大规模新型高效固定床煤气化技术-1
固定床煤气化技术在煤制天然气产业上的应用与发展
油、酚、氨等副产品产生，为工厂带 来额外的效益。因此，具有很强的竞 争力。一般，当原料煤的灰熔点低于 1400℃时采用液态排渣较好，当原料 煤的灰熔点高于1400℃时采用固态排 渣较好。 利用熔渣气化技术实现垃圾气化将 为我国的垃圾处理提供一个非常好的 变废为宝的范例。
固定床煤气化技术在煤制天然气产业 上的应用与发展
张庆庚 中国化学工程集团公司 赛鼎工程有限公司
固定床加压煤气化技术： 固态排渣固定床加压气化炉 液态排渣固定床加压气化炉（BGL）
1.固态排渣固定床加压气化
1.1是目前世界上使用数量最多，最成熟， 历史最悠久的煤加压气化技术。 是最早以纯氧作为气化剂的煤气化技术。 1.2由于采用了逆流接触的反应过程，离开 气化炉的煤气和灰渣温度都比较低，最大 程度的利用了反应过程产生的热，热效率 比较高 。 1.3充分利用煤的特点，使煤的各种组分得 以充分回收。如焦油、酚等。特别是在目 前各种处理技术都在不断进步的情况下， 这将为企业带来很好的效益。
2.4由于离开气化炉的粗煤气中水蒸气含量很少， 从而相应加大了气化炉的产气能力，也就是说同 样外形尺寸的气化炉，液态排渣要较固态排渣的 生产能力大。其数值随气化用煤的灰熔点及热稳 定性的不同而不同，可以达到大约1.5倍。甚至可 以达到两倍以上。 2.5在炉底部分的操作温度在1400到1600℃ ， 与粉煤气化的温度大致相同，使煤得到了充分的 反应，排出的渣中含碳量仅有百分之零点几，不 会超过百分之一。但是，其上部也就是氧化层之 上利用其反应热完成其他的化学反应，如CO2的还 原反应，甲烷的合成反应等等，则和固态排渣相 同。但是甲烷含量有所减少是综合了固定床气化与熔 渣气化技术的长处，是一个巨大的进步。 与固态排渣技术的主要区别在于其炉底的 排渣温度要保持在灰熔点以上，以使灰渣 可以顺利的以熔融态排出。 2.2其基本气化原理与固态排渣技术相同， 也是“煤在气化炉中与气化剂逆流接触， 经过充分的反应，气体成为粗煤气离开气 化炉，而煤则变成灰渣自炉底离开气化 炉。”因此也就具备了“1.2和1.3”中所提 到的优点。但是煤气中的甲烷含量则相应 要低两个百分点。
固定床气化工艺简介：1、固定床气化的特点.
煤炭气化技术是煤化工产业化发展很重要的单元技术。
煤炭气化技术在中国被广泛应用于化工、冶金、机械、建材等工业行业和生产城市煤气的企业，气化的核心设备气化炉大约有9000多台，其中以固定床气化炉为主。
近20年来，中国引进的加压鲁奇炉、德士古、水煤浆气化炉等，主要用于生产合成氨、甲醇或城市煤气。
中国先后从国外引进的煤炭气化技术多种多样。
如引进的水煤浆气化装置有1987年投产的鲁南煤炭气化装置(二台炉、一开一备，单炉日处理450吨煤，2.8MPa)，1995年投产的吴泾煤炭气化装置(四台炉，三开一备，单炉日处理500t煤，4.0 MPa)、1996年投产的渭河煤炭气化装置(三台炉，二开一备，单炉日处理820t煤，6.5MPa)，2000年7月投产的淮南煤炭气化装置(三台炉，无备用，单炉日处理500t煤，4.0MPa)等。
进行煤炭气化的设备叫气化炉。
按照燃料在气化炉内的运动状况来分类是比较通行的方法，一般分为移动床(又叫固定床)、沸腾床(又叫流化床)、气流床和熔融床等。
图4-16 三种典型气化工艺过程（a）固定床，800～1000℃，块煤（3～30mm或6～50mm）；（b）流化床，800～1000℃，碎粉煤（1～5mm）；（c）气流床，1500～2000℃，煤粉（小于0．1mm）此外，气化炉在生产操作过程中，根据使用的压力不同，又分为常压气化炉和加压气化炉；根据不同的排渣方式，可以分为固态排渣气化炉和液态排渣气化炉。
不论采用何种类型的气化炉，生产哪种煤气，燃料以一定的粒度和气化剂直接接触进行物理和化学变化过程，将燃料中的可燃成分转变为煤气，同时产生的灰渣从炉内排除出去，这一点是不变的。
然而采用不同的炉型，不同种类和组成的气化剂，在不同的气化压力下，生产的煤气的组成、热值以及各项经济指标是有很大差异的。
气化炉的结构、炉内的气固相反应过程及其各项经济指标，三者之间是紧密联系的。
一、固定床气化工艺简介1、固定床气化的特点移动床（固定床）是一种较老的气化装置。
固定床气化
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常压发生炉煤气生产工艺
常压移动床气化工艺是比较古老的，应用非常普遍的气化方法。其特点是：整个气化过程是在常压下进行的； 在气化炉内，煤是分阶段装人的，随着反应时间的延长，燃料逐渐下移，经过前述的干燥、干馏、还原和氧化等 各个阶段，最后以灰渣的形式不断排出，而后补加新的燃料；操作方法有间歇法和连续气化法；气化剂一般为空 气或富氧空气，用来和碳反应提供热量，水蒸气则利用该热量和碳反应，自身分解为氢气、一氧化碳、二氧化碳 和甲烷等气体。
移动床又叫固定床。移动床是一种较老的气化装置。燃料主要有褐煤、长焰煤、烟煤、无烟煤、焦炭等，气 化剂有空气、空气-水蒸气、氧气-水蒸气等，燃料由移动床上部的加煤装置加入，底部通入气化剂，燃料与气化 剂逆向流动，反应后的灰渣由底部排出。
当炉料装好进行气化时，以空气作为气化剂，或以空气（氧气、富氧空气）与水蒸气作为气化剂时，炉内料 层可分为六个层带，自上而下分别为：空层、干燥层、干馏层、还原层、氧化层、灰渣层，气化剂不同，发生的 化学反应不同。由于各层带的气体组成不同，温度不同，固体物质的组成和结构不同，因此反应的生成物均有一 定的区别。各层带在炉内的主要反应和作用都不同。
常压固定床气化生成煤气的有效成分主要有H2、CO和少量CH4,用于合成氨生产的半水煤气中的氮也是有效成 分。用作燃料的煤气以单位发热量来衡量，而用作合成气则以CO和H2的体积百分含量来表示。工业煤气一般分为 空气煤气、混合煤气（发生炉煤气）、水煤气、半水煤气和中热值煤气。
工艺分类
常压发生炉
移动床气化炉
技术发展
常压固定床煤气化技术是以空气、蒸气、氧为气化剂，将固体燃料转化成煤气的过程。自1882年第一台常压 固定床煤气发生炉在德国投产以来，该项技术不断得到完善。由于技术成熟可靠，投资少，建设期短，在国内外 仍广泛使用。在冶金、建材、机械等行业用于制取燃气。在中小型合成氨厂用于制取合成气。但可以预计，由于 生产技术不断更新，企业生产规模的不断扩大，装置大型化，这种气化技术由于对原料要求严格，生产能力小， 能耗高等缺点随着时间的推移终将被淘汰。
固定床气化工艺简介：2、固定床气化的过程原理.
2、固定床气化的过程原理 固定床气化炉内的气化过程原理如图4-17所示。
图4-17 固定床气化的原理可见， 在固定床气化炉中的不同区域中，各个反应过程所对应的反应区 域界面比较明显。
当炉料装好进行气化时，以空气作为气化剂或以空气（氧气、富氧空气）与水蒸气作为气化剂时，炉内料层可分为六个层带，自上而下分别为：空层、干燥层、干馏层、还原层、氧化层、灰渣层，气化剂不同，发生的化学反应不同。
由于各层带的气体组成不同，温度不同，固体物质的组成和结构不同，因此反应的生成物均有一定的区别。
各层带在炉内的主要反应和作用都不同。
(1)灰渣层 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。
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。
(2)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：22CO O C →+CO O C 222→+2222CO O CO →+上面三个反应都是放热反应，因而氧化层的温度是最高的。
国内主要固定床煤气化技术简介
Key words: coal gasification technology; fixed bed coal gasification technology; coal chemical
产煤制燃气而开发。 2010 年, 该技术被上海泽玛克敏达机械设
备有限公司收购, 目前已开发出泽玛克块粉一体气化技术、 泽
玛克高产油干馏气化一体技术和泽玛克废物 / 生物质气化技术。
2. 2 工艺流程
该技术工艺流程由气化工段和煤气水分离工段组成。 原料
作者简介: 刘琰, 本科, 现任鹤壁煤化工有限公司副总经理, 从事煤化工安全生产工作。
法排灰气化炉, 每台气化炉有一台 / 两台煤锁、 一台灰锁、 一
台洗涤冷却器和一台废热锅炉与之配套。 装置运行时, 煤经由
自动操作的煤锁加入气化炉。 气化剂由蒸汽、 氧气或蒸汽、 氧
气和二氧化碳经气化剂混合管混合, 混合物经安装在气化炉下
部的旋转炉篦喷入, 在燃烧区燃烧一部分, 为吸热的气化反应
提供所需的热量。 在气化炉的上段, 刚加进来的煤向下移动,
第 48 卷第 21 期
2020 年 11 月
Vol. 48 No. 21
Nov. 2020
广 州 化 工
Guangzhou Chemical Industry
国内主要固定床煤气化技术简介
刘 琰
( 河南能源化工集团鹤壁煤化工有限公司, 河南 鹤壁 458000)
摘 要: 煤气化技术对高效率适用煤炭资源有着重要的作用, 固定床气化技术上最早开发和应用的气化技术, 在煤化工行
(选学)分析固定床气化技术
煤炭气化生产技术
1.UGI炉结构
炉子为直立圆筒形结构。 炉体用钢板制成，下部设 有水夹套以回收热量、副 产蒸汽，上部内衬耐火材 料，炉底设转动炉篦排灰。
上锥体
水夹套 炉篦传动装置 出灰机械
设备结构简单，易于操作， 不需用氧气作气化剂，热 效率较高，但是生产强度 低，对煤种要求比较严格， 采用间歇操作工艺管道比 较复杂。
由炉底吹入空气，把残留在炉上部及 管道中的水煤气送往贮气柜而得以回收， 以免随吹风气逸出而损失。
10
煤炭气化生产技术
• 3－4分钟循环各阶段时间分配表：
序 号
阶段名称
3min循环,（S） 4min循环, （S）
1
吹风阶段
40～50
60～80
2
3 4
蒸气吹净阶段 2
上吹制气阶段 45～60 下吹制气阶段 50～55
2
60～70 70～90
5
二次上吹阶段 18～20
18～20
11
煤炭气化生产技术
吹风阶段
蒸气吹净阶段
一次上吹制气阶段
下吹制气阶段
二次上吹制气阶段
空气吹净阶段
12 其缺点是生产必须间歇阀门频繁切换，生产效率低
煤炭气化生产技术
软水 蒸汽总阀 上吹蒸汽阀
蒸汽 下吹蒸汽阀 集汽包 上水
集汽包
水 煤 气 发 生 炉
燃 烧 室
废 热 锅 炉
烟 囱 上 行 煤 气 阀 烟囱阀
蒸汽缓冲罐 空气鼓风机
吹风空气阀
洗 气 箱
洗 涤 塔
下行煤气阀 气柜 煤气去净化
气柜水封 图5--27 水煤气站流程
气柜水封
13
煤炭气化生产技术
固定床煤气化技术讨论(一)概要
固定床煤气化技术讨论(一杜始南江西化工设计院昌昱造气技改设计所2011.5.1 我国的常压固定床煤气化技术水平可以说是代表了世界的。
但目前看来设备结构差别不少,工艺操作各有说法,消耗水平和发气能力差距极大,技术改造的方向又众说纷纭。
兹将固定床气化技术的几个工艺设备问题,结合工作经验教训进行简单地分析,以供大家讨论时参考。
1、高径比的问题。
造气炉引进高径比概念来指导造气炉的设备制造和工艺操作,实际上是很牵强的,有些人甚至鼓吹高径比应超过2。
更有甚者,俨然以专家权威自居,说是φ2.8造气炉2.2:1的高径比是标准。
显然,这些人是忘记了固定床的床层是固定的这一前提了。
因为煤的气化反应只在高温区发生,煤的温度在900°以下时,煤气化反应在工业生产实践中已经没有实际效果。
根据固定床煤气化技术原理,固定床的气化火层最高温度区不会超出炉蓖风帽顶100-200高,你把炉子做得那么高,不是给气化火层往上移创造条件了么。
气化火层上移,煤气带出热增多,煤耗会急剧上升。
有人说气化炉高度提高,单炉贮煤容积增加,可以相应增加碳层高度和渣层厚度,有利降低造气炉的煤气温度、提高蒸汽分解率,对造气炉的负荷、消耗和气质均有利。
这些说法不是很准确的。
因为(1碳层高度和渣层厚度增加对降低煤气温度作用甚微,原因是煤和渣的导热系数都只有零点几,而气体的导热系数则只有零点零几靠气固两相对流传热,交换不了多少热量。
(2蒸汽的分解只在高温的气化火层有效进行,热碳层和灰渣层再高再厚对它起作用甚微。
(3由于碳层高度和渣层厚度增加造成气化剂进出气化火层的阻力增大,对造气炉的负荷只会不利不会有利。
(4由于给气化火层上移创造了条件,使得煤耗只会增加。
(5气质还有可能降低,比如,对间歇气化流程来说,提高造气炉的高度会引起吹风气中一氧化碳含量的升高。
制气时还会造成煤气中甲烷含量的增加。
当然,从炉体尺寸对比中,肯定可以得到高径比这个数值。
也就是说,炉体结构是有这么个高径比的数据的。
固定床气化技术
固定床气化技术
佚名
【期刊名称】《能源与节能》
【年(卷),期】2016(000)003
【摘要】碎煤固定层加压气化采用的原料煤粒度为6 mm~50mm,气化剂采用水
蒸汽与纯氧作为气化剂。
该技术氧耗量较低,原料适应性广,可以气化变质程度较低
的煤种（如褐煤、泥煤等）,得到各种有价值的焦油、轻质油及粗酚等多种副产品。
该技术的典型代表是鲁奇加压气化技术和BGL碎煤熔渣气化技术。
该气化技术的
优点：a）原料适应范围广,除黏结性较强的烟煤外,从褐煤到无烟煤均可气化.
【总页数】1页(P4-4)
【正文语种】中文
【中图分类】TQ546.2
【相关文献】
1.固定床间歇富氧煤气化技术应用体会 [J], 荣守朋;马丹
2.BGL固定床熔渣气化技术简介 [J], 曾杰;张兴芳
3.国内主要固定床煤气化技术简介 [J], 刘琰
4.常压固定床纯氧连续气化技术应用探究 [J], 田星
5.关于应重新认识固定床间歇煤气化技术的建议 [J], 顾宗勤
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煤固定床气化工艺
气化过程中原料的损失包括随离开气化炉的煤气带出损 失和灰渣残碳出损失。
当气化原料中小颗粒含量增多时，气流速度加大，则煤气带出物的数量增多。所以，原料机械强度愈低，热稳定性愈差，在气化过程中会产生愈多的小颗粒和粉末，造成大量的带出损失。
排出损失是由于熔融的灰分将末反应的煤包裹不能继续与气化剂接触成为碳核，随灰渣一起排出炉外所造成的。它与原料灰分含量，灰分性质，操作条件及发生炉结构有关。原料灰熔点低，灰分含量高，气化过程中水蒸气用量大以及操作过程中料层移动过快都将导致排除损失增加。
(1)气化过程
气化炉为圆筒形，外壳由钢板制造。气化炉由炉体。炉体装置，炉蓖，气化剂入口和煤气出口等部分组成。
煤气发生炉内燃料层由下至上大致可分为五层。
a灰渣层：在灰渣层中，气化剂不发生化学反应，只与灰渣进行热交换，气化剂吸收灰渣的热量而升温预热，灰渣则被冷却。
b氧化层:主要进行碳的燃烧反应： ,放出大量的热量，在氧化层末端，气化剂中的 被全部耗尽。
(4)气化强度
气化强度是指发生炉炉体单位截面上的生产强度。气化强度可以有种
不同的表示方法：
a以消耗的原料量表示，单位为kg/(㎡·h)
b以生成的煤气量表示，单位为 /(㎡·h)
c以生产的热量表示，单位为kJ/(㎡·h)
煤气发生炉的生产能力取决与炉体的截面积和强度，气化强度与气化
方法，气化原料的特性以及煤气发生炉的构造等因素有关。
中国由于特殊的历史条件和资源条件，上世纪五十年代开始大规模地采用固定床煤气化技术进行合成氨生产，用以解决国家面临的极为严重的粮食短缺问题。当时由国务院副总理陈云亲自抓这项工作。以当时化工部副部长侯德榜发明的碳铵为产品路线，在全国每个县均建立小合成氨厂，甚至于有的县建立了数个合成氨厂。这些小合成氨厂大部分在上世纪七十年代建成，并逐步稳定运行。同时在上世纪七十年代初期，随着中国与西方关系的缓和，我国用石油换取的宝贵外汇先后引进了前十三套和后十三套合计26套的年产30万吨合成氨52万吨尿素装置，大约在七十年代末、八十年代初相继建成投产，使我国化肥产量在七十年代末、八十年代初显现爆炸性的增长。此时，杂交水稻良种的培育也已成功，并进入大规模推广阶段。这是我国在八十年代初期粮食巨幅增长、并一举解决千百年来未能解决温饱问题的重要物质基础和技术原因。
煤化工龙头：煤气化技术各流派一览
煤化工龙头：煤气化技术各流派一览¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯煤气化技术是现代煤化工的基础，是通过煤直接液化制取油品或在高温下气化制得合成气，再以合成气为原料制取甲醇、合成油、天然气等一级产品及以甲醇为原料制得乙烯、丙烯等二级化工产品的核心技术。
作为煤化工产业链中的“龙头”装置，煤气化装置具有投入大、可靠性要求高、对整个产业链经济效益影响大等特点。
目前国内外气化技术众多，各种技术都有其特点和特定的适用场合，它们的工业化应用程度及可靠性不同，选择与煤种及下游产品相适宜的煤气化工艺技术是煤化工产业发展中的重要决策。
工业上以煤为原料生产合成气的历史已有百余年。
根据发展进程分析，煤气化技术可分为三代。
第一代气化技术为固定床、移动床气化技术，多以块煤和小颗粒煤为原料制取合成气，装置规模、原料、能耗及环保的局限性较大；第二代气化技术是现阶段最具有代表性的改进型流化床和气流床技术，其特征是连续进料及高温液态排渣；第三代气化技术尚处于小试或中试阶段，如煤的催化气化、煤的加氢气化、煤的地下气化、煤的等离子体气化、煤的太阳能气化和煤的核能余热气化等。
本文综述了近年来国内外煤气化技术开发及应用的进展情况，论述了固定床、流化床、气流床及煤催化气化等煤气化技术的现状及发展趋势。
1 国内外煤气化技术的发展现状在世界能源储量中，煤炭约占79%，石油与天然气约占12%。
煤炭利用技术的研究和开发是能源战略的重要内容之一。
世界煤化工的发展经历了起步阶段、发展阶段、停滞阶段和复兴阶段。
20世纪初，煤炭炼焦工业的兴起标志着世界煤化工发展的起步。
常压固定床煤气化工艺设计方案
摘要本设计以常压固定床煤气化的设计过程为内容，包括对工艺流程的确定和说明、生产条件的确定和说明以及附属设备的选型等内容。
进而深入了一层了解煤气化工艺，并得到化工工程设计的初步训练。
本文从一定的层面上对常压固定床煤气化发生炉内部的传热、传质过程进行了简要综述。
关键词：常压固定床，煤气化发生炉，床层，炉壁，传热一、煤气化原理<一）煤气化的基本过程煤的气化过程是一个有热效应的化学反应过程，反应物是煤和气化剂。
气化剂一般为空气、氧气、水蒸气或氢气。
煤和气化剂按照一定的比例，在一定温度和压力条件下发生化学反应，煤中的可燃成分转化为气体燃料，即产品煤气，灰分则以灰渣的形式出。
煤的气化分为完全气化和不完全气化，不完全气化即通常说的煤的干馏，其产品包括煤气、焦油和半焦；完全气化的产品是煤气或水煤气，本章所讲的煤的气化技术只讨论煤的完全气化技术【1】。
下图所示为典型的煤气化工艺流程。
图 1 煤的气化过程图 2 典型的煤气化工艺流程从包含的物理化学过程来看，煤的气化过程包括以下几个阶段：干燥脱水，热解，挥发分和残余固定碳的气化反应。
煤的干燥脱水过程去除了原煤中所含的全部水分，在温度达到 350℃以上时，开始发生煤颗粒的热解反应，析出气体中间产物和焦油，统称为挥发分。
剩余的是固体焦炭或半焦，煤的热解过程可以用下面的总体表达式表示：CH4+其他气态烃 +焦油 +CO+CO2+H2+H 2O+焦炭或半焦 <S）式中，除了焦炭或半焦为固体产物，其余全部是气态产物，除此之外，还有少量含有机氮、硫等元素的气态中间产物。
<二）固定床反应器固定床反应器又称填充床反应器，装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器。
固体物通常呈颗粒状，粒径2～15mm 左右，堆积成一定高度 <或厚度）的床层。
床层静止不动，流体通过床层进行反应。
它与流化床反应器及移动床反应器的区别在于固体颗粒处于静止状态。
固定床反应器主要用于实现气固相催化反应，如氨合成塔、二氧化硫接触氧化器、烃类蒸汽转化炉等。
固定床煤气化技术的发展及前景(1)
固定床煤气化技术是最先实现工业化运用的 煤气化技术，在此基础上发展起来的合成氨工业 为粮食增产和军事工业的发展奠定了重要的基 础。在新的历史发展时期，固定床煤气化技术的 前景如何，应该怎样发展，本文将展开讨论。
气化炉高度提高，单炉贮煤量增加，可以相 应增加炭层高度和渣层厚度，有利于降低造气炉 的煤气温度，提高蒸汽分解率，对造气炉的负 荷、消耗和气质均有利。但对间歇气化流程来 说，提高造气炉的高度会引起吹风气中ＣＯ含量 升高，因此高径比取多少合适，需要进行认真的 利弊比较；而对富氧连续气化流程来说，造气炉 高度仅受限于空气风机的风压和蒸汽的压力。 ３．２ 破渣能力和排灰能力的匹配
误解二 国外煤气化技术煤种适应性强，而 固定床煤气化只能以块煤为原料。
其实经过多年的实际运行，大家已经清楚地 认识到：德士古水煤浆气化技术对煤种的要求是 非常严格的，国内能够用于德士古水煤浆气化并 实现经济可靠运行的矿点非常少；壳牌干粉煤气 化虽然对煤种的要求要低些，但也不是无所不 可；而固定床气化炉也并不是只能以块煤为原 料，以无烟煤粉制成型煤作为固定床气化原料已 是常规的通用技术，可以说固定床气化炉已实现 了原料的粉煤化。至于粉煤的加工则是任何煤气 化技术所必需的工序，其区别仅在于是成型、磨 浆还是磨粉。因此，大家一定要把可运行跟可经 济运行严格区分，而不要轻易地受商家的误导。
之外，是否还存在着其他影响气化炉稳定运行而
被我们忽略的因素呢？笔者认为，渣层的稳定也
是确保气化炉稳定运行的前题。渣层稳定，则火
层和炉下设备有相当的安全距离，同时人炉的气
化剂得到２次（炉箅和渣层）分布和预热，大
固定(移动)床气化法共63页
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
END
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
煤炭的高效清洁利用煤气化技术
煤炭的高效清洁利用——煤气化技术煤炭是地球上储量最丰富、分布最广泛的化石燃料，中国富煤贫油少气，加之油价的上涨，能源消费更依赖煤炭。
陕西省是煤炭资源储藏量较大的主要省份，而陕北煤炭探明贮量超过2 000亿t，占陕西省煤炭资源的99%，储量大、易开采、质优价廉，可供开采几百年。
为此，国家和陕西省政府决定在陕北地区建设大型煤炭能源重化工基地，充分利用陕北的煤炭资源优势带动陕西经济的发展。
从能源供应现状看，合成氨、甲醇和未来的煤直接液化及醇醚燃料大都以煤气化制合成气为基础，在全国范围内，目前仅氨合成和甲醇合成的气化煤量已达4 000万t/a以上；预计今后煤制油所需气化煤量每年将达到亿吨；工业直接燃煤4亿t/a以上，为解决污染问题，其中相当部分须采用先进的煤气化方案，需气化煤量上千万吨每年；炼油工业为提高油品质量每年需耗氢100－200亿m3，煤气化是经济可靠的制氢方案，油品加氢需气化煤量1 000万t/a；在未来20年内，煤制油产量将达数千万吨，需增加1亿kW以上的装机容量，拟采用先进的煤气化技术为基础的联合循环发电系统，需气化煤量总计约1－2 亿t/a。
因此，煤的气化是实现煤炭综合利用和洁净煤技术的重要技术单元和主要手段，是发展现代煤化工、煤造油、燃料煤气等重要工业化生产的龙头。
1 煤气化技术发展现状1.1 煤气化技术的分类和特点按煤在气化炉内移动方式分成固定床（移动床）、流化床、气流床，表1列出了各类气化技术的主要特点。
表1 气化技术的主要特性气化技术固定床流化床气流床排灰形式干灰熔渣干灰灰团聚熔渣原料煤特性块煤块煤粉煤粉煤粉煤/水煤浆粒度/mm 13－50 5－50 0－8 0－8 0.2灰含量/% ＜20 ＜15 不限不限＜13灰熔点/℃＞1 250 ＜1 300 不限不限≦1 350操作压力/MPa 2.24 2.24 1.0 0.03－2.5 2.5－6.5操作温度/℃400－1 200 400－1 200 900－1 000 950－1 100 1 350－1 700 煤气温度低低中中高氧气消耗低低中中高蒸汽消耗高低中中高代表技术 Lurgi lurgiBGL 恩德粉灰团聚 Shell/Texaco 固定床加压气化（Lurgi）热效率（或冷煤气效率）高，氧耗量低，但适用于弱粘或不粘块煤，且煤气中含焦油、酚等物质，净化处理流程长、投资高，新建气化项目较少采用。
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。
第四章_固定床气化工艺
（二）制气原理 –水煤气
气化剂：以水蒸气作为气化剂
水煤 气的 制气 原理
化学反应：C+H2O→CO+H2 +135.0 kJ／mol C+2H2O → CO2+2H2 +96.6kJ／mol CO+H2O → H2+CO2 —38.4kJ／mol C+2H2 → CH4 -84.3kj／mol
.U·G·I型水煤气发生炉
水水煤煤气气生发产生原炉料和 混用合焦煤炭气或发无生烟炉煤， 的燃构料造从基炉本顶相加同入，， 一气般化用剂于从制炉造底水加 煤入气，或灰作渣为主合要成从 氨炉原子料的气两的侧加进氮入 半灰水瓶煤，气少，量代细表灰 性由的炉炉箅型缝当隙推漏下 U进·G入·I炉型底水中煤心气的发 生灰炉瓶。内。
出和口一温氧度化低碳。，因还此原，层在也实因际此操作中，以煤C 气2 H出2 口CH温4 度控制气 化层厚度，而一得般名煤。气出口温度控制在600CO℃左3 H右2 。 CH 4 H 2O
2 COห้องสมุดไป่ตู้ 2 H 2 CO 2 CH 4
CO 2 4 H 2 CH 4 2 H 2 O
1、移动床气化炉的一般知识
(一)发生炉煤气种类
发生炉煤气根据使用气化剂和煤气的热值 不同，一般可以分为：
1. 空气煤气 2. 混合煤气 3. 水煤气 4. 半水煤气等。
（二）制气原理 --空气煤气
空气 煤气 的制 气原
理
气化剂：以空气作为气化剂
化学反应： C+O2→CO2 -394.1KJ/mol C+CO2 →2CO +173.3KJ/mol
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表1 技术经济比较
新型 固定床 备煤电耗 （Kw/T） 气化剂
（50％成球）
固定床 常压 加压
气流床 加压
钢球 磨 中速 磨
流化床 加压 常压 3～6
5
26.5
16
空气+水 空气+ 氧气+ 氧气+水蒸 氧气+ 空气+ 汽 蒸汽 水蒸汽 水蒸汽 水蒸汽 水蒸汽
气化强度 1100～ 180～ 900～ （kg/m2h） 2000 350 1500 气化剂压 0.005 力（Mpa）
基本原理
还原区
氧化区 传统固定床 机理 新型固定床
优点:成本较低、工艺简单 缺点:气化强度低：～380kg/m2h 不能大型化
保持优点,克服缺点.能大型化.
气化强度高:1100～2000kg/m2h 制造和运行成本更低,煤种广.
还原区
氧化区
新型固定床
主要技术特点： 主要技术特点：
高强度 低成本 广燃料 更节能 极环保
炉膛空气过量系数 引风电耗 锅炉钢耗 除尘器 灰渣含碳量 %
二 、 本发明作为现有小氮肥厂煤气炉的技 术改造，可使现有的煤气炉高强度、 成本、 术改造 ， 可使现有的煤气炉高 强度、 低 成本 、
节能的实现空气 水蒸汽连续造气 实现空气+ 造气， 更 节能的 实现空气 + 水蒸汽连续 造气 ， 从而提高 煤气炉的产气量，降低消耗 效益是： 消耗。 煤气炉的产气量，降低消耗。效益是：节省无烟 110公斤 吨氨；节电85 公斤/ 85度 吨氨；节约蒸汽300 煤110公斤/吨氨；节电85度/吨氨；节约蒸汽300 公斤/吨氨。用这种空气+水蒸汽连续造气工艺， 公斤/吨氨。用这种空气+水蒸汽连续造气工艺， 还可实现低成本煤变油。 还可实现低成五 、 现有火化炉采用本气化燃烧技术 ，
可使火化炉低成本、 可使火化炉低成本、更环保的实现用煤代油气化 燃烧，改变传统的喷油点火焚化工艺， 燃烧，改变传统的喷油点火焚化工艺，它使温度 1200℃ 以上， 过量空气系数（小于1 在 1200℃ 以上 ， 低 过量空气系数 （ 小于 1.1 ） 气 化燃烧火化遗体，从而达到火化过程不产生 不产生的有 化燃烧火化遗体，从而达到火化过程不产生的有 毒有害气体（二恶英） 毒有害气体（二恶英），解决了传统低温火化工 艺无法避免地要产生有毒有害气体的难题， 艺无法避免地要产生有毒有害气体的难题，同时 运行成本也大幅降低 大幅降低。 运行成本也大幅降低。
0.005 2.5～ 2.5～3.5 5.0
1000 ～ 1200 1.0
500～ 700 0.02
（续前页） 新型 固定床 气化剂电 耗 1 固定床 常压 1 加压 500以上 气流床 加压
500以上
流化床 加压 200 常压 4
煤气热值 5400 4100～ 12000 12000 （KJ/Nm3） ～ ～ ～ 5400 6700 14000 14000 煤气炉钢 6~8 30
背景
传统的燃烧方式及存在的问题
层燃、流化床、 层燃、流化床、室燃方式 气固混烧，效率低、 气固混烧，效率低、有污染
流化床和气流床气化燃烧存在的问题
工艺复杂、投资大、 工艺复杂、投资大、运行成本高
污染环境，效益低，推广受到限制！ 污染环境，效益低，推广受到限制！
新概念的提出
适合我国国情的燃烧技术应该以投资小、 适合我国国情的燃烧技术应该以投资小、 效率高、成本低、工艺简单、 效率高、成本低、工艺简单、排放清洁为 前提予以发展。 前提予以发展。 本发明从原子分子层面研究了可燃物的 本发明从原子分子层面研究了可燃物的 原子分子 气化燃烧过程， 气化燃烧过程，并提出——“大界面薄料层 氧化反应耦合小截面厚料层还原反应” 氧化反应耦合小截面厚料层还原反应”的 新机理
本发明的主要技术指标
1、常压气化（0.003-0.005Mpa），工艺简单，操作安 常压气化（0.003-0.005Mpa），工艺简单， ），工艺简单 产气量高（气化强度为800 800全，产气量高（气化强度为800-2000kg/m2·h）； h 运行成本低（ 2、运行成本低（电耗是国内外流化床和气流床的 1/200），省材料（比同类技术节省钢材20%以上）， ），省材料 20%以上），投 1/200），省材料（比同类技术节省钢材20%以上），投 资少； 资少； 同煤种同工艺，气化高温高（800-1000℃）， ），气化 3、同煤种同工艺，气化高温高（800-1000℃），气化 反应快，气体成分好（煤气热值可增高10%以上）； 10%以上 反应快，气体成分好（煤气热值可增高10%以上）； 高温煤气低过量空气系数（小于1.1 燃烧， 1.1） 4、高温煤气低过量空气系数（小于1.1）燃烧，燃烧效 率高（99.9%以上），化学不完全燃烧为零 排放清洁， 以上），化学不完全燃烧为零， 率高（99.9%以上），化学不完全燃烧为零，排放清洁， 节约能源（炉渣含碳量减少10%以上）； 10%以上 节约能源（炉渣含碳量减少10%以上）； 5、燃料适应性广，能气化烟煤、无烟煤、焦炭、煤矸 燃料适应性广 能气化烟煤、无烟煤、焦炭、 石和其它各种可燃物（废弃物）。 石和其它各种可燃物（废弃物）。
压力增高引起的电耗变化
机械化 链条炉
流化床 锅炉 3～6 0.02 6.6 1.2 0.8 1.2 有 6～10
煤粉 炉 16～ 26 0.02 6.6 1.2 0.8 1.2 有 5～6
0 （50%成球） 5 0.005 0.003 1.6 1.03 0.69 0.6 无 5～7 (还可低) 1 1.5 1 1 有 14
耗（T钢/T煤）
12000 3200 ～ ～ 13000 4200 80 9~15 大 20~30 较大
灰渣含碳 5~7 14~17 9~13 5~6 量（％） (还可低) 投资与 更小 小 大 大 运行费 工艺评价 简单 简单 较复杂 复杂
复杂 较复杂
表2新型煤气炉与直接燃煤炉比较
新型固定床 煤气炉 备煤电耗 kw 空气压力 Mpa
可实现高强度、 成本、 环保的处理垃圾： 可实现高强度、低成本、更环保的处理垃圾：使现有焚 烧炉体积缩小一半 材料节省50%以上； 一半， 50%以上 烧炉体积缩小一半，材料节省50%以上；低风压 0.003-0.005Mpa）， 过量空气系数（小于1.1 ），低 1.1） （0.003-0.005Mpa），低过量空气系数（小于1.1）气 化燃烧，温度在1000℃以上，使烟气中O2 浓度降到了 化燃烧，温度在1000℃以上，使烟气中O 1000℃以上 3%以下 从而达到大幅削减 以下， 达到大幅削减气化燃烧过程的有毒有害气 3%以下，从而达到大幅削减气化燃烧过程的有毒有害气 二恶英等）， ），同时使运行的成本也降低 体（NOX、SO2、二恶英等），同时使运行的成本也降低 50%以上 燃烧强度提高了5倍以上，大幅度降低投资 以上； 投资。 50%以上；燃烧强度提高了5倍以上，大幅度降低投资。
应用前景
一 、 本发明用煤炭制造燃料气可配套用在工农 业生产中的各种加热、烘干、烧结、 业生产中的各种加热、烘干、烧结、熔化等工业 窑炉上，还可用于煤气发电、制冷、烧锅炉等 窑炉上，还可用于煤气发电、制冷、烧锅炉等。 其效益是： 其效益是：
1 、 生产（ 生活） 煤气站， 工艺简单， 电耗是国内外流 生产 （ 生活 ） 煤气站 ， 工艺简单 ， 化床和气流床的1 200，煤气成本大幅降低， 化床和气流床的 1/200 ， 煤气成本大幅降低 ， 投资大幅 减少。 减少。 代替油或气热源，可降低燃料费用70 以上。 70% 2、代替油或气热源，可降低燃料费用70%以上。 3、代替电热源，可降低燃料费用60%以上 代替电热源，可降低燃料费用60% 60 代替焦炭，可降低燃料费用40 以上。 40% 4、代替焦炭，可降低燃料费用40%以上。
（续前页） 续前页）
5、代替煤粉，燃料电耗降低60%以上。 代替煤粉，燃料电耗降低60%以上。 60 代替明火直接燃烧，节煤30 以上， 30% 6、代替明火直接燃烧，节煤30%以上，最严重的封火煤 污染削减了80 以上，保护环境，有利生产， 80% 污染削减了 80% 以上 ， 保护环境 ， 有利生产 ， 便于工艺 流程机械化和自动化。 流程机械化和自动化。 7、用这种煤炭气化燃烧技术烧锅炉，它可改变传统的 用这种煤炭气化燃烧技术烧锅炉， 直接层燃方式（指标对比见表二）。其运行成本极 ）。其运行成本 直接层燃方式（指标对比见表二）。其运行成本极低， 电耗是流化床和气流床的1/100 1/100， 电耗是流化床和气流床的1/100，几乎相当或小于链条 但燃烧效果可达到燃油 燃气炉高效洁净的指标 达到燃油、 的指标， 炉，但燃烧效果可达到燃油、燃气炉高效洁净的指标， 1.1） 由于采用低过量空气系数（小于1.1 燃烧， 由于采用低过量空气系数（小于1.1）燃烧，相比之下 排放更清洁。因此，它可广泛替代国内外现有的各种煤 排放更清洁。因此，它可广泛替代国内外现有的各种煤 国内外现有的各种 炭燃烧的锅炉（包括大型煤粉锅炉）和油、气锅炉， 炭燃烧的锅炉（包括大型煤粉锅炉）和油、气锅炉，使 锅炉更环保。 锅炉更环保。
至此， 至此，不难看出本项发明可以使地球 上的全部有机资源实现低成本 高效、 全部有机资源实现低成本、 上的全部有机资源实现低成本、高效、洁 的利用， 净的利用，可为人类唯一赖以生存的地球 家园的环境保护做出巨大贡献。 家园的环境保护做出巨大贡献。
实际气化燃烧效果演示
请勿随意丢弃废旧电池，一节 号电池可 请勿随意丢弃废旧电池，一节5号电池可 土地重金属污染达50年 将5m2土地重金属污染达 年！！
三、本发明还可制造优质还原性气体冶炼 钢铁，它能实现低成本、 钢铁，它能实现低成本、高强度的冶炼海绵
铁 ， 从而达到高效洁净的利用我国自有矿产 资源,走钢铁工业可持续发展的道路。 资源,走钢铁工业可持续发展的道路。
新型煤气发生炉