移动床气化法

加入炉的煤被来自下层的热煤气加热升温后，煤中水分
蒸发使燃料得到干燥，形成干煤。
煤
干燥区
除去水分 蒸出气体、焦油和油， 煤变焦炭+CH4+CnHm H2O+C=H2+CO CO2+C=2CO C+O2=CO2 灰渣区 气化剂
干馏区 气化区
燃烧区
排灰
移动床气化炉根据煤气出口位置的不同， 可以分为单段气化炉和两段气化炉。 单段气化炉只有一个煤气出口，位于煤
的煤气体积Vm=5.38m3/Kg.
空气耗量：标准状态下，气化单位质量碳所需要
的空气量：Vk=4.44m3/Kg
煤气的低位热值：标准状态下，单位体积煤气的
热值：Qnet=4.39MJ/m3 气化效率：煤气的热量与所用原料的热量之比： η=69.3%
（2）发生炉煤气的制造
采用蒸汽和空气的混合物作为气化剂制造
（3）煤种适应性广
（4）可远距离运输
（5）空分装置大
2 加压气化的原理和过程
（1）理想过程的加压气化原理
①燃烧反应 C+O2=CO2
②二氧化碳还原反应 C+CO2=2CO 及水蒸
气分解反应C+H2O=CO+H2 ③甲烷生成反应 C+2H2=CH4
（2）实际加压气化炉内的反应区域
燃料层从下往上可分为灰渣、燃烧、气
1 水煤气的制造
（1）理想水煤气的制造 在理想条件下制取的水煤气称为理想水煤气。理想水煤气的所谓理想是指在整 个生产水煤气的过程中无热量损耗。 吹风阶段： C+O2+3.76=CO2+3.76N2+409MJ 制气阶段： C+H2O=CO+H2-119MJ 总反应： 4.44C+O2+3.76N2+3.44H2O=CO2+3.76N2+3.44CO+3.44H2
• • • • • 炉体 水加套锅炉 冷却器 洗涤塔 电捕焦油器
炉体
炉体用钢板焊成，上部内衬有耐火砖及保温 砖，下部设有水加套锅炉冷却器。底部由 于灰渣块的挤碾，最易磨损，故焊有保护 钢板。上部锥形部分有出气口。炉口有铸 钢制成的护圈，以防加料时磨损耐火砖。
水加套锅炉
是移动床炉体的重要组成部分，由于炉体的 氧化段温度可高达1000 ℃。设水加套热量， 生产一定压力的水蒸气供气化使用，同时 防止炉体局部过热而损坏。
气化效率 η=100%
（2）实际水煤气
上述理想状况，是假定从最少量燃料的燃烧获
得最大的热量，而该热量全部用于水蒸气的分解。 生产过程中总是存在物质及热量的损失，化 学反应也并不完全遵循理想条件进行，即C不完 全转化成CO2，水蒸气也不可能完全分解。在吹起 和制气阶段总有一部分的热损失。
在实际情况下，从焦或无烟煤制得的水煤气中除H2和 CO外，常含有CO2、O2、H2S、N2和CH4 水煤气中二氧化碳的来源，一部分来自一氧化碳与水 蒸气的变换反应，另一部分来自吹风阶段中发生炉内产生 的二氧化碳。
生产能力，但也受到煤的性质、气化工艺
及发生炉构造等因素的制约，因此应选择
合适的气化强度，通常在200~350kj/(m2.h)
之间。
二、水煤气
水煤气是以水蒸气为气化剂，与碳反应
所制成的煤气，其主要成分是H2 CO CO2
N2
是炽热的碳和水蒸气反应所生成的煤气， 燃烧时火焰呈现蓝色，所以又称蓝水煤气。
主要气化指标

吹风阶段烟气的组成 CO2=21% N2=79% 制气阶段水煤气的组成 CO=50% H2=50% 烟气的产率 Vy=2.00m3/Kg 水煤气的产率 Vm=2.89m3/Kg


空气耗量 Vk=2.00m3/Kg
水蒸气耗量 W=1.16Kg/Kg
煤气的地位热量 Qnet=11.72MJ/m3
四、移动床气化炉的基本形式
1.3M-13型煤气发生炉
适用于烟煤、贫煤，其破渣能力较强，也适用于
弱黏结性煤。
2.两段式煤气发生炉
分为发生炉型两段炉和水煤气型两段炉
3.鲁奇加压气化炉
移动床气化工艺设备按工艺流程主 要分为
1· 加料与布煤设备 2· 排渣设备 3· 辅助系统设备
加料与布煤设备
煤锁
对加压气化炉，为了克服系统与外部大气压 差，常采用煤锁加料。
化、甲烷、干馏、干燥等六个主要区域。
3 影响加压气化的主要工艺参数
（1）气化压力
①煤气组成
②煤气产率
③煤气强度
④水蒸气耗量
⑤氧气消耗量
（2）气化温度
主要考虑原料的特性和煤气的组成，通常 气化温度不低于750℃，制取城市煤气的气 化温度在950~1050℃范围，生产合成原料 气的温度约1150℃。 （3）气化剂参数 气化剂参数是指氢氧比和温度
移动床气化工艺及设备
移动床气化炉的基本构造：
煤从炉的顶部加入，气化剂从炉子的下部供入，气化 剂与煤逆流接触，气化过程进行的比较安全，灰渣中残炭 少，气化效率高。
常压：以空气或水蒸气做气化剂，制得的煤气热值较低。
加压：以氧气及水蒸气为气化剂，扩大了对煤种的适应性。
1 煤气发生炉内的反应和温度区域
（1）灰渣区 进入气化炉后的气化剂和灰渣进行热交换。 （2）燃烧区
层干燥区上面的顶部。
两段气化炉有两个煤气出口，除了在干
燥区上部的出口外，另一个位于气化区的顶
部，一半的煤气产量从这个出口离开气化炉。
2 发生炉煤气的制造
（1）理想空气煤气的制造 以干燥空气作为气化剂，制造最简单的空气煤气。 燃烧区生成的CO2与气化区中的碳反应，还原成CO而 成为煤气中可燃气体的主要组分，考虑到空气气化剂中， 与1份体积的O2同时参加气化过程的N2的相对体积为3.76，
主要气化指标
煤气组成：CO=41.1% H2=20.9% N2=38.0%
煤气产率：Vm=4.54m3/Kg
空气消量：Vk=2.18m3/Kg
煤气的低位热量：Qnet=7.49MJ/m3
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水蒸气耗量：W=0.76Kg/Kg
气化效率：η=100%
（3）发生炉内不同料层高度的气体组成
搅拌破黏合装置
以一定的转速在炉内旋转以破坏煤的黏结性， 将炉内的煤层扒平。破黏装置在料层内的垂直方向 上还可以自由升降，搅拌黏结性大的燃烧受力大， 搅拌装置将上升，反之下降。 搅拌破黏装置所处的环境温度高，为避免烧坏， 水平杆、垂直杆等部位做成空心结构，内通冷却水 以降低温度。
布煤器
布煤器和搅拌器安装在同一转轴上，布煤器 上有两个扇形孔，从煤箱下来的煤通过转 动布煤器上的两个圆孔，均匀下落在炉内， 平均每转可在炉内加煤厚150~200mm。
发生炉煤气，水蒸气与碳进行吸热反应， 降低了发生炉中气化区的温度，反应中产 生部分的氢气，还可以提高煤气热值。
蒸汽和空气的混合物
主要反应：
2C+O2+3.76N2=2CO+3.76N2+247MJ
C+H2O=CO+H2-119MJ
总反应： 4.07C+O2+2.07H2O+3.76N2=4.07CO+2.07H2+3.76N2
水煤气中含有大量水蒸气，一部分是原料带入的，另
一部分是生产过程中吹入的水蒸气未完全分解而混于水煤 气中。
水煤气中的氮气一部分来自吹风气，另一部分是由于 空气阀门不严密而漏入空气所造成。 水煤气中的硫化氢是原料中的硫化物、水蒸气相互作 用而生成的。 在水煤气的制造过程中，有甲烷生成，这是灰分中的
铁元素作为催化剂存在，能进行甲烷生成反应，甲烷的生
煤的惰性组分：煤中的灰分和水分
煤的物理特性：机械强度和粒度
（2）气化剂中的蒸气含量
发生炉中的气化剂是空气和水蒸气的化
合物。由于气化剂中的水蒸气在炉内吸热
分解，可降低炉温，有利于防止灰的结渣。
但水蒸气过量或未分解时也会降低热效应
和煤气的质量。
（3）气化温度
燃烧区的煤气温度低于燃料表面的的温度，而
并假设碳最终转化为CO，气化剂没有过剩。
C+O2+3.76N2=CO2+3.76N2+409MJ
CO2+C=2CO-162MJ
总反应：
2C+O2+3.76N2=2CO+3.76N2+247MJ
理想气体煤气的主要气化指标
煤气的组成:体积分数:CO=34.7%N2=65.3%
煤气的产率：标准状态下，气化单位质量碳所得
气化剂中的氧气与原料中的碳发生氧化反应 放热反应，因而是温
度最高的区域 （3）气化区
燃烧区生成的二氧化碳与碳发生还原反应CO2+C=2CO，气化剂
中水蒸气进行分解反应H2O+C=H2+CO，得到煤气的主要可燃组分一 氧化碳和氢气，吸热反应，所需热量由燃烧区提供。
（4）干馏区 煤干馏或半焦或焦炭进入气化区和燃烧区，煤中的挥 发物溢出形成干馏煤气，与来自气化区的煤气混合即为发 生炉煤气。 （5）干燥区
在空气和水蒸气最初进入灰渣层内时，气体的组
成不发生变化，在这里仅进行热交换，空气和水 蒸气被预热，而炉渣被冷却。接着，在燃烧层内 氧气的浓度急剧减少，直至接近耗尽。于此同时， 二氧化碳的数量迅速增加，在氧接近耗尽时达到 最大值，以后二氧化碳又迅速减少，一氧化碳的 量开始上升。
水蒸气在氧几乎耗尽之前，表观上没有发生任何 反应，只是受到预热。当氧接近耗尽时，开始进 入还原层。在此层内，二氧化碳逐渐还原为一氧 化碳，水蒸气分解生成氢气和一氧化碳，水蒸气 的量逐渐减少。由于一氧化碳含量增加和未分解 水蒸气的存在，沿着还原层向上，温度逐渐降低，
排渣设备——除灰机构
• 除灰机构的主要部件有炉箅、灰盘、排灰 刀和风箱等。 • 炉箅是除灰机构的核心部件，通常它由四 或五层炉箅和炉箅座重叠后用一场杆螺栓 固定成一整体，然后固定在灰盘上，顶盖 呈锥体，外形像宝塔。炉箅上安装刮刀， 刮刀的数量取决于下灰量炉箅的转动采用 液压或电机传动装置驱动。
炉体和辅助系统结构
一氧化碳和水蒸气趋向转变成二氧化碳和氢，此
情况一直延续到燃料层上部空间，所以二氧化碳
和氢的含量仍有所增加，一氧化碳含量稍有降低。
3 影响发生炉煤气气化效果的主要因素
主要因素包括煤的理化性质、气化过程
的工艺条件，如气化剂性质，气化温度及
气化强度，以及气化设备的型式等。
（1）气化用煤的性质
煤的活性组分：煤中挥发分和固定碳
气化区的煤气温度高于燃料表面的温度。较高的
气化温度加快煤气化化学反应动力学速度，有利
用CO2的还原反应和水蒸气分解反应的进行，提
高煤气的产率和热值，但气化温度要保证在煤灰
熔融温度以下，以防止结渣。过高的温度会增加
发生炉的热损失。
（4）气化强度
指单位发生炉截面积上，每小时气化的燃
料量。提高气化强度，可以提高发生炉的
②水蒸气速度：0.05~0.15m/s
③炉膛温度：燃料的灰熔点之下
④燃料层高度：1.8m以下 ⑤循环时间：活性高的燃料，其时间较短，反之， 应延长循环时间。
（3）对煤种的要求
一般采用不黏结，灰熔点较高，水分、挥
发分和灰分较少，粒度均匀，机械强度和
热稳定性好的原料。
三、移动加压气化
1 加压气化的特点 （1）气化强度和气化效率高 气化强度 2000~2500Kg/(m2,h) 气化效率75%~85% （2）热值升高 净煤气化热值 14~16MJ/m3
冷却器
煤气冷却器是通过冷水与煤气以并流或逆流 直接接触的方式，使高温煤气冷却，煤气 中的粉尘、焦油和硫化氢等杂质被洗涤下 来，同时部分冷却水吸收热量变成水蒸气 进入煤气。
洗涤塔
采用冷却水对煤气进行洗涤，使煤气最终冷 却、除尘和干燥的重要辅助设备。水从塔 顶喷淋而下，经过填料层与塔底上升的煤 气进行换热，同时使部分灰尘和焦油沉降， ℃ 经洗涤塔后煤气被冷却到35℃左右，煤气 中的水含量也大大下降。
成量随温度的升高而降低。
2 制造水煤气的工作循环
①间歇式气化法
②连续式气化法
气化剂为空气和水蒸气
气化剂为氧和水蒸气
③外部加热法
④热载体循环制气法
（1）间歇气化法的工作循环
①吹风阶段
②蒸汽吹扫阶段
③一次上吹制气阶段
④下吹制气阶段
⑤二次制气阶段
⑥空气吹扫阶段
（2）操作参数及工艺条件的选择
①鼓风速度：0.5~1.0m/s
电捕焦油器
电捕焦油器即位静电除尘器，经常使用于低 温常压的煤气净化流程中。管式电捕焦油 器外加电压为50~60kv，工作电流 200~300m A,煤气在沉降管内流速约 1.5m/s。静电除尘和焦油效率较高，可达 到90%~80%以上。