气流床煤气化过程中的主要反应及工艺性能主要评价指标研究

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气流床煤气化过程中的主要反应及工艺性能主要评价指标研究

气流床煤气化过程中的主要反应及工艺性能主要评价指标研究【摘要】煤气化过程是煤炭的一个热化学加工过程，它是以煤为原料，以氧气（空气、富氧或工业纯氧）、水蒸汽等作气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤中的可燃部分转化为可燃性气体的工艺过程。

煤气的有效气体成分、产气率、碳转化率等气化性能主要取决于煤与气化剂的种类，以及进行气化过程的工艺条件。

【关键词】煤化工；工艺条件；反应体系；有效气体；化学平衡；评价指标；综合效益0 引言气流床气化过程实际上是煤炭在高温下的热化学反应过程，涉及气化剂与煤之间的反应，以及反应产物与煤、反应产物之间的化学反应，因此，气流床煤气化反应是一个及其复杂的反应体系。

在此反应体系中，煤会发生一系列复杂的物理变化和化学变化，主要过程有粉煤的干燥、裂解，挥发分的析出、燃烧，以及煤焦、挥发分与气化剂的反应等。

这些变化主要取决于煤种，同时也受温度、压力和气化炉型式等的影响。

1 气化过程的主要反应1.1 热解过程的主要反应煤热解的化学反应异常复杂，其间反应途径甚多。

煤热解反应通常包括裂解和缩聚两大类反应。

在热解前期以裂解反应为主，而热解后期以缩聚反应为主。

一般来讲，热解反应的宏观形式为：1.1.1 裂解反应根据煤的结构特点，裂解反应大致有四类。

1）桥键断裂生成自由基。

桥键的作用在于联系煤的结构单元，在煤的结构中，主要的桥键有：- CH2 - CH2 -，- CH2 -，- CH2 -O-，-O-，-S-S-等。

它们是煤结构中最薄弱的环节，受热后很容易裂解生成自由基。

并在此后与其他产物结合，或自身相互结合。

2）脂肪侧链的裂解。

煤中的脂肪侧链受热后容易裂解，生成气态烃，如CH4，C2H6，C2H4等。

3）含氧官能团的裂解。

-OH煤中含氧官能团的稳定性顺序为：-CH>=C=O>-COOH羟基（-OH）最稳定，在高温和有氢存在时，可生成水。

碳基（=C-O）在400℃左右可裂解生成一氧化碳。

煤化工工艺学课件气流床气化法

半废锅流程简介：
气化炉产生的高温粗煤气和液态熔渣先进入辐射式废锅，冷却至700℃（水冷管内副产高压蒸汽），熔渣粒固化与煤气分离落入到下面的淬冷水池，经锁斗排出。然后粗煤气用水喷淋淬冷至200℃左右。
③：煤气冷却以及三废处理
煤化工工艺学课件气流床气化法
应用实例3：德士古气化法
3.工艺条件
⑴：水煤浆浓度：
经预破碎后进入煤的干燥系统，使煤中的水分小于 2%，然后进入磨煤机中被制成煤粉，磨煤机是在常压下运行，制成粉后用N2气送入煤粉仓中。然后进入加压锁斗系统。再用高压N2气，以较高的固气比将煤粉送至4个气化炉喷嘴，煤粉在喷嘴里与氧气(95%纯度) 混合并与蒸汽一起进入气化炉反应。
②、气化。
由对称布置的4个燃烧器喷入的煤粉、氧气和蒸汽的混合物，在气化炉内迅速发生气化反应，气化压力 2~4MP,气化炉温度维持在1 400～1 700 ℃，这个温度使煤中的碳所含的灰分熔化并滴到气化炉底部，经淬冷后，变成一种玻璃态的渣排出。
②煤种适应性强；褐煤不适于制水煤浆加料。
③煤气中不含焦油；反应温度高，床层温度均一
④需要设置庞大的磨粉、余热回收、除尘等辅助装置。粉煤70~80%过200目筛分，出口煤气温度高，起气速高带走
的飞灰多。
煤化工工艺学课件气流床气化法
应用实例1： K-T气化法
煤化工工艺学课件气流床气化法
煤化工工艺学课件气流床气化法
最后生成以CO、H2、CO2、 H2O为主要成分的湿煤气及熔渣。
煤化工工艺学课件气流床气化法
应用实例3：德士古气化法
② :气化炉直立圆筒形耐压容器; 内衬耐火材料，近似绝热；内部无结构件，维修简单；运行可靠。
煤化工工艺学课件气流床气化法

第五章流化床气化工艺分析

三加压流化床气化的特点
1.压力对流化床的流体力学影响（1）对阻力的影响流化床的阻力降等于单位截面上床层的重力。当加入的固体原料数量恒定，且他们的膨胀度相同时，压力的变化，对流化床的阻力没有影响。

三加压流化床气化的特点
1.压力对流化床的流体力学影响（2）床层膨胀度的影响

当气流的重量流量不变时，随着压力的提高床层膨胀度α 急剧下降。为了使α 达到保证正规流化所必需的值，则须提高气体的线速度即增加鼓风量。同时也使气体在床层中的停留时间相应增加，从而为强化气化过程创造了条件。而且，一般情况下加压流化床的工作状态比常压下稳定。
三加压流化床气化的特点
1.压力对流化床的流体力学影响（3）对带出物带出条件的影响

2.压力对流化床气化过程的影响
（1）加压流化床与常压流化床相比，压力对气化过程最大的影响是使气化炉的生产能力得到了很大的提高。
三加压流化床气化的特点

2.压力对流化床气化过程的影响
（2）加压气化有利于提高煤气组成中的有效成分。压力的提高，有利于甲烷的生成反应，故在压力煤气中，甲烷含量均高于常压煤气，使煤气热值得到相应提高。甲烷生成热的释放，降低了气化的氧耗。如若氧气用量不变，则炉温可得到相应提高，在灰熔点允许的范围内，炉温的适当提高则有利于一氧化碳和氢气的生成，并可部分抵消因压力增加，对该两反应造成的不利影响。

四对原料的要求
流化床气化一般要求原煤破碎成<10mm粒径的煤， <1mm粒径细粉应控制10%以下，经过干燥除去大部分外在水分，进气化炉的煤含水量<5%为宜。试验证明流化床更适合活性高的褐煤、长焰煤和弱黏烟煤，气化贫煤、无烟煤、焦粉时需提高气化温度和增加煤粒在气化内的停留时间。固体干法排渣，为防止炉内结渣除保持一定的流化速度外，要求煤的灰熔点ST应大于1250℃，气化炉操作温度（表温）一般选定在比ST温度低150~200℃的温度下操作比较安全。

影响气流床煤气化工艺性能的主要影响分析

影响气流床煤气化工艺性能的主要影响分析【摘要】影响气流床煤气化工艺性能的主要因素有两类：其一，为生产工艺条件，其二为煤的物理化学性质。

从稳健优化与分析的角度来看则可以分为三类，其一为可以直接控制的生产操作工艺参数，其二为煤质性质，其三为煤的水分、灰分、粒度等不宜直接控制的噪声因素。

【关键词】煤化工；工艺参数；煤质性质；优化控制；反应速度；煤气质量；热稳定性0 引言对于气流床煤气化而言，氧煤比、蒸汽煤比、温度、压力等工艺条件是影响CO含量、H2含量、产气率和碳砖率等煤气化性能指标的主要工艺条件。

除此之外，气化性能评价指标还会受诸如煤的水分、灰分、粒度、煤质等多种噪声因素的影响。

各工艺参数如何影响煤气化性能，包括各评价指标的均值及其波动，是进行气流床气化工艺性能稳健优化与控制的基础。

1 可控工艺参数的影响分析1.1 气化温度T（℃）碳与水蒸气的转化反应是可逆的吸热反应，提高温度可以提高反应平衡转化率，从而提高CO和H2的平衡浓度。

从动力学的角度分析，提高温度有利于加快反应速度。

但是，气化温度并不是一个独立的条件，通常需用改变氧煤比或蒸汽煤比的方法来调节气化炉温度。

1.2 操作压力P（MPa）随着粉煤气化反应的进行，气体体积不断增加，所以从热力学分析，提高压力不利于化学平衡。

但是由于气化反应距离平衡很远，主要是反应速度控制了反应程度，提高压力能使反应物及生成物浓度增加，从而提高反应速度。

另外，提高压力也相应的提高了气化强度，气化炉产气能力增加，对工业应用而言，加压气化还可以节约压缩功耗，降低生产成本。

1.3 氧煤比O/C从粉煤部分氧化的化学方程式可知：氧的理论用量应该是氧原子数与煤中碳原子数相等。

这样使煤中的碳能全部转换成煤气中的CO。

如果氧的用量超过了这个比值，则一部分碳将发生完全氧化而生产CO2。

因此，按原子数比计，氧与碳之间的比值不超过1。

但是粉煤在气化反应时，大量的CO与H2是有下列反应产生的：C+CO=2COC+H2O=CO+H2而这两个反应的反应时间为燃烧反应时间的数百倍，因此，其反应速度比燃烧反应缓慢的多。

气流床煤气化技术进展

气流床煤气化技术进展胡晓峰(中国矿业大学化工学院，江苏徐州221116)摘要：气流床煤气化是我国煤高效洁净利用的关键技术。

本文简要介绍了气流床煤气化技术的基本特点和主要影响因素，讨论气流床煤气化技术中的水煤浆气化技术和干煤粉气化技术各自的优势及存在的问题。

根据国内煤气化技术研究开发的现状和工业运行情况，阐述了我国煤气化技术未来的发展趋势。

关键词：气流床；煤气化；水煤浆；干煤粉Research progress of entrained-flow bed gasificationHU Xiaofeng(School of Chemical Engineering and Technology,China University of Mining andTechnology,Xuzhou,Jiangsu221116,China)Abstract:Coal entrained-bed gasification,the key technology of clean utilization of coal,meets the challenge of energy safety and sustainable development in China.Its basic characteristic and main affecting factors are briefly introduced.Two entrained-bed coal gasification technologies coal water slurry gasification dry pulverized-coal gasification,are focused,and their advantages and existed problems are also discussed.Based on the current state of coal gasification technology and its commercial operation in China,the development strategy for future was given forward.Key words:entrained–bed；coal gasification；water coal slurry；dry pulverized coal 我国是以煤炭为主要能源的国家，实现煤的综合利用及清洁利用具有重要意义[1]。

煤的气化

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5.1.3 煤性质对气化的影响
4）反应性不论何种气化工艺，煤活性高总是有利的。反应性高的煤及其焦能迅速地和H2O或CO2 进行反应，可保持H2O的分解或CO2 的还原在较低的温度下进行。当制造合成天然气时，较低温度有利于 CH4生成。较低温度也易于避免结渣。 5）灰分虽然煤矿物质中某些金属离子对气化反应有催化作用，然而，无论在固态或液态排渣的气化炉中，灰分的存在往往是影响气化过程正常进行的主要原因之一。（a）灰渣中碳的损失气化过程中熔融的灰分将未反应的原料颗粒包起来而使碳损失。故原料中灰分愈多，随灰渣而损失的碳量就愈多。（b）煤中矿物质对环境的影响煤中矿物质的某些组分在气化过程中是形成污染的根源。如高温下碱金属盐可能挥发；重金属（如As、Cd、Cr、Ni、 Ph、Se、Sb、Ti及Zn）的化合物可能升华；黄铁矿FeS2等含硫金属化合物，当氧含量充足时可能形成SOx、当氧含量不足时则可能形成H2S、COS、CS2 及含硫的碳氢化合物。
上述气固相反应速率相差很大。燃烧反应速率比其他反应快得多。在 1000oC左右，C－H2O反应比C－CO2反应快约105倍，而C－H2反应比C－CO2 反应慢上百倍。在较高压力下C－H2反应速率增大，和C－H2O反应速率差不多或还快一些。这是因为C－CO2和C－H2O反应在高压下反应对压力来说趋于零级，而C－H2反应与压力呈1～2级关系。
原料煤和气化剂逆向流动。根据过程特征，气化炉由下至上依次分为灰渣层A，氧化层B，还原层C，干馏层D和干燥层E。
发生炉与气化过程示意图 1.炉体；2.加料装臵；3.炉栅； 4.送风口；5.灰盘35.1.1 煤气化过程
发生炉中中各层作用 -灰渣层可预热气化剂和保护炉栅不会受到高温的伤害； -氧化层进行碳的燃烧反应，反应速率快，氧化层温度最高，高度较小； -还原层进行二氧化碳和水蒸气的还原反应，为吸热反应，所需热量由氧化层带人，反应速率较慢，因而还原层高度超过氧化层。制造煤气的反应主要发生在氧化层和还原层中，所以称氧化层和还原层为气化区；

二段式干煤粉气流床气化技术的模拟研究与分析

二段式干煤粉气流床气化技术的模拟研究与分析徐越1, 吴一宁1, 危师让2(1. 西安交通大学能源与动力工程学院，陕西西安710049;2. 国电热工研究院, 陕西西安710032）摘要: 提出了将煤的热解模型、气固间非均相反应模型和气相间均相反应模型与ASPEN PLUS图形建模法相结合的二段式干煤粉气流床气化工艺的模拟计算方法，并对其性能进行了模拟研究与分析。

模拟研究表明，二段式干煤粉气流床气化工艺可以降低出口煤气的温度，为简化工艺过程，降低煤气冷却器的几何尺寸提供了可能。

采用该气化方式可以提高气化炉的冷煤气效率2~6个百分点。

关键词：煤气化；二段式气化工艺；气化炉；干煤粉气流床1 引言煤的气化技术是洁净煤燃烧技术的关键。

现有已商业化的干煤粉加压气化技术几乎均采用一级气化。

为使气化炉出口热煤气中的熔融态灰渣凝聚，多采用急冷的方式以实现凝渣的目的。

这一过程增加了能量损失，使干煤粉气化过程的冷煤气效率有所降低。

而采用增加辐射废锅受热面来冷却炉内煤气的方法会引起气化炉体积增大，制造成本增加，并易引起炉膛出口结渣。

为了解决这一问题，进一步提高干煤粉气化过程的冷煤气效率，提出了一种二段式干煤粉加压气化的概念[1]。

本文在干粉加压气流床气化性能模拟模型[2]基础上，提出了二段式干煤粉气流床气化过程的模拟方法，并对其性能进行了模拟研究，结果表明二段式干煤粉气流床气化技术有可能较大幅度地提高气化炉的冷煤气效率。

2 气化炉模型2.1 概述在二段式干煤粉气流床气化炉中，一段气化区，由于在富氧环境中，反应区的温度很高，煤粉加热速度极快，可以认为煤粉中的水分瞬间蒸发；同时，由于热解速度大大高于煤粉的燃烧及气化反应速度，因此将此过程进行简化处理[3,4]，只考虑起主导作用的半焦与H2、O2、CO2、H2O之间的气固间非均相反应过程，以及同时发生的气相间均相反应过程。

在二段气化区，由于在煤粉进入时只加入水蒸气，反应所需要的热量来自一段反应区的高温煤气，在缺氧的环境下，煤粉发生热解反应后的热解产物没有与氧发生氧化燃烧，只是作为气固间非均相反应中的气相部分与半焦发生反应。

气流床煤气化技术分析

Keywords ：coal gasiﬁcation ；coal water slurry ；dry pulverized在我国能源结构中结构比较简单；④产气量大；⑤热量利用率高，冷煤气效率
仍占有主导地位，怎样合理使用煤炭资源成为我国煤炭资源处理的首要问题。在煤炭利用技术中，煤气化技术作为煤炭能源转化的基础技术，在煤炭能源使用方面占有重要的地位。
Shell 工艺技术特点如下：（1）原料煤适用范围较宽，煤种适应性强，如褐煤、烟煤、无烟煤等各种煤均可使用；对煤的性质，如粒度、结焦性、灰分、水分、硫分、氧分等含量均不敏感。（2）气化炉为水冷壁式，基本消除频繁检修、炉内耐火衬里更换频繁和耗费昂贵的弊端。单台气化炉产气能力大，具有高效、大型化和长周期运行的显著特点。（3）具有较高的热效率，碳转化率可高达 99%，原料煤能量回收率高，冷煤气效率可达 86%，比煤耗可达 600kg/ 1 000m3（CO+H2），比氧耗为 365m3O2/1 000m3（CO+H2），粗煤气成分中，CO+H2 的比例可达 86%[2]。 2.2 航天炉HT-L粉煤加压气化技术
可达 70%~75% ；⑥有效气成分高，干基有效气中（CO+H2）≥ 80%（φ）[1] ；⑦碳转化率高，最高可达 96%。
1.2 新型（对置式多喷嘴）水煤浆加压气化
按照燃料在气化炉内的运动状态，煤气化工艺技术一般
新型（对置式多喷嘴）水煤浆加压气化技术是华东理工
分为三种类型：移动床（也被称为固定床）、流化床和气流大学开发的目前最先进的水煤浆气化技术之一。多喷嘴对置
GEGP 工艺：合成气有效气（CO+H2）≥ 76% ；晋华炉工艺：合成气中有效气（CO+H2）≥ 80%[4] ； HT-L 工艺：合成气中有效气（CO+H2）为 86%~92%[3]。 3.4 耗煤量和耗氧量不同气化技术的原料（煤、氧气）消耗指标（如比煤耗和比氧耗）主要取决于原料煤的进料形式和气化炉结构，对于 GEGP 和晋华炉同属于水煤浆湿法进料，气化炉均为气流床和单烧嘴顶喷形式，因此，其原料煤和氧气消耗量接近，比煤耗约 610kg/km3（CO+H2），比氧耗约 390~405m3/km3（CO+H2）。航天炉 HT-L 采用粉煤气力输送进料，省去水煤浆加压气化技术中水气化所需负荷，降低比氧耗和比煤耗，比煤耗约 550kg/km3（CO+H2），比氧耗约 310m3/km3（CO+H2）。 3.5 对下游装置的影响 GEGP 工艺：气化装置出口 CO 干基含量约 52%，H2 干基含量约 31%，由于采用全激冷流程，水气比约为 1.3~1.4，足以满足下游变换反应对水蒸气的需要，且流程设置按耐硫中温变换串低温变换比较顺畅。晋华炉工艺：气化装置出口 CO 干基含量约 52%，H2 干基含量约 31%，由于采用废锅 + 激冷流程，水气比可调控范围 0.5~1.0，具体可根据下游变换对合成气水气比的要求来调整，实现在满足下游化工合成的基础上最大限度地回收合成气中的高品位热量。航天炉 HT-L 工艺：气化装置出口合成气中 CO 高达 60%，由于是 4.0MPaG 气化，则合成气中水气比约 0.9，基于高 CO 含量和中等比例水气比的特点，对于本项目下游合成气 H2/CO 要求，变换装置在设计和运行时需要特别注意防止超温的问题，针对该工况，变换装置多采用多级变换炉串联工艺（双等温、等温 + 绝热等流程），同时还需要可靠的变换炉急冷气措施。 3.6 热量回收方法 GEGP 工艺：可选用激冷流程和废锅 + 激冷两种流程，其中绝大多数采用激冷流程。晋华炉工艺：可采用废锅 + 激冷流程，废锅回收的高品位显热约相当于原料煤低温热值 15%，同时副产 10.0~12.0MPaG 高压饱和蒸汽，过热后可用于驱动空分透平。航天炉 HT-L 工艺：可采用激冷流程和废锅 + 激冷流程两种，其中绝大部分为激冷流程。 3.7 装置投资 GEGP 工艺：由于 GEGP 工艺烧嘴有效周期短，故需考虑备炉。晋华炉工艺：气化炉为可靠的水冷壁结构 + 组合式烧嘴，可考虑不留备炉，减少装置投资。 HT-L 工艺：气化炉为可靠的水冷壁结构 + 组合式烧嘴，可考虑不留备炉，减少装置投资。

气流床粉煤气化技术及其应用研究

气流床粉煤气化技术及其应用研究摘要：研究气流床工艺，对粉煤气化的工艺要点进行说明，介绍了煤粉干燥、原料输送、气化、洗涤与渣水处理工艺。

在研究中，重点明确气化工艺应用思路，通过优化水冷壁气化炉、应用一体化复合喷嘴、改造输送系统、落实节能理念，使得粉煤气化效率得以提升。

经过优化后装置性能更加稳定，且具有较高的耐腐蚀、耐高温能力，能够实现对劣质煤的清洁高效应用。

关键词：气流床；粉煤气化技术；应用现阶段，大规模、多系列气流床项目成为化工领域发展的主要方向，通过对气流床工艺技术的升级，能够满足最新发展要求，确保环保节能理念在化工生产行业中被贯彻落实。

以往单喷嘴、单一供料线路的气化工艺方案缺点明显，当系统装置出现问题后，容易出现长时间停车的问题，使得系统运行稳定性受到影响。

中安联合公司气化装置，采用SE东方炉煤气化工艺方案，通过做好装置升级，使得煤粉气化效率获得显著提升。

1气流床粉煤气化工艺说明中安联合气化装置采用SE东方炉粉煤气化工艺，具体包括磨煤及干燥、粉煤加压及输送、气化及洗涤、除渣、灰水处理及气化公用工程等单元，该装置的总体规模较大、气化系列多，因此，有关人员可在技术条件允许范围内，对气化装置进行优化。

对气化工艺进行优化配置主要遵循以下思路：一是根据功能区进行布置，坚持各区域装置功能集中原则，为管理提供便利；二是采取流程式布置方案，需要相关人员根据工艺流程与物料要求，对粉煤气化装置进行布局，以降低物料反复运输成本，使得系统中各装置的能耗得以降低[1]。

在气流床工艺优化中，中安联合气化装置重点关注制磨煤及干燥、除渣、灰水处理等工艺，通过设置5台磨煤机，对粉煤进行集中供应，同时对渣水处理单元进行优化，整合公用溢流槽设备，使得系统装置占地面积减少，降低成本支出。

该装置中的粉煤制备单元技术较为成熟，核心设备为磨煤机，原料为甲烷烃尾气，干燥处理工艺则选用热风炉高温惰性气体，通过对以上设备与工艺手段的应用，可促使煤粉的外水含量低于2%，粒度则小于200μm。

加压气流床煤气化单元技术及工艺选择分析

加压气流床煤气化单元技术及工艺选择分析发布时间：2021-03-22T09:07:25.013Z 来源：《基层建设》2020年第28期作者：窦存玉[导读] 摘要：作为多项单元技术的有机复合体，加压气流床煤气化技术具备气体有效成分高、处理能力大、气化温度高、气化效率高等优势，相关研究也因此大量涌现。

国家能源集团神华新疆化工有限公司新疆乌鲁木齐 831404摘要：作为多项单元技术的有机复合体，加压气流床煤气化技术具备气体有效成分高、处理能力大、气化温度高、气化效率高等优势，相关研究也因此大量涌现。

基于此，文章将简单对比加压气流床单元技术，并深入探讨加压气流床工艺选择路径，希望由此能够为相关业内人士带来一定启发。

关键词：加压气流床；单元技术；工艺选择引言水煤浆是我国洁净煤计划发展中的一项重要技术，其作为洁净煤燃料和气化原料，一直受到国家及地方政府部门的重视。

在我国目前不少煤化工合成气生产企业都在选择适合自己的气化工艺技术，有不少想采用气流床气化工艺。

本文提供的情况，希望对这些企业在选择技术时能有所借鉴，同时，给技术的开发商提供技术改进方面的帮助。

一、加压气流床煤气化工艺介绍多元料浆加压气化专利技术，合格水煤浆滤去大颗粒，通过低压煤浆泵送到气化岗位。

制浆岗位送来的煤浆进入煤浆槽，再送入到工艺烧嘴中。

由空分装置送来的纯度为99.6%以上、压力为8.55MPa的氧气与水煤浆经工艺烧嘴，喷入到气化炉内燃烧室中进行氧化还原、裂解反应后生成粗煤气。

粗煤气沿下降管进入激冷室水浴后，熔渣在水中淬冷固化并沉入气化炉激冷室底部，较大颗粒的灰渣经破渣机破碎后，再由锁斗系统排出；粗煤气与水直接接触进行冷却、除灰后，沿下降管与上升管之间的环隙上升，经激冷室上部折流板折流，分离出部分粗水煤气中夹带的水分后，由气化炉旁侧的出气口引出，送往文丘里。

粗水煤气中夹杂的细小灰粒随同粗水煤气一同进入到洗涤塔中进行水浴，粗水煤气中夹带的大部分细灰留在水中，水浴后的粗水煤气经下降管和导气管间的环隙上升，经过升气罩后进入到碳洗塔上部的塔板。

气流床煤气化技术进展

新型多喷嘴对置气化工艺工艺流程
新型多喷嘴对置气化工艺特点
（1）采用对置式气化炉，强化传热。煤气化碳转化率＞98%；合成气中有效成分CO+H2≥90%；冷煤气效率约为83% （2）气化炉装置可灵活地停下一对烧嘴，另一对烧嘴可继续工作，不必立即停车，为保压操作和维修创造有利条件。（3）能高效生产富氢和一氧化碳的合成气，甲烷含量少、热值高；燃料可完全气化，不生成冷凝副产品，气体不含焦油、酚等污染物，三废处理简单。
3、结语
除上述两种煤气化工艺外，国内近年来还新兴了许多其他煤气化工艺。如：非熔渣—熔渣氧气分级煤气化工艺（清华大学）、多元料浆气化工艺（西北化工研究院）、 HT-L 粉煤加压气化技术（中国航天集团）。这些煤气化工艺都具有自身的优点，但也不可避免的存在某些缺点。各企业应根据实际情况选择最合适的煤气化工艺
TPRI 两段干煤粉气化工艺工艺流程
TPRI 两段干煤粉气化工艺特点（1）气化反应温度1400～1600℃，气化压力可达3.0～4.0MPa，碳转化率高达99%以上，煤气中有效气体体积分数（CO+H2）高达90%以上。（2）高温气化不产生焦油、酚等凝聚物，煤气质量好。（3）气化炉采用水冷壁结构，以渣抗渣，无耐火砖衬里，维护少，运转周期长，无需备炉。（4）与国外同类技术相比冷煤气效率提高 2～ 3个百分点（5）两段式气化炉后续工艺可配套激冷流程或废锅流程，满足不同工艺条件的要求

国外已经产业化或完成中试的气流床煤气化技术主要有K-T气化法、 Shell气化法、Prenflo气化法、GSP气化法、Texaco法、E-gas气化法、 Eagle气化法、国内气流床煤气化技术主要有多喷嘴对置、TPRI 两段干煤粉气化、非熔渣-熔渣氧气分级煤气化和多元料浆气化等。此处着重讲解近年来国内新兴的两种典型的气化工艺。一：以干煤粉为原料的TPRI两段干煤粉气化工艺；二：以水煤浆为原料的新型多喷嘴对置气化工艺。

第六章气流床气化工艺

第六章气流床气化工艺气流床气化法是20世纪50年代初发展起来的新一代煤气化技术，最初代表炉型为K—T炉。

之后随着shell、Texaco等一批新型工艺的开发，气流床气化技术因其出色的生产能力和气化效率，在世界范围内得到了广泛的应用，尤其是在燃气联合循环中。

目前绝大多数IGCC电站所选的是气流床气化炉，主要炉型为Texaco、Shell、E-Gas(原Destec)以及Prenflo 等。

第一节概述表6-2 三种气化技术比较二气流床气化原理1 气化原理（1）粉煤的干燥及裂解与挥发物的燃烧气化•可以认为煤粉中的残余水分瞬间快速蒸发，同时发生快速的热分解脱除挥发分，生成半焦和气体产物（CO 、及其他碳氢化合物）。

•生成的气体产物中的可燃成分在富氧条件下，迅速与氧气发生燃烧反应，并放出大量的热，使粉煤夹带流温度急剧升高，并维持气化反应的进行。

42222CH N S H CO H 、、、、n m H C 22242222222222222222)2/()2/()2/()4/(CO O H O CH OH O H CO O CO H n mCO O m H C O H n mCO O n m H C n m n m +=+=+=++=++=++（6-1）（6-2）（6-3）（6-4）（6-5）二气流床气化原理1 气化原理（2）固体颗粒与气化剂（氧气、水蒸气）间的反应•氧与剩余焦粒发生燃烧和气化反应。

•炽热的半焦与水蒸气进行还原反应，生成CO 和。

2H CO O C CO O C 22222=+=+2222222CO H O H C CO H O H C +=++=+（6-6）（6-7）（6-8）（6-9）二气流床气化原理1 气化原理（3）生成的气体与固体颗粒间的反应•高温的半焦颗粒，除与气化剂水蒸气和氧气进行气化反应外，与反应生成气也存在气化反应。

•煤中的硫，在高温还原性气体存在的条件下，与和CO 反应生成和。

煤炭气化过程的主要评价指标Word文档

煤炭气化过程的主要评价指标Word文档煤炭气化过程的主要评价指标﹙讲课稿﹚煤炭气化过程经济性的主要评价指标有气化强度、单炉生产能力、气化效率、热效率、蒸汽消耗量、蒸汽分解率等。

一、气化强度所谓气化强度，即单位时间、单位气化炉截面积上处理的原料煤质量或产生的煤气量。

气化强度是指气化炉内单位横截面积上的气化速度，表达方式有三种：（1）以消耗的原料煤量表示：kg/(m2.h)（2）以生产的煤气量表示：Nm3/(m2.h)（3）以生产煤气的热值表示：MJ/(m2.h)气化强度的两种表示方法如下：Q1= 积单位时间、单位炉截面消耗原料量Q2= 积单位时间、单位炉截面产生煤气量气化强度越大，炉子的生产能力越大。

气化强度与煤的性质、气化剂供给量、气化炉炉型结构及气化操作条件有关。

二、单炉生产能力气化炉的单炉生产能力是工厂企业综合经济效益中的一项重要考核指标。

气化炉单台生产能力是指单位时间内，一台炉子能生产的煤气量。

它主要与炉子的直径大小、气化强度和原料煤的产气率有关，计算公式如下：V=414.3q 1×D 2×V g式中V-------单炉生产能力，m 3/hD--------气化炉内径，mV g -----煤气产率，m 3/kg ﹙煤﹚q 1-----气化强度，kg/﹙m 2.h ﹚公式中的煤气产率是指每千克燃料﹙煤﹚在气化后转化为煤气的体积，它也是重要的技术经济指标之一，一般通过试烧试验来确定。

在生产中也经常使用另一个与煤气产率意义相近的指标，即煤气单耗，定义为每生产单位体积的煤气需要消耗的燃料质量，以kg/m 3计。

三、碳转化率碳转化率是指在气化过程中消耗的总碳量占原料煤中碳量的百分数*注：碳转化率表示的是气化过程中煤中碳的转化率，而并非表示煤中碳的利用率。

四、气化效率气化效率是指产品煤气与原料煤所含的化学能之比，故又称为“冷煤气效率”(1) 计算公式：(2) 原料煤的发热量为入炉煤的热值(3) 原料煤的发热量和煤气热值一般均为低位，但有时也可同%100??=原料煤发热量煤气产率煤气热值η时用高位五、热效率热效率是评价整个煤炭气化过程能量利用的经济效率。

几种气流床气化炉部分气化指标的对比分析

几种气流床气化炉部分气化指标的对比分析几种气流床气化炉部分气化指标的对比分析王伟王延坤(兖矿国宏公司气化部,山东邹城,273500)摘要分析了三种气流床气化炉的氧耗问题!产气量问题和气体成分问题"关键词气流床气化指标对比分析中图分类号 TQ546.2 文献标识码 B 文章编号 1008-9411(2006)03-0059-03关于煤气化的几种气流床气化炉氧气消耗量的问题,单位质量原料煤有效气体产量高低的问题和出炉气体成分及二氧化碳含量高低的问题"这些问题都是煤气化过程当中的关键问题,分析这些问题有助于了解不同气化工艺的优劣,加深对不同气化工艺的认识,选择适宜的气化途径"首先列举德士古水煤浆气化工艺,对喷式新型气化工艺和谢尔干煤粉气化工艺的部分工艺指标"1 主要工艺指标1.1 德士古水煤浆气化工艺的主要工艺指标(1)入炉无水无灰基原料浆:8930kg(2)入炉水量:6700kg(3)入炉氧气流量:12360kg(4)产气量:25678kgCO 15980kg(折合570kmol)H2 890kg(折合445kmol)CO2 9108kg(折合207kmol)(5)每1kg煤需氧量:1.384kg(6)每1kg煤产有效气量:1.89kg(折合为01114kmol)(7)有效气体成分体积比:82.5%(8)二氧化碳体积比:17%1.2 新型水煤浆气化炉的主要工艺指标(1)无水无灰基原煤:28740kg(2)入炉水量:21700kg(3)氧气流量:37600kg(4)产气量:81921kgCO 52864kg(折合1888kmol)H2 2892kg(折合1446kmol)CO2 26165kg(折合594kmol)(5)每1kg煤需氧量:1.31kg(3)入炉氧气量:444kg(4)入炉总水量:49kg(5)产气量:956kgCO 788.8kg(折合28.17kmol)H2 28.2kg(折合14.1kmol)CO2 33.1kg(折合0.75kmol)(6)每1kg煤需氧量:0.95kg(7)每1kg煤产有效气量:1.74kg(折合为01090kmol)(8)有效气体成分体积比:90%(9)二氧化碳体积比:2.6%2 关于每1kg煤耗氧量的问题德士古水煤浆气化炉的每1kg煤需氧量为:11384kg对喷式新型水煤浆气化炉的每1kg煤需氧量:1131kg谢尔干煤气化炉的每1kg煤需氧量:0.95kg可以看出谢尔气化炉的耗氧量最低,这是因为谢尔气化炉是以干煤粉为原料的气化炉,入炉的水分非常的少,煤粉不完全燃烧产生的热量就非常多,炉内的热量相对比较富裕,所以每1kg煤的需氧量就比较低"不仅如此,还要加入一定量的蒸气,通过部分蒸气的分解来消耗一些热量,适当降低气化炉内的反应温度"德士古水煤浆气化炉和对喷式新型气化炉都是以水煤浆为原料的气化炉,炉内的热量平衡状况都相对比较紧张,都需要通过部分原料煤的完全燃烧来提供足够的热量,以满足气化反应的需要,所以它们的每1kg煤需氧量都比较高,但它们的每1kg煤的耗氧量也有一定的差距,这是因为新型气化炉的炉内操作温度比德士古气化炉的操作温度略低一些,德士古气化炉的操作温度必须要高一它的水蒸气分解量比较低,从水蒸气当中得到的氢比较少,因而表现出在出炉气当中碳氢元素的摩尔比远低于水煤浆气化工艺"这也是谢尔气化虽然它的出口气体当中有效气体(H2+CO)的含量比较高,但是每千克煤的有效气体产率却比较低的原因"水煤浆气化水蒸气的分解量高,导致了气化炉出口气体中氢气的比例高,导致了每1kg煤的有效气体产率比较高,虽然从质量上看每1kg煤的有效气体产率相差不大,但是从体积上看有效气体的产率相差就大了,因为氢的摩尔质量比较低,从质量上比较影响不明显"。

循环流化床煤气化工艺的原理和特点

循环流化床煤气化工艺的原理和特点摘要：本文从工艺流程、关键技术以及工艺特点三个方面就循环流化床煤气化工艺展开了详细介绍，并指出循环流化床煤气化工艺由于具有的强适应性、高碳转化率与气化强度，以及使用原料范围广等优势，因而得到了广泛的应用。

关键词：循环流化床煤气化工艺原理与特点一、引言我国在很长时期内将煤作为主要的能源，因此寻找出适合我国国情的洁净煤技术具有非常重要的意义。

作为高效、洁净利用煤炭途径的煤气化工艺，是现代煤化工、循环发电等洁净能源生产中非常关键的工艺之一。

由于循环流化床具有煤种适应性强、传热效率高、易完成大型化操作等优点，因而受到了十分广泛的重视。

二、循环流化床煤气化工艺的流程循环流化床中的皮带将原料煤运输至破碎机中，在将其粉碎在4毫米以下后，运至煤仓中，已备使用。

在开车前，还需利用输送机将煤粉送至立管；在开车过程中，利用提升机将细煤粉送入计量煤斗中，在升高压强后，再将细煤粉从旋转阀、螺旋给料器、进料管中稳定地输送至循环流化床气化炉的下部。

在这一过程中，用到的所有空气均来自于压缩机，将其预热后与锅炉产生的水蒸气进行混合，并从炉底的分布板进入到气化炉内。

气化炉中的温度应保持在1055℃，，气压保持在0.2MPa，气体的流速为1-5m/s，停留时间大约为4至6s。

煤气生成后，从气化炉的顶部将其引出。

由于大量的水蒸气和为转化的碳颗粒夹杂在粗煤气中，因而需要经分离系统进行分离操作。

经分离后，超过90%的颗粒下落至立管中，并重新返回到气化炉的底部。

此外，原料、气化剂等循环物质由于迅速进行了混合，因而在气化炉的底部附近便立即开始了气化反应。

循环物料与加入的新原料之间的比值最高可达到40，因而具有非常高的碳转化率。

气化炉底部的灰经过螺旋出料器，再由旋转阀送出[1]。

生产出的粗煤气在经过锅炉以及列管等回收热量后，温度得到下降，再经洗涤塔除尘与降温后，送入煤气灌中进行储存。

三、循环流化床煤气化工艺的关键技术煤气化的主要场所为反应器，用料的特性、气化能力及反应性能决定了反应器的大小与操作条件。

气流床煤气化工艺技术研究

气流床煤气化工艺技术研究王娟姗【摘要】气流床煤气化技术作为提高我国煤炭资源使用率,促进煤高效洁净的核心技术,对我国的煤矿企业的发展和煤炭的气化有着非常重要的意义,同时也在一定的程度上促进了我国可再生资源的可持续发展,降低煤炭对生态环境造成的污染.本文将从气流床煤气化技术的概念、特点、分类出发,详细分析我国的典型气流床煤气化工艺技术,希望可以为相关工作人员提供一些参考.【期刊名称】《山西化工》【年(卷),期】2017(037)003【总页数】3页(P59-60,70)【关键词】气流床煤气化;工艺技术;特点【作者】王娟姗【作者单位】同煤广发化学工业有限公司,山西大同 037003【正文语种】中文【中图分类】TQ546煤炭气化在煤化工产业链中处于基础地位，在煤炭气化的诸多技术中，气流床煤气化技术具有生产能力大、较大的煤种与颗粒度适应性以及较高的碳转换效率等技术优越性，因而被许多厂家所选用。

气流床气化作为煤炭气化过程中的一种重要形式，对提高煤炭使用率，降低煤炭对空气造成的污染有着非常重要作用。

正常情况下，在煤炭气化过程中，原料煤都是以粉末的形式进入到炉内的，粉末状态的煤和气化剂经由烧嘴或燃烧器一起夹带并流送到气化炉中，并在气化炉中完成混合、燃烧以及气反应等一系列的过程。

正常情况下气化炉内气固流动的相对速度比较低，气体与其夹带着的固体都往相同的方向运动，这就形成了气流床气化或夹带床气化。

由于气流床煤气化技术具有很强的煤种适应，而且气化的温度高，可以在井下良好的液态排渣，所以被广泛的使用在了煤炭的气化过程中[1]。

气流床煤气化技术可以从多个方向上进行区分：根据气流床煤气化技术的进料方式的不同，可以分为干煤粉进料和水煤浆进料两类；根据炉内气流方向进行划分，可以分为上行和下行两类；根据技术工艺流程的不同，可以分为废锅型和直接水激冷型两种；根据其使用喷嘴数量和布置上的不同，可以分为单喷嘴直喷和多喷嘴对喷两类；根据气化炉内衬是否有耐火保温材料来分，可以分为热炉壁和水冷壁两种。

气流床气化

气流床气化工艺摘要：煤炭气化是煤利用的主要内容之一，而气流床气化是煤炭气化的一种重要形式。

本文立足我国煤炭气化现状，对目前国际上比较成熟先进的气化工艺（Texaco气化工艺法、shell煤气化工艺法）做了简单介绍。

同时，也阐明了我国未来煤气化的发展方向。

关键词：气流床；煤气化；气化炉；气化工艺；加压气化；环境；引言随着中国经济的快速增长，对能源的需求在与日俱增。

我国是一个多煤贫油少气的国家，如何充分高效率的利用质量参差不等、数量有限且不可再生的煤炭资源是一个摆在国人面前的世纪问题，这关乎民生，也关系到国家的长足发展。

另外，煤炭的开发利用带来了严重的环境问题，这是亟待解决的。

气流床煤气化工艺为煤的洁净高效利用提供了一种可能的途径，这也是本文着重要讨论的。

1、煤炭气化概述气流床气化是一种并流式气化。

气化剂（氧气与蒸汽）将煤粉（70%以上的煤粉通过200目筛孔）夹带入气化炉，在1600~1800℃高温下将煤进一步转化为CO、H2、CO2等气体，残渣以熔渣形式排出气化炉。

也可以将煤粉制成煤浆，用泵送入气化炉，在气化炉内，煤炭细粉粒与气化剂经特殊喷嘴进入反应室，会在瞬间着火，直接发生火焰反应，同时处于不充分的氧化条件下。

因此，其热解、燃烧以及吸热的气化反应，几乎是同时发生的。

随着气流的运动，未反应的气化剂、热解挥发物及燃烧产物夹裹着煤焦粒子高速运动，运动过程中进行着煤焦颗粒的气化反应。

这种运动形态，相当于流化领域例对固体颗粒的“气流输送”，习惯上称为气流床气化。

1.1 气流床气化技术特点1)煤种适应性强．入炉煤以粉状(或湿式水煤浆状)喷入炉内，各个微粒被高速气流分隔，并单独完成热解、气化及形成熔渣，无相互作用，不会在膨胀软化时造成黏结，即不受煤的黏结性影响．原则上各种煤都可用于气流床气化，但炉内气化温度应高于煤的灰熔点，以利于熔渣的形成．此外，从经济角度来看，应选择褐煤等挥发分高而固定碳少的煤，可大大改善气化条件；人炉的原料煤越细越好，煤粒越小，比表面积越大，气化速度越快，反应时间越短，碳转化率也越高．2)反应物在炉内停留时间短，反应时间约为1s～3 s．随煤气夹带出炉的飞灰中含有未反应完的碳，采取循环回炉的方法可以提高碳转化率；而且由于煤粉在气化炉内停留时间极短，为了完成反应，必须维持很高的反应温度．所以常常采用纯氧作为气化剂，气化温度可高达1 500℃，灰渣以熔融状态排出，熔渣中含碳量低．液体熔渣的排渣结构简单，排渣顺利．但是炉壁衬里受高温熔渣流动侵蚀，易于损坏，影响寿命．3)为了达到1 500℃左右的气化温度，氧气耗量较大，影响经济性．随着高温下蒸汽分解率的提高，蒸汽耗量有所减少．4)出炉煤气温度很高，显热损失大，可用废热锅炉回收热量，提高热效率．为了防止黏性灰渣进入废热锅炉，可先用循环冷煤气将出炉煤气激冷到900℃～1 100℃，并分离出灰渣，再进入废热锅炉．5)出炉煤气的组分以C0，H2，C02和H2O为主，CH4含量很低，热值并不高．产品中不含焦油．煤气产品中有效成分高，不产生含酚废水，烟气净化装置简单．1．2影响气流床气化的主要因素1)高气化温度．气化温度可达1 500℃以上．炉内高温是由煤粉在纯氧下燃烧或部分燃烧释放的热量而保持的，与此同时，碳粒与水蒸气或C02发生吸热的还原反应．提高炉内温度有利于加快反应速度，提高气化强度和生产能力．同时，由于炉内反应速度的提高，炉中的煤粉即使在很短的时间内也能完全气化，获得很高的碳转化率。

气流床煤气化过程中的主要反应及工艺性能主要评价指标研究