各种煤气化技术介绍
国内最全的煤气化技术简介
国内最全的煤气化技术简介（最新整理）本文收集、整理、并汇总了国内当前大多数煤气化工艺（包括水煤浆、干煤粉、碎煤等加压气化工艺；固定床、流化床、气流床气化工艺；激冷流程、废锅流程；水冷壁、耐火砖等冷壁炉和热壁炉型），可作为煤化工、煤气化专业技术人员参考资料，是目前网络上公开交流的较为全面的一篇资料。
1、“神宁炉”粉煤加压气化技术（宁夏神耀科技有限责任公司）以高旋流单喷嘴大通量粉煤加压气化炉为目标载体，以多煤种理化特性数据为基础，构建了气化炉流场、传热分析等模型；基于燃烧器强动量传导机制，揭示了顶置式旋流气化场湍流燃烧的动力学机理；揭示了氧气和煤粉的强化反应规律，独创了高效无相变水冷壁反应室与“沉降-破泡式”激冷室相耦合的气化炉。
“神宁炉”干粉煤气化技术能源转化效率高，有效气成分≥91%，碳转化率≥98.5%。
固体灰渣好处理，灰渣中不含苯、酚、焦油等大分子有机物废物。
气化系统吨煤污水排放量控制在0.4—0.5t，废水处理后可完全回用。
高效、中空、高能点火系统，实现高压、惰性环境下点火成功率98%以上。
采用组合式燃烧器通道结构，控制火焰形成，确保气化炉内壁挂渣均匀。
2、“科林炉”CCG粉煤加压气化技术（德国科林工业技术有限责任公司）技术特点：（1）煤种适应性广：适用于各种烟煤、无烟煤、褐煤及石油焦等，对强度、热稳定性、结渣性、粘结性等没有具体要求。
对高灰分、高灰熔点、高硫含量的“三高”煤等低品质的煤种拥有很好的工业化业绩。
（2）技术指标高：因燃烧器采用多烧嘴顶置下喷的配置方式，原料在气化炉内碰撞混合更加充分，气化炉炉膛及顶部挂渣均匀，可实现较高的气化温度（1400～1700℃），碳转化率高达到99%以上，合成气中不含重烃、焦油等物质，有效合成气成分90～93%，冷煤气效率80～83%。
（3）投资低：根据项目规模不同，可提供日投煤量750吨/天至3000吨/天的不同气化炉炉型设计，主要设备制造已完全实现国产化，整个装置的投资建设成本低，建设周期短。
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。
几种常用煤气化技术的优缺点
几种煤气化技术介绍煤气化技术发展迅猛，种类很多，目前在国内应用的主要有：传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等，下别分别加以介绍。
一 Texaco水煤浆加压气化技术德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后，发展迅速，目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行，在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。
Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序：将煤、石灰石（助熔剂）、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机中，与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆；煤浆同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉，在1300～1400℃下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔，冷却除尘后进入CO变换工序，一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水，经泵进入气化炉，另一部分灰水作废水处理。
其优点如下：（1）适用于加压下（中、高压）气化，成功的工业化气化压力一般在4.0MPa 和6.5Mpa。
在较高气化压力下，可以降低合成气压缩能耗。
（2）气化炉进料稳定，由于气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压力容易得到保证。
便于气化炉的负荷调节，使装置具有较大的操作弹性。
（3）工艺技术成熟可靠，设备国产化率高。
同等生产规模，装置投资少。
该技术的缺点是：（1）由于气化炉采用的是热壁，为延长耐火衬里的使用寿命，煤的灰熔点尽可能的低，通常要求不大于1300℃。
对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样就降低了煤浆的有效浓度，增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益。
而且，煤种的选择面也受到了限制，不能实现原料采购本地化。
（2）烧嘴的使用寿命短，停车更换烧嘴频繁（一般45～60天更换一次），为稳定后工序生产必须设置备用炉。
无形中就增加了建设投资。
煤气化技术
煤气化技术煤气化技术是清洁利用煤炭资源的重要途径和手段。
目前，国内自行开发和引进的煤气化技术种类很多，但总体上可以分为以下三大类：一、移动床气化技术以鲁奇为代表的加压块煤气化技术。
鲁奇加压气化技术是由联邦德国鲁奇公司于1930年开发的，属第一代煤气化技术，技术成熟可靠，曾是世界上建厂最多的煤气化技术。
鲁奇气化技术是制取城市煤气和合成气装置中的心脏设备。
它适应的煤种广﹑气化强度较大﹑气化效率高。
鲁奇气化技术的特点为：采用碎煤加压式供料方式，即连接在炉体上部的煤锁将煤块升压，加入气化炉的预热层，然后，下移至反应层，煤在反应层气化，反应热量取自于气化剂与燃烧形成的燃烧层。
产生的粗煤气从出口排出。
炉篦上方的灰渣从底部出口排到下方连接的灰锁中，所以气化炉与煤锁﹑灰锁构成了一体的气化装置。
鲁奇炉的代表炉型即第三代MARK－IV型Ф3800mm加压气化炉, 炉体由内外壳组成，其间形成50mm的环形水冷夹套，用作保护炉的过热和产生蒸汽，结构更为合理的炉型。
鲁奇公司为河南义马、大唐克旗等制做了多台鲁奇式气化炉。
图1 鲁奇加压块煤气化装置二、流化床气化技术以恩德炉、灰熔聚为代表的气化技术。
恩德炉粉煤流化床气化技术是朝鲜恩德“七.七”联合企业在温克勒粉煤流化床气化炉的基础上，经长期的生产实践，逐步改进和完善的一种煤气化工艺。
灰融聚流化床粉煤气化技术根据射流原理，在流化床底部设计了灰团聚分离装置，形成床内局部高温区，使灰渣团聚成球，借助重量的差异达到灰团与半焦的分离，在非结渣情况下，连续有选择地排出低碳量的灰渣。
目前，中科院山西煤化所山西省粉煤气化工程研究中心开发的加压灰熔聚气化工业装置已经成功应用于晋煤集团天溪煤制油分公司1 0万吨/年煤基MTG合成油示范工程项目，该项目配备了6台灰熔聚气化炉（5开1备），气化炉操作压力0.6MPa，日处理晋城无烟煤1600吨，干煤气产量125000Nm3/h（配套30万吨/年合成甲醇）。
几种常用煤气化技术的优缺点
几种煤气化技术介绍煤气化技术发展迅猛，种类很多，目前在国内应用的主要有：传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等，下别分别加以介绍。
一Texaco水煤浆加压气化技术德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后，发展迅速，目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行，在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。
Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序：将煤、石灰石<助熔剂）、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机中，与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆；煤浆同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉，在1300～1400℃下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔，冷却除尘后进入CO变换工序，一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水，经泵进入气化炉，另一部分灰水作废水处理。
其优点如下：<1）适用于加压下<中、高压）气化，成功的工业化气化压力一般在 4.0MPa 和6.5Mpa。
在较高气化压力下，可以降低合成气压缩能耗。
<2）气化炉进料稳定，因为气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压力容易得到保证。
便于气化炉的负荷调节，使装置具有较大的操作弹性。
<3）工艺技术成熟可靠，设备国产化率高。
同等生产规模，装置投资少。
该技术的缺点是：<1）因为气化炉采用的是热壁，为延长耐火衬里的使用寿命，煤的灰熔点尽可能的低，通常要求不大于1300℃。
对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样就降低了煤浆的有效浓度，增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益。
而且，煤种的选择面也受到了限制，不能实现原料采购本地化。
<2）烧嘴的使用寿命短，停车更换烧嘴频繁<一般45～60天更换一次），为稳定后工序生产必须设置备用炉。
各种煤气化技术介绍
CO CO + H2 CO2 + H2
C + H2 CO + H2 CO + H2 CO2 + H2
CH4 CH4 + H2O CH4 + CO2 CH4 + H2O
由上面的反应可以看出：反应物主要是碳、水蒸气、二氧化碳和二次反应产物中的氢气；生成物主要是一氧化碳、氢气、甲烷、二氧化碳、氮气（用空气怍气化剂时）和未分解的水蒸气等。常压下气化主要的生成物是一氧化碳、二氧化碳、氢气和少量的甲烷，而加压气化时的甲烷和二氧化碳的含量较高。 还原层厚度一般控制在300～500mm左右。如果煤层太薄，还原反应进行不完全，煤气质量降低；煤层太厚，对气化过程也有不良影响，尤其是在气化黏结性强的烟煤时，容易造成气流分布不均，局部过热，甚至烧结和穿孔。 习惯上，把氧化层和还原层统称为气化层。气化层厚度与煤气出口温度有直接的关系，气化层薄出口温度高；气化层厚，出口温度低。因此，在实际操作中，以煤气出口温度控制气化层厚度，一般煤气出口温度控制在600℃左右。
国内情况
中国于20世纪30至40年代引进UGI炉，195பைடு நூலகம்年后改烧无烟煤，主要
1
用于制氨和甲醇，最多时候有千余家使用数千台炉子，主要原料是无烟
煤和土焦。当时，UGI炉所生产出来的甲醇大约占全国煤基氨厂总产量的
9/10以上。60年代至今，实现工业化的技术有水煤浆气化（Texaco）、
碎煤加压气化（Lurgi）、灰熔聚流化床气化以及干粉加压气化（Shell）。
煤气化技术
晋煤金石技术处
汇报时间：12月20日
Annual Work Summary Report
煤气化技术
煤气化技术煤气化技术是将固体煤转化为气态或液态燃料的一种技术，其主要目的是提高煤的利用率，减少对传统燃料的依赖，达到节能、环保的目标。
本文将从煤气化技术的基本原理、应用领域以及优缺点等方面进行详细阐述。
一、煤气化技术的基本原理所谓煤气化技术，就是将煤通过高温、高压、无氧条件下的气化反应，将煤中的碳、氢、氧等元素与水蒸气或其他工业气体反应，生成一种能源燃气和化工原料的技术。
基本反应式为：C + H2O → CO + H2C + CO2 → 2COH2O + CO → H2 + CO2以上反应产生的气体主要包括一氧化碳（CO）、氢气（H2）和二氧化碳（CO2），其中一氧化碳和氢气是煤气化的两种主要产物，也是煤气化的主要目的。
二、煤气化技术的应用领域煤气化技术可以应用在多个领域，包括：1. 燃料领域：将煤气用作机械动力、燃料燃烧等用途。
2. 化工领域：将煤气用作化工原料，制取烯烃、乙烯、合成氨等。
3. 能源领域：将煤气用作化学燃料，如用合成气生产合成烃等。
4. 环保领域：将煤气用作城市燃气，以代替传统的煤炭、石油等燃料。
5. 冶金领域：将煤气用作高炉燃料，以代替传统的焦炭。
6. 电力领域：利用燃气发电、燃气轮机等，将煤气转化为电能。
三、煤气化技术的优缺点1. 优点：（1）提高煤的利用率：通过煤气化技术，可以将煤中的碳、氢等元素都充分利用，大幅提高煤的利用率。
（2）节约能源：煤气化技术可以将煤转化成可替代传统能源的煤气，实现节能减排。
（3）环保：煤气化技术可以减少尘埃、烟气等污染物的排放，达到环保的目的。
2. 缺点：（1）设备配置复杂：煤气化设备、反应器、气体清洗装置等的设计和制造较为复杂，需要高技术水平的研发和生产。
（2）能源成本高：虽然煤气化技术可以提高煤的利用率，但其能源成本相对较高，需要大量的电力和气体，从而影响了其应用范围和经济效益。
（3）反应过程精确控制难度大：煤气化是一个复杂的反应过程，其反应速度、温度、压力等参数均需要精确控制，一旦发生偏差，就可能影响到产物的质量和产量。
气化炉
的使用寿命。
优点：
1、煤种适应性较热壁炉广，能处理高灰熔 点的煤； 2、克服了热壁炉每年更换耐火砖的缺陷， 运行周期长，维修费用低； 3、可以不设置备用炉。
缺点：
水冷壁吸收炉内热量会产生蒸汽，跟相 同的单喷嘴德士古炉相比，氧耗、煤耗要高， 气体成分差。
激冷室：淬冷型与全热回收型
两种炉型比较：
两种炉型下部合成气冷却方式不同， 但炉子上部气化段的气化工艺是相同的。 目前生产合成气的企业气化炉都采用
渣机破碎后，排入锁斗，排出的大部分灰渣沉降在锁斗底部。从 锁斗顶部抽出较清的水经锁斗循环泵循环进入气化炉激冷室水浴
，强化排渣过程。锁斗中的灰渣定时排入渣池，由捞渣机捞出后
装车外运。
3、气化炉主要结构
主要由：燃烧室、激冷室、烧嘴等组成。 燃烧室：耐火砖与水冷壁两种
激冷室：淬冷型与全热回收型两种
耐火砖型
煤 氧 浆 氧 中心管
结构：
近期国内引进的水煤浆气化技术烧嘴和国内自行开发的烧嘴 以三通道为主。 中心管和外环隙走氧气，内环隙走煤浆。在烧嘴中煤浆被高 速氧气流充分雾化，以利于气化反应。 由于烧嘴插入气化炉燃烧室中，承受1400℃左右的高温， 为了防止烧嘴损坏，在烧嘴外侧设置了冷却盘管，在烧嘴头部设 置了水夹套，并有一套单独的系统向烧嘴供应冷却水，该系统设 置了复杂的安全联锁。 烧嘴头部采用耐磨蚀材质，并喷涂有耐磨陶瓷。负荷和气液比 不同，中心氧最佳值不一样，这样可使烧嘴在最佳状态之下工作。 由于运行压力较高，水煤浆的冲刷严重，再加上对国外技术 消化吸收不够，烧嘴经常损坏。一般损坏的仅是喷头部位，但有 时由于炉内反应异常等各种原因，造成烧嘴部分过烧而损坏。
能停一组喷嘴，另一组喷嘴依然可以正常运行，可避免整个装置
煤气化技术简介
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
云天化金新
14
CCG干煤粉气化
1、流化床煤气化技术迅速发展的原因
1）生产强度比固定床大;
2)以小颗粒碎煤为原料，适应采煤技术发展;
3）对煤种煤质适应性强，可利用如褐煤等高灰劣质煤为原料，以实现原料本地化。
一般流化床煤气化炉不能从床层中排出低碳灰渣，这是因为要保持床层中高的煤灰比和维持稳定的不结渣操作,流化床内必须混合良好。因此，排出的灰渣组分与炉内混合物料组分基本相同，故排出的灰渣含碳量较高（15％～20%)。针对上述问题提出了灰粘聚（灰融聚、灰熔聚、灰团聚）的排灰方式,即提高流化床局部区域温度，使煤中的灰分在软化（ST）而未熔融的状态下，相互碰撞粘结成含碳量较低的灰渣球,有选择地排出炉外。它与传统的固态和液态方式不同。与固态排渣相比，降低了灰渣中的含碳量；与液态排渣相比,减少了灰渣带走的显热损失；从而提高了气化过程的碳的利用率,它是煤气化排渣技术的重大发展。
一、煤气化技术分类及概况
目前以煤为原料生产合成气的煤气化技术按照气化炉内物料流动方式来划分,主要有三大类:固定床（或称为移动床）、流化床和气流床.其中具有代表性的煤气化技术如下：
各种气化技术已经发展多年，但在目前的情况下，并没有一种气化技术可以适用于所有的工程项目。气化技术的选择要综合从原料煤种、装置规模、产品方案、业主的详细要求，从整个工厂的角度具体分析确定气化方法。
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。
煤气化技术介绍
2011年03月05日
煤炭将是我国的主要能源、高效洁净利用是发展的关键
煤炭在矿物能源中的比例
天然气 石油 8%
煤 92%
2000年 至 2050年 原 煤 需 求 及 预 测
70 [亿 吨 ]
60 50 40 30 20 10
0 1995年 2000年 2010年 2020年 2050年
特点：高温合成气体采用由多个水/汽组合式喷头喷水雾 化进行粗煤气冷却和固灰，取代壳牌用返回合成气进行激 冷的工艺；取消了壳牌合成气冷却器、循环压缩机和高温 高压飞灰过滤器；内件采用膜式壁结构并采用副产蒸汽的 方式进行炉壁保护，操作时，膜式壁内形成一层渣，用所 谓“以渣抗渣”的方式保护衬里不受侵蚀，炉体有可能长 周期稳定运行，不设置备用炉。
煤
气化
直接液化
合成氨 甲醇
甲醛 MTP/ MTO
联合发电
醋酸
间接液化/SNG 炼焦
焦炭
焦油
焦炉气
其他利用（燃烧发电、燃料电池、腐殖酸、活性炭等）
煤气化技术：21世纪高效洁净能源的途径
不同煤气化技术特点 气流床气化炉以细粉煤为原料(＜0.1mm)，气固并流，煤粉可以干态（Shell）
或湿流态化（床水气煤化浆以，碎T煤ex为ac原o）料进(＜料6m，m气)流，床在气化由剂于的细高粉速和流短动停下留，时床间中，物料
我国利用鲁奇技术建设的气化装置有：云 南解化、天脊集团、河南义马、哈气化、 广汇、大唐、庆华等。
赛鼎公司在消化吸收引进技术的基础上设 计完成了4.0MPa气化炉、DN5000气化炉。
加压固定床气化炉-液态排渣 BGL
不同煤气化技术
Texaco 气化炉
Shell 气化炉
煤炭资源的煤炭气化与煤制气技术
煤炭资源的煤炭气化与煤制气技术煤炭作为一种重要的能源资源，在中国以及全球范围内都扮演着重要的角色。
然而，传统的燃煤方式不仅会带来环境污染问题，还导致煤炭资源的过度消耗。
为了有效利用煤炭资源以及减少对环境的影响，煤炭气化与煤制气技术应运而生。
本文将介绍煤炭气化与煤制气技术的原理及其在能源领域的应用。
一、煤炭气化技术煤炭气化是指通过加热煤炭，使其在缺氧或者低氧的条件下发生化学反应，生成可燃气体的过程。
这种技术可以将煤炭中的有机物转化为合成气（Syngas），合成气主要由一氧化碳（CO）和氢气（H2）组成。
煤炭气化技术可以将煤炭中的碳、氢、氧等元素转化为可用于发电、化工和制氢等领域的能源。
煤炭气化技术有多种不同的方法，其中最常见的是煤粉煤气化和煤水煤气化。
煤粉煤气化是指将煤粉与氧气和蒸汽混合后在高温下进行反应，产生合成气。
煤水煤气化则是通过将煤浆与氧气和蒸汽共热，使其反应生成合成气。
这些技术可以根据具体的需要来选择，以满足不同领域的能源需求。
二、煤制气技术煤制气技术是利用煤炭气化过程中产生的合成气进行一系列化学反应，生成各种有机化合物的过程。
这些有机化合物可以用于石化工业、制造合成液体燃料等。
煤制气技术主要分为两种：加氢法和催化法。
加氢法是指将合成气通过催化剂的作用，与水蒸汽和催化剂表面上的金属原子发生反应，生成一系列有机化合物。
催化法则是指将合成气通过催化剂的作用，在适当的温度和压力下，发生一系列化学反应，生成目标产品。
煤制气技术可以生产出一系列有机化合物，如甲烷、甲醇、一氧化碳等。
这些产品在化工、能源等领域具有广泛的应用前景。
三、煤炭气化与煤制气技术在能源领域的应用煤炭气化与煤制气技术在能源领域具有广泛的应用前景。
首先，通过煤炭气化技术可以将煤炭资源转化为合成气，用于发电。
合成气可以直接用于燃烧发电，也可以通过气轮机发电。
其次，煤制气技术可以将合成气转化为石化产品。
合成气经过催化反应，可以生成一系列有机化合物，如甲醇、氨、乙烯等。
煤的气化技术
煤的气化技术1. 介绍煤是一种常见的化石燃料，在世界范围内广泛使用。
然而，煤的燃烧产生大量的二氧化碳等温室气体，对环境造成严重影响。
为了减少对环境的污染并提高能源利用效率，煤的气化技术应运而生。
煤的气化技术是将煤转化为合成气（syngas）的过程，合成气主要由一氧化碳（CO）、氢气（H2）和少量的二氧化碳（CO2）、氮气（N2）等组成。
合成气可以用作燃料，也可以作为化学原料，用于制造化学品、肥料和液体燃料等。
2. 煤的气化过程煤的气化主要通过以下两个步骤完成：2.1. 干燥和预气化在气化反应器中，煤被加热至高温。
在这个过程中，煤中的水分被蒸发出来，并与空气中的氧气反应生成二氧化碳和水蒸气。
这一步骤主要起到预热作用，为下一步的反应做准备。
2.2. 煤的部分氧化在气化反应器中，预热的煤与氧气反应，生成一氧化碳和水蒸气。
主要的反应方程式如下所示：C + O2 -> CO2 C + CO2 -> 2CO通过控制反应温度和氧气供应量，可以调节合成气中一氧化碳和氢气的比例。
高温和富氧条件下可以生成较多的一氧化碳，而低温和贫氧条件下可以生成较多的氢气。
3. 煤的气化技术分类煤的气化技术可以分为以下几种类型：3.1. 固定床气化固定床气化是最早开发的气化技术之一，也是最常用的气化技术之一。
在这种气化方式下，煤被放置在气化反应器中的固定床上，并通过气化剂（如空气或蒸汽）流过床层。
随着气化反应的进行，煤逐渐转化为合成气，反应产物从顶部排出。
固定床气化适用于各种类型的煤，具有反应稳定、设备简单的优点，但存在反应温度不均匀、产物中存在固体颗粒等问题。
3.2. 流化床气化流化床气化是一种将煤颗粒悬浮在气化剂中进行气化的技术。
在气化反应器中，通过气化剂（通常为空气或蒸汽）的上升流动，使煤颗粒保持悬浮状态。
在高温和富氧条件下，煤颗粒发生气化反应，生成合成气。
流化床气化技术具有高反应效率、适应多种煤种和煤质的优点，但也存在气固分离和热传递问题。
各种煤气化技术介绍
各种煤气化技术介绍煤气化技术是将煤转化为合成气的一种技术，合成气主要由一氧化碳（CO）和氢气（H2）组成。
煤气化技术可以实现煤炭资源的高效利用，并且合成气还可以作为化工原料、能源供应和替代燃料等多个领域的重要能源。
下面将介绍几种常见的煤气化技术。
亚煮煤气化技术主要是通过在水中煮沸煤炭来实现煤气化过程。
这种技术具有操作稳定性好、产气质量高、煤耗低等特点。
亚煮煤气化技术可以适用于各种不同性质的煤炭，并可以通过调节操作参数来获得不同产气组成和质量。
2. 固定床煤气化（Fixed Bed Gasification，FBG）固定床煤气化技术是将煤炭放置在固定床上，通过通过煤床中的氧气进行燃烧，从而实现煤的气化。
这种技术具有气化效率高、产气质量稳定、操作灵活等特点。
固定床煤气化技术主要适用于高炉煤气和干、湿煤气的生产。
3. 流化床煤气化（Fluidized Bed Gasification，FBG）流化床煤气化技术是将煤炭与气化剂一起放置在气化反应器中，通过气体的上升速度和反应器中的床层来实现气化过程。
这种技术具有反应温度均匀、气化效率高、适用于多种煤种等特点。
流化床煤气化技术主要适用于高硫煤和高灰煤的气化过程。
4. 上升管煤气化（Entrained Flow Gasification上升管煤气化技术是将煤炭和气化剂一起注入到气化反应器中，通过气化剂的速度和反应器中的温度来实现气化过程。
这种技术具有高气化效率、适用于多种煤种等特点。
上升管煤气化技术主要适用于低灰、低硫和低磷的煤气化过程。
5. 行动床煤气化（Moving Bed Gasification，MBG）行动床煤气化技术是将煤炭放置在一个倾斜的床上，通过流化床的气流来实现气化过程。
这种技术具有气化效率高、产气质量好等特点。
行动床煤气化技术主要适用于低灰和低硫煤的气化过程。
总体来说，煤气化技术具有可替代性化石燃料、高效能源利用和多种资源转化等优势，对于能源的可持续发展具有重要意义。
13种煤气化工艺比较
13种煤气化工艺比较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。
(直接使用空气中氧气）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、原料可采用标准15～35mm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。
（氧气纯度30%-50%）。
3.常压固定床纯氧连续气化技术其特点是采用纯氧与蒸汽、或纯氧与二氧化碳为气化剂、连续气化、原料可采用标准8～25mm粒度的无烟煤、焦炭、半焦、型煤、型焦等，进厂原料利用率高，无废气排放，无涨库冷却水，对大气环境无污染、气化效率高、灰渣残炭0~3%。
煤气质量高，水煤气CO+H2=82~85%，CO2制CO粗气中CO=70~72%。
设备流程简化，维修工作量小、大修周期长，维修费用低，适合用于化工、化肥、制氢、燃气等装置配置使用。
（氧气纯度≥99.6%、气化强度:生产水煤气时1400~1600m3/m2/h）。
4.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。
5.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。
三种煤气化炉技术介绍
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。
煤气化技术
煤气化原理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。
煤的气化类型可归纳为五种基本类型：自热式的水蒸气气化、外热式水蒸气气化、煤的加氢气化、煤的水蒸气气化和加氢气化结合制造代用天然气、煤的水蒸气气化和甲烷化相结合制造代用天然气。
煤干馏过程主要经历如下变化：当煤料的温度高于100℃时，煤中的水分蒸发出；温度升高到200℃以上时，煤中结合水释出；高达350℃以上时,粘结性煤开始软化，并进一步形成粘稠的胶质体（泥煤、褐煤等不发生此现象）；至400～500℃大部分煤气和焦油析出，称一次热分解产物；在450～550℃，热分解继续进行，残留物逐渐变稠并固化形成半焦；高于550℃，半焦继续分解,析出余下的挥发物（主要成分是氢气），半焦失重同时进行收缩，形成裂纹；温度高于800℃,半焦体积缩小变硬形成多孔焦炭。
当干馏在室式干馏炉内进行时，一次热分解产物与赤热焦炭及高温炉壁相接触，发生二次热分解，形成二次热分解产物（焦炉煤气和其他炼焦化学产品）。
煤干馏的产物是煤炭、煤焦油和煤气。
煤干馏产物的产率和组成取决于原料煤质、炉结构和加工条件（主要是温度和时间）。
随着干馏终温的不同，煤干馏产品也不同。
低温干馏固体产物为结构疏松的黑色半焦，煤气产率低，焦油产率高；高温干馏固体产物则为结构致密的银灰色焦炭，煤气产率高而焦油产率低。
中温干馏产物的收率，则介于低温干馏和高温干馏之间。
煤干馏过程中生成的煤气主要成分为氢气和甲烷，可作为燃料或化工原料。
高温干馏主要用于生产冶金焦炭，所得的焦油为芳烃、杂环化合物的混合物，是工业上获得芳烃的重要来源；低温干馏煤焦油比高温焦油含有较多烷烃，是人造石油重要来源之一。
煤炭气化煤炭气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。
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—出炉煤气焦油、酚含量大，污水处理和 煤气净化工艺复杂
—灰锁上下阀使用寿命不长
—灰渣含碳在5%左右
BGL气化工艺
BGL气化工 艺是在Lurgi气 化工艺基础上发 展起来的，最大 的改进是将鲁奇 的固态排渣改为 熔融态排渣，提 高了操作温度， 同时也提高了生 产能力，更适合 灰熔点低的煤种。 气化炉下方的熔 渣室使用水对熔 渣激冷。 与普通的鲁奇炉相比， BGL炉有以下优点：
气化炉在高温下运行使气化技术得到进一步提高。由于温度高，煤灰被融化
以液态方式排出。在高温、氧气气化和液态排渣的经验上，气流床气化炉应运而 生。最早的气流床是德国的Koppers-Totzek（K-T炉），出现于20世纪50年代。 70年代Texaco水煤浆加压气化技术的工业化，大大推进了大型煤气化技术的发展。
灰渣层中的灰是煤炭气化后的固体残渣，煤灰堆积在炉底的气体分布板上具有 以下三个方面的作用。
①由于灰渣结构疏松并含有许 多孔隙，对气化剂在炉内的均 匀分布有一定的好处。 ②煤灰的温度比刚入炉的气化 剂温度高，可使气化剂预热。 ③灰层上面的氧化层温度很高， 有了灰层的保护，避免了和气 体分布板的直接接触，故能起 到保护分布板的作用。
煤在炉内的运行状态
煤气化发展史
18世纪后半叶 用煤生产民用煤气 欧洲采用干馏方法生产干馏煤气用于城市街道照明 1840年 1857年 1875年 1882年 1913年 1921年 用焦炭制发生炉煤气用于炼铁 德国Siemens兄弟最早开发出用块煤生产煤气的炉子 用增热水煤气作城市煤气 德国设计了世界第一台常压固定床空气间歇气化炉 美国气体改进公司对德国的气化炉进行改进，成为UGL炉 用合成气发电在当时属于高效的发电方式，英国成立能源
—单位截面积的的产量提高 —低水蒸气消耗，搞水蒸气 分解率，废水量大大减少 —气化效率明显提高 —降低了焦油等难处理副产 物的生成量 —取消了转动炉篦，结构简 单化 —喷嘴中可喷入煤粉，本工 艺产生含酚废水可制成水 煤浆自喷嘴入炉气化
太重煤化工设备分公司为中煤鄂尔多斯能源化工有限 公司图克化肥项目生产的年产 200万吨合成氨项目配 套BGL气化炉。长17米，直径4.6米，重220吨，是迄 今为止世界最大的BGL炉。
F 空层
空层即燃料层的上部，炉体内的自由区，其主要作用是汇集煤气，并使炉
内生成的还原层气体和干馏段生成的气体混合均匀。由于空层的自由截面积增 大，使得煤气的速度大大降低，气体夹带的颗粒返回床层，减小粉尘的带出量。
控制空层高度一是要求在炉体横截面积上要下煤均匀，下煤量不能忽大忽
小；二是要按时清灰。
3M系列移动床混合煤气发生炉
三种床的模型
移动床
固定床气化一般采 用一定块径的块煤（焦、 半焦、无烟煤）或成型 煤为原料，与气化剂逆 流接触，用反应残渣 （灰渣）和生成气的显 热，分别预热入炉的气 化剂和煤，固定床气化 炉一般热效率较高。多 数固定床气化炉采用转 动炉箅把灰渣从炉底排 出，也有采用熔融排渣 的固定床气化炉。
A 灰渣层
2008年底统计结果，国内正在运行的煤气化炉情况如下： ■ 约4000台固定床间歇式气化炉 ■ 30台碎煤加压气化炉（鲁奇炉） ■ 11台恩德炉
■ 7台灰融聚气化炉
■ 8台国产水煤浆气化炉 ■ 30台GE水煤浆气化炉 ■ 20台壳牌干粉煤气化炉
Lurgi气化工艺
—以氧气-水蒸气做气化剂 —固态排渣，适宜弱粘结性碎煤，原料来 源受限制 —炉结构复杂，设有煤分布器、 破黏和炉 箅转动结构，制造维修费用高 —单炉生产能力较大，技术成熟可靠，业绩多
煤 煤炭：复杂的有机含碳矿物（从褐煤到无烟煤），以碳为主，
主要成份为C，H，O，N，S；高度芳香化；多少不等的 无机矿物。
煤
结构模型
煤气化原理
以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢 气等做气化剂，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。
条件：气化炉、气化剂、热量
UGI型水煤气发生炉
W-G（魏尔曼-格鲁夏）煤气发生炉
两段式煤气发生炉 碎煤加压气化鲁奇炉
液态排渣BGL炉
UGI型水煤气发生炉
UGI气化工艺足美国联合气体改进公司开发，并以其命名的气化炉，是一种常压的固 定床煤气化设备，炉子为直立圆筒形结构。原料通常采用无烟煤或焦炭，其特点是可以 采用不同的操作方式（连续或间歇），也可以采用不同的气化剂，制取空气煤气、半水 煤气或水煤气。 UGI炉用空气生产空气煤气或以富氧空气生产 半水煤气时，可采用连续操作方式，即气化剂从 气化炉底部连续进入，生成气从顶部引出；以空 气、蒸汽为气化剂制取半水煤气或水煤气时，一 般采用间歇式操作方法。在我国目前近4000台UGI 气化炉中，除少数用连续式操作生产发生炉煤气 （即空气煤气）外，绝大部分采用间歇式操作生 产半水煤气或水煤气。 UGI炉的优点是设备结构简单，易于操作，投 资低，一般不用氧气做气化剂，冷煤气效率较高。 其缺点是生产能力低，一般每平方米炉膛面积半 水煤气发生量仅约lOOO立方米/h；对煤种的要求 非常严格；间歇操作时工艺管道非常复杂。 从气化技术发展的角度看，已无法适应现代煤化 工对气化的要求，面临着更新换代。
由上面的反应可以看出：反应物主要是碳、水蒸气、二氧化碳和二次反应产 物中的氢气；生成物主要是一氧化碳、氢气、甲烷、二氧化碳、氮气（用空气怍气 化剂时）和未分解的水蒸气等。常压下气化主要的生成物是一氧化碳、二氧化碳、 氢气和少量的甲烷，而加压气化时的甲烷和二氧化碳的含量较高。 还原层厚度一般控制在300～500mm左右。如果煤层太薄，还原反应进行不完全， 煤气质量降低；煤层太厚，对气化过程也有不良影响，尤其是在气化黏结性强的烟 煤时，容易造成气流分布不均，局部过热，甚至烧结和穿孔。 习惯上，把氧化层和还原层统称为气化层。气化层厚度与煤气出口温度有直接 的关系，气化层薄出口温度高；气化层厚，出口温度低。因此，在实际操作中，以 煤气出口温度控制气化层厚度，一般煤气出口温度控制在600℃左右。
CO + H2
固体煤
工业、民用燃气 氨 合成气 甲醇 油 二甲醚 烯烃 … H2
煤炭气化技术
就是将固 体煤变成气 态烃, CO , H2气体等的 技术
其目的就 是获得清洁 能源和化工 原料
新型煤化 工的一个重 要单元
气化产品--煤气
煤气化是发展煤基液 体燃料合成、先进的IGCC 发电、多联产系统、制氢、 燃料电池、直接还原炼铁 等过程工业的基础。
1干燥层 2干馏层 3还原层 4氧化层 5灰渣层
灰渣层对整个气化操作的正常进行作用很大，要严格控制。根据煤灰分含量的多 少和炉子的气化能力制定合适的清灰操作。灰渣层一般控制在100～400mm较为合 适，视具体情况而定。如果人工清灰，要多次少清，即清灰的次数要多而每次 清灰的数量要少，自动连续出灰效果要比人工清灰好。清灰太少，灰渣层加厚， 氧化层和还原层相对减少，将影响气化反应的正常进行，增加炉内的阻力；清灰 太多，灰渣层变薄，造成炉层波动，影响煤气质量和气化能力，容易出现灰渣熔 化烧结，影响正常生产。 灰渣层温度较低，灰中的残碳较少，所以灰渣层中基本不发生化学反应。 B 氧化层 也称燃烧层或火层，是煤炭气化的重要反应区域，从灰渣中升上来的预热气 化剂与煤接触发生燃烧反应，产生的热量是维持气化炉正常操作的必要条件。氧 化层带温度高，气化剂浓度最大，发生的化学反应剧烈，主要的反应为：
D 干馏层
干馏层位于还原层的上部，气体在还原层释放大量的热量，进入于馏层时温度已 经不太高了，气化剂中的氧气已基本耗尽，煤在这个过程历经低温干馏，煤中的挥发 分发生裂解，产生甲烷、烯烃和焦油等物质，它们受热成为气态而进入干燥层。 干馏区生成的煤气中因为含有较多的甲烷，因而煤气的热值高，可以提高煤气的 热值，但也产生硫化氢和焦油等杂质。
温克勒气化（Winkler） 恩德炉 Lurgi常压循环流化床（CFB）
高温温克勒（HTW）气化 灰熔聚气化法：U-Gas炉 和 KRW炉 KBR输送床 加氢气化法：HYGAS 和 HYdrane
固体热载体气化法：CO2受体法和Cogas法
温克勒气化炉
典型的工业规模的炉型高23米， 内径5.5米，单炉生产能力较大， 可充分利用机械化采煤得到的细粒 度煤。干馏和气化在相同温度下进 行，干馏温度较移动床高得多，所 以煤气中几乎不含焦油，酚和甲烷 含量也很少。 气化温度在900℃左右，故应 使用活性高的煤作原料，同样由于 温度低，不利于CO2的还原和水蒸 气的分解，煤气中CO2含量偏高。 出炉煤气温度高，热损失大。气流 速度高使得煤气中带出物较多。
流化床
当气体或液体以某种速度通过颗粒床层而足以使颗粒物料悬浮，并能保持连续 的随机运动状态时，便出现了颗粒床层的流化。流化床气化就是利用流态化的原理 和技术，使煤颗粒通过气化介质达到流态化。流化床的特点在于其有较高的气-固之 间的传热、传质速率，床层中气固两相的混合接近于理想混合反应器。
也称沸腾床适应 于劣质煤种的气化， 气化强度高，煤气中 基本不含焦油和酚。
E 干燥层 干燥层位于干馏层的上面，上升的热煤气与刚入炉的燃料在这一层相遇 并进行换热，燃料中的水分受热蒸发。一般地，利用劣质煤时．因其水分含量较大， 该层高度较大，如果煤中水分含量较少，干燥段的高度就小。脱水过程大致分为以 下三个阶段。 第一阶段，如前所述，煤中的水分分外在水分和内在水分。干燥层的上部，上 升的热煤气使煤受热，首先使煤表面的润湿水分即外在水分汽化，这时煤微孔内的 吸附水即内在水分同时被加热。随燃料下移温度继续升高。 第二阶段，煤移动到干燥层的中部，煤表面的外在水分已基本蒸发干 净，微孔中的内在水分保持较长时间，温度变化不大，继续汽化，直至水分全部蒸 发干净，温度才继续上升，燃料被彻底干燥。 第三阶段，燃料移动到干燥层的 下部时，水分已全部汽化，此时不需要大 量的汽化热，上升的热气流主要是来预热 煤料，同时煤中吸附的一些气体如二氧化 碳等逸出。