煤气化原理及不同煤气化技术对比
煤气化技术的基本原理
煤气化技术的基本原理煤气化是一种将煤转化为合成气（Syngas）的技术，合成气是由氢气（H2）、一氧化碳（CO）和少量的甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）组成的气体混合物。
煤气化技术的基本原理是通过高温和压力将煤与氧气（或水蒸气）反应转化为可燃气体。
1.干煤气化：干煤气化是指在缺乏水蒸气的条件下，将煤转化为合成气。
在干煤气化过程中，煤被分解成固体炭和气体产物。
首先，煤被加热至高温，煤中的有机物质开始分解。
然后，产生的气体与煤中残留的炭反应，生成合成气。
2.水煤气化：水煤气化是指在存在水蒸气的条件下，将煤转化为合成气。
在水煤气化过程中，水蒸气与煤反应，生成氢气和一氧化碳。
水煤气化通常在高温和高压下进行，以提高反应效率和产气质量。
3.煤热解：煤热解是将煤在缺乏氧气的条件下加热，使其发生裂解反应，产生可燃气体。
煤热解可以通过煤干馏或焦化过程实现。
在煤热解过程中，煤中的有机物质被分解为固体炭、液体烃和气体产物。
液体烃和气体产物可以进一步加工提炼为石油产品或作为燃料使用。
1.碳气化反应：C+H2O->CO+H2煤中的碳与水蒸气反应，生成一氧化碳和氢气。
这个反应是煤气化过程中生成合成气的主要途径之一2.碳气化反应：C+2H2->CH4煤中的碳与氢气反应，生成甲烷。
这个反应也可以在煤气化过程中生成合成气。
3.热解反应：C->C+C煤中的高分子有机物质在高温下发生裂解反应，生成固体炭。
煤气化技术的应用广泛，可用于生产合成气、液体燃料、化学品和氢气等。
合成气可用于发电、制造合成燃料、合成化学品和进行化学反应。
煤气化技术在能源转型和减少对化石燃料的依赖方面具有重要地位。
然而，煤气化技术也面临一些挑战，如高能耗、环境污染和废弃物处理等问题。
因此，在推广和应用煤气化技术时，需要综合考虑技术、经济和环境等方面的因素。
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。
煤气化课件
能满足生产需要。
2.1 煤气化过程
煤气化主要包括四个过程，即煤的干燥、干馏、热 解、还原和氧化。
⑴煤的干燥
煤的干燥过程受干燥温度、气流速度等因素的影响。干燥
过程主要与水分蒸发温度有关，煤的干燥过程实质上是水分 从微孔中蒸发的过程，理论上应在接近水的沸点下进行，但 实际生产中，煤的干燥和具体的气化工艺及其操作条件又有 很大的关系，
煤的干燥过程主要产物是水蒸气，以及被煤吸附的少量二 氧化碳和一氧化碳等。
⑵煤的干馏
煤是由生物经复杂生物化学作用和物理化学作用转变而成 的，是含碳氢氧氮和硫等元素的极其复杂的有机化合物，并夹 杂一部分无机化合物。当加热时，分子键的重排将使煤分解为 挥发性的有机物和固定碳。挥发分实质上是由低分子量氢气、 甲烷和一氧化碳等化合物至高分子量的焦油和沥青的混合物构 成的。 就移动床来说，煤气化过程热解从温度和工艺条件分析，基 本接近与低温（500-600℃）干馏。而对于沸腾床和气流床气化 工艺，由于不存在移动床的分层问题，因而情况稍微复杂，尤 其对于气流床来讲，煤的几个过程变化几乎瞬间同时进行。
★煤气是煤与气化剂在一定条件下反应得到的混
合气体，即气化剂将煤中的碳转化成可燃性气体。
煤气的有效成分为一氧化碳、氢气和甲烷。
★煤气是煤气化时所有的煤或煤焦的性质、气化
剂的类别、气化过程条件以及煤气发生炉的结构不
同而有差异。因此，在生产工业用煤气时，必须根
据煤气用途来选择气化剂和气化过程操作条件，才
灰分是在规定操作下变化的产物，由氧化物和相应 的盐类组成，不能简单认为灰分含量是煤中固有的， 更不能把灰分看成是矿物质的含量，只是因为在煤高 温燃烧或气化时，大部分矿物质都会发生各种类型的 化学反应。
③煤中的挥发分和固定碳：煤在规定的条件下隔
煤气化的基本原理
煤气化的基本原理
1煤气化技术
煤气化技术是利用煤碳气化反应，将煤碳与氧气通过煤气炉加热分解，生成煤气作为资源的一种技术。
煤气化技术是一种“一步到位”、即高效利用煤碳源，一次性获取煤气（CO+H2）的技术。
此外，煤气化技术所得到的煤气可直接用于高效照明、车用燃料、加热烹饪和工业用途。
2煤气化的基本原理
煤气化的基本原理是将煤碳气化反应物（C）和氧气（O2）加入煤气炉中，将煤碳、氧气分解为较小的分子碳氢化物。
这种反应可以生成氢气和二氧化碳，并释放大量的热量。
C+O2=CO2+H2+Heat
煤气化反应的起始温度为750~850℃，当反应温度达到了
1500~1700℃时，大量的氢气和二氧化碳就会生成，就会产生大量的热量，使煤气化反应更加有效率。
3应用
煤气化的应用范围广泛，开发了许多应用方案，被广泛应用于房屋建筑、化工行业、煤炭电厂等领域。
例如，它被广泛应用于汽车行业，生产汽油类燃料；用于工业烧窑中，分解成气体，生产低温灰光火；用于电厂，生产热水用于温度控制；在医院用于消毒，清洗等等。
4发展
煤气化技术作为一种可再生资源，具有资源可持续利用的特点，可有效降低利用化石能源的负担，以及降低对环境的污染。
煤气化技术的使用也可以减少很多二氧化碳的排放、改善空气环境，促进人类可持续发展。
由于这些特性，煤气化技术的发展受到越来越重视，大量的科研如今正在付诸实施，有朝一日，它将发挥出更大的行业影响力。
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。
简述煤的气化原理及其应用
简述煤的气化原理及其应用气化原理煤的气化是什么？煤的气化是将煤转化为气体燃料的过程。
这个过程涉及将煤暴露在高温和压力下，以生成可燃气体，如合成气、甲烷和一氧化碳。
煤的气化原理煤的气化基于化学反应，主要包括以下步骤： - 干馏：煤首先在低温下进行干馏，水和挥发性物质从煤中分离出来。
- 热解：在高温下，煤分子中的碳-碳键和碳-氢键断裂，生成一系列的气体和固体产物。
- 气化：煤在高温下与气体或氧气反应，生成一氧化碳和氢气。
气化反应类型煤的气化反应可以分为两种类型： 1. 干燥气化：在缺乏氧气的情况下进行，主要生成气体燃料。
2. 部分氧化气化：在氧气供应充足的条件下进行，同时生成气体燃料和燃烧产物。
煤气化的优势煤气化作为一种煤的加工技术，具有以下优势： - 煤气化产生的气体燃料可以替代传统石油和天然气，减少对有限石油资源的依赖。
- 煤气化可以生产醇、酮和醚等多种化学品，用于化工生产或作为原材料。
- 煤气化产生的一氧化碳可以用作合成气、合成醇和化肥等化学产品的原料。
- 煤气化可以减少污染物的排放，如二氧化碳和硫化物。
煤气化应用煤气化技术在不同领域有广泛的应用，包括以下几个方面：煤化工煤气化可以产生丰富的化学品，例如合成氨、合成甲醇、合成酮和合成醇等。
这些化学品被广泛应用于化肥、塑料、合成纤维、橡胶、染料等领域，推动了煤化工产业的发展。
煤燃气和城市煤气煤气化技术可以用来生产城市燃气，用于居民和工业领域的供热和燃料。
在过去，城市燃气主要来源于煤炭气化。
随着天然气的普及，煤燃气的应用逐渐减少。
电力和能源煤气化可以用于发电，特别是在没有天然气和石油资源的地区。
合成气可以用于燃烧，发电厂可以利用合成气发电。
此外，合成气还可以用于燃料电池，产生清洁的电能。
替代石油和天然气近年来，由于石油和天然气价格的不稳定和供应的限制，煤气化作为一种煤的转化技术，被认为是一种替代石油和天然气的重要手段。
通过煤气化，可以将煤转化为液体燃料，例如合成油和合成柴油。
几种煤气化工艺的优缺点
浅谈几种煤气化工艺的优缺点我国石油、天然气资源欠缺，煤炭资源相对丰硕。
进展煤化工产业，有利于推动石油替代战略的实施，知足经济社会进展的需要，煤化工产业的进展关于减缓我国石油、天然气等优质能源供求矛盾，增进钢铁、化工、轻工和农业的进展，发挥了重要的作用。
因此，加速煤化工产业进展是必要的。
1．各类气化技术现状和气化特点煤化工要进展，一个重要的工艺环节确实是煤气化技术要进展。
我国自上世纪80年代就开始引进国外的煤气化技术，包括初期引进的Lurgi固定床气化、U-gas流化床气化、Texaco水煤浆气流床气化，Shell气流床粉煤气化、和近期拟引进的BGL碎煤熔渣气化、GSP气流床粉煤气化等等，世界上所有的气化技术在我国几乎都是有应用，正因为我国是一个以煤为要紧燃料的国家，世界上也只有我国利用如此众多种类的煤气化技术。
随着煤气化联合循环发电(IGCC)、煤制油(CTL)、煤基甲醇制烯烃(MTP&MTO)等煤化工技术的进展，用煤生产合成气和燃气的加压气化工艺最近几年来有了较快的进展。
Lurgi固定床气化、Texaco 水煤浆气化、Shell干粉加压气化、GSP干粉加压气化、BGL碎煤熔渣气化、和我国自有知识产权的多喷嘴水煤浆气化、加压两段干煤粉气流床气化、多元料浆气化等等技术在我国的煤化工领域展开了猛烈的竞争，对增进煤化工的进展做出了奉献。
Lurgi固定床气化工艺在我国有哈气化、义马、天脊、云南解肥、兰州煤气厂等6个厂；Texaco水煤浆气化工艺已在我国鲁南、上海焦化、渭化、淮化、浩良河、金陵石化、南化等9个厂投入生产，情形良好；Shell干粉加压气化技术在我国已经有双环、洞氮、枝江、安庆、柳化等5个厂投产，还有10余个项目正在安装，将于尔后几年陆续投产；多喷嘴水煤浆气化已在山东华鲁恒升、兖矿国泰2个厂投运，还有7个厂家正在安装，最晚在2020年投产；GSP干煤粉气化技术在神华宁夏煤业集团和山西兰花煤化工有限责任公司的煤化工厂也将投入建设；加压两段干煤粉气流床气化技术已通过中实验收，华能集团“绿色煤电”项目2000t/d级和内蒙古世林化工1000t/d 级的气扮装置正在设计安装中。
Texaco、Shell、GSP三种气化技术对比
Texaco、Shell、GSP三种气化技术对比
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 壹
贰 叁 肆
反应原理
工艺流程
工艺技术对比
主要工艺指标对比
一、反应原理 1、德士古水煤浆气化反应原理
德士古水煤浆加压气化炉是两相并流型气化炉，氧 气和煤浆通过特制的工艺喷嘴混合后喷入气化炉，在炉 内水煤浆和氧气发生不完全氧化原反应产生水煤气，其 反应释放的能量可维持气化炉在煤灰熔点温度以上反应 以满足液态排渣的需要。
3、GSP气化炉工艺流程 将预处理好的原料煤在磨煤机内磨碎到适于气化的粒度（对不同煤种有不同 的要求）并进行干燥用输气（N2 或CO2）从加料斗中将干煤粉送到气化炉 的组合喷嘴中。 加压干煤粉，氧气及少量蒸汽通过组合喷嘴进入到气化炉中。气化炉的操作 压力为2.5~4.0MP，根据煤粉的灰熔特性，气化操作温度控制在1350~1750 ℃。高温气体与液态渣一起离开气化室向下流动直接进入激冷室，被喷射的 高压激冷水冷却，液态渣在激冷室底部水浴中成为颗粒状，定期的从排渣锁 斗中排入渣池，并通过捞渣机装车运出。从激冷室出来的达到饱和的粗合成 气经两级文氏管洗涤后，使含尘量达到要求后送出界区。 激冷室和文氏管排出的黑水经减压后送入两级闪蒸罐去除黑水中的气体成分 ，闪蒸罐内的黑水则送入沉降槽，加入少量絮凝剂以加速灰水中细渣的絮凝 沉降。沉降槽下部沉降物经过滤机滤出并压制成渣饼装车外送。沉降槽上部 的灰水与滤液一起送回激冷室作激冷水使用，为控制回水中的总盐含量，需 将少量污水送界区外的全厂污水处理系统。
二、工艺流程
1、德士古水煤浆气化炉工艺流程 将原料煤水及添加剂等送入磨机磨成水煤浆（出磨机水煤浆浓度为 65%），由高压煤浆泵送入气化炉喷嘴来自空分的氧气经氧气缓冲罐稳压后 进入烧嘴送入炉内的水煤浆和氧气在高温加压后发生部分氧化反应，气化炉 膛内温度1350~1450℃离开气化炉的粗合成气和熔渣进入激冷室，粗合成气 经第一次洗涤并被水淬冷后，温度降低被水蒸汽饱和后出气化炉。 气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分离出来，在渣收集阶段 排入渣斗，定时排入渣池，由捞渣机捞出后装车外运。 渣收集阶段渣斗上部的黑水一部分用锁斗循环泵抽出循环回气化炉，用于 冲气化炉激冷室的渣。 来自黑水处理工段的黑水进入碳洗塔， 碳洗塔中部排出的较清洁的黑水 用黑水循环泵加压后分别送文丘里洗涤器及气化炉激冷环，用于洗 涤粗合成气气化炉碳洗塔等排出的黑水经四级闪蒸后送往澄清槽进行处理。
煤的气化
13
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；
国内外煤气化技术比较
国内外煤气化技术比较随着煤炭资源的日益短缺，煤的高效利用已成为世界各国关注的重点。
煤气化技术，将煤转化为可燃气体并用于热能、电力和化学前驱体等领域，是当前实现煤高效清洁利用的重要技术之一。
本文将比较国内外煤气化技术的发展现状、技术路线和应用前景。
一、发展现状国内煤气化技术大多起步较晚，主要集中在购买国外设备和技术转化方面。
目前，中国已拥有天然气化工、华能大庆气化、山东诸城气化等多家成熟的煤炭气化企业。
其中，天然气化工主要生产合成气、氢气、苯乙烯等高附加值产物，煤气化率可达到92%以上。
华能大庆气化项目，煤气化率达到了80%以上，年生产合成气、苯乙烯、丙烯、氢气等150万吨。
山东诸城气化项目可生产甲醇、甲醛、乙醇、合成天然气和合成油等。
同时，国内目前正在进行的煤气化项目还有多个，如鄂尔多斯兴隆煤气化、华电集团新能源与煤制氢等。
而国外煤气化技术研究与应用较早，煤气化率和产物种类也较为丰富。
美国、德国、日本、澳大利亚等国家的煤气化技术都十分成熟，其中美国的煤气化产业发展历史最久，技术和产业规模也最大。
美国能源部现有10多个煤气化项目，年产能均在100万吨以上，产物种类包括合成天然气、液体燃料、合成酒精、硫酸、氮肥、尿素、润滑油和化肥等。
二、技术路线国内煤气化技术路线主要有三种：固定床煤气化技术、流化床煤气化技术和煤浆气化技术。
其中，固定床煤气化技术为中国比较成熟的技术路线，常用于生产油制气。
流化床煤气化技术则常用于生产合成气和聚烯烃等化工产品，煤浆气化技术则更适用于城市垃圾热解和冶金煤气化等领域。
目前，煤浆气化技术在国内尚处于探索阶段，需要进一步进行实验研究和工程应用。
而国外煤气化技术路线更为多样化，包括了上文提到的固定床、流化床、煤浆气化以及自动旋转床、堆积流化床、内循环流化床、熔融盘煤气化等。
三、应用前景煤气化技术的应用前景广阔。
其一是消费后果，煤气化技术生产的氢气、合成气、甲醇等化学中间体和化学品可以替代天然气和石油制品，进而推进煤的多元化消费。
煤气化工艺技术比较及产生废水水质分析
煤气化工艺技术比较及产生废水水质分析一、 煤气化概述煤气化是一个热化学过程。
以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等作气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程。
煤气化原理 理想过程得到气体，达到热平衡（放热＝吸热）C + H2O = CO + H 2 吸热（ △Hr = 131 kJ/mol ） 2C + O2 = 2CO 放热（ △Hr = -222 kJ/mol ）二、煤气化炉的基本原理国外煤气化技术早在20世纪50年代已实现工业化，20世纪70年代因石油天然气供应紧张使得煤气化新工艺研究和开发得到快速发展，并成功地开发出对煤种适用性广、气化压力高、气化效率高、污染少的新一代煤气化炉。
其中，具有代表性的有荷兰的壳牌(shell)炉、美国的德士古(Texaco)炉和德国的鲁奇(Lurgi)炉等。
按照气化炉内料流形式，气化技术大致分为固定床、流化床和气流床三大类。
依据煤运动方式的不同，有多种气化方式：气化剂固定床煤粒不动气体穿过煤粒：6-50 mm气化剂 流化床 煤粒运动 气体穿过 煤粒：3-5 mm气化剂 气流床 煤粒与气体 同时穿过 煤粒：70%小于0.075mm典型的固定床气化炉有U．G．I、Lurgi等；流化床有U-Gas、HTW、Winkler、恩德炉以及我国自主研发的灰熔聚粉煤气化炉等；气流床有Texaco、Destec、shell、Gsp等。
三、国内外常用煤气化炉类型1、间歇式固定床造气炉(U．G．I炉)U．G．I炉是我国使用最多的一种成熟的气化炉，适用的煤种为粒度25 mm～75 mm的无烟煤(最好是山西晋城的无烟块煤)或焦炭。
在固定床煤气炉中交替送入空气(吹风)和蒸汽(制气)。
送空气时加热床层，产生吹风气放空；通蒸汽时生成煤气，送气柜。
煤气炉系列有Φ2600 mm、Φ3000 mm、Φ3200mm、Φ3600 mm)为等，每台炉产气量为6000 m3／h～15000 m3／h，煤气中含有效气体φ(CO+H2 65％～72％。
煤气化技术——精选推荐
煤炭气化技术煤炭气化是煤炭转化的主导途径之一，是煤化工、IGCC、加氢工艺、煤液化等的龙头和基础，我公司正在建设的煤直接液化项目，以及即将建设的煤间接液化项目，煤制烯烃项目都要用到煤炭气化。
一、煤气化原理气化过程是煤炭的一个热化学加工过程。
它是以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或工业纯氧）、水蒸气作为气化剂，在高温高压下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为可燃性气体的工艺过程。
气化时所得的可燃气体成为煤气，对于做化工原料用的煤气一般称为合成气（合成气除了以煤炭为原料外，还可以采用天然气、重质石油组分等为原料），进行气化的设备称为煤气发生炉或气化炉。
煤炭气化包含一系列物理、化学变化。
一般包括热解和气化和燃烧四个阶段。
干燥属于物理变化，随着温度的升高，煤中的水分受热蒸发。
其他属于化学变化，燃烧也可以认为是气化的一部分。
煤在气化炉中干燥以后，随着温度的进一步升高，煤分子发生热分解反应，生成大量挥发性物质（包括干馏煤气、焦油和热解水等），同时煤粘结成半焦。
煤热解后形成的半焦在更高的温度下与通入气化炉的气化剂发生化学反应，生成以一氧化碳、氢气、甲烷及二氧化碳、氮气、硫化氢、水等为主要成分的气态产物，即粗煤气。
气化反应包括很多的化学反应，主要是碳、水、氧、氢、一氧化碳、二氧化碳相互间的反应，其中碳与氧的反应又称燃烧反应，提供气化过程的热量。
主要反应有：1、水蒸气转化反应C+H2O=CO+H2-131KJ/mol2、水煤气变换反应CO+ H2O =CO2+H2+42KJ/mol3、部分氧化反应C+0.5 O2=CO+111KJ/mol4、完全氧化（燃烧）反应C+O2=CO2+394KJ/mol5、甲烷化反应CO+2H2=CH4+74KJ/mol6、Boudouard反应C+CO2=2CO-172KJ/mol二、煤气化工艺煤炭气化技术虽有很多种不同的分类方法，但一般常用按生产装置化学工程特征分类方法进行分类，或称为按照反应器形式分类。
不同煤气化技术优劣性分析
不同煤气化技术优劣性分析如果要问最近我国煤气化技术领域最受关注的事件是什么，那世界第一台水煤浆气化的水冷壁气化炉在山西建成并成功连续运行了几个月当仁不让。
而由此，水煤浆热壁炉和水冷壁炉优缺点的比较再次成为业界的热点话题，继而又引起了关于煤气化技术孰优孰劣的争议。
事实上，目前国内煤气化技术种类众多，近几年围绕各种技术之间的优缺点比较、评判就一直就没有停止过。
国内煤化工企业也想通过选择与比较，寻求最好的技术。
哪种煤气化技术好？什么样的企业适用什么样的技术？企业在选取煤气化技术时应注意什么问题？气化技术各有优劣煤气化技术是煤化工项目的龙头。
目前在国内推广的煤气化技术，包括我国自主开发技术和国外技术10多种。
煤气化技术若按炉型分，主要有固定床、流化床、气流床三种。
具体来讲，固定床气化炉有UGI炉和鲁奇炉，目前我国氮肥产业就主要采用UGI炉，有几千台炉子在运行；流化床常用气化炉有温克勒炉、循环流化床炉、灰熔聚流化床炉、恩德炉、U-Gas气化炉等；气流床按进料形式不同，分为干煤粉进料和水煤浆进料两大类，而以气化炉内是否衬有耐火保温材料分类，又有热壁炉和水冷壁炉两种。
所谓水冷壁，就是由水管、石英砂、煤渣组成的内腔。
一直以来，水冷壁都用于粉煤气化炉，水煤浆气化炉则多用耐火砖结构的热壁炉。
但是，山西阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司临猗分公司与清华大学、北京达力科公司共同合作，把水煤浆气化炉的内衬革新改造为了水冷壁，可谓一项重大创新。
江苏索普集团有限责任公司副总经理邵守言向记者介绍，耐火砖结构的水煤浆气化炉，其耐火温度为1350℃。
如果煤的灰熔点超过1350℃，耐火砖会受不了。
水冷壁气化炉最大的优势，就是对灰熔点超过1350℃的煤也能气化。
尽管他认为水冷壁气化炉还要经过几年的工程运行考验，还要解决水带走的热量、结垢后怎么处理等工程问题，但这是个技术发展方向，从技术方案上来说具有可行性。
毕竟目前适合热壁炉的煤种在国内只在河南义马、甘肃华亭、陕西榆林等地有，适合的煤种不多，水冷壁气化炉拓宽了煤种的使用范围。
煤气化变换
煤气化变换1. 煤气化的概念和原理煤气化是一种将煤转化为可燃气体的过程，通过在高温下将煤与空气或氧气反应，生成含有一定比例的一氧化碳和氢气的混合气体。
这种混合气体通常被称为合成气或煤制造的天然气。
煤气化的原理是利用高温和压力条件下，将煤中的碳、水、硫等元素与空气或氧进行反应，产生一系列复杂的化学变化。
这些反应主要包括干馏、蒸汽重整和水汽反应等。
其中，干馏是指在高温下将煤分解为固体焦炭、液态焦油和可燃性合成气体；蒸汽重整是指利用蒸汽对焦油进行裂解，生成一系列可用于合成天然气和其他有机化学品的物质；水汽反应是指将水蒸汽与焦炭中的碳反应，生成一氧化碳和二氧化碳。
2. 煤气化变换工艺2.1 固定床煤气化固定床煤气化是最早应用的一种煤气化工艺，其特点是煤料在固定的反应器中进行反应。
该工艺包括两个主要步骤：干馏和水汽反应。
在干馏阶段，煤料被加热至高温，产生焦炭、焦油和合成气体。
在水汽反应阶段，通过注入蒸汽和空气或氧气，使焦炭与水蒸汽发生反应生成一氧化碳和二氧化碳。
2.2 流化床煤气化流化床煤气化是一种较新的煤气化工艺，其特点是利用高速流动的颗粒材料（如沙子）将煤料悬浮在反应器中，并通过注入空气或氧气使其在高温下进行反应。
这种工艺具有较高的传质速率和传质效率，能够更充分地利用煤料中的碳资源。
2.3 砖堆式煤气化砖堆式煤气化是一种简单且低成本的小型煤气化工艺。
它的特点是将煤料和空气或氧气混合后，直接堆放在砖堆中进行反应。
由于没有专门的反应器，该工艺对设备要求较低，适用于一些偏远地区或资源有限的地方。
3. 煤气化变换的应用3.1 合成天然气生产煤气化变换可以将煤转化为合成天然气（SNG），这是一种与天然气相似的可燃气体。
SNG可以作为替代石油和天然气的能源供应，用于家庭供暖、工业生产和发电等领域。
3.2 合成液体燃料生产通过煤气化变换，可以将合成气进一步加工制造合成液体燃料，如合成柴油、合成汽油和航空燃料等。
这些合成液体燃料可以替代传统的石油产品，减少对有限资源的依赖。
煤气化技术
煤气化技术煤气化技术是一种将煤炭转化为合成气的方法，这种合成气可以用作燃料或作为化学原料。
煤气化技术在能源转型和降低碳排放方面具有重要意义。
本文将详细介绍煤气化技术的原理、应用以及优缺点。
煤气化技术的原理是利用高温和压力，将煤炭与氧气反应，生成一种含有氢气和一氧化碳的混合气体，即合成气。
这种合成气可以通过调整反应条件得到不同的气体比例，例如可以得到富含氢气的合成气，也可以得到富含一氧化碳的合成气。
煤气化技术的关键步骤包括煤的干馏、气化反应以及气体的净化和分离。
煤气化技术具有广泛的应用领域。
首先，合成气可以用作燃料，替代传统的石油和天然气。
它可以用来发电、供热以及工业生产过程中的燃料需求。
其次，合成气还可以用作化学原料，用于合成有机化学品，如甲醇、乙醇和丁烯等。
这种化学原料的生产可以减少对石油和天然气的依赖，降低碳排放。
此外，煤气化技术还可以与其他能源转化技术相结合，如煤炭液化和煤炭气化联产等，进一步提高能源资源的利用效率。
然而，煤气化技术也存在一些缺点。
首先，煤气化过程需要高温和压力，能耗较高。
其次，煤气化过程中会产生大量的副产物，如焦炭和灰渣，对环境造成一定的污染。
此外，煤气化技术的建设和运营成本相对较高。
针对煤气化技术的优缺点，一些研究机构和企业正在努力改进和推广相关技术。
例如，通过改进反应条件和催化剂的使用，可以提高合成气的产率和质量，并减少能耗。
此外，通过煤气化废气的尾气治理和资源化利用，可以减少对环境的不良影响。
综上所述，煤气化技术是一种重要的能源转型和碳排放降低的手段，可以将煤炭转化为合成气，用作燃料或化学原料。
尽管该技术存在一些缺点，但通过不断改进和创新，可以进一步提高其效率和环保性。
煤气化技术的发展将有助于实现能源的可持续利用和环境的可持续发展。
（本文总字数：307字）。
煤气化原理及其技术发展方向
煤气化原理及其技术发展方向
煤气化是一种将煤炭转化为气体燃料的技术，早在19世纪末就已经被发明。
煤气化的原理是在高温和高压下，将固体煤炭转化为气态燃料，主要是一氧化碳和氢气。
这种气体被称为合成气，可以用于发电、制造化学品等领域。
煤气化技术的发展方向主要是提高煤气化效率和减少环境污染。
现代煤气化技术主要分为两类，一种是直接煤气化技术，另一种是间接煤气化技术。
直接煤气化技术是在高温和高压下直接将煤炭转化为合成气。
这种技术的优点是能够高效地转化煤炭，但是会产生大量废水和废气，对环境造成污染。
间接煤气化技术是先将煤炭转化为液体或固体燃料，再将其转化为合成气。
这种技术可以减少废水和废气排放，但是需要更多的能源转化中间产物，效率较低。
未来煤气化技术的发展方向将是综合利用多种能源，提高煤气化效率，并减少环境污染。
同时，技术的智能化和自动化程度也将进一步提高。
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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。
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
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，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、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）。
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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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
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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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（二）不同煤气化主要差异
3、气流床——水煤浆
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感谢聆听！
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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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
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。
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
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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
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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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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 -
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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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）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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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 -