第四章移动床加压气化
加压气化操作规程
1 适用范围及职责范围1.1 适用范围本操作规程提供了200#加压气化控制、液压、润滑系统等方面的内容。
具体介绍了200#开、停车的详细操作步骤及正常操作和事故处理。
主要适用于200#操作人员对气化工号煤锁、灰锁、中控室的操作和巡回人员对现场的日常维护和事故处理。
1.2 职责范围200#煤气化工号的主要任务是向400#煤气冷却工号提供合格的粗煤气，经400#冷却后提供给后序工段，以生产煤制油和合成氨。
气化工号分四个岗位：中控、巡回、煤锁和灰锁岗位。
200#气化工号的管辖范围包括中控室操作站，气化炉及附属设备、公用部分等。
1.2.1 中控岗位职责及管辖范围1.2.1.1 岗位职责：（1）在值班长统一指挥下，负责生产过程中同车间生产管理人员、调度及其它车间的联系，根据生产需要，及时、正确地向巡回、灰锁、煤锁等岗位提出操作要求和下达指令；（2）负责煤气化工号的开、停车操作及事故处理；（3）掌握原料煤的性质，根据分析数据及其它工艺条件，及时进行工况调整，以保证气化炉的最佳工况，向后序工号提供合格的粗煤气；（4）定期到现场进行巡检；（5）负责与现场配合，进行设备检修前后的处理；（6）负责室内所辖仪表，电器的操作及与有关方面的联系；（7）做好中控室的记录。
1.2.1.2 岗位管辖范围：包括中控室盘面整个气化装置的操作。
1.2.2 巡回岗位职责及管辖范围1.2.2.1 岗位职责：（1）在值班长统一指挥下，接受中控指令，密切配合并服从中控的操作要求；（2）配合中控岗位负责气化系统开、停车的现场操作；（3）负责正常的巡回检查与操作，及时排除故障，保证系统正常运行；（4）负责200#现场电器、仪表的日常操作；（5）负责200#设备检修前后处理及过程中的配合；（6）负责现场设备及场地的清洁卫生；（7）做好现场运行记录；1.2.2.2 岗位管辖范围：（1）气化炉21~26-C001及附属动设备21~26-P001及静设备21~26-F001、21~26-F002、21~26-W001、21~26-B006等；（2）气化炉液压控制系统及附属动静设备；（3）200#公用部分；（4）200#现场（除煤灰锁岗位外）所有仪表、电器、管道、阀门等。
碎煤加压气化(鲁奇)生产过程的控制(2024版)
33、计时器T－11启动，TC阀自动开。
34、若10秒内，TC阀全开，则“循环完成”信号出现。开启炉篦，灰锁开始受灰。
35、若10秒内，TC阀未全开，则“TC阀未全开”报警。
36、人工按“开”按钮，全开TC阀。
F
PV1
PV2
DV
CF
TC
BC
F
F
F
煤
一、煤锁控制程序（半自动） 煤锁加煤过程为间歇性的控制，通过操作阀门，使煤锁充压，泄压来实现加煤过程。一般操作方式分为现场手动与控制室遥控。而控制室又分为自动、半自动、手动。
2、人工按“关”按钮，关BC阀，监听铿锵声，观察限位指示，直至关严。
1、出现低料位或T＝50℃、煤锁空”信号发出，灯光明，喇叭响。
37、“循环完成” 信号出现。
灰锁排灰程序（现场手动操作） 将三位开关切至现场手动操作，即可进行现场操作。 操作程序（以灰锁上阀打开，灰锁满为循环开端）
DV1
DV2
PV
F
F
F
F
充水
TC
BC
FV
1、炉篦已转到设定圈数或运行不超过1小时，炉篦自动停，如果不能自动停，则手动停，复位转数累积器。 注意点：a、“灰锁满”报警铃声响。 b、复位转数累积器。 c、如果不能自动停，则手动停。
6、当压力卸至0.0025MPa后，开BC阀，向灰斗排灰。
灰锁排灰程序（现场手动操作） 将三位开关切至现场手动操作，即可进行现场操作。 操作程序（以灰锁上阀打开，灰锁满为循环开端）
一、煤锁控制程序（手动）FPV1源自PV2DVCF
TC
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
压力对移动床气化指标的影响
•
由图4—9中可见，净煤气热值随气化压力的升高而增高，并已达到城市煤气的 热值要求。但净煤气的一氧化碳含量仍在20％以上。为使用安全起见，当用作 城市煤气时，必须经过一氧化碳变换处理。
•
2.压力对氧气耗量的影响 • 在加压气化中，生成甲烷的反应 均为放热反应，这些反应成了气化 炉内除碳燃烧反应外的第二热源， 从而大大减轻了燃烧反应中碳和氧 的消耗。随着气化压力的提高，生 成甲烷的反应进行得更充分，氧气 的消耗量亦随之下降。例如，生产 煤气的热值一定时，在1.96MPa下 消耗的氧气仅为常压气化的 二分之 一到三分之二，见表4—7。
• 4.压力对气化炉生产能力的影响 • 在上一章中，叙述发生炉煤气和水煤气 的强化生产时，曾提到提高鼓风速度是强 化生产的一种简单且行之有效的措施。但 鼓风速度的提高往往受裂料层阻力和带出 物数量的限制，而不能尽如人愿。但在加 压操作下，该情况有了明显的改观，从而 使气化强度得到了大幅度的提高。 • 假定带出物的数量相等，也即在常压气 化炉和加压气化炉中，炉出煤气的动压头 相等(因近似计算，浮力产生的影响忽略不 计)，则有下列方程：
W12
1
2g
W22
2
2g
W12 1 W22 2
W1 W2
1 2
1 p1 2 p2
W2 W1 p1 p2
式中 W1、W2——分别为常压气化炉和加压气化 炉内的煤气实际流速，m／s； γ1、γ2——分别为常压气化炉和加压气化 炉内煤气实际重度，kg／m3。
• 5.压力对煤气产率的影响 • 气化压力的提高，使生成甲烷的量增加， 气体的总体率呈现下降趋势，而 且净煤气产率的下降幅度比粗煤气产率 更大。因为加压气化的粗煤气中，含有 大量二氧化碳，一旦净化脱除，使净煤 气体积大为减少。图4-13为气化压力与 煤气产率的关系。
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。
2014煤化工生产技术(理论)课程标准
《煤化工生产技术》课程标准总学时数：86 理论课时：62 实践课时：24适用专业：煤化工生产技术学分：4制定人：煤化工教研室制定日期：2014年4月一、课程性质本课程是煤化工生产技术专业的一门必修课。
本课的任务是使学生掌握煤化工生产的基本概念，了解煤化工安全生产方面的知识，深化空气深冷液化分离、煤气化、煤液化、甲醇生产技术及煤化学产品加工工艺等方面知识；培养学生的煤化工生产操作方面的专业能力，如正确地确定生产的工艺条件的能力，在煤化工安全生产操作规程下解决生产过程中一般工艺技术问题的能力以及正确操作煤化工的重要设备等；同时注重培养学生的社会能力和方法能力。
本课程是在学生完成化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、煤化学等基础课的学习后开设的，并通过专业实训与仿真实训强化学生的专业技能。
二、设计思路《煤化工生产技术》是以对企业技术骨干和管理人员关于工作任务的调查分析为依据，确立课程教学目标和内容；以培养就业能力为导向，课程内容与职业资格取证要求融通；以典型工作任务分析为基础，构建总体能力目标、具体能力目标和知识目标。
煤化工生产技术专业是以就业为导向、职业能力培养为目标，培养具有较强实践动手能力，具备必须的文化基础知识、煤化工工艺基本理论和从事煤化工生产操作、工艺运行、技术管理等工作的职业能力和综合素质，在生产、建设、管理、服务等一线工作精工艺、懂设备、懂管理的高素质技能型专门人才。
按照章节分为十一章，按工作任务工作岗位进行任务分解，形成6个学习情景：空气深冷液化分离；煤焦化技术；煤气化技术；煤液化技术；合成气合成天然气与甲醇技术；甲醇合成其他化学产品技术。
对工作过程的实施以工学结合方式实现。
在教学安排上，按周数进行。
采用教师授课、实训室实习、下厂参观及及顶岗操作，便于原理讲授与操作训练相结合。
每个学习情境内选取典型的工作任务，在教师指导下，课堂传授专业知识、课下掌握专业技能，把教师的教学过程与学生的学习过程、企业生产与工作过程联系起来，使学习内容充分体现企业实际需要，让学生在生产任务实施中训练操作技能、团队合作和沟通技能、工作能力和方法能力，体验企业工作过程和氛围，构建知识。
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。 •
煤气化工艺
煤气化工艺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N2，不定量的CO、CO2、O2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+O2+3.76N2＝2CO+3.76N2+246435kJC+H2O＝CO+H2-118821kJ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％H2＝2.07/9.9×100％＝20.9％N2＝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。
石油化工技术专业《教案移动床的床层结构及温度分布》
第四章气化过程生产技术➢新课导入：什么是移动床气化？移动床是一种古老的气化装置。
燃料有褐煤、长焰煤、烟煤、无烟煤、焦炭等。
气化剂有空气、空气-水蒸气、氧气-水蒸气等。
燃料由移动床上部的加煤装置参加，底部通入气化剂，燃料与气化剂逆向流动，反响的灰渣由底部排出。
➢新课讲授：第二节移动床的床层结构及温度分布一、移动床的分类常见的移动床种类繁多，一般有以下的分类方式：〔1〕按压力分类有常压移动床加压移动床；常压移动床气化以空气或水蒸气为气化剂，所得煤气热值较低。
加压移动床气化那么是以水蒸气为气化剂，扩大了对煤种的适应性。
〔2〕按排渣性质分有类固态排渣移动床和液态排渣移动床；〔3〕按气化剂性质分类可分为空气煤气移动床，水煤气移动床，混合煤气移动床以及富氧蒸汽移动床等。
二、移动床的床层结构当炉料装好进行气化时，炉内料层可分为六个层带。
在发生炉中的原料层从上到下分为空层、枯燥层、干馏层、复原层、氧化层和灰渣层。
原料煤从气化炉顶部进料，通常在炉内从上到下经历了枯燥、热解、燃烧和气化过程。
气化剂从炉底吹入，与煤料接触反响后生成煤气从炉顶排出。
六个层带每个层带的温度不同，发生的反响也不相同。
三、沿料层高度煤气组成的变化灰渣层：气化剂〔O2，H2O〕被预热，气体组成不变；氧化层：CO2→CO2Q〔O2↘，CO2↗〕CCO2→2CO-Q〔O2耗尽，出现CO，CO2↘〕复原层：CCO2→2CO-QCH2O→COH2-Q〔H2O↘，CO2↘，H2↗，CO↗〕复原层以上：COH2O→CO2H2Q〔CO、H2O稍↘，CO2、H2稍↗〕课后小结。
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。
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加压气化炉中各层的主要 反应及产物见图4-7。
图4-7加压气化炉过程简图
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
（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。
二 加压气化的实际过程
1 加压气化的主要反应
•3.甲烷生成反应 C 2H2 CH4 74.9kJ / mol
图4-4甲烷的生成速度与温度、压力的关系 1-0.098MPa；2-4.9MPa；3-9.8MPa
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
• 通过改变压力和后续工艺流程，可以制得 H2各/ C种O不同比例的化工合
成原料气，拓宽了加压气化的应用范围。 缺点： • 蒸汽分解率低。 • 需要配套相应的制氧装置，一次性投资较大。
第二节 加压气化原理及气化过程
一 加压气化原理
压力下煤的气化在高温下受氧、水蒸气、二氧化碳的作用，各反应如 下：
二 加压气化的实际过程
3 燃料床层的结构及特性
• 在加压气化炉内，根据不同的气化特性，可分为 六层，依次是干燥层、干馏层、甲烷层、第二反应 层、第一反应层和灰渣层。
•
表4-1气化炉内各层的高度及温度
二 加压气化的实际过程
3 燃料床层的结构及特性
图4-6 加压气化炉燃料床高度与温 度的关系
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这个C主O2 要反应，产生大量热量，这些热量提供给：
①气化层生成煤气的各还原反应所需的热量； ②煤的干馏与干燥所需热量； ③生成煤气与排出灰渣带出的显热； ④煤气带出物显热及气化炉设备散失的热量。 • 这种自热式过程热的利用效果好，热量损失小。
一 加压气化原理
• 甲烷生成反应：
C 2H2 CH4 74.9MJ / Kmol
CO 3H2 CH4 H2O 206.2MJ / Kmol
2CO 2H2 CH4 CO2 247.4MJ / Kmol
CO2 4H2 CH4 2H2O 165.4MJ / Kmol
2C 2H2O CH4 CO2 125.6MJ / Kmol
C 反 H应2O，从C而O可 H提2高煤气中的有效成分。但提高温度
不利于生成甲烷的放热反应。
二 加压气化的实际过程
1 气化过程热工特性
鲁奇加压气化炉内 生产工况如图4-1所示。
图4-1碎煤加压气化 炉内生产工况
二 加压气化的实际过程
1 加压气化的主要反应
• 在加压气化的条件下，气化炉内进行的反应有碳的氧化反 应、二氧化碳还原反应、水蒸气分解反应以及甲烷的生成反 应等。它与常压气化炉的主要差别在于，加压煤气中含有较 多的甲烷成分。一方面是由于具有较厚的干馏层，挥发分热 解生成甲烷；同时，也由于在甲烷层碳的加氢生成甲烷。
第四章 固定床加压气化
第一节 概论
一 碎煤加压气化特点
目前，在工业应用中较为成熟的技术为鲁奇碎煤加压 气化工艺，其碎煤加压气化炉是由德国鲁奇公司所开发， 称为鲁奇加压气化炉，简称鲁奇炉。
1 原料适用性
• 原料适应范围广。除黏结性强的烟煤外，从褐煤到无烟 煤均可气化； • 由于气化压力较高，气流速度低，可气化较小粒度的碎 煤； • 可气化水分、灰分较高的劣质煤。
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 。
• 碳与氧的反应：
C O2 CO2 393.8MJ / Kmol 2C O2 2CO 231.4MJ / Kmol CO2 C 2CO 162.4MJ / Kmol 2CO O2 2CO2 570.24MJ / Kmol
• 碳与水蒸气的反应：
C H2O(g) CO H2 131.5MJ / Kmol C 2H2O(g) CO2 2H2 90.0MJ / Kmol CO H2O(g) CO2 H2 41.5MJ / Kmol
二 加压气பைடு நூலகம்的实际过程
1 加压气化的主要反应
•1.二氧化碳还原反应 C CO2 2CO 162 .4kJ / mol
图 4-2平衡混合物组成与压力的关系
二 加压气化的实际过程
1 加压气化的主要反应
•2.水蒸气分解反应 C H2O(g) CO H2 131.5kJ / mol
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
• 根据化学反应速度与化学反应平衡原则，提高反应压力有利于化学反 应向体积缩小的反应方向移动，提高反应温度，化学反应则向吸热的方 向移动，对加压气化可以得出以下结论：
①提高压力，有利于煤气中甲烷的生成，可提高煤气的热值；
②提高气化反应温度，有利于 CO2 C向生2成CO一氧化碳的方向进行，
也有利于
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 m（3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。