的无烟煤或焦炭，提高了进厂原料利用率，对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低，适合用于有无烟煤的地方，对已有常压固定层间歇式气化技术进行改进。
3.鲁奇固定床煤加压气化技术主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤，要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性，适用于生产城市煤气和燃料气。
其产生的煤气中焦油、碳氢化合物含量约1%左右，甲烷含量约10%左右。
焦油分离、含酚污水处理复杂，不推荐用以生产合成气。
4.灰熔聚煤气化技术中国科学院山西煤炭化学研究所技术。
其特点是煤种适应性宽，属流化床气化炉，煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状灰渣排出。
可以气化褐煤、低化学活性的烟煤和无烟煤、石油焦，投资比较少，生产成本低。
缺点是操作压力偏低，对环境污染及飞灰堆存和综合利用问题有待进一步解决。
此技术适合于中小型氮肥厂利用就地或就近的煤炭资源改变原料路线。
5.恩德粉煤气化技术属于改进后的温克勒沸腾床煤气化炉，适用于气化褐煤和长焰煤，要求原料煤不粘结或弱粘结性，灰分<25%～30%，灰熔点高、低温化学活性好。
在国内已建和在建的装置共有13套22台气化炉，已投产的有16台。
属流化床气化炉，床层中部温度1000～1050℃。
目前最大的气化炉产气量为4万m3/h半水煤气。
缺点是气化压力为常压，单炉气化能力低，产品气中CH4含量高达1.5%～2.0%，飞灰量大、对环境污染及飞灰堆存和综合利用问题有待解决。
煤气化技术简介
煤气化是一个热化学过程。以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等作气化剂,在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程.c:\iknow\docshare\data\cur_work\http：\\Coal—gasification-information\煤气化是煤化工的“龙头"，也是煤化工的基础。煤气化工艺是生产合成气产品的主要途径之一，通过气化过程将固态的煤转化成气态的合成气，同时副产蒸汽、焦油、灰渣等副产品。
航天长征公司
煤种基本无限制
鲁西化工
10
非熔渣—熔渣分级气化
气流床
清华大学
煤种基本无限制
阳煤丰喜
11
WHG（五环炉）煤气化
气流床
五环工程公司
煤种基本无限制
尚未投运
12
水煤浆水冷壁煤气化
气流床
清华大学
煤种基本无限制
阳煤丰喜
13
BGL熔渣煤气化
固定床
英国燃气公司
褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤
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。
13种气化炉工艺
13种煤气化工艺的优缺点及比较我国是一个缺油、少气、煤炭资源相对而言比较丰富的国家，如何利用我国煤炭资源相对比较丰富的优势发展煤化工已成为大家关心的问题。
近年来，我国掀起了煤制甲醇热、煤制油热、煤制烯烃热、煤制二甲醚热、煤制天然气热。
有煤炭资源的地方都在规划以煤炭为原料的建设项目，这些项目都碰到亟待解决原料选择问题和煤气化制合成气工艺技术方案的选择问题。
现就适合于大型煤化工的比较成熟的几种煤加压气化技术作评述，供大家参考。
1、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术这是目前我国生产氮肥的主力军之一，其特点是采用常压固定层空气、蒸汽间歇制气，要求原料为25-75mm的块状无烟煤或焦炭，进厂原料利用率低，单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风气放空对大气污染严重。
从发展看，属于将逐步淘汰的工艺。
2、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术这是从间歇式气化技术发展过来的，其特点是采用富氧为气化剂，原料可采用8-10mm粒度的无烟煤或焦炭，提高了进厂原料利用率，对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低，适合于有无烟煤的地方，对已有常压固定层间歇式气化技术的改进。
3、鲁奇固定层煤加压气化技术主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤，要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性，适用于生产城市煤气和燃料气，不推荐用以生产合成气。
4、灰熔聚流化床粉煤气化技术中科院山西煤炭化学研究所的技术，2001年单炉配套20kt/a合成氨工业性示范装置成功运行，实现了工业化，其特点是煤种适应性宽，可以用6-8mm以下的碎煤，属流化床气化炉，床层温度达1100℃左右，中心局部高温区达到1200-1300℃，煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状排出。
床层温度比恩德气化炉高100-200℃，所以可以气化褐煤、低化学活性的烟煤和无烟煤，以及石油焦，投资比较少，生产成本低。
缺点是气化压力为常压，单炉气化能力较低，产品中CH4含量较高（1%-2%），环境污染及飞灰综合利用问题有待进一步解决。
煤气化技术列举
1.常压固定床间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术目前我国氮肥产业主要采用的煤气化技术之一，其特点是采用常压固定床空气、蒸汽间歇制气，要求原料为准25～75mm的块状无烟煤或焦炭，进厂原料利用率低，单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风放空气对大气污染严重，属于将逐步淘汰的工艺。
2.常压固定床无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术其特点是采用富氧为气化剂、连续气化、原料可采用?准8～10mm 粒度的无烟煤或焦炭，提高了进厂原料利用率，对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低，适合用于有无烟煤的地方，对已有常压固定层间歇式气化技术进行改进。
3.鲁奇固定床煤加压气化技术主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤，要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性，适用于生产城市煤气和燃料气。
其产生的煤气中焦油、碳氢化合物含量约1%左右，甲烷含量约10%左右。
焦油分离、含酚污水处理复杂，不推荐用以生产合成气。
4.灰熔聚煤气化技术中国科学院山西煤炭化学研究所技术。
其特点是煤种适应性宽，属流化床气化炉，煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状灰渣排出。
可以气化褐煤、低化学活性的烟煤和无烟煤、石油焦，投资比较少，生产成本低。
缺点是操作压力偏低，对环境污染及飞灰堆存和综合利用问题有待进一步解决。
此技术适合于中小型氮肥厂利用就地或就近的煤炭资源改变原料路线。
5.恩德粉煤气化技术属于改进后的温克勒沸腾床煤气化炉，适用于气化褐煤和长焰煤，要求原料煤不粘结或弱粘结性，灰分<25%～30%，灰熔点高、低温化学活性好。
在国内已建和在建的装置共有13套22台气化炉，已投产的有16台。
属流化床气化炉，床层中部温度1000～1050℃。
目前最大的气化炉产气量为4万m3/h半水煤气。
缺点是气化压力为常压，单炉气化能力低，产品气中CH4含量高达1.5%～2.0%，飞灰量大、对环境污染及飞灰堆存和综合利用问题有待解决。
煤气化技术及气化炉的应用
煤气化技术及气化炉的应用目前，煤气化技术和气化炉的使用越来越广泛，我国的人口众多，国土面积也不小，但是仍旧处于资源短缺的环境污染的双重制约下。
我国的现有资源中，煤炭资源是比较充足的，占到了我国目前所有消耗能源的80%。
笔者从煤气化技术入手，对我国目前所使用的固定床气化技术、流化床气化技术和气流床气化技术进行了全面的分析和研究。
标签：煤气化技术；气化炉；煤种；应用1 固定床气化技术1.1 气化炉固定床气化技术所使用的气化炉主要是间歇固定床气化炉、鲁奇和鲁奇改进气化炉。
1.1.1间歇固定床气化炉对于间歇固定床气化炉来说，其本身的特点就是操作比较简单，但是从根本上来说其技术比较落后，而且能力和效率比较低。
对于很多间歇固定床气化炉来说，需要进行单台炉的投煤量控制，并将原料进行筛选。
1.1.2 鲁奇炉对于鲁奇固定气化工艺来说，其工艺是比较成熟的，在进行使用的时候，需要将其温度控制在900-1000℃，实现焦油的高气化效率，实现对气化热效率的高度控制。
在多种工艺中，这种艺的熟练程度比较高，而且原料的制备和排渣的处理相对来说比较容易，适合城市煤气的供应。
1.1.3鲁奇改进气化炉鲁奇改进气化炉实在鲁奇炉的基础上进行相应的改进实现的，这种改进可是使固态的排渣变为液态排渣。
该气化炉可直接气化含水量大于20%的煤，在1400～1600℃高温气化条件下，蒸汽用量可大幅下降。
这种炉体本身的结构相对来说比较简单，一般采用的就是常规压力容器材料和常规的耐高温炉衬和循环的冷却水夹套。
1.2 原料煤要求1.3 国内应用情况对于一般气化炉的使用在我国的东北地区的使用是比较多的，利用鲁奇炉的主要是内蒙古的一些公司，使用鲁奇改进炉的是我国的山西省梅花公司。
所以，对于一般气化炉的使用比较多的，而且占到了全部使用量的60%以上。
2 流化床气化技术2.1 气化炉2.1.1 恩德气化炉恩德气化炉是经过温克勒气化炉改进得来的，是应用于生产燃料气和合成氨等。
国内外煤气化技术调研
国内外煤气化技术调研摘要：介绍了煤气化技术的种类和各种气化炉的特点、气化技术工艺流程、进料方式和气化后工艺等。
关键词：煤气化，气化炉，工艺煤气化是洁净、高效利用煤炭的主要途径之一，被誉为煤化工产业的龙头技术。
实践证明：在将煤炭转化为更便利的能源和产品形式的各种技术中，煤气化是最应优先考虑的一种加工方法。
1 煤气化的种类及特点煤气化技术可归纳为固定床、流化床和气流床三大类。
1.1 固定床煤气化技术固定床煤气化技术的气化炉主要包括间隙固定床气化炉UGI、鲁奇(Lurgi) 气化炉、BGL （鲁奇改进)气化炉，其技术参数见表1。
表1 几种固定床气化炉的技术参数注：*以标态下生产1 000 m3(CO+H2)为基准，下同。
(1) UGI常压固定床气化技术的优点是操作简单、投资少，但技术落后、能力和效率低、污染严重。
以常压中Φ2650 mm气化炉为例，单台炉投煤量仅60 t／d，且要求原料为25mm～80 mm的无烟块煤或焦炭。
(2) 鲁奇(Lurgi)气化炉工艺成熟可靠，气化温度900℃～1250℃，包括焦油在内的气化效率、碳转化率、气化热效率都较高，氧耗是各类气化工艺中最低的，原料制备、排渣处理成熟。
煤气热值是各类气化工艺中最高的，最适合生产城市煤气。
若选择制合成气，该工艺存在以下问题：①煤气成分复杂，合成气中含甲烷体积分数在7％～10％，如将这些甲烷转化为H2和CO，投资大、成本高；②冷凝污水量大，污水中含有大量的焦油、酚、氨、脂肪酸、氰化物等，因此需建焦油回收装置以及酚、氨回收和生化处理装置，增加了投资和原材料消耗；③气化原料为15mm～50 mm的块煤，块煤价格高，增加了生产成本。
(3) BGL气化炉是在鲁奇(Lurgi)炉基础上，由固态排渣改为液态排渣，可直接气化含水质量分数大于20％的各种煤；在1400℃～1600℃高温气化条件下，蒸汽用量大幅下降，90％～95％的蒸汽在气化过程中分解，不仅提高了气化效率，而且使气化废水量减少80％以上，减小了酚和氨回收装置的规模；气化炉炉体结构简单，采用常规压力容器材料和常规耐高温炉衬及循环冷却水夹套即可满足要求。
煤气化技术综述
煤气化技术综述1 恩德粉煤气化技术1．1 技术开发恩德粉煤气化技术是在常压温克勒气化技术基础上，经过多次技术改造而逐步发展起来的。
20世纪50年代，朝鲜咸竞北道恩德郡“七·七”化工厂，从前苏联引进两台温克勒气化炉。
60年代末，便对其存在的问题进行了一系列的改造：(1)取消了炉算，改为布风喷嘴向炉内送风，使煤粉得以充分流化，并解决了炉底结渣的问题；(2)在发生炉出口增设了旋风除尘返料装置，减少了气体带出物，提高了碳转化率；(3)将废热锅炉改设在旋风除尘器后面，减轻尘粒对锅炉炉管的磨损，大大延长了废热锅炉的使用寿命和检修期。
经过一系列的革新改造后，运转率可达90％以上，单炉生产能力也逐渐扩大，形成了独具特性的恩德粉煤气化技术。
1．2 技术特点(1)对煤种适应性较宽，可适用于褐煤、长焰煤、不粘或弱粘煤。
对煤的活性和灰熔点有一定要求，对灰分、粒度等要求不高，同固定层炉相比，原料煤种已明显拓宽。
(2)碳转化率高。
炉出口的旋风分离器，可将煤气夹带和含碳颗粒分离出来，并返回气化炉再次气化，从而提高了碳的转化率，可达92％。
(3)气化强度大。
单炉产气量可达4×l04m3／h。
(4)自产蒸汽量大，每10 m3煤气可产5．5t蒸汽(P=0．6MPa)，80％自用，20％外送。
(5)极少产生焦油，煤气中焦油油渣等含量很低，净化系统简单，污染少。
1．3 技术指标(1)操作温度：要低于灰熔点80～120℃，一般为～950℃。
(2)操作压力：炉内压力～14kPa。
(3)气化剂，采用不同气化剂可产生不同组成的煤气。
表1—1 典型煤气组成(4)主要工艺参数①以褐煤为原料，4×10 m3／(h·台)气化炉，生产水煤气，其主要工艺数据见表1—2。
表1—2 主要工艺数据②以河南义马长焰煤为原料，生产的煤气，其主要工艺数据见表1—3。
表1—3 主要工艺数据1．4 技术经济(1)投资：以生产能力4 X 104m3／h炉型为例①气化部分约2 400万元②制氧部分(包括两套4 000m3／h变压吸附装置)约3 600万元，合计：6 000万元(2)煤气成本：以河南义马煤生产半水煤气，按现行价格估算约0．12～0．13元／m3。
气化炉技术简介
气化炉技术简介
气化炉是一种将燃料转化为气体的设备，主要用于生产煤气、合成气、水煤浆等气体燃料。
气化炉的工作原理是利用燃料与氧气反应产生高温气流，将燃料转化为气化物。
气化炉技术可以分为多种类型，其中常用的有固定床气化、流化床气化、壁式气化、旋转气化等。
每种气化炉技术有其独特的特点和应用范围。
固定床气化炉是一种最早应用的气化炉技术，主要用于气化煤、木材、生物质等。
其特点是在一个固定的垂直炉床中加入燃料，通过在上部喷入气体使其气化，然后将气化气体经过冷却、除尘处理后作为燃料使用。
流化床气化炉是一种以流化床技术为基础的气化炉，主要用于气化煤、生物质等。
其特点是利用高速气流将燃料悬浮在气流中，形成床层，然后在床层中加热气体使其气化，并将气化产物从床层中带走。
壁式气化炉是以固定床气化为基础的气化炉技术，主要用于气化煤、石油焦等。
其特点是利用旋流器将燃料投入炉膛，然后在炉壁上加热使其气化，并将气化产物从顶部排出。
旋转气化炉是一种采用旋转床技术的气化炉，主要用于气化生物质。
其特点是将燃料放置在旋转床中，然后旋转床加热将燃料气化，并将气化产物通过顶部排出。
气化炉技术具有高效节能、减少污染等优点，已广泛应用于化工、能源、冶金等行业。
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三种煤气化炉技术介绍
煤气化是一种利用化学反应将固体煤转化为可燃气体的技术过程，可
以将煤转化为煤气、合成气和合成油等能源。
煤气化可以通过不同的煤气
化炉技术实现，下面将介绍三种常见的煤气化炉技术。
1.固定床煤气化炉：
固定床煤气化炉是最早应用的煤气化技术之一、在固定床煤气化炉中，煤炭被填充在炉膛中，煤气化反应通过从煤床底部通入的氧气或氧气与蒸
汽的混合物进行。
煤床通过由炉膛底部从下而上通过的气流进行流化，从
而促进反应的进行。
在固定床煤气化炉中，煤气化反应主要发生在煤床下
部的炉膛区域，温度通常在900°C至1400°C之间。
固定床煤气化炉的
优点是操作稳定、适应性强，但由于床层热阻较大，炉温难以控制并且煤
气质量较低。
2.流化床煤气化炉：
流化床煤气化炉是一种采用流化床技术进行的煤气化工艺，该技术首
次在20世纪60年代得到应用。
在流化床煤气化炉中，煤炭经过细磨和干
燥后与气化剂（如氧气和水蒸汽的混合物）一起输入炉膛。
煤炭在流化床
内扬起并形成流化状态，反应通过高速气流中的煤颗粒与气体热交换实现。
在流化床煤气化炉中，温度通常在800°C至1000°C之间。
流化床煤气
化炉具有热传递效率高、反应速度快的优点，产生的煤气质量较高，但操
作复杂，需要高流速和高压力的气流。
3.级联煤气化炉：
级联煤气化炉是一种将两个或多个煤气化反应装置相连接以提高反应
效率和煤气品质的技术。
在级联煤气化炉中，通常使用高温煤气化反应器
作为第一级反应器，将煤炭和气化剂进行气化反应；然后，将第一级反应器的产物气流引入低温煤气化反应器中进行进一步的气化和合成反应。
级联煤气化炉可通过优化不同反应器之间的温度和气体组成来实现高效率的煤气化过程。
级联煤气化炉的优点是可以提高煤气化效率和产气量，并可根据需要调整煤气的组成。
综上所述，固定床煤气化炉、流化床煤气化炉和级联煤气化炉是三种常见的煤气化炉技术。
每种技术都有其特点和适用范围，可以根据具体需求选择合适的煤气化炉技术。