煤气化原理及不同煤气化技术对比

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3、气流床——煤粉
壳牌炉
航天炉
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科林炉
GSP炉
（二）不同煤气化主要差异
3、气流床——粉煤
项目 CO2 CO H2 CH4 N2 CO+H2 参考单位 壳牌炉 3 59 25 90ppm 13 84 航天炉 8.8 60 30 1400ppm 0.4 90 CO2输送 科林炉 5 59.5 28.2 139ppm 6 87.7 GSP（宁煤炉） 6 66 23 0.2 89 CO2输送
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二、煤气化技术分类
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（一）煤气化技术分类
● 固定床（移动床） 煤在气化炉内相对固定 炉内温度中间高，上下低 煤粒径相对大
● 流化床
煤在气化剂推动下呈流化状态反应 炉内上下温度相对均匀900-1000℃ 煤粒径相对小
● 气流床
煤在气化剂推动下呈雾化状态反应 炉内上下温度相对均匀1300-2000℃ 煤粒径非常小
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（一）煤气化技术分类
煤气化技术
结构、压力
固定床
流化床
气流床
间歇炉（UGI） 富氧（纯氧）炉 鲁奇炉 BGL炉
恩德炉（普尔炉） U-gas气化炉
水煤浆： 德士古（GE） 华理四喷嘴 西北院 清华炉
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粉煤： 壳牌炉 航天炉 科林炉 GSP（宁煤炉）
（二）不同煤气化主要差异
1、固定床
项目 入炉煤粒度 氧气浓度 气化压力 排渣型式 单炉投煤量 UGI ~20mm 21% 常压 固态排渣 50-120t/d 富氧（纯氧）炉 ~20mm 21-100% 常压 固态排渣 50-120t/d 鲁奇炉 5-50mm 99% 3.0-4.0MPa 固态排渣 400-700t/d BGL 20-60mm 99% 4.0MPa 液态排渣 1284t/d
项目 数值 DT变形温度 ST软化温度 HT半球温度 FT流动温度 ℃ ℃ ℃ ℃ 1143 1171 1174 1177
热值：煤炭热值就是煤炭在发热量测定仪中经过燃烧所产生的 热量即为煤炭热值（煤的发热量）。气化用煤热值一般50006000大卡/kg。
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（二）气化剂
氧气O2：来源于空分，氧气纯度＞99%，压力要求高于气化压力。
BGL 6 56 28 7 3 84 -
（二）不同煤气化主要差异
2、流化床
项目 入炉煤粒度 氧气浓度 气化压力 排渣型式 单炉投煤量 恩德炉（普尔炉） ＜14mm 96% 常压 固态排渣 432-816t/d U-gas气化炉 ＜14mm 99% 0.8MPa 固态排渣 400-1440t/d
褐煤、长焰煤等反应活性较好的煤
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2、流化床
U-gas
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（二）不同煤气化主要差异
2、流化床
项目 CO2 CO H2 CH4 N2 CO+H2 参考单位 恩德炉 20 37 33 3 7 70 普尔炉 21 34 35 1.1 8.7 69 U-gas 27 23 39 10 1 62 -
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ห้องสมุดไป่ตู้
（二）不同煤气化主要差异
3、气流床——水煤浆
工业分析 项目 单位 数值 水分Mar wt% 16.45 灰分Ad wt% 12 挥发分Vd wt% 31.57 固定碳FCd wt% 56.43
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2、元素分析
煤的元素分析是对组成煤的有机质主要元素的化验分析。 煤的有机质主要是由碳、氢、氧、氮和硫等五种元素组成的。
元素分析 项目 单位 数值 碳Cd wt% 71.18 氢Hd wt% 4.02 氧Od wt% 10.96 氮Nd wt% 0.94 全硫Std wt% 0.89 氯Cld wt% 0.028
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1、固定床
UGI间歇炉
鲁奇炉
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BGL炉
（二）不同煤气化主要差异
1、固定床
项目 CO2 CO H2 CH4 N2 CO+H2 参考单位 UGI 9 28 40 1-3 20 68 富氧（纯氧）炉 21 21 39 3 15 60 *
鲁奇炉 24.7 27.3 36.9 8.8 1.1 64.2 -
煤粉制备 气化反应 气体净化 渣水处理
• 制备90μm粉煤 • 高温反应生成合成气 • 合成气湿法除尘 • 灰水闪蒸、沉降、过滤
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四、煤气化在合成氨中的特征
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1、投资最大，占合成氨投资约1/4；
2、合成氨生产成本主要在煤气化，约60%（煤、电、煤浆添加剂、 灰水处理药剂，氧气能耗未分摊）。 3、自动化程度高，仪表自控投资占总投资26%。
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3、气流床——水煤浆
GE 华理多喷嘴 清华炉
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（二）不同煤气化主要差异
3、气流床——水煤浆
项目 CO2 CO H2 CH4 N2 CO+H2 参考单位 GE德士古 19.5 43 37 1000ppm 0.5 80 华理四喷嘴 18 46.5 34.6 300ppm 0.5 81.1 西北院 20.5 45.5 33.2 1000ppm 0.5 78.7 清华炉 22 40.4 37.7 500ppm 78.1 -
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3、其它
灰熔点：煤灰熔融性是动力和气化用煤的重要指标。煤灰是由 各种矿物质组成的混合物，没有一个固定的熔点，只有一个熔 化温度的范围。煤灰熔融性又称灰熔点。灰熔点的测定方法常 用角锥法。将煤灰与糊精混合塑成三角锥体，放在高温炉中加 热，根据灰锥形态变化确定DT（变形温度）、ST（软化温 度）、HT（半球温度）和FT（熔化温度）。
蒸汽H2O：来源于锅炉，压力要求高于气化压力。
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（三）气化炉
提供气化反应所需（密闭）空间； 新型煤气化操作压力一般4.0MPa、6.5MPa，属 于压力容器； 气化炉直径2800mm（750t/d），高度约16m， 气化室容积13m3； 气化炉重量146t
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（四）气体产品
名称 组分 H2 CO CO2 N2 CH4 Ar H2S COS NH3 H2O 分子流量 分子量 kg/kmol 2 28 44. 28 16 40 34 60 17 18 kmol/h
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（二）不同煤气化主要差异
3、气流床——煤粉
项目 入炉煤粒度 氧气浓度 气化压力 排渣型式 单炉投煤量 喷嘴 炉膛型式 余热回收 壳牌炉 ＜90μm 99.6% 4.0MPa 液态排渣 900-2700 4-6 水冷壁 废锅/水激冷 航天炉 ＜90μm 99.6% 4.0MPa 液态排渣 750-1500 1 水冷壁 水激冷 科林炉 ＜90μm 99.6% 4.0MPa 液态排渣 1500 3 水冷壁 水激冷 GSP（宁煤炉） ＜90μm 99.6% 4.0MPa 液态排渣 2200 1 水冷壁 水激冷
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感谢聆听！
工业、民用燃气 氨 合成气 甲醇 油 二甲醚 烯烃 … H2
固体煤
+ O2 +H2O
CO + H2
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（一）煤
煤的组成及特性： 1、工业分析； 2、元素分析； 3、其它特性。
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1、工业分析
在人为规定条件下粗略测定煤化学组成的一种方法。工业 分析组成有水分、灰分、挥发分和固定碳。灰分来源于煤中的 矿物质；挥发分和固定碳来源于煤中的有机质。
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进变换粗煤气 湿基Vol% 16.1 22.3 7.5 0.24 0.017 0.052 0.059 0.003 0.018 53.7 100.00 100.00 干基Vol% 34.7 48.2 16.2 0.52 0.036 0.11 0.13 0.006 0.038
煤气化产品用途
煤气化是发展煤基液体燃 料合成、先进的IGCC发电、 多联产系统、制氢、燃料电池、 直接还原炼铁等过程工业的基 础。
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三、煤气化工艺简要流程
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1、四喷嘴水煤浆气化工艺流程
煤浆制备 气化反应 气体净化 渣水处理
• 制备60%的煤浆 • 高温反应生成合成气 • 合成气湿法除尘 • 灰水闪蒸、沉降、过滤
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磨煤制浆 系统
气化系统
净化系统
渣水处理系统
多喷嘴对置式水煤浆气化技术工艺原理简图 *
2、科林炉粉煤气化工艺流程
煤气化基础知识培训
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主要内容
一 二 三 四 什么是煤气化 煤气化技术分类 煤气化简要流程 煤气化在合成氨生产中的特征
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一、什么是煤气化
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什么是煤气化
以煤为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气等 做气化剂，在高温条件下在气化炉炉内通过化学反应将煤或 煤焦中的可燃部分转化为气体产品的过程。 关键词：煤、气化剂、气化炉、气体产品
项目 煤浆浓度 氧气浓度 气化压力 排渣型式 单炉投煤量 喷嘴 炉膛型式 德士古GE 60% 99.6% 2.0-8.7 液态排渣 300-2500 单喷嘴 耐火砖 华理四喷嘴 60% 99.6% 1.5-6.5 液态排渣 850-2500 四喷嘴 耐火砖 西北院 60% 99.6% 1.0-6.5 液态排渣 100-2000 单喷嘴 耐火砖 清华炉 60% 99.6% 4.0-6.5 液态排渣 600-1500 单喷嘴 水冷壁