煤气化及多元料浆气化技术简介
煤气化技术介绍
煤气化技术介绍一、起源煤气化技术是指把经过适当处理的煤送入反应器如气化炉内,在一定煤气化技术工艺流程的温度和压力下,通过氧化剂(空气或氧气和蒸气)以一定的流动方式(移动床、硫化床或携带床)转化成气体，得到粗制水煤汽，通过后续脱硫脱碳等工艺可以得到精制一氧化碳气。
1857年，德国的Siemens兄弟最早开发出用块煤生产煤气的炉子称为德士古气化炉。
这项工艺引进中国后在二十世纪九十年代由山东省鲁南化肥厂经过广大工程技术人员的努力，发明了自主知识产权的对置式四喷嘴气化炉，目前已经在国内得到广泛推广应用，特别是兖矿集团煤化工项目在多处使用次技术，取得了显著的经济效益。
还有经过其他许多开发商的开发，到1883年应用于生产氨气。
煤气化技术是清洁利用煤炭资源的重要途径和手段。
二、原理煤干馏过程，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。
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。
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。
煤气化技术简介
量较高 (>30%) 时，气化炉的经济性会急剧下降。因而要求煤炭灰熔点
FT<1500℃，灰含量在8%~20%之间； (4) Shell气化炉要把煤炭的含水量降低到很小的值 (烟煤的含水量降至2%， 褐煤降至 6%)，因此在煤炭处理的时候需要有烘干设备，不宜利用含水量
较高的煤炭；
(5) 干法进料系统的粉尘排放远大于水煤浆进料系统； (6) 气化炉结构过于复杂，加工难度大。
按进料方式分类 按气化介质分类
水煤浆气化
粉煤气化
纯氧或富氧气化
空气气化
Texaco
Shell、GSP、 三菱
Shell、Texaco GSP、BGL
三菱
2. 典型的煤气化技术
2.1 煤气化技术
研发机构 GE 西门子 Shell 英国煤气公司 日本三菱公司 华东理工与兖矿集团 华东理工 西安热工研究院 西北化工研究院 北京航天万源煤化工 气化技术 Texaco水煤浆加压气化技术 GSP干煤粉加压气化技术 Shell干煤粉加压气化技术 BGL气化技术 吹空气煤气化技术 多喷嘴水煤浆气化技术 四喷嘴对置式干煤粉加压气化技术 两段式干煤粉加压气化技术 多元料浆单喷嘴顶置气化技术 航天炉
循环发电。
2. 典型的煤气化技术
2.2 Texaco气化炉
结构组成： 由喷嘴、气化室、激冷室（或 废热锅炉）组成。 水煤浆（58~62wt%）供料 液态排渣炉 内壁衬里有多层耐火砖 水煤浆和氧气从炉顶的燃烧 器高速连续喷入气化室，高 温状态下工作的喷嘴设有冷 却水装置，水煤浆喷入气化 炉内迅速发生反应，数秒钟 内完成气化过程。 气化炉的下部因冷却方式不 同有2种形式，一种激冷型 冷却方式，一种废热锅炉型。
空分装置投资。
13种煤气化工艺的优缺点及比较解析
13种煤气化工艺的优缺点及比较有煤炭资源的地方都在规划以煤炭为原料的建设项目，这些项目都碰到亟待解决原料选择问题和煤气化制合成气工艺技术方案的选择问题。
现就适合于大型煤化工的比较成熟的几种煤气化技术作评述，供大家参考。
1、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术这是目前我国生产氮肥的主力军之一，其特点是采用常压固定层空气、蒸汽间歇制气，要求原料为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、吹风气放空对大气污染严重。
从发展看，属于将逐步淘汰的工艺。
2、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术这是从间歇式气化技术发展过来的，其特点是采用富氧为气化剂，原料可采用8-10mm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，适合于有无烟煤的地方，对已有常压固定层间歇式气化技术的改进。
3、鲁奇固定层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，不推荐用以生产合成气。
4、灰熔聚流化床粉煤气化技术中科院山西煤炭化学研究所的技术，2001年单炉配套20kt/a合成氨工业性示范装置成功运行，实现了工业化，其特点是煤种适应性宽，可以用6-8mm以下的碎煤，属流化床气化炉，床层温度达1100℃左右，中心局部高温区达到1200-1300℃，煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状排出。
床层温度比恩德气化炉高100-200℃，所以可以气化褐煤、低化学活性的烟煤和无烟煤，以及石油焦，投资比较少，生产成本低。
缺点是气化压力为常压，单炉气化能力较低，产品中CH4含量较高（1%-2%），环境污染及飞灰综合利用问题有待进一步解决。
此技术适用于中小氮肥厂利用就地或就近的煤炭资源改变原料路线。
5、恩德粉煤气化技术恩德炉实际上属于改进后的温克勒沸腾层煤气化炉，适用于气化褐煤和长焰煤，要求原料为不粘结或弱粘结性、灰分小于25%-30%，灰熔点高（ST大于1250℃）、低温化学活性好的煤。
多元料浆与德士古比较
多元料浆气化技术与GE煤气化技术比较一、相同点1.无论对哪种气化技术来讲，煤气化总体过程是以煤、氧和水反应生产CO+H2为主要气体组成的过程。
因此，西北化工研究院多元料浆气化过程与GE煤气化技术的气化原理、反应机理基本相同。
2.均属湿法加压气流床气化技术，属先进的煤气化技术。
3.两者同时期开发，研发时间长，技术成熟可靠，都有大型工业化装置并实现了长周期安全稳定运行。
4.由于设备国产化加工的规范性及国内设备生产厂家加工的装备条件，关键设备如气化炉外型尺寸大部分相似，这对推进国产技术快速产业化是有好处的。
5.加压气流床煤气化过程均是由气化及排灰排渣、废水回用、热量回收和煤气洗涤净化等单元组成的，因此两种气化技术从单元操作层面上讲，过程基本相同。
二、不同点1.西北化工研究院多元料浆气化技术从料浆制备、添加剂、烧嘴、气化炉、排灰排渣、粗煤气洗涤净化、废水处理及热量回收均有单独的专利和成熟完善的应用经验，同时对于多元料浆气化技术形成了气化全过程的发明专利，涵盖了该技术的所有组成部分，不仅从宏观上给予了专利保护，而且从微观上进行了界定和保护；GE煤气化技术仅是从宏观上进行了界定和知识产权保护，比如说气化炉就没有单独申请专利。
可以说，西北化工研究院多元料浆气化技术是目前湿法加压气流床气化技术最系统、最完整的系统专利技术。
2.西北化工研究院料浆制备技术形成了发明专利，而GE煤气化技术没有料浆制备专利，在国内三个厂采用GE煤气化技术使用了西北化工研究院的料浆制备技术，有侵权之行为。
3.GE煤气化技术在中国从1985年开始申请专利，目前大部分专利已过期，而西北化工研究院从1996年开始申请专利，目前处于专利保护期，因此西北化工研究院多元料浆气化技术更有时效性和保护的周密性、完整性。
4.多元料浆气化技术原料适应范围广，所有含C、H的物质都可制备成料浆作为气化原料，而GE煤气化技术仅为水煤浆。
5.西北化工研究院长期从事湿法技术开发，参与了国外先进气化技术引进、消化吸收的全过程，深知国外技术的不足，多元料浆气化技术是对湿法气化技术的创新、改进、完善和发展，更有利于实现装置长周期安全稳定运行和设备国产化。
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
西北院水煤浆气化技术介绍多元料浆新型气化技术
西北院水煤浆气化技术介绍多元料浆新型气化技术目录一、西北化工研究院煤气化技术开发历程及工作内容 11.固定床气化技术研究 12.流化床气化技术研究 23.气流床气化技术研究 2二、煤气化技术发展方向及技术比较 41.湿法气化工艺 52.干法气化技术 63.综合评述 6三、多元料浆气化技术简介7四、多元料浆气化技术特点、创新点和关键技术7五、多元料浆气化技术指标和技术先进性10六、多元料浆气化技术自主知识产权11七、多元料浆气化技术推广应用11八、结语12九、多元料浆气化液态排渣和固态排渣工艺技术有关说明131.简介132.灰熔点说明133.液态排渣工艺技术134.固态排渣工艺技术145.关于山西华鹿煤炭化工有限公司煤质说明15（1）煤质总体评价15（2）排渣方式选择16一、西北化工研究院煤气化技术开发历程及工作内容西北化工研究院是原化工部直属的多学科综合性科研机构，设有煤气化研究所、催化研究所、环保研究所、精细化工研究所、农化研究所、设计所、分析测试中心、信息服务中心及中试车间、生产车间等，主要从事化工新工艺、新技术的开发、应用和推广研究。
现有职工1400人，其中工程技术人员850人，具有中高技术职称的400人，其他技术人员450人。
煤气化技术一直是西北化工研究院的主要研究方向，经过30多年的不懈努力，本院已开发了二十多项气化成套技术，广泛应用于燃料气和合成气生产厂。
有32项科研成果获国家、部、省、市、厅级科技进步奖，已申请专利10项。
我院是水煤浆气化及煤化工国家工程中心的主要成员单位和技术依托单位，是中西部煤气化工程中心的核心成员单位，也是美国德士古（Texaco）公司的技术合作伙伴，负责亚太地区煤种试烧等技术工作。
西北化工研究院从事的气化研究涉及固定床、流化床和气流床煤气化技术的三大领域，并以固定床和气流床煤气化技术开发研究为主要特长。
本院开展煤气化技术研究，重在技术创新和工业化、产业化的结合，承担的多项煤气化技术研究成果均实现工业化应用。
气化专业
气化专业一、工艺原理1、制浆工艺原理将煤储运系统送过来的粒度＜10mm的原煤、水、NaOH、石灰石与添加剂在棒磨机内经过钢棒坠落时的研砸、钢棒与钢棒之间的研磨、钢棒与筒体之间的研磨，制成一定粒度配比的煤浆。
2、气化工艺原理多元料浆加压气化属气流床，氧气和水煤浆通过专用工艺烧嘴混合后喷射进入气化炉，在0.1秒内煤浆中的水被汽化，煤粒子被气体隔开，各煤粒独立的在煤灰熔点以上温度发生反应，固体在气化炉内停留3～5秒钟，反应生成的粗合成气甲烷含量很少，一般仅为0.1%以下，碳转化率高达98%，由于反应温度高，不生成渣油、酚及高级烃等可凝聚的付产物。
气化炉内发生的化学反应是很多的，在火焰中可能同时进行以下化学反应：CmHn+(m+n/4)O2=mCO2+n/2H2O ①2C+O2=2CO +246.6KJ ②C+O2=CO2+409.1KJ ③2CO+O2=2CO2+573.2KJ ④H 2+1/2O2=H2O ⑤C+H2O=CO+H2－122.7KJ ⑥CO2+H2=CO+H2O －42.3KJ ⑦CH4+H2O=CO+3H2－412.8KJ ⑧C+CO2=2CO －165.0KJ ⑨CH4=C+2H2⑩此时还可能发生如下副反应：COS+H2O=H2S+CO2①C+O2+H2=HCOOH ②N 2+3H2=2NH3③N 2+H2+2C=2HCN ④3、灰水处理工艺原理高温高压的黑水由于压力降低，溶解在里面的气体和一部分水闪蒸出来，达到降低黑水温度和浓缩黑水的目的。
二、原料消耗、产品及副产品2.1、原料消耗2. 2、产品三、工艺流程叙述3.1 工艺说明3.1.1 多元料浆制备系统多元料浆制备系统按三套系列设置，磨机三台；料浆制备系统设置的原料贮仓（V1201）、助熔剂仓（V1001/02）为三台磨机共用，制得多元料浆进入气化系统的料浆贮槽（V1301）。
由煤贮运系统来的小于10mm的碎煤进入原料贮仓（V1201）后，经煤称量给料机（N1001）称量（160.7t/h）送入磨机（H1201)。
7种煤气化工艺介绍
7种煤气化工艺介绍目前国内可供选择的成熟或相对成熟的煤加压气化工艺很多，各种煤气化工艺的综合比较也有较多的文献、资料可供查阅，这里只简要叙述几种主要煤气化工艺的特点及现阶段存在的主要问题。
1、TEXACO水煤浆气化TEXACO水煤浆气化采用水煤浆进料、液态排渣、在气流床中加压气化，水煤浆与纯氧在高温高压下反应生成煤气。
气化炉主要结构是水煤浆单喷嘴下喷式，大部分是采用水激冷工艺流程，单炉容量目前最大可达日投煤量3000吨，操作压力大多采4MPa、6.5MPa，少数项目也已达到8.4MPa。
我国引进该技术最早的是山东鲁南化肥厂，于1993年投产，后来又有若干厂使用。
由于国内已经完全掌握了TEXACO气化工艺，积累了大量的经验，因此设备制造、安装和工程实施周期短，开车运行经验丰富，达标达产时间也相对较短，主要问题是对使用煤质有一定的选择性，同时存在气化效率相对较低、氧耗相对较高及耐火砖寿命短等问题，但随着在国内投运时间的延长部分问题已得到有效解决。
2、多喷嘴对置水煤浆气化本项技术是“九五”期间由华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司合作开发的。
2000年10月通过原国家石油和化学工业局组织的鉴定和验收。
示范装置为兖矿国泰化工有限公司，建成两套日投煤1150吨的气化炉，操作压力4.0MPa，生产24万吨/年甲醇，联产71.8MW发电，装置已于2005年10月投入运行。
该工艺仍属于水煤浆气化的范畴，与TEXACO的主要区别是由TEXACO单喷嘴改为对置式多喷嘴，强化了热质传递，气化效果较好，但多喷嘴需要设置多路控制系统，增加了设备投资和维修工作量。
由于是国内技术，工艺包及专有技术使用费较引进技术有较大幅度的降低。
3、SHELL粉煤气化气化炉主要结构是干煤粉多喷嘴上行废锅气化并采用冷炉壁，冷煤气回炉激冷热煤气，煤气冷却采用废锅流程。
由于壳牌气化技术上具有突出的优点，吸引了国内一些企业纷纷引进。
本工艺的最大缺点是投资高，设备造价过高；合成气换热采用废锅形式增加了投资，对需要水蒸汽成分的化工生产来看直接用水激冷更合理；干燥、磨煤、高压氮气及回炉激冷用合成气的加压所需的功耗较大等。
主要煤气化技术简介
主要煤气化技术概述摘要介绍了包括Texaco水煤浆气化、Shell煤气化、GSP煤气化、Lurgi煤气化在内的四种主要煤气化技术，分别介绍其工艺流程，以及在应用后对其的评价。
关键词煤气化技术Texaco水煤浆气化Shell煤气化GSP煤气化Lurgi煤气化煤气化是煤转化技术中最主要的方面，它的历史非常悠久，甚至早于发电。
通常，煤的气化泛指各种煤（焦）与载氧的氧化剂（O2、H2O、CO2）之间的一种不完全反应，最终生成由CO、H2、CO2、CH4、N2、H2S、COS等组成的煤气。
煤的气化反应一般可人为简化成氧化（放热）反应（如C+O2），还原（吸热）反应（如C+H2O、C+CO2），甲烷生成（裂解）反应和水煤气平衡反应（CO+H2O）等。
国内外先后开发了100多种气化工艺（炉型），但是最有发展前途的也只有几种[1]。
在这里简要的介绍几种应用广泛的几中煤气化技术，主要包括：Texaco 水煤浆气化、Shell煤气化、GSP煤气化、Lurgi煤气化。
1．Texaco水煤浆气化Texaco（德士古）水煤浆加压气化工艺简称TCGP，是美国德士古石油公司在重油气化基础上发展起来的[2,3]。
TCGP技术包括煤浆制备、灰渣排除、水煤浆气化等技术，其核心和关键设备是气化炉。
它的主要优点是流程简单、压力较高、技术成熟、投资低。
1．1 气化炉内的反应水煤浆和99.6%的纯氧经TCGP烧嘴呈射流状态进入气化炉，在高温、高压下进行气化反应，生成以CO+H2为主要成分的粗合成气。
在气化炉内进行的反应相当复杂，一般认为气化分三步进行：（1）煤的裂解和挥发分的燃烧。
水煤浆和氧气进入高温气化炉后，水迅速蒸发为水蒸气。
煤粉发生热裂解并释放出挥发分。
裂解产物及挥发分在高温、高氧浓度下迅速完全燃烧，同时煤粉变成煤焦，放出大量的反应热。
因此，在合成气中不含有焦油、酚类和高分子烃类。
这个过程相当短促。
（2）燃烧及气化反应。
煤裂解后生成的煤焦一方面和剩作的氧化发生燃烧反应，生成CO、CO2等气体，放出反应热；另一方面，煤焦又和水蒸气、CO2等发生化学反应，生成CO、H2。
煤气化技术简介
关于气化技术、煤质分析的建议一、关于气化技术以煤为原料采用洁净煤气化技术，生产粗合成气已商业化的主要有：1.水煤浆气化技术该技术为美国德士古公司开发后转为美国GE公司所有，它是根据油气化技术的思路开发成功的。
在煤中加入添加剂、助熔剂和水，用磨煤机磨成水煤浆，加压后和氧气一同喷入气化炉进行部分氧化燃烧反应，气化温度1300-1450℃，高温的热气体，用水激冷，除尘后送出。
气化压力4.0-8.7Mpa，液态渣激冷破碎后排出。
它的主要特点是：简单，可靠，投资低，在有备用炉的情况下，年开工率可达95-98%，有效气(CO+H2)≈80-82%,缺点是氧耗较高。
由于它的可靠性，国内大多数煤气化装置均采用此法生产合成气，特别是煤制烯烃的装置大多采用此法生产合成气取得成功的先例，如神华煤制烯烃装置。
2.荷兰壳牌（SHELL）气化技术气化炉为立式圆筒形，炉膛周围安装有沸水冷却管组成的膜式水冷壁，内壁衬有耐热涂层。
气化熔渣在水冷壁涂层上形成液膜，沿壁顺流而下进行分离采用以渣抗渣的防腐办法。
炉体内设有四组粉煤烧嘴，使用寿命一年以上。
气化温度1400-1560℃，碳转化率高达99%，CO+H2可达90%。
该气化技术是干粉和氧，蒸汽在气化炉内进行部分燃烧反应，由于采用干粉气化，氧耗较少，但干粉加压输送用高压N2气或CO2气流输送。
气化后的粗合成气，含尘量大，要用50%冷气激冷，特殊的过滤器过滤灰尘，再用水洗涤。
流程复杂，特别是开车时用特殊的开工烧嘴。
采用对流和辐射废锅回收热量产生蒸汽，因而设备特别复杂，国产化率低，生产过程比较难于掌握。
国内已建的20几台气化炉运行状况不理想，开工率低，比如大唐多伦180万吨甲醇/60万吨MTP装置，建成两年，开车极不顺利，经济效益差。
3.德国未来能源GSP气化技术该技术同SHELL气化技术一样是干粉气化，氧和蒸汽煤粉加压用载气（N2、CO2）送入炉内进行部分氧化反应。
炉体为水冷壁，内壁衬有耐热涂层，使用寿命较长。
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。
多元料浆气化技术简介
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・
表１ ＩＶＩＰａ；Ｂ
Ａ、Ｂ厂采用多元料浆气化后的技术经济指标
在上述开发研究的基础上，多元料浆气化技 术成功地应用在以下两家曾是油头的合成氨厂。 这两家工厂均是由于油涨价而无法继续开下去， 处在生死存亡的边缘，我院多元料浆气化技术在 此时应运而生，在这两个工厂得到很好应用。我 们为这两个厂新建一套制浆系统；对气化炉仅作
以下一系列研究开发工作：
（１）开发了高灰熔点、高灰粘度煤的气化技 术，系统研究了煤种的基本特征； （２）开发了高性能水煤浆喷嘴； （３）实现了水煤浆制备技术的国产化； （４）对水煤浆气化炉直接测温和间接测温技
２００３．１１．４，发
术进行了研究；
（５）高浓度水煤浆添加剂的研究。 在上述研究基础上，我们与渭河化肥厂、上 海焦化厂在１９９１年成功合作，在中试装置上评 价试烧陕西黄陵煤和神府煤，中试数据作为编制 这两个厂ＰＤＰ依据。并先后为全国１６家大中氮
２．２工艺特点
西北化工研究院是国内最早从事水煤浆加压
气化技术的研究单位。于１９８５年建成一套水煤 浆加压气化中试装置，规模为投煤量１～１．５ ｔ／ｈ，压力２．６ ＭＰａ，采用煤湿磨制浆、水煤浆
直接入炉技术方案，通过中试研究开发，为水煤
浆加压气化技术在我国推广应用奠定了坚实的基 础。至１９９１年在中试装置上共评价试烧了以下 １０个煤种：陕西铜川煤、陈家山煤、仓村煤、 田庄煤、于元煤、黄陵煤、神府煤，山东七五 煤、兖州煤泥、黑龙江鹤岗煤。同时，还进行了
该技术的特点是根据原料来源以煤石油焦石油沥青废塑料废橡胶生活垃圾等固体物料和油原油重油渣油等水甲醇等经优化混配形成的多元料浆经加压气流床四川?成都全国中氮情报协作组第22次技术交流会论文集合成氨生产技术气化炉气化生产合成气coh2的气化工艺
煤气化及多元料浆气化技术简介
煤气化及多元料浆气化技术简介(西北化工研究院) 2007-03-07多元料浆新型气化技术属湿法气流床加压气化技术，是指对固体或液体含碳物质(包括煤/石油焦/沥青/油/煤液化残渣)与流动相(水、废液、废水)通过添加助剂(分散剂、稳定剂、PH值调节剂、湿润剂、乳化剂)所制备的料浆，与氧气进行部分氧化反应，生产CO+H为主的2合成气。
水煤浆加压气化属多元料浆气化的特定型式。
1 开发背景本院在多年煤气化技术研究基础上，特别是水煤浆加压气化技术开发研究及工业化应用积累的经验和教训，结合国内市场背景及需求情况，本项技术开发基于以下几方面原因:(1)配合实现国家”煤代油”的能源发展战略。
(2)解决水煤浆加压气化技术在工业化应用过程中暴露的问题，更有利于实现装置长周期安全稳定运行，克服水煤浆气化技术缺陷。
(3)获得自主知识产权、节省技术引进费。
(4)实现气化原料多样化，扩大原料使用范围。
在国家、中石化、中石油及企业的支持下，先后承担并完成了“煤油水混合料浆制备及气化研究”、“煤焦水乳化制浆及气化研究”、“煤沥青水浆制备及气化研究”和国家科技部攻关项目“多元料浆新型气化技术开发研究”。
并同相关企业进行了卓有成效的研究，成功开发了多元料浆新型气化技术(MCSG)，并实现工业化应用。
2 技术特点、创新点和关键技术多元料浆新型气化技术使用工艺氧气，对固态或液态含碳物质所制备的料浆进行部分氧化反应，生产合成气(CO+H)。
2工艺技术包括:料浆制备料浆气化粗煤气洗涤净化灰水处理主要技术特点:(1)通过不同原料(特别是难成浆原料)的制浆技术研究，大大提高料浆的有效组成，降低气化过程的消耗。
(2)该技术原料适应性广，包括煤、石油焦、石油沥青、渣油、煤液化残渣、生物质等含碳物质以及纸浆废液、有机废水等。
(3)长距离料浆输送技术，解决了高浓度、高粘度料浆难输送的问题。
(4)新型结构的气化炉，具有结构简单，操作安全易控的特点，而且有利于热量回收和耐火材料保护，使用周期延长两倍左右。
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煤气化及多元料浆气化技术简介(西北化工研究院) 2007-03-07多元料浆新型气化技术属湿法气流床加压气化技术，是指对固体或液体含碳物质(包括煤/石油焦/沥青/油/煤液化残渣)与流动相(水、废液、废水)通过添加助剂(分散剂、稳定剂、PH值调节剂、湿润剂、乳化剂)所制备的料浆，与氧气进行部分氧化反应，生产CO+H2为主的合成气。
水煤浆加压气化属多元料浆气化的特定型式。
1 开发背景本院在多年煤气化技术研究基础上，特别是水煤浆加压气化技术开发研究及工业化应用积累的经验和教训，结合国内市场背景及需求情况，本项技术开发基于以下几方面原因：(1)配合实现国家”煤代油”的能源发展战略。
(2)解决水煤浆加压气化技术在工业化应用过程中暴露的问题，更有利于实现装置长周期安全稳定运行，克服水煤浆气化技术缺陷。
(3)获得自主知识产权、节省技术引进费。
(4)实现气化原料多样化，扩大原料使用范围。
在国家、中石化、中石油及企业的支持下，先后承担并完成了“煤油水混合料浆制备及气化研究”、“煤焦水乳化制浆及气化研究”、“煤沥青水浆制备及气化研究”和国家科技部攻关项目“多元料浆新型气化技术开发研究”。
并同相关企业进行了卓有成效的研究，成功开发了多元料浆新型气化技术(MCSG)，并实现工业化应用。
2 技术特点、创新点和关键技术多元料浆新型气化技术使用工艺氧气，对固态或液态含碳物质所制备的料浆进行部分氧化反应，生产合成气(CO+H2)。
工艺技术包括：料浆制备料浆气化粗煤气洗涤净化灰水处理主要技术特点：(1)通过不同原料(特别是难成浆原料)的制浆技术研究，大大提高料浆的有效组成，降低气化过程的消耗。
(2)该技术原料适应性广，包括煤、石油焦、石油沥青、渣油、煤液化残渣、生物质等含碳物质以及纸浆废液、有机废水等。
(3)长距离料浆输送技术，解决了高浓度、高粘度料浆难输送的问题。
(4)新型结构的气化炉，具有结构简单，操作安全易控的特点，而且有利于热量回收和耐火材料保护，使用周期延长两倍左右。
(5)富有特色的固态排渣和液态排渣工艺技术，不仅解决了高灰熔点原料的气化难题，而且从技术角度解决了原料适应性问题。
(6)通过配煤技术，优化资源配置，既解决了原料成浆性问题，又解决了灰熔点问题，为多元料浆主要特色之一。
(7)独具特色的灰水处理技术(Ⅰ～Ⅲ级换热闪蒸技术)，减少了设备投资，简化了工艺流程。
(8)成熟完善的系统放大技术，解决了不同规模、不同压力等级装置的气化工程化问题。
(9)设备完全立足于国内，投资少，效益显著。
(10)三废排放少，环境友好，属洁净气化技术。
(11)通过十余年的开发和完善，多元料浆气化技术形成了完整、系统的气化专利技术。
技术主要创新点：(1)多元料浆组成的优化设计，提高料浆有效组成，降低消耗的系统技术；(2)多元料浆制备工艺技术和添加剂技术；(3)多元料浆气化工艺技术；(4)新型结构的气化炉；(5)灰水处理系统及排渣技术；(6)系统放大技术；(7)多元料浆气化软件评价体系。
技术所形成的关键技术：(1) 完备的多元料浆制备技术料浆组成优化技术，研磨体级配技术，难成浆原料的料浆制备工艺技术，添加剂技术，料浆长距离输送技术等。
(2)系统的多元料浆气化技术料浆气化工艺技术，气化喷嘴技术，新型结构气化炉，煤气激冷系统，排渣系统，气化过程自控及测温系统等。
(3)一体化的粗煤气洗涤净化及灰水处理技术简洁的换热闪蒸技术、真空过滤技术等。
3 工业化应用业绩已工业化并实现长周期稳定运行的装置：浙江丰登公司，3万吨/a合成氨装置浙江巨化公司，6万吨/a甲醇装置山东华鲁恒升公司，30万吨/a合成氨装置已签订技术转让合同并开工建设的项目：山东华鲁恒升化工股份有限公司，二期20万吨/a甲醇项目内蒙古三维资源集团有限公司，20万吨/a甲醇项目华亭中煦煤化工有限责任公司，60万吨/a甲醇项目内蒙伊泰煤制油有限公司，16万吨/a煤制油项目久泰能源内蒙古有限公司，60万吨/a甲醇项目陕西咸阳化学工业有限公司，60万吨/a甲醇项目山西华鹿煤炭化工有限公司，20万吨/a甲醇项目淮南化工集团有限公司，30万吨/a合成氨项目内蒙古奈伦集团有限责任公司，30万吨/a合成氨项目4 多元料浆项目与工程公司合作情况浙江丰登项目，与浙江省化工设计院合作；浙江巨化项目，与巨化集团公司设计院合作；久泰项目，与天辰公司(一院)合作；伊泰项目，与中石化宁波工程公司(五院)合作；淮南项目，与东华工程科技有限公司(三院)合作；其余项目均与华陆工程科技有限公司(六院)合作。
5 多元料浆气化技术主要工作内容及进度1．原料选择及评价(1)原料的分析：工业分析、元素分析、发热量、灰熔点、灰组成、可磨指数、反应活性等。
(2)成浆性能试验：浓度、粘度、稳定性、PH值、重度、流动性、粒度分布、添加剂种类及加入量筛选等。
(3)气化性能评价：对气化温度、压力、气体组成、碳转化率、产气率、冷煤气效率、比原料消耗、比氧气消耗等进行模拟计算和预估。
(4)推荐设计基础数据：推荐设计基础数据主要是为PDP设计提供基础和依据。
主要内容包括：装置产品、生产规模、生产系列、压力等级的选择、原料性能、多元料浆性能、气化性能指标、主要原料的消耗、主要产品的生成量、三废排放量等。
上述工作内容的时间为一个月。
2．工艺设计软件包(PDP)的内容(1)设计基础工作范围、设计基础、项目设计数据(2)原料的确定(3)工艺过程(PFD)多元料浆制备、多元料浆气化、工艺气洗涤、灰水处理，物热平衡、公用工程及化学品概要、装置排出物概要。
(4)设备规格设备清单、设备制造厂清单、设备数据表及设备结构简图(容器、换热器、槽罐、泵及其它设备)。
(5)材料选择原则(6)带控制点的工艺流程图(PID)(7)特殊仪表控制系统(8)装置操作手册(9)分析及其它上述工作内容的时间为三个月。
3．人员培训分析人员培训、工艺操作人员培训，由西北化工研究院负责联系工业生产装置进行现场培训。
4．试车现场技术服务5．收费标准技术转让费按所建装置的生产规模收取，收费标准为：24小时CO+H2总量×4元人民币(每立方米CO+H2收费4元人民币)。
不再另收煤种试验评价、工艺设计软件包(PDP)编制、技术服务和人员培训等费用。
煤气化技术方案比较及选择何正兆，宫经德，郑振安，汪寿建（五环科技股份有限公司，湖北武汉 430079） 2005-09-161 煤气化技术概述以煤为原料生产合成气，国内过去常用常压固定层气化炉。
该工艺虽然技术成熟可靠，设备全部国产化，投资较省，但能耗高、煤质要求高，需用无烟块煤或焦炭，资源利用率低，而且是常压操作，生产强度小，操作时“三废”排放量大，对环境污染比较严重，显然与国外煤气化技术相比，存在较大差距。
多年以前，国内研究部门也曾开发过以粉煤为原料的K－T炉和熔渣炉，并在常压固定层气化炉中采用富氧连续气化的工艺，以及近年开发的恩德粉煤气化炉和灰熔聚气化炉等，因种种原因这些技术尚未达到大型工业化装置推广的程度。
早在20世纪初煤气化技术在国外已实现工业化，50年代后因天然气、石油大量开发，煤气化技术发展一度停止不前。
20世纪70年代，国际上出现能源危机，发达国家出于对石油天然气供应紧张的担忧，纷纷把煤气化技术作为替代能源技术重新提到议事日程，并加快了对煤气化新工艺的研究。
近二十年来，国外很多公司为了提高燃煤电厂热效率，减少对环境的污染，对煤气化联合循环发电技术进行了大量的开发研究工作，促进了煤气化技术的发展。
目前已成功开发了对煤种适应性广、气化压力高、生产能力大、气化效率高、对环境污染少的新一代煤气化工艺。
其中具有代表性的有荷兰壳牌（SHELL）公司的干煤粉气化工艺、美国GE公司的水煤浆气化工艺［原称德士古（TEXACO）水煤浆气化工艺］、美国DYNEGY 公司的DESTEC气化工艺、德国KRUPP UHDE公司的PRENFLO工艺（加压K－T法）及德国鲁奇（LURGI）工艺。
其中DESTEC气化工艺与GE 工艺相近，但其业绩及经验不如GE；PRENFLO工艺的工艺指标较好，但目前仅有一套示范装置，生产操作经验较少；鲁奇（LURGI）工艺虽然工业装置较多，生产操作经验也比较丰富，但由于煤气中CH4含量高，有效成分（CO+H2）含量低，且煤气中焦油及酚含量高，污水处理复杂，不宜用来生产合成氨和甲醇的原料气。
目前国际上技术比较成熟、工艺指标比较先进、业绩较多的主要是SHELL 公司干煤粉气化工艺和GE的水煤浆气化工艺，两者均为加压纯氧气流床液态排渣的气化工艺。
SHELL公司在渣油气化技术取得工业化成功经验的基础上，于1972年开始从事煤气化技术的研究。
1978年第一套中试装置在德国汉堡建成并投入运行；1987年在美国休斯敦附近建成的日投煤量250～400t的示范装置投产；日投煤量2000t 的大型气化装置于1993年在荷兰的Buggenum建成投产（Demkolec电厂），用于联合循环发电，该气化装置为单系列操作，装置的开工率在95%以上。
生产实践证明，SHELL煤气化工艺是先进成熟可靠的。
目前该技术在国内推广比较迅速。
GE（TEXACO）公司很早就开发了以天然气和重油为原料生产合成气技术，20世纪70年代的石油危机促进其寻找替代能源和洁净的煤气化技术，经多年研究以后，推出了水煤浆气化工艺。
该工艺技术自引进中国以来已有山东鲁南、上海焦化、陕西渭河、安徽淮化四套装置投运，最长的已有10年生产操作经验。
基本运行良好，显示了水煤浆气化的先进性，但使用该项技术所建的生产装置，要达到长周期满负荷运行，尚较困难，特别是对煤种的选择性限制了其发展。
2 SHELL和GE两种煤气化技术的主要特点SHELL煤气化工艺与GE水煤浆气化工艺，是当前先进而又成熟的两种煤气化技术，已成功地在工业上应用多年。
两种气化工艺对比分析如下。
2.1 原料的适应性SHELL煤气化是洁净的煤气化工艺，可以使用褐煤、次烟煤、烟煤、无烟煤等煤种以及石油焦为原料，也可使用两种煤掺合的混煤。
并可气化高灰分（5.7%～24.5%，最高35%）、高水分（4.5%～30.7%）和高硫分的劣质煤。
对于原料煤和燃料煤价差较大的地区有可能使其两者合一，既简化贮运系统又可降低生产成本。
对SHELL煤粉气化工艺，煤种选择已经不是气化技术的制约因素，而是经济因素。
可见该工艺在煤种选择上有很大灵活性。
GE水煤浆气化工艺也能使用较多煤种：如烟煤、次烟煤、石油焦和煤液化残渣。
但是在煤种选择上需考虑以下两点：①应选用含水低，尤其是内水低的煤种，否则不利于制取高浓度的水煤浆；②选用灰熔点低和灰粘度适宜的煤种。
灰熔点FT（T3）宜低于1300℃，否则会影响气化炉内耐火砖的使用寿命。