煤气化工艺问题汇总

1、煤的反应活性

煤的反应活性是在一定条件下，煤与不同的气化介质（如CO2、H2、水蒸汽）相互作用的反应能力，通常在一定温度下，以一定流速通入CO2，用CO2的还原率来表示煤的反应活性。CO2的还原率越高，煤的活性越好。

这种煤的反应活性评价方法一直在用。但个人觉得有点不太适合目前大规模气流床煤气化技术的发展了。大家知道，气流床中的气氛非常复杂，在高温高压条件下煤焦与CO2、水蒸气反应，同时还受到生成物CO和H2的影响。所以目前对加压条件下焦炭和水蒸气的反应动力学的研究更为重要，这在国内还是个弱项。而更接近气流床条件下的煤气化反应动力学的研究更是少之又少。

2、水煤浆气化的不足之处

一、水煤浆气化氧耗高

比氧耗一般都在400 Nm3/1000Nm3 (CO+H2)以上，为了降低氧耗，应尽量选择灰份低、灰熔点低的煤，成浆性要好，以便可制得高浓度的煤浆，减少气化炉内大量水蒸发而消耗的氧。

二、需热备用炉

气化炉一般能开二个月左右就要单炉停车检修，或出现故障，须有计划的停车，而备用炉必须在1000℃以上才可投料，若临时把冷备用炉升温至1000℃以上，势必影响全系统生产，所以有备用炉应处于热备用状态的要求。而维持热备用炉耗能较大，需煤气150～1500 Nm3/h,空气150～1500 Nm3/h及部分抽引蒸汽、冷却水。

若能通过强化管理，优化操作，确保单炉长周期运转，做到计划停车，检修前将备用炉温升上来，就可不需热备用炉。

三、气化炉耐火材料寿命短

耐火材料中的向火面砖时气化炉能否长期运转、降低生产成本的关键材料之一。目前世界上使用最多的是法国砖、奥地利砖、美国砖。法国砖的特点是在操作温度低的条件下性能比较好，适应操作温度变化大；而奥地利砖、美国砖操作温度高时性能好，但操作温度变化大时易变脆。我国选用了法国砖（沙佛埃耐火材料公司），其寿命为1～1.5年。其中渭河化肥厂开车一年三台气化炉向火面砖全改换过，一炉砖需75万美元，而且换一炉砖周期长，影响生产二个月。

目前，我们国内正研制价廉、耐高温侵蚀，而且使用寿命长的耐火材料。同时我们在安装时要保证筑炉质量，操作上加强管理减少炉温波动，来人为地延长向火面砖的寿命。

四、气化炉炉膛热电偶寿命短

由于气化炉外壳与耐火砖的受热后膨胀系数不同，而发生相互剪切，进而热电偶。每次开停车炉温改变，我们尽量控制好外壳与炉膛温度，来保证热电偶不坏，来指导我们后续工作。如果在热电偶坏时，我们可根据合成气中CH4含量的变化及炉子排出渣的颜色、颗粒的大小及形状来判断炉温，这就要求我们要有过硬的业务水平，积累经验，可看系统其它工艺参数，来控制炉温，维持系统正常生产。

五、工艺烧嘴寿命短

烧嘴的稳定运行时操作好气化炉的另一个重要因素。烧嘴的寿命短（1.5个月左右）而且昂贵（8万美元/个）.根据日本宇部资料统计，烧嘴是引起气化炉停车次数最多的原因，所以操作过程中必须会烧嘴的运行情况严密监视。我俄每年可从烧嘴冷却水系统、气化炉压差、气体成分等来判断烧嘴运行情况，我们还专门对烧嘴系统设置了联锁，如运行情况恶化，气化炉停车，否则轻者烧嘴偏喷冲刷侵蚀耐火砖，重者烧坏烧嘴。

六、气化装置投资大

我们采用德士古气化工艺，不仅要付给德士古发展公司专利费用，而且不少特别材料、设备、阀门、仪表等需从国外进口，价格一般为国内价格好几倍之多。关于设计问题，国内大多数人认为，随着鲁南、上海、渭化、淮化的相继投产，我们已获得了丰富的设计经验和生产技术，国内设计院承担工程涉及是完全可信赖的。

七、激冷环寿命短

激冷环使用寿命短（1年左右），需广大的有志之士研究改进。

3、水煤浆加压气化工艺的特点

水煤浆加压气化工艺。该技术有以下特点：

1、煤种适应范围广

可以利用次烟煤、烟煤、焦、石油焦、煤加氢液化残渣等，不受灰熔点限制（灰熔点高可加助熔剂）；不受煤的块度大小限制，因最终要经湿磨制成水煤浆使用；不受煤的灰分高低限制，仅经济性有差异。

2、连续生产强

加工后的原料——煤浆，氧气可以连续不断地入炉，排渣也不需要停车，气化开、停车少，系统操作稳定。

3、气化压力高

气化压力高，单炉产量高。目前在美国已建成日处理煤量为2000吨／台，压力为6.7Mpa的生产装置。我公司首期建Φ2756mm气化炉三台（两开一备），气化压力高，产品气具有高压，这就节省了煤气压缩所需要的能耗和费用，同时也实现了甲醇的等压合成。

4、合成气质量好

一般情况下，产品煤气中有效成分CO+H2≥80% (我公司采用神榆路煤和捣老鸟素煤CO+H2≥81.887%)。煤气中CH4﹤0.1%，可作为生产氨、甲醇、OXO产品的原料气，也可用于联合循环发电。

5、气化温度高

气化炉在1400℃左右操作，煤在熔融后呈液态排出燃烧室，碳转化率高达96%以上。生产的高温煤气我公司采用直接冷激回收热能，产生的蒸汽用于加热灰水。

6、有利于环境保护

由于气化温度高，煤中的挥发份直接燃烧，所以不生成焦油、酚等污染环境的副产物，废水主要成分是含氰化合物，远比炼焦产生的废水易于处理；同时气化系统的水在本系统内循环使用，外排废水很少，远比其它气化方法产生的废

水量少；而且还可在配置水煤浆时，利用甲醇合成排出的残液，从而减轻对环境的污染。

4、比氧耗和比煤耗

每生产1000Nm3 (CO+H2)所能消耗的纯氧量，称为比氧耗。Nm3/1000Nm3

每生产1000Nm3 (CO+H2)所能消耗的干煤量，称为比煤耗。kg/1000Nm3

5、水煤浆气化的煤浆浓度

目前比较一致的看法是（包括GE Texaco自己也这么宣传）水煤浆浓度如果低于60%的话，在Texaco的气化炉中将不可用。

水煤浆浓度降低的话气化炉的比氧耗和比煤耗会增加，但具体地方个人认为需要具体考虑。比煤耗当然是煤的消耗问题，个人认为除了设备投资外，比氧耗最终也可用归结到煤耗上。因为空分的压缩机通常都是蒸汽透平驱动的，而蒸汽来自燃煤锅炉，所以氧气实际也是来自煤。那么在一些煤价格很便宜的地区，即时煤的成浆性不好，比氧耗比煤耗偏高，但实际由于原料的便宜，最终化工产品的成本并不见得比采用优质价高成浆性好的煤便宜。

6、煤基本知识

煤基本知识

煤的组成

煤的组成以有机质为主体，构成有机高分子的主要是碳、氢、氧、氮等元素。煤中存在的元素有数十种之多，但通常所指的煤的元素组成主要是五种元素、即碳、氢、氧、氮和硫。在煤中含量很少，种类繁多的其他元素，一般不作为煤的元素组成，而只当作煤中伴生元素或微量元素。

一、煤中的碳

一般认为，煤是由带脂肪侧链的大芳环和稠环所组成的。这些稠环的骨架是由碳元素构成的。因此，碳元素是组成煤的有机高分子的最主要元素。同时，煤中还存在着少量的无机碳，主要来自碳酸盐类矿物，如石灰岩和方解石等。碳含量随煤化度的升高而增加。在我国泥炭中干燥无灰基碳含量为55～62％；成为褐煤以后碳含量就增加到60～76.5％；烟煤的碳含量为77～92.7％；一直到高变质的无烟煤，碳含量为88.98％。个别煤化度更高的无烟煤，其碳含量多在90％以上，如北京、四望峰等地的无烟煤，碳含量高达95～98％。因此，整个成煤过程，也可以说是增碳过程。

二、煤中的氢

氢是煤中第二个重要的组成元素。除有机氢外，在煤的矿物质中也含有少量的无机氢。它主要存在于矿物质的结晶水中，如高岭土(Al203•2Si02•2H2O)、石膏(CaS04•2H20 )等都含有结晶水。在煤的整个变质过程中，随着煤化度的加深，氢含量逐渐减少，煤化度低的煤，氢含量大；煤化度高的煤，氢含量小。总的规