移动床气化法
常压移动床气化工艺流程一
一、常压移动床气化工艺流程
(3)有焦油回收的 冷煤气流程 该流程除有冷却装 置外，还有回收焦 油的净化装置。这 种装置适用于以烟 煤、褐煤等煤种作 气化原料，因为气 化时产生的焦油量 较大，因而需要专 门的除焦油装置即 电捕焦油器。
一、常压移动床气化工艺流程
(4)两段式冷煤气工艺流程
二、加压移动床气化工艺流程
我国加压气化的历史： 早在20世纪60年代引进了捷克制造的早期鲁奇炉， 在云南建成投产，用褐煤加压气化制造合成氨。 1987年建成投产的天脊煤化工集团公司(原山西化 肥厂)从德国引进的4台直径3800mm的Ⅳ型鲁奇炉， 用贫瘦煤代替褐煤来生产合成氨(鲁奇炉主要用于 以褐煤为原料生产城市煤气)，先后用阳泉煤、晋 城煤、西山官地煤等煤种的试验，经过不断地探索 ，基本掌握了鲁奇炉气化贫瘦煤生产合成氨的技术
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《煤炭气化工艺》
二、加压移动床气化工艺流程
加压气化生产的城市煤气，热效率高，温度稳定，便于输送、易于调节和 自动化。 生产化工原料气，几乎可以满足各种化工合成生产的要求，自20世纪 70年代以来，一些发达国家，如美国、德国就开始研究整体煤炭气化 联合循环发电系统。世界上最早的德国IGCC示范厂采用的就是鲁奇固 态排渣气化炉。
（1）有废热回收系统的制气工艺流程
（2）整体煤炭气化联合循环发电流程(IGCC)
煤气进一步经文 煤气燃烧后产生 该系统包括两大 将空气和水蒸气 820℃左右的高压烟气， 丘里管除尘后，进 部分，第一部分是 进入燃气轮机中膨胀。 作为气化剂送入鲁 入膨胀透平压缩机， 煤的气化、煤气的 产生的动力用于驱动 奇炉内，在 2MPa左 的 压力下降到 1MPa 净化部分，第二部 压缩机一段。多余的 压力下气化，气化 右，气化用的空气 分是燃气与蒸汽联 能量发电，从燃气轮 炉出口粗煤气的温 合循环发电部分。 在此由 1MPa被压缩 机出来的烟气温度约 •第一部分的主要 度约550℃左右， 到 2MPa后送入气化 400℃，压力为常压， 设备有气化炉、空 发热值为 6700kJ／ 通过加热器用于加热 炉。 分装置、煤气净化 锅炉上水，水温被提 m3 左右。 从透平压缩机来 设备 (包括硫的回 高到330℃左右 ,排出 煤气经洗涤除尘 的煤气在正压锅炉 收装置)。 的烟气温度约160℃。 器除去其中的部分 中与空气透平压缩 •第二部分的主要 正压锅炉所产的高温 焦油蒸汽和固体颗 机一段来的空气燃 高压水蒸气带动蒸汽 设备有燃气轮机发 粒，同时煤气的温 烧，生产520℃、 轮机发电机组发电， 电系统，蒸汽轮机 度降到160℃，并 从蒸汽轮机抽出一部 13MPa 的高压水蒸 发电系统、废热回 分蒸汽 (压力约2.5MPa) 被水蒸气所饱和。 收锅炉等。 气。 供加压气化炉用。
(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
煤气化工艺之欧阳治创编
下面按反应器分类方法分别进行介绍。
1、移动床煤气化前已述及，煤的移动床气化是以块煤为原料，煤由气化炉顶加入，气化剂由炉底送入。
气化剂与煤逆流接触，气化反应进行得比较完全，灰渣中残碳少。
产物气体的显热中的相当部分供给煤气化前的干燥和干馏，煤气出口温度低，灰渣的显热又预热了入炉的气化剂，因此气化效率高。
这是一种理想的完全气化方式。
移动床气化方法又分常压及加压两种。
常压方法比较简单，但对煤的类型有一定要求，要用块煤，低灰熔点的煤难以使用。
常压方法单炉生产能力低，常用空气－水蒸气为气化剂，制得低热值煤气，煤气中含大量的N 2，不定量的CO 、CO 2、O 2和少量的气体烃。
加压方法是常压方法的改进和提高。
加压方法常用氧气与水蒸气为气化剂，对煤种适用性大大扩大。
为了进一步提高过程热效率又开发了液态排渣的移动床加压气化炉，它又是加压移动床的一种改进型式。
⑴ 混合发生炉煤气采用蒸气与空气的混合物为气化剂。
制成的煤气称为混合发生炉煤气。
目前这种煤气在国内应用相当广泛。
① 理想发生炉煤气 理论上，制取混合发生炉煤气是按下列两个反应进行的：2C+O 2+3.76N 2＝2CO+3.76N 2+246435kJC+H 2O ＝CO+H 2-118821kJ理想的发生炉煤气的组成取决于这两个反应的热平衡条件，即满足放热反应与吸热反应的热效应衡等的条件。
为了达到这个条件，每2kmol 碳与空气反应，则与水蒸气起反应的碳应为：246435/118821=2.07 所以，4.07kmol 碳与蒸气空气混合物相互作用，在理论上，产生的煤气量为：4.07＋2.07＋3.76＝9.9kmol ，煤气组成为：CO ＝4.07/9.9×100％＝41.1％H 2＝2.07/9.9×100％＝20.9％N 2＝3.76/9.9×100％＝38.0％ 在标准状态下煤气的产率：在标准状态下煤气的热值：气化效率为：实际上制取混合发生炉煤气，不可避免有许多热损失（如煤气带走的显热，灰渣中残碳是不可能消除的等），水蒸气分解和CO 2还原进行不完全，使实际的煤气组成、气化效率与理论计算值有显著差异。
固定(移动)床气化法讲解
• 主要适用于长焰煤、气煤等弱粘结性煤种，湿法排灰（灰渣通过水封的 旋转灰盘排出）
3M21型煤气发生炉
将3M13型气化炉的滚筒式自动
加煤机和搅拌装置取下，再换 上双钟罩自动加煤机，即成为 3M21型气化炉 3M21型适合气化无粘结性的煤
(Y＜8mm)
不带搅拌装置 主要用于气化贫煤、无烟煤 和焦炭等不黏结性燃料
温度（oC）
固定床气化炉－ Lurgi炉中的反应行为
恒量氮气下的气体组成（％）
982
分析范围 593 灰 水蒸气 和氧气 煤 气 煤
204
燃料层高度 • O2迅速消耗完（残余很多C） CO和H2的产生不是同步？ • CO2先于CO出现, CO2与O2的关系 (C + H2O = CO + H2) • CO2先增加，后下降，后又增加？
C.W-G型混合煤气发生炉
(a)用四个料管（上、下两段软 连接）向气化炉内加煤 (b)上炉体外为全水套结构 (c)鼓风空气经水套水面，带蒸 气经饱和空气管从底部进入气化 炉 (d)炉篦可转动，将灰渣排入底 部灰斗，故为干渣排灰 (e)炉底灰斗设上、下两道阀门 ，可在气化 炉运行过程中排灰 (f)特殊的加煤机构使气化炉接 近满料操作
理想情况： 气化纯碳，且碳全部转化为CO； 按化学计量方程供入空气和水蒸气且无过剩； 气化系统为孤立系统，系统内实现热平衡
放热反应：Ｃ＋0.5Ｏ２＋1.88N2 ＝＝ＣＯ＋1.88N2 +110.4KJ/mol 吸热反应：Ｃ＋ H2Ｏ＝＝ＣＯ＋H2 -135.0KJ/mol 热平衡：２.２Ｃ＋０.６Ｏ２＋ H2Ｏ＋２.３ N2 ＝＝２.２ＣＯ＋ H2 ＋２.３ N2
（七）气化过程的主要评价指标
1.气化强度
第四章移动床加压气化
三 煤种及煤的性质对加压气化的影响
1 煤的理化性质对加压气化的影响
（2）原料煤中水分对气化过程的影响 • 煤中所含水分随煤变质程度的加深而减少，水分较多的煤，挥发分往 往较高，则进入气化层的半焦气孔率也大，反应气体通过内扩散进入固体 内部时容易进行，从而使反应速度加快，生成的煤气质量较好。 • 煤中水分过高会给气化过程带来不良影响。 • 增加了干燥所需热量，从而增加了氧气消耗，降低了气化效率。 • 干燥不充分，导致干馏过程不能正常进行，进而会降低气化层温度， 导致甲烷生成反应、二氧化碳及水蒸气的还原反应速率减小，煤气质量降 低。
• 在炉内燃烧层碳和氧的反应给上述反应提供了热量。所以，随着煤的 变质程度加深，气化所用的水蒸气、氧气量也相应增加。另外，由于年轻 煤活性好，挥发份高，有利于 CH 4 的生成，这样就降低了氧气耗量。
第三节 加压气化操作条件及主要气化 指标
一 操作条件分析
1 气化压力
• • (1)压力对煤气组成的影响 提高气化炉操作压力，有利于下列各反应的进行：
三 煤种及煤的性质对加压气化的影响
2 煤种对煤气组分和产率的影响 2.1发热值与组成
图4-8煤种与净煤气热值的关系 1—褐煤；2—气煤；3—无烟煤
图4-9粗煤气组成 与气化原料的关系
三 煤种及煤的性质对加压气化的影响
2煤种对煤气组分和产率的影响 2.1发热值与组成
图4-10 净煤气组成与气化原料的关系
三 煤种及煤的性质对加压气化的影响
表4-2 我国太原市西山老年烟煤在鲁奇炉内所产生的干馏气、 纯气化煤气及出炉煤气的体积百分组成：
三 煤种及煤的性质对加压气化的影响
2.2 煤气产率
图4-11煤中挥发份与煤气产率、干馏煤气量之间的关系 1—粗煤气产率；2—净气煤产率；3—干馏煤气占粗煤气热能百 分比；4—干馏煤气占净煤气热能百分比
第三章移动床常压气化详解
四 固定床气化对煤质量的要求
粒度：（粒度与比表面积和传热的关系） 煤的比表面积和煤的粒径有关，煤的粒径越小，其比表
面积越大。 煤和灰都是热的不良导体，导热系数小，传热速度慢，
因此粒度的大小对传热过程的影响显著，进而影响焦油的产 率。
四 固定床气化对煤质量的要求
粒度：（粒度与生产能力的关系）
对于固定床而言，粒度范围一般在6-50mm之间，一般大 于6mm。粒度小有利于气化反应，但会增大气化剂通过燃料 层的阻力，粒度太小，会增加带出物的损失。反之，大块燃 料会增加灰渣中可燃组分的含量。
一 煤气化产物的种类
•常压固定床煤气化技术是以空气、空气—水蒸汽、 水蒸气等为气化剂，将固体燃料转化成煤气的过程。 • 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。 工艺煤气一般分为空气煤气、混合 煤气（发生炉煤气）、水煤气、半水煤气等。
四 固定床气化对煤质量的要求
综上所述，固定床气化对原料的要求是低水、低 灰、低硫、高活性、高灰熔性、热稳定性好、机械 强度高、不黏结、粒度均匀适中的燃料。
五 制气原理
1 空气煤气
• 空气煤气是发生炉煤气最简单的生产工艺。它以空气作为气化燃料， 主要的化学反应如下：
C O2 CO2 394.4kJ / mol
原料煤的性质对气化过程影响很大。固定床气化对煤的选 择尤为严格。
• 水分：随煤的碳化度而异。无烟煤和烟煤的含水量多在 5%以下。次烟煤和褐煤含水量约10%-30%。煤种水分和挥 发份含量有关，随挥发份含量降低而降低。气化用煤含水量 越低越好，一般要求不超过8%。
煤中水分高会增加气化过程的热损失，降低煤气产率和 气化效率，使消耗定额增加。 •
固定床气化工艺【参考仅供】
2CO 2H2 CO2 CH4
CO2 4H2 医CH学4参 2考HA2O
1、移动床气化炉的一般知识
医学参考A
气化炉的基本概念
①是煤炭气化的主要反应场所
②高温，加设内璧衬里或加设水夹套。 考虑：入炉
水夹套：保护炉体免受高温，生产蒸汽。煤的分布和
加煤时的密
加煤
封问题。
气化反
系统
应部分
气化炉的组成
排灰系统
考虑：气体的均匀 分布和排灰时的密 封问题
医学参考A
3M-21混合煤气发生炉
炉作加探耐箅用煤火火：机孔衬支构作里撑：用炉一：内个煤总滚料料筒扒层、平，两、使个捅 钟气渣罩化、和剂用公均钎布匀子锥分测及布气传，化动与层装碎的置渣温组圈度成 、
医学参考A
3M-21型移动床混合煤气发生炉
碎渣圈：上面与水套固定，
下部灰有盘6把是灰一刀敞。口当的炉盘箅状和 灰盘物转，动起时储，灰碎、渣出圈灰不和动， 大块水灰封渣的受作到用挤。压和剪切而 碎裂内，壁并斜下钢移筋。当灰渣移到 小盘灰 。大灰刀齿盘处轮固，装定即在在被钢大灰球齿刀上轮刮，上到，灰
碎由渣电圈动的机另通一过作蜗用轮是、和灰 盘底外 密蜗以套封杆灰构用带盘成。动转水大速封齿来装轮调置转节，动出做。炉
歇制气。
医学参考A
（三）煤气发生炉
目前，国内普遍使用的有3M-13型(即3A-13型)、 3M-21型(即3A-21型)、W-G、U·G·I及两段式气 化炉。 这些气化炉的共同特点是都有加煤装置、炉体、 除灰装置和水夹套等。为扩大气化用煤，有的炉 内设置搅拌破黏装置；为使气化剂在炉内分布均 匀，采用不同的炉蓖。 发生炉一般有炉径1000mm、1500mm、 2000mm，3000mm等规格，水煤气炉一般有炉 径 1600mm、1980mm、2260mm、2740mm、 3000mm等。
第四章_固定床气化工艺
2018/11/17
《煤炭气化工艺学》
4-2 移动床气化工艺
常压发生 炉煤气生 产工艺
发生炉煤气 种类 制气原理 煤气发生炉 加压气化炉
加压气化 生产工艺
加压生产特 点
工艺流程与 工艺参数 物料、热量 衡算 2018/11/17
典型工艺流 程、设备、 工艺参数
物料、热量 衡算
《煤炭气化工艺学》
一、常压发生炉煤气生产工艺
2018/11/17
控制空层高度 一是要求在炉 体横截面积上 要下煤均匀下 煤量不能忽大 忽小；二是按 时清灰。
必须指出-上述各 层的划分及高度， 随燃料的性质和 气化条件而异， 且各层间没有明 显的界限，往往 是相互交错的。
《煤炭气化工艺学》
1、移动床气化炉的一般知识
移动床分类： 移动床按气化压力来分类，可以分为常 压移动床和加压移动床； 按排渣性质可以分为固态排渣移动床和 液态排渣移动床； 按气化剂性质分为空气煤气、水煤气、 混合煤气、富氧蒸汽移动床等。
2CO 2 H 2 CO2 CH 4
2018/11/17
CO2 4 H 2 CH 4 2 H 2O 《煤炭气化工艺学》
1、移动床气化炉的一般知识
干馏层 原因及分解作用 煤气性质
干馏层位于还原层的上部，气体 在还原层释放大量的热量，进入 干馏层时温度已经不太高了，气 化剂中的氧气已基本耗尽，煤在 这个过程历经低温干馏，煤中的 挥发分发生裂解，产生甲烷、烯 烃和焦油等物质，它们受热成为 气态而进入干燥层。
固定床Moving bed气化工艺
第一节 移动床气化的一般知识
第二节 移动床气化工艺
最早，最简易，安全可靠，最成熟
应用：燃料气 合成气
煤炭气化方法—移动床的床层结构及温度分布(煤气化技术课件)
干燥层位于干馏层的上面，上升的热煤气与刚入炉的燃料在
这一层相遇并进行换热，燃料中的水分受热蒸发。
过程
控制
一般地，利用劣质煤时．因其水分舍量较大，该层高度
较大，如果煤中水分含量较少，干燥段的高度就小。
作用
空层
空层即燃料层的上部，炉体内的自由区，其主要作用是汇集
煤气。
由于空层的自由截面积增大，使得煤气的速度大大降低，气
上面三个反应都是放热反应，因而氧化层的温度是最高的。
还原层
作用
在氧化层的上面是还原层，赤热的炭具有很强的夺取水蒸气
和二氧化碳中的氧而与之化合的能力，水(当气化剂中用蒸汽
时)或二氧化碳发生还原反应而生成相应的氧气和一氧化碳，
还原层也因此而得名。
控制
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
C+O2→CO2+Q （Ｏ２↘， CO2↗）
C+CO2→2CO-Q（Ｏ２耗尽，出现CO，CO2↘）
还原层：
C+CO2→2CO-Q
C+H2O→CO+H2-Q（H2O↘，CO2↘，H2↗，CO↗）
还原层以上：
CO+H2O→CO2+H2+Q（CO、H2O稍↘，CO2、H2稍↗）
干馏层
氧化层
干燥层
空层
制在600℃左右。
有无反应
+_→
+_ →_+
+_ →_+_
+_→_
+_→_+_
+_→_+_
_+_→_+_
干馏层位于还原层的上部，气体在还原层释放大量的热量，
第三章移动床常压气化
四 固定床气化对煤质量的要求
•挥发份：固定床气化制合成气时挥发分含量以不超过6%为 宜。因为挥发分高的煤种，生产的煤气中焦油的产率高，焦 油容易堵塞管道和阀门，给焦油分离带来一定困难。 • 表3-1 不同煤种的挥发分产率
四 固定床气化对煤质量的要求
• 化学活性：燃料的反应性就是燃料的化学活性，就指煤 与气化剂中氧、蒸汽、二氧化碳及氢的反应能力。化学活性 高有利于气化过程，可以提高气体质量和增加气化能力。由 于可以降低气化温度而降低氧耗，煤的活性对不同的气化剂 有一致的趋势。通常以 CO2 还原系数 dCO 表示。
C H 2O CO H 2 135.0kJ / mol C H 2O CO2 2H 2 96.6kJ / mol
3-6 3-7 3-8 3-9
•
生成的产物可进行如下反应：
CO H 2O CO2 H 2 38.4kJ / mol C 2H 2 CH 4 84.3kJ / mol
•
五 制气原理
3 水煤气
• 典型的制取水煤气的方法是煤的燃烧和水蒸气的分解分开交替进 行，可制得ψ（ H 2 +CO）与ψ（ N 2）之比在15.8~23.1左右的水煤气， 在合成氨工业上需配入适量的氮气使得ψ（ H 2 +CO）与ψ（N 2）之比 约为3.2左右，称为半水煤气。 • 以水蒸汽作为气化剂，在炉内主要进行的气化反应如下：
科技成果——移动床纯氧连续气化技术
科技成果——移动床纯氧连续气化技术技术开发单位昊华骏化集团有限公司适用范围在煤制合成气领域，玻璃、陶瓷用工业窑炉领域具有很高的市场推广价值，且该技术对原有造气装置及工业窑炉装置的上下游工序不产生任何影响，可与系统稳定匹配。
同时该技术对原煤的适应性较强，无烟煤、烟煤、褐煤等均可使用。
成果简介采用具有自主知识产权的特殊高径比分段燃烧气化炉，通过延长煤炭在气化炉的停留时间，提高煤炭转化率，有效气含量提升至85%以上，灰渣残碳含量降至0.5%以下；用纯氧替代空气做气化剂，提高了气化效率及装置的规模化效益，解决了吹风气的外排难题，降低了煤耗，同时实现了装置的稳定连续运行；造气废水采用自主开发的相变水处理装置，实现了废水的分级循环利用，解决了造气循环水难处理、外排量大、气味大的行业难题。
技术效果以合成氨行业为例，吨氨可节约100kg原煤；有效气含量由70%提升至85%，传动设备的动力消耗（电耗）降低约10%；蒸汽分解率由45%提升至75%以上，吨氨蒸汽耗减少约1吨；灰渣残碳含量由15%降至0.5%以下，实现了灰渣的直接资源化利用（直接用于建筑材料）；造气循环水分级利用，解决了废气、废水外排的行业难题。
应用情况河南省驻马店市河南顺达新能源科技有限公司，8套ɸ3600移动床纯氧连续气化成套装置。
该装置已稳定运行2年半时间，每小时产合成气（CO+H2）100000Nm3，有效气含量可达85-88%，比煤耗小于580kg/KNm3（CO+H2），比氧耗低于240Nm3/KNm3（CO+H2），灰渣残碳含量小于1%，蒸汽分解率大于75%，造气废水全部分级循环再利用。
该示范装置在2017年10月通过中国石油和化学工业联合会的技术鉴定，与会专家一致评定“移动床纯氧连续气化技术已达到国际先进水平，具有很高的市场推广价值”。
市场前景T-G炉气化技术较BGL炉、UGL炉相比具有效气含量高、灰渣残碳低、无三废排放的优点，较大型水煤浆炉、航天粉煤气化炉具有投资省、建设周期短等优点，经过多套示范装置的应用，运行稳定可靠，是中小氮肥企业及工业窑炉行业技术升级改造的理想之选。
利用氧气对移动床双向气化连续煤气化工艺进行改良
利用氧气对移动床双向气化连续制气工艺进行改良摘要本文对移动床双向气化连续制气工艺中氧气的作用进行深入的讨论，提出利用高浓度的氧气作为辅助气化剂对制气工艺进行改良的理论依据，并通过实际的工程运行对改良工艺进行验证和总结。
关键词移动床气化炉双向气化连续气化氧气煤耗一移动床双向气化连续制气工艺在众多类型的煤气化炉中，以固定床间歇气化炉（UGI）的使用最为广泛。
由于自动加煤机和炉条机无级调速的出现，使固定床变成了移动床。
密闭加煤装置和密闭下灰系统的工程化应用，实现了不用停炉就可加煤和下灰，尽管在制气过程中有上吹和下吹等间歇性操作，但从实际运行效果来看，完全实现了工业生产的连续性要求，不停炉就可以实现加煤和下灰的制气工艺完全可以称其为移动床双向气化连续制气工艺。
换个方式来讲，配备了密闭加煤装置和密闭下灰系统的固定床间歇气化炉完全可以改称为移动床双向气化连续制气炉。
尽管固定床间歇气化炉（UGI）的使用非常广泛，但还是被国家能源委员会和国家环保总局列入淘汰产品，并明文限制其在新建的氨醇项目中使用，究其原因，无外乎两个方面：一是消耗大，二是污染环境。
固定床间歇气化炉消耗大的结论已经被市场实践证明是错误的。
煤、电、水三大消耗是氨醇生产的主要成本，在德士古炉（水煤浆）、壳牌炉（粉煤）、恩德炉（褐煤）、和固定床炉等进行比较，吨氨醇成本以固定床间歇气化为最低。
固定床间歇气化炉在和其他炉型的市场竞争中不但没有被淘汰，而且在数量和规模上均有大的发展。
我国的氨醇市场是一个比较完善的具备高度竞争的市场，在这市场上，氨醇生产成本可以决定一个氨醇企业的生存和消亡。
我们不难发现，在我国，许多以固定床间歇气化的企业得到了比较大的发展，反倒那些以其他方式造气的企业都在生存线上挣扎。
随着新技术的应用，固定床间歇气化炉污染环境的状况可以得到根本的改变。
造气污水已经可以达到零排放，造气产生的废气和废渣可以进入混燃炉处理利用后达标排放。
自动加煤机和密闭下灰技术可以从本质上改变固定床间歇气化炉曾经有过的严重的粉尘污染问题。
煤化工工艺学课件5.3固定(移动)床气化法
产品回收
经过净化的气体产品经过冷却、分离 等步骤，得到各种有用的气体组分， 如氢气、一氧化碳等。
固定(移动)床气化法
04
应用和发展
在煤化工领域的应用
生产合成气
固定(移动)床气化法可用于将煤转 化为合成气，合成气是生产各种 化工产品的原料。
固定(移动)床气化法
03
工艺流程
原料准备
01
02
03
原料准备
将煤破碎至一定粒度，去 除其中的杂质，为气化做 好准备。
煤的输送
通过输送设备将破碎后的 煤送至气化炉的进料口。
煤的干燥
在气化前对煤进行干燥， 以降低气化过程中的水蒸 气分压，提高气化效率。
气化剂的准备
空气的压缩
将空气经过压缩，提高其压力和流速，以满足气化炉的需求 。
未来的研究重点将集中在提高气化效率、降低能 耗和减少污染物排放等方面，以实现绿色、低碳 、可持续发展。
同时，加强国际合作与交流，吸收国外先进技术 成果，也是推动我国煤化工行业发展的重要途径 。
THANKS.
移动床气化法的优点
气化强度高，生产效率高；气化温度均匀，煤气 质量稳定；粗煤气中基本不含焦油、酚等杂质； 用水量较少。
固定床气化法的缺点
气化温度较低，反应速度较慢，生产效率较低； 炉内各段反应温度不均，导致粗煤气中含有一部 分焦油、酚等杂质；需要消耗大量的冷却水来冷 却煤气。
移动床气化法的缺点
对原料煤的粒径要求较高，需要使用粒径较小的 煤；操作复杂，投资较大；煤气中甲烷含量较低 ，热值较低。
针对这些问题，本章提供了相应的解 决方案和措施，有助于指导实际生产 操作和提高产品质量。
第四章移动床加压气化
一 碎煤加压气化特点
2 生产过程
• 单炉生产能力大，最高可达75000 m3（标）/h（干基）；
• 气化过程是连续进行的，有利于实现自动控制； • 气化压力高，可缩小设备和管道尺寸，利用气化后的余压可以进行 长距离输送。 • 气化较年轻的煤时，可以得到各种有价值的焦油、轻质油及粗酚等 多种副产品。
（1）煤的粒度对加压气化的影响 • 煤的粒度越小，其表面积越大，在动力学控制区的吸附和扩散速度加 快，有利气化反应的进行。 • 煤粒的大小也影响着煤准备阶段的加热速度，很显然粒度越大，传热 速度越慢，煤粒内部与外表面的温度差也大，使颗粒内焦油蒸汽扩散阻力 和停留时间延长，焦油的热分解增加。 • 煤粒的大小也对气化炉的生产能力影响很大，与常压气化相比，加压 气化过程中气体的流速减慢，相同粒度情况下煤的带出物减少，故而可提 高气流线速度，使气化炉的生产能力提高，但粒度过小将会造成气化炉床 层阻力加大，煤气带出物增加，限制了气化炉的生产能力。 • 煤的粒度越小，水蒸气和氧气的消耗量增加，煤耗也会增加。
图4-5石墨加氢气化的甲烷平衡含量曲线 1Kcal/m3=4.1863KJ/m3
二 加压气化的实际过程
2 气化过程热工特性
• 在实际的加压气化过程中，原料煤从气化炉的上部加入，在炉内从 上至下依次经过干燥、干馏、半焦气化、残焦燃烧、灰渣排出等物理化 学过程。 • 加压气化炉是一个自热式反应炉，通过在燃烧层中的 C O2 CO2 这个主要反应，产生大量热量，这些热量提供给：
图4-3不同温度下水蒸气分解反应总速度与压力的关系 1-6 分别表示反应压力为0.098、0.98、1.96、4.9、6.86 和9.8MPa
二 加压气化的实际过程
1 加压气化的主要反应
滑动床气化技术在燃煤电厂热能利用中的运用
滑动床气化技术在燃煤电厂热能利用中的运用一、燃煤电厂的热能利用现状燃煤电厂是我国能源结构中占据重要位置的一种能源。
燃煤电厂的发电原理基于热能转换，通过燃烧燃料产生高温高压的热力，进而驱动蒸汽发电机组发电。
在这个过程中，热力的产生和利用将存在一定的浪费，如何有效地提高热能利用效率成为制约煤电产业可持续发展的关键因素。
当前煤炭工业亟待寻找新的煤热电联产技术和节能技术，提高热效率，降低排放，降低生产成本，实现高质量发展。
二、滑动床气化技术介绍滑动床气化技术属于一种固定床气化技术，该技术将燃煤抛入气化剂上，将燃烧产生的高温气体带出，经过反应区，然后再经过冷却区，最终产生燃气。
能够将氧化铍、钾等微量元素的成分与燃气中，对减缓烟气中的二氧化硫，降低燃烧装置对于烟气中有毒、有害物质的排放，达到低污染排放，同时气化炉的转化效率高，在煤气冷却和净化方面，不需要使用水洗除尘、脱硫等传统的环保手段，可以实行复杂煤种的气化，其气化效率和稳定性均高于其他气化方式，因此备受关注。
滑动床气化技术可通过自动控制进料量，使进料量逐渐增加，逐渐增加气化炉负荷，获得更高质量的燃气产品，实现燃煤多联产。
三、滑动床气化技术在燃煤电厂中的运用滑动床气化技术在燃煤电厂中的运用的主要目的是提高热能转换效率和热电联产效果，最终达到节约能源、降低燃料成本、减少污染排放等目的。
滑动床气化技术的引入将使燃煤电厂新建的或者改造成为多联产机组成为可能，此外滑动床气化技术在氢气生产、煤制烯烃化学品生产等领域也有着广泛应用，可将煤炭优势转化为利润。
四、滑动床气化技术的优点1.高气化效率滑动床气化技术的气化效率高，在煤气冷却和净化方面，不需要使用水洗除尘、脱硫等传统的环保手段，可以实行复杂煤种的气化，元层结构不易破碎，气化效率高，净化气体质量好。
2.多联产效益滑动床气化技术使得燃煤电厂新建的或者改造成为多联产机组成为可能。
燃煤、氢气生产、煤制烯烃化学品生产等产业的联生生产使得煤炭的资源得到最大保护。
固定(移动)床气化法
※理想发生炉煤气组成:
CO:40%; H2:18.2 %; N2:41.8%; 实际上制取混合发生炉煤气（ CO:↘; H2:↘; N2: ↗; ） 实际上制取混合发生炉煤气，不可避免有许多热损失，水蒸气 分解和CO2还原进行不完全，使实际的煤气组成、气化效率与理论计 算值有显著差异。
⑵沿料层高度煤气组成的变化
⑶炉温：（保持均匀和不结渣） ①水蒸气耗量与原料性质关系：
水蒸气的单位消耗量的差异主要由于原料煤的理化性质 不同，但为防止结渣要提高水蒸气的量。
Байду номын сангаас
②水蒸汽的单位消耗量对水蒸气分解率和气化指标的影
响 提高水蒸气量，但水蒸气分解率却下降，煤气热值降低
3.煤气发生炉 ⑴具有凸型炉箅的煤气发生炉 3M13型煤气发生炉： 其特点：
(1)混合煤气发生炉
b.3MT型混合煤气发生炉
(a)炉上段为圆柱形，下段为圆锥形 (b)炉体内衬耐火砖，周围无水夹套 (c)炉体可转动 (d)炉顶中间有双钟罩自动加煤机 (e)炉顶侧部有搅拌装置 (f)炉底灰盘和T型炉篦固定不动 (g)炉顶盖及加煤、搅拌机构固定不动
3MT型混合煤气发生炉结构图
(1)混合煤气发生炉
（七）气化过程的主要评价指标
2.煤气组成和热值 （1）煤气组成
（2）煤气热值
2.煤气组成和热值
（1）煤气组成
a.可燃成分： (a)H2； (b)CO； (c)CH4等
b.非可燃成分：(a)CO2；(b)N2等
c.有害成分：
(a)H2S；(b)COS；(c)NH3等
2.煤气组成和热值
（2）煤气热值
2.气化过程的控制 目的：高的气化效率
⑴气化炉的选择：
{弱黏结性需破黏选择带搅拌装置的气化炉；机械强度和热
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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
Байду номын сангаас
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，