项目五：粉煤加压气化过程
干煤粉加压气化技术
干煤粉加压气化技术
作为一种重要的煤气化技术，干煤粉加压气化技术的应用对于保证系统运行的稳定性与经济性具有重要作用。本文首先介绍了干煤粉加压气化技术特点，然后具体探讨了干煤粉加压气化工艺流程，以期为相关技术与研究人员提供参考。
标签：干煤粉；加压气化技术；研究
煤碳资源的清洁使用是当前国内经济与社会发展的必然选择。为满足当前可持续发展的需求，煤炭的洁净使用应以科学发展观为主旨，采用现代科学技术，以开拓煤炭资源发展的新型化工业道路。作为清洁煤发电与煤化工行业的关键技术，干煤粉加压气化技术具有比氧耗小、冷煤气效率高、自耗功小、净化系统与煤气冷却器成本低等特点。因此，加强有关干煤粉加压气化技术的研究，对于改善煤气化技术应用质量具有重要的理论和现实意义。
1 干煤粉加压气化技术特点
干煤粉加压气化炉通常选用冷壁结构。气化炉内的某段反应区安设4个对称的烧嘴，煤粉与气化剂利用烧嘴流通进入气化炉，在炉内产生撞击流，以在呢刚强传质与传热进程，保证气化反应顺利完成。另一段反应区安设2个对称烧嘴，将水蒸气与煤粉通入进去，采用高温煤气显热段实施煤热解和焦炭的气化反应。渣口一般安设在底部高温段，选用液态排渣技术。气化炉二段反应是指在采用高温煤气显热段开展气化与热解的同时，减小高温煤气温度，以降低激冷煤气量与激冷压缩机载荷。
干煤粉加压气化技术的特点有：（1）气化炉选用水冷壁结构，以渣抗渣，不存在耐火砖衬里，具有较长的使用寿命；（2）两段反应区实行焦炭的气化反应、煤的挥发分与热解，采用一段高温煤气进行显热，且同时能减小煤气温度，进而降低激冷气压缩机系统规模；（3）选用多个烧嘴方式，改善了气化工作的稳定性与负荷调节性能；（4）反应区温度多控制在1400～1600℃之间，气化压力可达到3MPa，碳转化率可达到99%，煤气中的CO与H2含量等气成分能够高达90%。相比国外发达技术，冷煤气效率可提升2%，比氧耗可降低15%～20%。煤气品质较高，不存在酚及焦油等杂质；（5）后续工艺可配合采用激冷流程或废锅流程，以适用于不同工艺方案[1]。
煤化工工艺学第5章煤炭的气化
（1）空气煤气
空气煤气是以空气为气化剂与煤炭进行反应的产物，生成的 煤很气多中。可因燃此组，分这（种煤CO气、的H2）发很热少量，很而低不，可用燃途组不分广（。N随2、着C气O2化） 技术的不断提高，目前已不采用生产空气煤气的气化工艺。
（2）混合煤气
为了提高煤气发热量，可以采用空气和水蒸气的混合物作为 气化剂，所生成的煤气成为混合煤气。通常人们所说的发生 炉煤气就是这种煤气。很合煤气适用于做燃料气使用，广泛 用于冶金、机械、玻璃、建筑等工业部门的熔炉和热炉。
煤的粒度一般为：褐煤6~40mm、烟煤5~25mm、焦炭和无 烟煤5~20mm，同时原料颗粒组成均匀，最大粒径与最小 粒径比为5~8。
由于温度高，可以气化反应性差、黏结性高的煤，特 别适合于气化高挥发分低活性的次烟煤；也可以使用 粉煤含量达40%的煤。对含水高、热稳定性差的褐煤 可通过预干燥成型方式，既降低入炉煤水分含量，又 提高了其热强度。
（3）水煤气
水煤气是以水蒸气作为气化剂生产的煤气。由于水煤气组成 中含有大量的氢和一氧化碳，所以发热量较高，可以作为燃 料，更适于作为基本有机合成的原料。但水煤气的生产过程 复杂，生产成本较高，一般很少作为燃料，主要用于化工原 料。
（4）半水煤气
半水煤气是水煤气与空气煤气的混合气，是合成氨的原料气。
(1)移动床气化技术对煤质的要求
煤化工工艺学-5-煤的气化
Ⅳ：特点： 无外界供热（煤与水蒸气反应进行吸热反应所耗热量 是由煤与氧气进行的放热反应所提供的）； 所需工业氧价格较贵，煤气中CO2 含量高。
挥发分：增加，煤气的热值和产率均增加。 固定碳：是煤干馏后焦炭的主要成分，性质取决于原料煤的性
质、压力、加热速度和加热终温。
灰分：在固态和液态排渣的气化炉中，都是影响气化过程 正常进行的主要原因之一。 灰渣中碳的损失（气化过程中熔化的灰分将未反应 的原料颗粒包裹起来而随灰排出，从而造成碳损 失）：一定气化工艺条件下，灰分多，则灰渣中碳 损失就大。
a
② 外热式煤的水蒸气气化（原理如图）
Ⅰ：气化剂：H2O(气) Ⅱ：主要反应：C+H2O→CO+H2 -Q
Ⅲ：煤气主要可燃成分：CO、H2
Ⅳ：特点： 气化炉外部供热（煤仅与水蒸气反应）； 气化炉传热差，不经济。
③ 煤的加氢气化（原理如图）
Ⅰ:气化剂：H2
Ⅱ：主要反应：C+H2→CH4 +Q
热稳定性：主要对固定床气化有影响。无烟煤的热稳定性较差，
一般不应在固定床气化炉中使用。
煤气化工艺流程范文
煤气化工艺流程范文
煤气化是利用高温和高压条件下将煤炭转化为合成气的过程。煤气化技术具有高效、清洁和灵活的特点，被广泛应用于能源转换、化工和石化等领域。下面是煤气化的基本工艺流程：
1.煤气化炉
煤气化炉是整个煤气化过程的核心设备。在煤气化炉中，煤炭与空气或氧气在高温（800-1500℃）和高压（3-45MPa）条件下反应，生成合成气，主要包括一氧化碳（CO）、氢气（H2）、甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）等气体。
2.煤气净化
煤气进入净化系统后，首先通过除尘装置去除炉内产生的灰尘颗粒。随后，煤气进一步经过脱硫装置去除硫化氢（H2S）和其他有毒气体。除硫后的煤气会通过一系列净化装置去除其他杂质，如氰化物、氯化物等。
3.气体转换
将煤气进行转换，主要是将一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）转化为二氧化碳（CO2）和氢气（H2）。这个过程称为气体转换或气体增值。常见的气体转换技术有催化剂变换装置、换热器和新型膜过滤技术等。
4.高压液化
经过气体转换的气体进入高压液化环节，通过降低温度和增加压力将气体液化。液化后的气体称为合成液体燃料，可以用作燃料或化工原料。
5.合成气的利用
合成气可以通过合成氨、甲醇、乙醇等化学品的合成反应产生相应的
化学品。合成气也可以用于发电和热能供应等非化学工业领域。
6.尾气回收
煤气化过程中会产生大量的尾气，其中含有部分有用成分。为了实现
资源的综合利用，需要对尾气回收和再循环利用。尾气回收可以通过尾气
净化、尾气焚烧和尾气发电等方式进行。
总之，煤气化是一种重要的能源转化工艺，可以将煤炭转化为合成气，进而用于化工和石化生产等应用领域。随着技术的发展，煤气化技术逐渐
两段式干煤粉加压气化技术介绍及气化炉结构特点分析
１ ．前言
煤 化 工是 以煤 为 原 料 ， 过 化 学加 工 使 经
工 研究 院 的多元料 浆 气化 技 术 。
西 安 热 工 研 究 院 有 限 公 司 在 国 家 ８３ ６
计 划 的支 持 下 ， 经 ｌ 历 Ｏ余年 的研 究 ， 开发 出
煤转 为 气体 （ 要 是 Ｃ Ｈ ） 液体 、 主 Ｏ＋ ２ 、 固体燃 料 以及 化 学 品 的 过 程 。 体 来 说 ， 是 生 产 具 就 氢、 、 氨 甲烷 、 、 、 气 六 大 产 品为 基础 的 醇 油 燃 重 化 工产 业 。 后 以这 些 产 品 为 原 料 ， 一 然 进
２两段 式干煤 粉 加压 气 化技 术
２ １工艺 原理 ．
该 工艺 是 煤 粉 部 分氧 化 工 艺 的 一种 形 式 ， 化 炉 内 部 分 为 两 个 反 应 区 ， 化 炉 下 气 气
段 为第 一 反应 区 ， 在此 粉 煤 （ 带 Ｎ２ 、０ 夹 ） ２ 和 蒸 汽 进 行 高 温 化 学 反 应 ， 生湿 煤 气 。 产 此
起送 进 气化炉 的一段 喷嘴 。 另 外 ， 有 部 分 煤 粉 经 干 燥 处 理 后 用 还 起 送进 气 化炉 的二 段 喷嘴 。 喷 入 一 段 气 化 炉 的煤 粉 、 化 炉 的 煤 气 粉 、 气 和 蒸 汽 的 混 合 物 在 ３０ ４０ ａ 氧 ．～ ． ＭＰ 、 １０ － １０ ℃条 件下 发 生化 学反应 。 ５ ０ ６０
煤化工工艺学第5章 煤炭的气化
5.1.5气化用煤对煤质的要求
单纯从技术角度出发，煤炭气化对煤的质量要求是很宽松 的，不同煤阶、不同粒度级、不同含硫量的煤都能用于气 化。然而，不同气化工艺技术各有特点，其对煤质的要求 也是不同的，没有一种可气化所有煤种的“万能炉”。煤 化工项目气化技术的选择首先考虑原料煤的特性，同是要 考虑煤气的用途和规模、气化技术的成熟度及可靠性、粗 煤气构成、经济型等。 我国煤炭资源丰富，但是不同地区间煤炭资源分布相差很 大，随着新疆、内蒙古等地煤炭工业和煤化工工业的发展， 西北地区所产煤炭量将持续增加。从煤种用途看，我国变 质程度中等及偏上的烟煤主要用于炼焦工业，而其他煤种 有一半以上用于火电，或其它工业炉做燃料。用于气化的 煤种主要包括反应活性好的褐煤、次烟煤、贫煤及无烟煤。 目前我国无烟煤主要用于中小型化肥厂，贫煤、褐煤用于 鲁奇气化，次烟煤用于移动床、流化床和气流床气化，东 北地区和云南的褐煤用于移动床和流化床气化，正准备用 于干煤粉气流床气化。从目前发展的趋势看，大型煤化工 项目主要在西部地区，煤气化使用的次烟煤和褐煤总体资 源量充足。
用于IGCC的煤气，对热值要求不高，但对煤气 净化度-如粉尘及硫化物含量的要求很高。与 IGCC配套的煤气化一般采用固定床加压气化 （鲁奇炉）、气流床气化（德士古）、加压气 流床气化（Shell气化炉）、加压流化床气化工 艺，煤气热值9.2~10.5MJ/ Nm3左右。
12、先进煤气化节能技术
先进煤气化节能技术（一）
粉煤加压气化技术粉煤加压气化技术
一、技术名称技术名称：：粉煤加压气化技术
二、适用范围适用范围：：化肥行业、电力行业（I G CC ）
、城市煤气等 三、与该节能技术相关生产环与该节能技术相关生产环节的能耗现状节的能耗现状节的能耗现状：：
同等产量条件下常压固定床技术：比氧耗380 N m 3O 2/k N m 3(C O+H 2)；有效气成分C O+H 2,含量60％～70％；碳转化率78％；年消耗71万tc e 。
四、技术内容技术内容：：
1.技术原理
固体煤炭粉碎后输送到气化炉，粉煤在有水蒸汽的条件下与纯氧发生反应，生产一氧化碳和氢气的混合气体。
2.关键技术
将干粉煤转换成合成气（氢气和一氧化碳混合气体），生产过程中能有效减少污染物排放并提高碳转化率。
3.工艺流程
固体煤炭—粉煤—加压输送至气化炉—C O+H 2混合气。
五、主要技术指标主要技术指标：：
比氧耗：330～360 N m 3O 2/k N m 3(C O+H 2)；
有效气成分C O+H 2含量：89％～92％；
碳转化率：>99％；
冷煤气效率：80％～83％；
煤气化热效率：95％。
六、技术应用情况技术应用情况：：
获国家发明专利，已在河南濮阳龙宇化工20万t/a 甲醇工业示范项目、安徽临泉化工20万t/a 甲醇工业示范项目开车成功，正在实施山东瑞星化工90万t/a 合成氨原料路线技改等项目。
七、典型用户及投资效益典型用户及投资效益：：
典型用户：山东瑞星化工90万t/a 合成氨项目、河南濮阳龙宇化工20万t/a 甲醇
粉煤加压气化技术
粉煤加压气化技术
粉煤加压气化技术是一种将煤粉在高压下与氧气进行化学反应，产生大量合成气的技术。该技术具有高效、节能、环保等优点，可以将煤转化为可用于化工、能源等领域的多种化学品和燃料。
该技术的核心是气化反应器，其构造与普通燃烧炉相似，但设计要求更高。在反应器内，煤粉经过破碎、干燥、热解等过程，最终转化为一种或多种气体，主要包括一氧化碳、氢气、二氧化碳、甲烷等。
该技术的应用领域广泛，可以生产合成气、合成甲醇、合成氨、合成油和合成乙烯等化学品，也可以生产燃气、发电、加热等能源产品。此外，该技术还可以与化工、冶金等行业的其他技术相结合，形成产业链，提高资源利用效率。
虽然该技术具有许多优点，但也存在一些挑战和问题。例如，气化反应的过程中会产生大量的废水和废气，需要进行处理和净化；反应器的运行需要高压、高温等条件，需要耐磨、耐高温的材料支持；煤粉的质量和含硫、含灰等杂质的影响也会对气化反应产生影响。
总体而言，粉煤加压气化技术是一种重要的能源和化工技术，具有广阔的应用前景和发展空间。未来，随着技术的不断进步和完善，该技术将逐渐成为可持续发展的重要支柱之一。
- 1 -
煤化工工艺学第5章煤炭的气化方案
5.1.2煤气的种类
根据所使用的气化剂的不同，煤气的成分与发热 量也各不相同，大致可以分为空气煤气、混合煤 气、水煤气和半水煤气等。
煤的粒度一般为：褐煤6~40mm、烟煤5~25mm、焦炭和无 烟煤5~20mm，同时原料颗粒组成均匀，最大粒径与最小 粒径比为5~8。
由于温度高，可以气化反应性差、黏结性高的煤，特 别适合于气化高挥发分低活性的次烟煤；也可以使用 粉煤含量达40%的煤。对含水高、热稳定性差的褐煤 可通过预干燥成型方式，既降低入炉煤水分含量，又 提高了其热强度。
鲁奇加压气化炉能气化坩埚膨胀序数7以下的强粘结性煤， 但是从经济角度出发，气化煤的黏结性还是以不黏或弱 黏为好。
鲁奇气化为固态排渣，通常要求软化温度ST>1200℃，最 好高于1400℃；煤的反应活性、热稳定性和落下强度越 高越好。
加压移动床液态排渣气化炉是第二代移动床煤气化技术， 气化炉入炉煤的粒度范围为6~50mm（块煤或型煤，<6 mm 的不超过5%），也可通过喷嘴喷入水煤浆或焦油参加气 化。
5.1.1煤炭气化的概念
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。煤炭气化时，必须具备三个条件，即 气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。
煤气化工艺过程
工艺过程
由空分生产出的氧气（4.9MPaG、25℃）进入氧气预热器E-1709，被中压汽包循环水加热到180℃。（主要是避免低温氧气在氧气/蒸汽混合器中混合时使蒸汽冷凝）。预热后的氧气进入氧气/蒸汽混合器X-1721。
过热蒸汽（4.9MPaG、350℃）先通过蒸汽过滤器S-1703以确保没有铁锈颗粒（＞10μm）进入不锈钢的氧气管路中，然后按蒸汽与氧的比例控制（通常对应于每种煤是固定的比例，一般取H2O/O2：0.03～0.1，根据具体项目和煤种变化）送入氧气/蒸汽混合器进行混合，混合气（4.1MPaG、197℃）去粉煤烧嘴A-1701。
从粉煤给料罐下部三个料斗送出来的粉煤（4.7 MPaG、80℃）进入粉煤加料器X-1701A/B/C，由调节阀17FV-1101/1201/1301控制粉煤质量流量，该阀主要由氧/煤比例控制（根据煤质调整氧煤比），并参照合成气中的二氧化碳（一般为1.0～4.0V%，干基）或者甲烷的含量进行调节。由调节阀17FV-1102/1202/1302控制加入粉煤加料器的二氧化碳（开车时为氮气）（5.1 MPaG、80℃）的流量来调节粉煤悬浮速度。然后悬浮粉煤（4.1 MPaG、80℃）去粉煤烧嘴。
在开车和停车时，悬浮粉煤可通过三通阀17XV-1108/1208/1308循环至低压的粉煤贮罐V-1601。
粉煤和氧气/蒸汽混合气经粉煤烧嘴喷入气化炉F-1701中混合，进行部分氧化反应，反应在4.0 MPaG、1400～1700℃下进行，反应生成合成气，其主要成分为CO、H2、CO2、H2O以及少量的H2S、COS、N2、Ar、CH4等。未反应的呈熔融状态的灰渣与粗合成气一起进入均布激冷水的激冷环，合成气被激冷水冷却并饱和后，向上穿过水分离器进行汽水分离，分离后的合成气由激冷室上部的合成气出口管线导出去文丘里进一步洗涤；而灰渣被水激冷后沿下降管进入激冷室的水浴中冷却。熔融状态的灰渣经过冷却固化，落入激冷室底部，经破渣机H-1701破碎除去大块渣后排入渣锁斗V-1703。
粉煤气化操作规程
粉煤气化操作规程
1.安全操作规程
1.1操作人员必须穿戴防护装备，包括安全帽，防护眼镜，防护手套
和防护鞋。
1.2操作前必须对设备进行检查，并确保所有设备和阀门处于正常状态。
1.3操作人员必须熟悉设备的操作原理和操作程序，并接受相关的培训。
1.4操作人员必须遵循现场安全标志和警告标志的指示进行操作。
1.5发生紧急情况时，操作人员必须立即向现场主管报告，并按照应
急预案执行。
2.操作程序
2.1开始操作前，操作人员必须确认设备内的气体和液体浓度在安全
范围内。
2.2操作人员必须按照煤气化工艺要求，将煤粉和氧气按照一定比例
输入到煤气化炉中。
2.3确保煤气化炉内的温度、压力和流量处于正常范围，必要时进行
调整。
2.4操作人员必须定期检查设备的冷却系统和排放系统，确保其正常
运行。
2.5操作人员必须严格按照工艺要求进行添加和调整化学药剂的操作。
2.6定期收集和分析煤气化过程中产生的煤气和副产品的样品，并做
好相应记录。
3.突发情况处理
3.1发生煤气泄漏时，操作人员必须立即关闭气源，并通知现场主管。
3.2发生设备故障或异常时，操作人员必须立即停止操作，并通知现
场主管进行检修。
3.3发生火灾时，操作人员必须按照应急预案进行火灾扑灭，并通知
现场主管和消防人员。
3.4发生人员伤害事故时，操作人员必须立即停止操作，进行急救，
并报告给现场主管。
4.质量控制
4.1按照工艺要求进行煤粉和氧气的配比，并定期检查配比是否合理。
4.2定期对煤气进行化学成分的分析，确保煤气质量符合工艺要求。
4.3当煤气化效果不理想时，操作人员必须及时调整操作参数，以达
粉煤气化机理
粉煤气化机理
一、气化反应热力学粉煤加压气化炉是气流床反应器，也称之为自热式反应器，在加压无催化剂
条件下，煤和氧气发生部分氧化反应，生成以CO 和H 2为有效组分的粗合成气，部分氧化反应一词是相对完全氧化而言的。整个部分氧化反应是一个复杂的多种化学反应过程。此反应的机理目前尚不能完全作以分析。我们只可以大致把它分为三步进行。
第一步：裂解及挥发分燃烧。当粉煤和氧气喷入气化炉内后，迅速被加热到高温，
粉煤发生干储及热裂解，释放出焦油、酚、甲醇、树脂、甲烷等挥发分，水分变成水蒸气，粉煤变成煤焦。由于这一区域氧气浓度高，在高温下挥发分完全燃烧，同时放出大量热量。因此，煤气中不含有焦油、酚、高级姓:等可凝聚物。
第二步：燃烧及气化。在这一步，煤焦一方面与剩余的氧气发生燃烧反应，生成CO 2和CO 等气体，放出热量。另一方面，煤焦和水蒸气和CO 2发生气化反应，生成H 2和CO 。在气相中，H 2和CO 又与残余的氧气发生燃烧反应，放出更多的热量。
第三步：气化。此时，反应物中几乎不含有。2。主要是煤焦、甲烷等和水蒸气、CO 2发生气化反应，生成H 2和CO 。
其总反应可写为：
C n H m +(n/2)O 2-nCO+(m/2)H 2+Q 气化炉中发生的主要反应可分为：
CO+H 2O-CO 2+H 2+Q CO+3H 2-H 2O+CO 2+Q C+2H 2-CH 4+Q C+1/2O 2-CO+Q
C+O 2-CO 2+Q C+CO 2-2CO-Q C n H m -(n/4)CH 4+[(4m-n)/4]C-Q 气化炉内的反应相当复杂，既有气相反应，又有气-周双相反应，对
粉煤气化技术应用及所出现的问题及解决措施
粉煤气化技术应用及所出现的问题及解
决措施
摘要：煤气化是当前煤化工的基础，是以煤炭资源为核心发展联合循环发电、清洁燃料、化工原料的根本所在。本文详细分析了粉煤气化技术及其事故和处理
措施。
关键词：粉煤气化技术；事故；处理
我国是煤炭大国，煤炭资源丰富。在各种煤炭利用方式中，煤气化是最科学、最清洁利用方式，能保障我国能源安全，对保障居民生活、促进经济发展、维护
社会稳定意义重大。
一、煤粉气化概述
1、煤粉气化过程
①煤干燥、热解过程。煤干燥是指将湿煤转化为干煤及水蒸气过程。煤干燥时，气化炉保持在140℃左右，因此过程完成时间短，当煤粉颗粒进入装置时，
反应迅速发生。在气流床气化过程中，先研磨、碎碎煤，煤粉颗粒进入气化炉，
氧化反应迅速发生。当气化炉温度上升到饱和蒸汽压时，增发工作迅速完成。当
炉温达到300～600℃时，煤立即热解，此过程包括化学、物理反应，先在高温下
发生裂解反应，然后发生缩聚反应，热解前期，煤被推入装置，使煤经历一系列
反应，如软化、固化等，通过化学、物理反应解析出二氧化碳、氮气等，此时，气、固、液体共存，然后整体温度升高，产生一氧化碳、焦油等微发物。当炉内
温度达到560℃时，会发生缩聚、裂解反应，形成胶带酶的热解过程即为挥发分
脱除，生成一氧化碳、CH4、焦炭的过程。
②挥发分燃烧反应。煤气化过程中，气化剂、煤通过烧嘴进入气化炉，挥发
分经高温析出，氧气、挥发分在高温中剧烈燃烧，另外，挥发分从悬浮颗粒表面
向外扩散，其中悬浮颗粒表面温度最高。在高温影响下，当浓度产生到一定程度时，会发生强烈的燃烧反应，点火点不存在于且不会远离煤颗粒表面，而是在一定范围内，随高温燃烧，挥发分速度逐渐降低。之后，颗粒表面将剧烈燃烧，在充足氧气和过高温度支持下产生剧烈燃烧。
粉煤气化技术
氮气 蒸汽
循环氮气
除尘
放空 氧气
原煤
磨煤 干燥
料仓
粉煤 输送
气化
洗涤
粗合成气
氮气
蒸汽
灰渣
3
2、煤质
图 1 粉煤加压气化中试装置单元流程图
气化用煤为兖矿鲁南化肥厂 Texaco 水煤浆气化用煤，即北宿精洗煤，煤质
分析见表 1-1 所示。
表 1-1 煤质分析
工业分析 元素分析
灰熔点
煤质分析项目 水分 灰分 挥发分 固定碳 全硫
装置
表 3 几种不同气化装置运行指标比较
(CO+H2) %
碳转 化率
%
比氧耗
Nm3O2 1000Nm3 (CO + H2 )
比煤耗
Kg煤 1000Nm3(CO + H2 )
煤种
新型 气化炉
粉煤 水煤浆
89~93 83
98~99 >98
300~320 380
530~540 550
现鲁化生产装置用煤 （灰份：9.14％）
2
特点和难点： • 与水煤浆加压气化相比，粉煤加压气化氧耗低、煤耗低，有效气 （CO+H2）成分高，碳转化率高。 • 粉煤加压气化的核心技术是煤粉在高压、密相条件下稳定、可控输送。 经过数年实验研究和中试检验，已掌握了稳定调控煤粉流量的关键技 术。 • 用于粉煤高压密相输送的设备、管道、阀门、仪表、测量仪器等为国 内首次尝试，在材质、结构和性能等方面历经了探索与考验，积累了 宝贵经验。 • 粉体与气化系统的安全性是粉煤加压气化技术的重要问题。在科学认 识与合理把握下，经过实践探索，掌握了一整套粉煤加压气化装置安 全、稳妥运行的控制与操作方法。
粉煤加压气化技术
粉煤加压气化技术
粉煤加压气化技术是一种将煤粉在高压下加热反应，产生合成气的技术。该技术的历史可以追溯到20世纪初，当时德国和美国的科学家们开始研究利用煤制气的方法。
第一章：技术的发展历程
20世纪30年代，德国开始利用煤制气，以应对石油短缺的问题。当时的技术是通过煤气化反应，将煤转化为合成气，再通过合成气制造液体燃料。这种技术在二战期间得到了广泛应用。
20世纪50年代，美国开始研究粉煤加压气化技术。该技术相比传统的煤气化技术，具有更高的效率和更低的成本。该技术的发展在20世纪60年代得到了加速，美国成为了该技术的领先者。
随着时间的推移，粉煤加压气化技术得到了不断的改进和完善。现代的粉煤加压气化技术已经成为了一种高效、环保的煤气化技术，被广泛应用于煤化工、煤电等领域。
第二章：技术的原理和特点
粉煤加压气化技术的原理是将煤粉在高压下加热反应，产生合成气。该技术的主要特点包括以下几个方面：
1.高效：粉煤加压气化技术可以将煤粉转化为合成气，同时还可以回收煤气化过程中产生的热能，提高能源利用效率。
2.环保：粉煤加压气化技术可以减少煤矿开采对环境的影响，同时还可以减少燃煤产生的污染物排放。
3.灵活性：粉煤加压气化技术可以适应不同的煤种和煤质，同时还可以根据需要调整反应条件，实现灵活生产。
4.经济性：粉煤加压气化技术可以利用低质煤进行气化，降低原材料成本，同时还可以回收煤气化过程中产生的化学品和能源，提高经济效益。
第三章：技术的应用领域
粉煤加压气化技术可以应用于多个领域，包括以下几个方面：
1.煤化工：粉煤加压气化技术可以将煤转化为合成气，再通过合成气制造化学品和燃料，实现煤化工的高效生产。
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任务1 干煤粉的制备
图5-4 破碎机
图5-5 称量给料机
任务1 干煤粉的制备
粉煤的粒径由热惰性气体流量、磨煤机磨辊的压力和 旋转分离器的转速进行控制。原料煤储仓上装有煤仓排风 过滤器和煤仓引风机进行除尘排风。原料煤储仓配有氮气 分配环以能够熄灭煤的自燃。
为了防止粉煤进入磨煤机内的轴密封和轴承，用来自 密封风机的空气进行压力吹扫。磨煤机下部设有废料箱以 收集排出的因太硬无法磨碎的石块及铁块异物。
经济性等多方面考虑。一般情况下，当煤质硬度大（无烟 煤、贫煤），磨蚀性较大时，选用风扫式钢球磨系统，当 煤质硬度小，原煤水分较大，磨蚀性较小，且煤源供应稳 定时，宜选用立式辊磨系统。
任务1 干煤粉的制备
1.风扫式钢球磨系统 由于进厂原煤水分一般4%～15%，原煤在粉磨过程中
需要进行烘干，为增强烘干能力，大型磨机都带有烘干仓。 原煤喂料后，先在烘干仓内烘干，烘干后的原煤进入磨煤 机粉磨并继续烘干，粉磨后的煤粉由热风机带出磨机，进 入高浓度防爆型粉煤袋收尘器收集处理，收下的煤粉经输 送机送入粉煤仓中，废气由风机排入大气。球磨机工作原 理见图5-8。
《煤气化工艺及设备》
项目五 粉煤加压气化过程
化学工业出版社
1
项目五 粉煤加压气化过程
任务1 干煤粉的制备 任务2 粉煤的气化 任务3 Shell气化炉的操作
学习目标
1.了解粉煤加压气化技术的发展背景，开发过程以及国内应 用现状。 2.认识粉煤气化的原料，并掌握原料的特性要求。 3.熟悉粉煤制备的工艺流程，掌握主要设备的结构和开、停车过程。 4.能运用热力学和动力学的知识分析粉煤气化反应影响因素。 5.重点学习Shell气化技术的工艺流程和主要设备结构。 6.掌握Shell气化系统的开、停车操作过程。 7.掌握Shell气化正常运行过程中的主要控制点和控制指标
任务1 干煤粉的制备
图 5-1 干煤粉
煤粒
图5-2 放大镜下的煤炭颗粒
任务1 干煤粉的制备
二、干煤粉制备工艺流程 干煤粉制备系统由磨煤、惰性气体、粉煤过滤三个单
元组成。在磨煤机中粒度≤13mm的碎煤和合格粒度的石 灰石在一定的比例下，在惰性环境和微负压条件下，在磨 机中被碾磨和干燥。惰性气体带动粉煤进入袋式过滤器中 完成气体和粉煤的分离，煤粉随后从袋式收集器中被送到 煤加压及给料系统。干煤粉制备工艺流程见图5-3。
经滤袋过滤的循环惰气（粉煤含量小于10mg/Nm3）通 过循环风机送去惰性气体发生器。粉煤袋式收集器滤袋的 清扫需用氮气吹扫。取样在粉煤螺旋输送机上游，以取样 检测粉煤粒度、水分和灰熔点。
任务1 干煤粉的制备
图5-6 袋式收集器
图5-7 袋式收集器工作原理简图
任务1 干煤粉的制备
三、干煤粉磨制系统 磨机的选择要结合生产规模、原煤性质、操作条件及
特性
水分（收到基）%
灰含量（无水基）% 氧 （无水基）% S （无水基）% Cl (无水基)% 高位发热量MJ/Kg 灰中含量： Na2O % K2O % CaO % Fe2O3 % SiO2 % Al2O3 %
适用范围
4.5～30.7
5.7～35.0 5.3～16.3 0.3～5.2 0.01～0.4 22.8～33.1
能力训练
1.分组讨论，简述干煤粉制备工艺过程。 2.查阅资料，简述风扫式钢球磨、辊磨磨煤机的工作原理。
任务1 干煤粉的制备
分任务2 干煤粉制备系统的操作
任务1 干煤粉的制备-干煤粉制备系统的操作
一、启动前的准备工作 1.现场对系统设备进行巡检，确认设备是否具备开机条件。 2.进行联锁检查，确认现场所有设备均打到“中控”位置，
任务1 干煤粉的制备-干煤粉制备系统的操作
三、煤粉制备系统正常调整 1.喂煤量的控制 （1）磨机在正常操作中，在保证出磨煤粉质量的前提下，尽可能提高
磨机的产量，喂料量的多少是通过给料机速度来调节，根据化验室提 供的原煤质量，喂料量的多少可根据磨机的电流、进出口温度、差压 等参数来决定，在增减喂料量的同时，调节各档板开度，保证磨机出 口温度。 （2）原煤水分增大，喂煤量要减少，反之则增加，也可用调节热风量 的办法来平衡原煤水分的变化。 （3）原煤易磨性变好，喂煤量要增加，反之则减少。
任务1 干煤粉的制备
2.惰性气体 加热粉煤的热量来源于惰性气体发生器。在惰性气体发生器内，
燃料气与匹配比例的燃烧空气进行燃烧并与循环风机送来的循环惰性 气体混合。
热惰性气体在磨煤机、粉煤袋式过滤器、惰性气体发生器三个设 备间通过循环风机进行循环使用。为保持惰性环境，设计氧含量最大 值为8%，可以排除粉煤自燃和爆炸的危险。
任务1 干煤粉的制备
石灰石仓
碎煤仓 称重给煤机
煤粉袋式收集器
粉煤到 粉煤储槽
磨煤机
图5-3 干煤粉制备工艺流程图
循环风机 放空
热风炉
任务1 干煤粉的制备
1.磨煤及干燥 从储存和运输系统送来的原料煤储存在原料煤储仓中，
原料煤经破碎机（见图5-4）破碎成粒度≤13mm的碎煤， 经振动料斗及称料给料机（见图5-5）计量后送到磨煤机 内，经磨煤机的三个磨辊研磨后，被通入磨煤机的110～ 300℃热惰性气体干燥，并吹送至磨煤机上部的旋转分离 器筛分，细粉吹送去粉煤袋式过滤器，粗颗粒粉煤从分离 器掉回磨辊下重新研磨。根据需要可添加一定比例的小颗 粒石灰石。
磨方可启动。如果油温过低，则先投入电加热。 3.启动煤粉输送设备组，调整煤粉仓入口气动开关阀开度。 4.启动煤磨排风机正常后，启动袋收尘组，调节相应档板，使磨入口处
保持微负压（-100Pa ～-150 Pa），启用热风炉，热风炉出口温度保 持在200～250℃。
任务1 干煤粉的制备-干煤粉制备系统的操作
任务1 干煤粉的制备
高灰熔点的煤一般使用石灰石为助熔剂，以降低流动 温度。
煤粉是由尺寸不同、形状不规则的颗粒所组成。煤粉具 有流动性，煤粉颗粒很细，单位质量的煤粉具有较大的表 面积，表面可吸附大量空气，从而使其具有流动性，便于 气力输送，缺点是易形成煤粉自流，设备不严密时容易漏 粉。图5-1和图5-2为干煤粉。
任务1 干煤粉的制备
分任务1 识读干煤粉制备工艺流程
情境引入
煤是有机物和矿物质的复杂混合物。有机物由固定碳、挥发性物质和 水来自百度文库组成。粉煤加压气化要求采用干煤粉进料。
符合粉煤加压气化要求的煤粉，其煤粉粒度分布及含水量应满足下述 要求：
粒度分布：＜90μm，占比＞90%。 ＜5μm，占比≤10%。
含水量：<2％且＞1% 而化工生产企业从煤矿采购的原煤一般是块煤和碎煤，外水含 量也比较高，如何对原煤进行磨制呢？
并处于备妥状态。 3.检查原煤仓、煤粉仓料位。 4.通知巡检员确认灭火系统可随时投入运行。 5.检查各档板、闸阀位置是否正确，动作是否灵活。
任务1 干煤粉的制备-干煤粉制备系统的操作
二、干煤粉制备系统开车 1.检查煤粉制备系统具备启动条件，确认袋收尘温度，各挡板关闭，检
查关闭冷风阀及热风阀。 2.启动煤磨辅助设备组，确认各润滑系统正常。高压油泵启动10min后煤
磨内继续粉磨。辊磨磨煤机工作原理见图5-10和5-11。
任务1 干煤粉的制备
图5-10 辊磨磨煤机
图5-11 辊磨磨煤机内部结构
任务1 干煤粉的制备
四、粉煤制备的安全措施 为防止煤粉制备系统发生燃烧、爆炸事故，要在系统
各部位采取有效措施，以预防煤粉的集聚，可设置各种防 爆设施。如防爆阀、一氧化碳测定仪、惰性气体灭火装置 等。主要措施如下：
任务1 干煤粉的制备
2.加设灭火装置 粉煤堆积时间久，温度升高易发生自燃，一般以惰性
气（CO2、N2）及泡沫、粉末等灭火材料进行灭火。袋收 尘器锥体灰斗部分，因下料不畅容易着火。 3.加设自动监测装置
煤磨进口，袋式过滤器进口及灰斗设置温度监测装置， 煤粉仓顶及锥体进行温度及CO含量监测，袋式过滤器入 口进行CO和O2含量监测。
0.1～3.1 0.1～3.3 1.2～23.7 5.9～27.82 0.9～58.9 9.5～32.6
任务1 干煤粉的制备
与系统有关的煤特性是煤的总水分。煤的总水分越高，磨煤时需 要供给的惰性气体热量越多。
煤的哈氏可磨指数（HGI）。它表示煤磨碎的难易程度，指数越低， 煤越难磨。
煤的灰熔点（通常指灰熔性流动温度）。灰熔性检测包括煤的初 始变形温度（DT）、软化温度（ST）、半球温度（HT）和流动温 度（FT）。对于气化炉，流动温度是灰渣流动能力的指示，气化温 度总是比这个温度高，因为气化炉耐火膜壁需要熔渣均匀挂壁，然 后沿壁下流通过排渣口流出。灰渣的流动温度（FT）一般在1200～ 1500℃范围内。
5.启动煤磨主电机组，并通知化验室。 6.逐渐调整各风门、挡板开度，注意系统温度变化，控制出
磨气体温度≤75℃。 7.启动原煤喂料机，依据原煤的情况和煤粉质量的要求，根
据磨机电流、差压、进出口气体温度等参数调整给料机喂 煤量。同时调整各档板开度，确保煤磨稳定运行。 8. 如果，磨进口热源切换至热风炉。其余操作同上，控制磨 产量，保证质量。
任务1 干煤粉的制备
1.加设防爆阀 防爆阀设于需保护的设备和管道上，其位置应便于监
视及维修。防爆阀爆炸炸出的气体应不危及人行通道、电 缆和设备。排至空旷处。
当采用球磨机磨煤时，进口及出口管道上均应设置防 爆阀。另外分离设备顶部，粉煤仓顶部，收尘器顶盖上部， 收尘器及排风机的进、出口管道等均应设置防爆阀。
任务1 干煤粉的制备
4.防止系统内产生火源或带入明火 热风炉内的火星、高温熟料细颗粒被吸入磨道造成明火
燃烧，铁件带入立磨中硬摩擦产生火花，以及待诏煤粉进 行焊接等都是导致燃烧的危险因素。
此外，在工艺布置、设备选型和生产操作上，要特别注 意煤粉集聚。如设计中一般不采用水平管道和直弯管道， 而代之以70°上升和45°下降的斜管道，力求管壁光滑， 机械输送设备表面涂塑，尽量减少系统内部活动部件等。
为维持磨煤机出口微负压操作，可调节惰性气体放空，为防止系 统负压过高可补入氮气。为防止惰性气体中湿含量超标，可开启稀释 风机，增补入空气。
任务1 干煤粉的制备
3.粉煤过滤 含粉煤的惰性气体在粉煤袋式收集器（见图5-6，图5-7）
里进行分离。分离下的粉煤逐步堆集在过滤器底仓，由仓 底出口设置的粉煤旋转卸料阀排出，送去煤加压及进煤系 统的粉煤储罐。
任务1 干煤粉的制备
图5-8 球磨机工作原理
图5-9 球磨机实物图
任务1 干煤粉的制备
在筒内装有一定数量的钢球，当转动部转动时，钢球 在离心力和摩擦力作用下，被转动着的筒体提升到一定高 度，由于自身重力的作用而下落，进入筒体的煤在钢球的 撞击和研磨下形成粉磨。
钢球磨煤机（见图5-9）最突出的优点是煤种适应性广， 运行安全可靠，维修较方便。对磨制煤种的可磨性指数和 磨损指数没有任何限制。它可磨制包括褐煤在内的所有煤 种。特别适合于磨制无烟煤等煤种。这是因为：无烟煤煤 粉着火温度高，要求煤粉细，而且制粉系统设计要求热风 送粉，采用其他类型磨煤机都难于达到燃烧要求的煤粉细 度。
任务1 干煤粉的制备-干煤粉制备系统的操作
2.煤磨差压 煤磨差压的稳定对煤磨的正常运转至关重要。差压
的变化主要取决于煤磨的喂煤量、通风量、煤磨出口温度、 磨内隔仓板的堵塞情况。在差压发生变化时，先看原煤仓 下煤是否稳定。如有波动，通知巡检员检查处理，并在 DCS上作适当调整稳定煤磨喂料量。如原煤仓下煤正常， 查看磨出口温度变化，若有波动，可通过改变各档板来稳 定差压。
然而，钢球磨煤机及其制粉系统也有很多缺点：诸如 系统复杂、运行电耗高、制粉管道长、部件多、占地面积 大、占用空间大、耗钢多。磨损大、噪声大，爆炸事故多 等。
任务1 干煤粉的制备
2.辊式煤磨系统 各种立式辊磨磨煤机的工作原理基本相似，在压紧力的作用下受到
挤压和碾磨而被粉碎成煤粉。其工作方式为物料从磨机上方中心喂入 磨盘，同时热风从进风口进入磨内。电动机通过减速机带动磨盘转动, 物料在离心力的作用下，向磨盘边缘移动，经过磨盘上的环形槽时受 到磨辊的碾压而粉碎，细料由自下而上的高速热风带至设在磨机顶部 的分离器分选，细度合格的粉煤随气体排出磨外，不合格的则返回
任务1 干煤粉的制备
一、认识干煤粉 煤是有机物和矿物质的复杂混合物。有机物由固定碳、
挥发性物质和水分组成。矿物质存在于煤灰和渣中，主要 成分是：SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、K2O、Na2O等，
适用于粉煤气化煤的主要特性范围见下表5-1
任务1 干煤粉的制备
表5-1 粉煤气化用煤的特性及适范围