湿法加压气流床气化技术
§ 4.4 气流床气化工艺
气化
气化炉内进行的反应主要有： C+O2→CO2 -394.1 kJ／mol 气化炉是气化过程的核心，而喷嘴又是气化炉的关键设备。 C+CO2 → 2CO +173．3kJ／mot 合格的水煤浆在进人气化炉时，首先要被喷嘴雾化，使煤 C+2H2 → CH4 -84.3kJ／mol 粒均匀地分散在气化剂中，从而保证高的气化效率。良好的 CO+H20 → H2+C02 -38.4kJ／mol 喷嘴设计可以保证煤浆和氧气的均匀混台。 CO+3H2 → CH4+H20 -219．3kJ／mol 满足实际生产要求的喷嘴．应该具有以较步的雾化剂和较 还进行以下反应； 少的能量达到较好雾化效果的能力，而且结构要简单，加工 CmHn →(m-1)C+CH4+0.5(n一4)H2 要方便．使用寿命长等性能。 → mCO +0.5nH O CmHn+(m+0.25n)02 2 2 国外使用的喷嘴结构多用三套管式，中心管导入15％的氧 当煤浆进入气化炉被雾化后，部分煤燃烧而使气化炉温度很快达到 气，内环隙导入煤浆，外环隙导人85%的氧气，并根据煤 1300℃以上的高温，由于高温气化在很高的速度下进行．平均停 浆的性质可调节两股氧气的比例，以促使氧气和碳的反应。 留时间仅几秒钟．高级烃完全分解，甲烷的含量也很低，不会产生 焦油类物质。由于温度在灰熔点以上，灰分熔融并呈微细熔滴被气 流夹带出，离开气化炉的粗煤气可用各种方法处理：
水
添加 剂
返料
高浓度湿磨
水煤浆
湿筛
封闭式湿磨设备
煤浆的制备和输送
非封闭式湿磨设备
如图所示是非封闭式湿磨 系统。该法中，煤一次通 过磨机，所制取的煤浆同 时能够满足粒度和浓度的 要求。煤在磨机中的停留 时问相对长一些，这样可 以保证较大的颗粒尽可能 不太多。要达到合格的研 磨，选择适当的磨机就变 得很重要，最合适的是用 充填球或棒的滚筒磨机， 妥善选择磨机长度、球径 及球数，使得煤通过磨机 时一次即能达到高浓度的 煤浆，并具有所需要的粒 度。
气流床加压气化工艺介绍
气流床加压气化工艺介绍一、工艺原理本煤气化技术属气流床加压气化工艺。
浓度60.5%的水煤浆通过煤浆给料泵加压与高压氧气（纯度99.6%）通过四个对称布置在气化炉中上部同一水平面的工艺喷嘴对喷进入气化炉燃烧室。
对喷撞击后形成6个特征各异的流动区，即射流区、撞击区、撞击流股、回流区、折返流区和管流区组成。
利用煤的部分氧化释放出热量，维持在该煤种灰熔点温度以上进行气化反应。
炉内温度约1350℃，反应过程非常迅速，一般在4—10秒内完成。
（1）射流区：流体从喷嘴以较高速度喷出后，由于湍流脉动，射流将逐渐减弱，直至与相邻射流边界相交。
同时受撞击区较高压力的作用，射流速度衰减加快，射流扩张角也随之加大，此后为撞击区。
（2）撞击区：当射流边界交汇后，在中心部位形成相向射流的剧烈碰撞运动，该区域静压较高，且在撞击区中心达到最高。
此点即为驻点，射流轴线速度为零，由于相向流股的撞击作用，射流速度沿径向发生偏转，径向速度（即沿设备轴向速度）逐渐增大。
撞击区内速度脉动剧烈，湍流强大、混合作用好。
（3）撞击流股：四股流体撞击后，流体沿反应器轴向运动，分别在撞击区外的上方和下方形成了流动方向相反，特征相同的两个流股。
在这个区域中，撞击流股具有与射流相同的性质，即流股对周边流体也有卷吸作用，使该区域宽度沿轴向逐渐增大，轴向速度沿径向衰减，直至轴向速度沿径向分布平缓。
（4）回流区：由于射流和撞击流股都具有卷吸周边流体的作用，故在射流区边界和撞击流股边界，出现在回流区。
（5）折返流区：沿反应器轴线向上运动的流股对拱顶形成撞击流，近炉壁沿着轴线折返朝下运动。
（6）管流区：在炉膛下部，射流、射流撞击、撞击流股，射流撞击壁面等特征消失，轴向速度沿径向分布保持不变，形成管流区。
水煤浆、氧气进入气化室后，相继进行雾化、传热、蒸发、脱挥发份、燃烧、气化等六个物理和化学过程，前五个过程速度较快，已基本完成，而气化反应除在上述五区中进行外，主要在管流区中进行。
气流床粉煤加压气化制备合成气新技术
气流床粉煤加压气化制备合成气新技术
气流床粉煤加压气化制备合成气新技术
随着我国工业化的进程，合成气在替代高污染的燃料及原料方面发挥
着重要作用。
考虑到粉煤的低值利用，研究了一种新的气流床粉煤加
压气化制备合成气技术。
实验结果表明，气流床加压气化制备合成气，粉煤的热值可以达到5.2MJ/kg，热效率可以达到83.2%，气化产率可
以达到78.2%，空气比率可以达到1.15。
综合考虑气化热效率、产气率、空气比率等指标，在此条件下，粉煤可以达到最佳的加压气化效果。
该技术克服了粉煤加压气化过程中的碱金属煤渣结垢、碱金属活性剂
流失等问题，通过改变活性剂的浓度，可以提高粉煤加压气化合成气
的产量及气化效率。
此外，该技术还能够有效抑制煤中硫、氮等有害
物质的排放，减少环境污染。
总之，气流床粉煤加压气化制备合成气技术在提高粉煤利用率，减少
有害物质排放方面具有重要意义，有助于综合利用粉煤资源，有助于
实现低碳、绿色发展。
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。
气 流 床 气 化 法.
喷嘴 O2入口 冷却水入口
特点： 冷却水出口 －水煤浆进料（煤>60％） －先进行预热、水蒸发 气化炉 －干馏、热解、气化 耐火砖衬－液态排渣 －进料比干煤粉简单稳定 －湿法研磨节省动力 水入口 －煤浆需加稳定剂 －对向火面耐火材料要求高 水出口 －副产蒸气利用很重要 －O2耗较高、CO2较多
喷嘴 O2 入 冷却水入 口 口
急冷室 水浴
3）生成以CO、H2、CO2和 水蒸汽为主要成分的湿煤 冷却水出 气及熔渣，一起并流而 口气化炉 下．离开反应区，进入炉 耐火砖衬 子底部急冷室水浴， 4）熔渣经淬冷、固化后 被截留在水中．落入渣罐， 经排渣系统定时排放。 水入 5)煤气和所含饱和蒸汽进 口 入煤气冷却净化系统。 水出 口
图5-44
K-T气化工艺流程
1-煤斗；2-螺旋给料器；3-氧煤混合器；4-煤粉喷嘴；5-气化炉；6-辐射 锅炉；7-废热锅炉；8-除渣机；9-运渣机；10-冷却洗涤塔；11-泰生洗涤 机；12-最终冷却塔；13-水封槽；14-急冷器
② 煤粉和气化剂的输入
煤仓中粉煤通过气动输送输入 气化炉上部的粉煤料斗1。全系 统均以氮气充压。 螺旋加料器2将煤粉送入氧煤 混合器3；空分工业氧进入氧煤 混合器3。 均匀混合的氧气和煤粉，进入 烧嘴4，喷入气化炉内5；过热蒸 汽同时经烧嘴4送入气化炉5。 关键： 煤粉喷射速度必须大于火焰 的扩散速度，防止回火。
1.2 主要特征 ※ ①气化温度高、气化强度大 纯氧和水蒸气气化，温度达2000℃左右 ②煤种适应性强； 褐煤不适于制水煤浆加料。 ③煤气中不含焦油； 反应温度高，床层温度均一 ④需要设置庞大的磨粉、余热回收、除尘等辅助装置。 粉煤70~80%过200目筛分，出口煤气温度高，起气速高 带走的飞灰多。
【管理资料】气流床气化法1..汇编
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4、优缺点
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优点：温克勒气化工艺单炉的生产能力较大、煤气中无焦油，污染小。
生成二氧化碳和水蒸气 当氧气不足，煤粉进行不完全燃烧时，烃类及碳与氧
气反应生成一氧化碳和氢气 煤粉中剩余的碳与二氧化碳、水蒸气发生气化反应，
吸收热量生成一氧化碳和氢气，同时还存在着水煤气变换 反应。
2 影响粉煤气化的参数
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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（1）气化温度 提高气化温度可以：
➢ 加速气化反应，提高气化炉的气化能力， ➢ 提高碳的转化率 ➢ 提高碳与水蒸气之间强吸热式水煤气反应的平衡
1、高温温克勒气化法（1）工艺LO流GO 程
和低温温克勒气化炉相比较， 高温温克勒气化炉的主要特点是 在H出压T炉W力粗汽和煤化高气工温直艺下接最的进初温入是克两由勒级德气旋国风除 化的尘．莱器设茵，备褐一的煤级生公分产司离能发的力明含大，碳大该量提公较高的 高司颗，拥粒是有返常并回压经到的营床2德内倍国进多鲁一。尔步温地气度区化的，二 提的级高几除和座尘大褐器颗煤流粒煤出重矿的新。气返用体回莱入床茵废层褐热炉回 使煤煤C收除得中a为热尘O碳加原+量。M转入料，g化助，O再率剂占煤经上，5的水0升一%灰洗为是左分塔可9右中冷6以％；却脱。除尘却 除S整i硫O个2化占气氢8化%等；系，灰统并熔是且点在可一使个碱密性闭的 灰T压1分=力的9系5灰0统℃培中，点进添提行加高的5。%，气的加化石煤温灰，汽化， 度石出提后灰高提均，高在虽到加然1压1煤0下0气。进中在行的汽。甲化含烷压水分 含力8量%0.~降918低2M%，P的a但的褐煤压煤气力进中下入的，压有以力效氧为 成气0分./9水8却M蒸提P气a高的为，密汽煤闭化气料剂的锁，质系温量统度也后，经 相1过0应0螺0提下旋高进给。行料的阀H输T入W炉汽内化。工为提高 艺煤试的验灰熔点而按一定比例配入的 添加剂（主要是石灰石，石灰或 白云石）也经给料机加入炉内， 和由螺旋给料机加入的煤料并流 气化。
煤化工基础知识
煤化工基础知识一、煤化工以煤炭为原料经化学方法将煤炭转化为气体、液体和固体产品或半产品，而后再进一步加工成一系列化工产品或石油燃料的工业，称之为煤化工。
二、元素分析全面测定煤中所含化学成分的分析叫元素分析。
对燃烧有影响的成分包括碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分，各化学元素成分用质量白分数表示。
三、煤的工业分析是利用煤在加热燃烧过程中的失重进行定量分析，测定煤的水分、挥发分、固定碳和灰分的成分。
四、煤里面都含有水分，水分的含量和存在状态与外界条件和煤的内部结构有关。
根据水在煤里面的存在状态，将煤中水分分别称为外在水分、内在水分以及同煤中矿物质结合的结晶水、化合水。
五、在煤的工业分析中测定的水分可分为收到基水分和分析基水分两种。
六、煤的灰分是指煤完全燃烧后剩下来的残渣。
这些残渣儿乎全部来自于煤中的矿物质。
煤的组成以有机质为主体，有机质主要曲碳、氢、氧、氮、硫5种元素组成。
七、煤的热解一干憎所谓煤的热解，是指在隔绝空气的条件下，煤在不同温度下发生的一系列物理、化学变化的复杂过程。
其结果是生成气体（煤气）、液体（焦油）、固体（半焦或焦炭）等产品。
煤的热解也称为煤的干憎或热分解。
按热解最终温度不同可分为:高温干镭900-1050?,中温干® 700—800?,低温干500-600?o八、煤的铝甑(zeng)低温干憎试验为了评定煤的炼油适合性以及干憎产物，常用铝甑低温干谓试验方法。
要点是: 将煤样装在铝甑中，以一定程序加热到510?,保持一定时间，测定所得的焦油、热解水和半焦和煤气的产率。
评价煤的低温干燥焦油产率时用空气干燥基指标Tarado Tar ad, 12%称为高油煤，Tarad=7—12%称为富油煤，Tarad?7%称为含油煤。
九、煤气化炉的分类1、我们按气化炉中的流体力学条件分，只有三种：固定床、流化床、气流床。
2、固定床的特点是简单可黑。
气化剂与煤逆流接触，气化过程比较完全，热量利用比较合理，热效率较高。
Texaco-Shell-GSP煤气化技术比较
730 2200 小试厂
商业化装 压力 4.0MPa 1986 年 6
置，生产 温度 1500℃ 月建成，投
H2 和羰
资 2.2 亿马
基合成气
克
联合发电 压力 2.8-3.0 96 年 7 月 MPa，温度 投用，投资
1200-1500℃ 5.1 亿美元
小试装置 气化压力 1.4 小 试 厂 79
气化装 Φ2×10ft，二段反应
发电
年投运。 示 范 厂 83 年 7 月投运
1430 1832
商业化生 压力 2.1MPa 87 年 4 月 产装置， 一段温度 投运 联合循环 1316-1427 发电 ℃，二段
1038℃
中国水煤浆气化装置概况一览表
序 气化装 气化炉台数和形式
号置
煤浆制备
单炉干煤 用途
量（t/d）
主要工 艺条件
2、国内外水煤浆气化装置
到目前为止，国内外已建、在建和拟建德士古水煤浆加压气化装置，加上技 术上相似的道化学气化装置，已达 20 多座，如下表所示：
国外水煤浆气装置概况一览表
序 气化 气化炉台数和形式
号 装置
煤浆制备
单炉干煤 用途
量（t/d）
主要工 艺条件
备注
1 美国蒙 3 台，第 l 台为废锅 棒磨机，试烧评 15～20 中试装 第 1 台设计 3 台分别于
⑦、单台气化炉的投煤量选择范围大。根据气化压力等级及炉径的不同，单 炉投煤量一般在 400～1000t/d（干煤）左右，在美国 Tampa 气化装置最大气化能 力达到 2200t/d（干煤）。
一、Texaco 水煤浆纯氧加压气化技术
1、发展历史 鉴于在加压下连续输送粉煤的难度较大，1948 年美国德士古发展公司 （Texaco Development Corporation）受重油气化的启发，首先创建了水煤浆气化 工 艺 (Texaco coal gasification process) ， 并 在 加 利 福 尼 亚 州 洛 杉 矶 近 郊 的 Montebello 建设第一套投煤量 15t/d 的中试装置。当时水煤浆制备采用干磨湿配 工艺，即先将原煤磨成定细度的粉状物，再与水等添加物混合一起制成水煤浆， 其水煤浆浓度只能达到 50%左右。为了避免过多不必要的水分进入气化炉，采取 了将人炉前的水煤浆进行预热、蒸发和分离的方法。由于水煤浆加热汽化分离的 技术路线在实际操作中遇到一些结垢堵塞和磨损的麻烦，1958 年中断了试验。 早期的德士古气化工艺存在以下明显的缺点。如①、配置煤浆不会应用水煤 浆添加剂和未掌握粒级配比技术，煤浆浓度较低；②、水煤浆制备采用干磨湿配， 操作复杂，环境较差；③、煤浆在蒸发过程中易结垢和磨损；④、分离出的部分 蒸汽（约 50%）夹带少量煤粉无法利用，且在放空时造成污染。 由于在 20 世纪 50～60 年代油价较低，水煤浆气化无法发挥资源优势，再加 上工程技术上的问题，水煤浆气化技术的发展停顿了 10 多年，直到 20 世纪 70 年代初期发生了第一次世界性石油危机才出现了新的转机。德士古发展公司重新 恢复了 Montebello 试验装置，于 1975 年建设一台压力为 2.5MPa 的低压气化炉， 采用激冷和废锅流程可互相切换的工艺，由于水煤浆制备技术得到长足的进步， 水煤浆不再经过其他环节而直接喷人炉内。1978 年和 1981 年再建两台压力为 8.5MPa 的高压气化炉，这两台气化炉均为激冷流程，用于煤种评价和其他研究。 1973 年德士古发展公司与联邦德国鲁尔公司开始合作，于 1978 年在联邦德 国建成了一套德士古水煤浆气化工业试验装置(RCH/RAG 装置)，该装置是将德 士古发展公司中试成果推向工业化的关键性一步，通过实验获得了全套工程放大 技术，并为以后各套工业化装置的建设奠定了良好的基础。
煤气化 第六章 气流床
第六章气流床气化工艺气流床气化法是20世纪50年代初发展起来的新一代煤气化技术，最初代表炉型为K—T炉。
之后随着shell、Texaco等一批新型工艺的开发，气流床气化技术因其出色的生产能力和气化效率，在世界范围内得到了广泛的应用，尤其是在燃气联合循环中。
目前绝大多数IGCC电站所选的是气流床气化炉，主要炉型为Texaco、Shell、E-Gas(原Destec)以及Prenflo 等。
第一节概述表6-2 三种气化技术比较二气流床气化原理1 气化原理（1）粉煤的干燥及裂解与挥发物的燃烧气化•可以认为煤粉中的残余水分瞬间快速蒸发，同时发生快速的热分解脱除挥发分，生成半焦和气体产物（CO 、及其他碳氢化合物）。
•生成的气体产物中的可燃成分在富氧条件下，迅速与氧气发生燃烧反应，并放出大量的热，使粉煤夹带流温度急剧升高，并维持气化反应的进行。
42222CH N S H CO H 、、、、n m H C 22242222222222222222)2/()2/()2/()4/(CO O H O CH OH O H CO O CO H n mCO O m H C O H n mCO O n m H C n m n m +=+=+=++=++=++（6-1）（6-2）（6-3）（6-4）（6-5）二气流床气化原理1 气化原理（2）固体颗粒与气化剂（氧气、水蒸气）间的反应•氧与剩余焦粒发生燃烧和气化反应。
•炽热的半焦与水蒸气进行还原反应，生成CO 和。
2H CO O C CO O C 22222=+=+2222222CO H O H C CO H O H C +=++=+（6-6）（6-7）（6-8）（6-9）二气流床气化原理1 气化原理（3）生成的气体与固体颗粒间的反应•高温的半焦颗粒，除与气化剂水蒸气和氧气进行气化反应外，与反应生成气也存在气化反应。
•煤中的硫，在高温还原性气体存在的条件下，与和CO 反应生成和。
气流床气化工艺
气流床气化工艺
气流床气化工艺是一种高效的能源转化技术，它可以将各种固体燃料转化为可燃气体，如煤、木材、废弃物等。
这种技术的优点在于它可以将废弃物转化为能源，减少了废弃物的数量，同时也减少了对传统能源的依赖。
气流床气化工艺的基本原理是将固体燃料放入气流床中，通过高温气流的作用，将燃料分解成可燃气体。
这种技术的优点在于它可以在不使用氧气的情况下进行气化，从而减少了氧气的消耗，同时也减少了氧气的污染。
气流床气化工艺的应用范围非常广泛，可以用于生产燃气、合成气、液体燃料等。
在燃气生产方面，气流床气化工艺可以将煤、木材等固体燃料转化为燃气，从而减少了对传统燃气的依赖。
在合成气方面，气流床气化工艺可以将煤、木材等固体燃料转化为合成气，从而用于化学工业、石化工业等领域。
在液体燃料方面，气流床气化工艺可以将煤、木材等固体燃料转化为液体燃料，从而用于汽车、船舶等领域。
气流床气化工艺的发展前景非常广阔，它可以为我们提供更加清洁、高效的能源转化技术。
同时，气流床气化工艺也可以为我们解决废弃物处理的问题，从而减少了对环境的污染。
因此，我们应该加强对气流床气化工艺的研究和开发，推广其应用，为我们的经济发展和环境保护做出贡献。
煤转化技术：气流床气化法
⑵ Shell煤气化工艺流程及气化炉
流程简述： ①煤粉制备和送料系统
经预破碎后进入煤的干燥系统，使煤中的水分小于2%，然后进入 磨煤机中被制成煤粉，磨煤机是在常压下运行，制成粉后用N2气送入 煤粉仓中。然后进入加压锁斗系统。再用高压N2气，以较高的固气比 将煤粉送至4个气化炉喷嘴，煤粉在喷嘴里与氧气(95%纯度)混合并与 蒸汽一起进入气化炉反应。 ②气化
b:燃烧气化: 燃烧：C+O2→CO2+Q 气化:C+H2O→CO+H2-Q；CO2+C→CO-Q; 燃烧:O2+H2→H2O+Q; CO+O2→CO2+Q ; c:气化（氧气耗尽时）： C+H2O→CO+H2-Q； CO2+C→CO-Q; CO+H2→CH4+H2O+Q； 最后生成以CO、H2、CO2、 H2O为主要成分的湿煤气及熔渣。
• 下面是两张结渣图片供参考：
shell气化炉内渣层对保护耐火层理和水冷壁管至关重要，以 下一张照片是停车中温降过快造成的垮渣，一张是炉内温度波动 （高温）造成的渣层损坏。将容易烧蚀损坏原来被渣层保护的耐火 衬里和金属销钉，当保护层减薄到一定程度时，将失去对水冷壁的 保护，伤害到本体，气化炉反应热平衡也将失衡。
⑶气化炉
膜式水冷壁
向火侧附着一层耐火材料（以渣抗渣） 内壁衬里设有水冷管副产部分蒸汽
内筒和外筒 环形空间： 容纳水、蒸汽输入和出的管路、利于检修
高压容器外壳
筒上部为燃烧室（气化区） 下部为熔渣激冷室
气化炉 GSP HT-L
GSPGSP 加压气流床气化技术融合了干法、湿法进料两种气化工艺技术的优点。
具体过程如下：粉煤及气化剂经组合喷嘴进入气化炉，喷嘴置于气化炉上端这不同于壳牌气化炉喷嘴布置。
粉煤在燃烧的同时放出大量热量供自身气化，生成粗煤气及熔渣，而后进入下部激冷室，熔渣在激冷室内被激冷水冷却后通过渣锁斗定期排入渣池，此过程与texco过程相似。
粗煤气被冷却到220℃左右并接近饱和状态，由激冷室上部排出，经两级串联的文丘里洗涤器分离后使粗煤气含尘量降至1mg/m3，送至合成单元。
下图是GSP工艺流程图。
1、GSP气化技术通过干法加料，采用多级组合进料技术, 粉体密相气体输送, 由常压、加压、变压、加料器和称重计量几个单元组成, 各单元间均由球形阀联结, 并配有压力、温度和料位等指示仪器。
该组合进料技术要求原料破碎至0.2mm 以下的粒级含量达80%以上, 粉体由载气通过输送管送入储仓, 载气经除尘过滤后排出系统, 两个加压锁斗交替充入粉体并使气体增压至 4.0MPa, 而且在后续过程形成加压连续输送, 粉体经过加压、料位检测进入加料器, 并经过秤重计量送入气化炉燃烧气化。
干法进料过程如图2。
图2 干法进料过程示意图2、GSP气化烧嘴设计采用多层内水夹套、多通道设计，共设计有6层通道，多种进料雾化方式,是GSP 气化技术的两大关键设备之一。
该烧嘴独有的特点就是每个通道都设计有各自的水夹套来冷却，使烧嘴受热均匀，温度始终保持在一个较低水平，极大地延长了烧嘴使用寿命，烧嘴中心管既可以是干粉通道，又可以是氧化剂通道，是GSP气化喷嘴独有的特点，是所有干法和湿法气流床气化喷嘴所不具有的。
图3 烧嘴结构图3、GSP 气化炉GSP气化炉为水冷壁炉, 分为colling screen 和cooling wall两种形式, 是GSP 气化技术的两大关键设备之一，采用单喷嘴顶喷式进料, 粗煤气激冷流程，底部液态排渣。
由气化喷嘴、水冷壁气化室和激冷室组成，整个气化炉主体为圆筒型结构，气化炉外壁带水夹套，其中气化室有水冷壁抓丁挂渣和砌筑耐火砖两种类型，规模大小不等。
气流床煤气化技术分析
仍占有主导地位，怎样合理使用煤炭资源成为我国煤炭资源 处理的首要问题。在煤炭利用技术中，煤气化技术作为煤炭 能源转化的基础技术，在煤炭能源使用方面占有重要的地位。
Shell 工艺技术特点如下 ： （1）原料煤适用范围较宽，煤种适应性强，如褐煤、烟煤、 无烟煤等各种煤均可使用；对煤的性质，如粒度、结焦性、灰分、 水分、硫分、氧分等含量均不敏感。 （2）气化炉为水冷壁式，基本消除频繁检修、炉内耐火 衬里更换频繁和耗费昂贵的弊端。单台气化炉产气能力大， 具有高效、大型化和长周期运行的显著特点。 （3） 具 有 较 高 的 热 效 率， 碳 转 化 率 可 高 达 99%， 原 料 煤能量回收率高，冷煤气效率可达 86%，比煤耗可达 600kg/ 1 000m3（CO+H2）， 比 氧 耗 为 365m3O2/1 000m3（CO+H2）， 粗 煤气成分中，CO+H2 的比例可达 86%[2]。 2.2 航天炉HT-L粉煤加压气化技术
可达 70%~75% ；⑥有效气成分高，干基有效气中（CO+H2）≥ 80%（φ）[1] ；⑦碳转化率高，最高可达 96%。
1.2 新型（对置式多喷嘴）水煤浆加压气化
按照燃料在气化炉内的运动状态，煤气化工艺技术一般
新型（对置式多喷嘴）水煤浆加压气化技术是华东理工
分为三种类型 ：移动床（也被称为固定床）、流化床和气流 大学开发的目前最先进的水煤浆气化技术之一。多喷嘴对置
GEGP 工艺 ：合成气有效气（CO+H2）≥ 76% ； 晋华炉工艺 ：合成气中有效气（CO+H2）≥ 80%[4] ； HT-L 工艺 ：合成气中有效气（CO+H2）为 86%~92%[3]。 3.4 耗煤量和耗氧量 不同气化技术的原料（煤、氧气）消耗指标（如比煤耗和 比氧耗）主要取决于原料煤的进料形式和气化炉结构，对于 GEGP 和晋华炉同属于水煤浆湿法进料，气化炉均为气流床和 单烧嘴顶喷形式，因此，其原料煤和氧气消耗量接近，比煤 耗约 610kg/km3（CO+H2），比氧耗约 390~405m3/km3（CO+H2）。 航天炉 HT-L 采用粉煤气力输送进料，省去水煤浆加压气 化技术中水气化所需负荷，降低比氧耗和比煤耗，比煤耗约 550kg/km3（CO+H2），比氧耗约 310m3/km3（CO+H2）。 3.5 对下游装置的影响 GEGP 工艺 ：气化装置出口 CO 干基含量约 52%，H2 干基 含量约 31%，由于采用全激冷流程，水气比约为 1.3~1.4，足 以满足下游变换反应对水蒸气的需要，且流程设置按耐硫中 温变换串低温变换比较顺畅。 晋华炉工艺 ：气化装置出口 CO 干基含量约 52%，H2 干 基含量约 31%，由于采用废锅 + 激冷流程，水气比可调控范 围 0.5~1.0，具体可根据下游变换对合成气水气比的要求来调 整，实现在满足下游化工合成的基础上最大限度地回收合成 气中的高品位热量。 航天炉 HT-L 工艺 ：气化装置出口合成气中 CO 高达 60%， 由于是 4.0MPaG 气化，则合成气中水气比约 0.9，基于高 CO 含量和中等比例水气比的特点，对于本项目下游合成气 H2/CO 要求，变换装置在设计和运行时需要特别注意防止超温的问 题，针对该工况，变换装置多采用多级变换炉串联工艺（双 等温、等温 + 绝热等流程），同时还需要可靠的变换炉急冷气 措施。 3.6 热量回收方法 GEGP 工艺 ：可选用激冷流程和废锅 + 激冷两种流程，其 中绝大多数采用激冷流程。 晋华炉工艺 ：可采用废锅 + 激冷流程，废锅回收的高品位 显热约相当于原料煤低温热值 15%，同时副产 10.0~12.0MPaG 高压饱和蒸汽，过热后可用于驱动空分透平。 航天炉 HT-L 工艺 ：可采用激冷流程和废锅 + 激冷流程两 种，其中绝大部分为激冷流程。 3.7 装置投资 GEGP 工艺 ：由于 GEGP 工艺烧嘴有效周期短，故需考虑 备炉。 晋华炉工艺 ：气化炉为可靠的水冷壁结构 + 组合式烧嘴， 可考虑不留备炉，减少装置投资。 HT-L 工艺 ：气化炉为可靠的水冷壁结构 + 组合式烧嘴， 可考虑不留备炉，减少装置投资。
气流床煤气化技术特点
气流床煤气化技术1、Texaco水煤浆加压气化技术Texaco气化工艺最早开发于20世纪40年代后期。
由美国德士古(Fexaco)石油公司开发，该技术现属美国GE公司所拥有，又称为GE气化技术，国外已于20世纪80年代成功用于商业运行，1983年美国EASTMAN生产甲醇、醋酸酐，1984年日本UBE生产氨；1984年、1996年美国在Coo l‐water和Tampa建成IGCC装置；我国鲁南化肥厂于1993年建成首套德士古气化装置用于生产氨。
兖矿鲁南化肥厂的德士古气化装置，是我国从国外引进的第一套德士古煤炭气化装置，采用水煤浆进料在加压下来生产合成氨的原料气体。
目前Texaco气化装置在第二代气流床技术中，建设装置最多、商业运行时间最长、用于化工生产技术成熟可靠。
德士古气化是第二代气流床水煤浆气化技术的代表，以水煤浆单烧嘴顶喷进料，耐火砖热壁炉，激冷流程为主。
(1)Texaco水煤浆气化工艺原理Texaco水煤浆气化属气流床气化工艺技术，即水煤浆与气化剂(纯氧)在气化炉内特殊喷嘴中混合，高速进入气化炉反应室，遇灼热的耐火砖瞬间燃烧，直接发生火焰反应。
微小的煤粒与气化剂在火焰中作并流流动，煤粒在火焰中来不及相互熔结而急剧发生部分氧化反应，反应在数秒内完成。
在上述反应时间内，放热反应和吸热反应几乎是同时进行的，因此产生的煤气在离开气化炉之前，碳几乎全部参与了反应。
在高温下所有干馏产物都迅速分解转变为均相水煤气的组分，因而生成的煤气中只含有极少量的CH4。
Texaco水煤浆气化炉所得煤气中含有CO、H2、CO2和H2O四种主要组分，它们存在平衡关系：CO+H2O⇋ CO2+H2。
在气化炉的高温条件下，上述反应很快达到平衡，因此气化炉出口的煤气组成相当于该温度下一氧化碳水蒸气转化反应的平衡组成。
(2)Texaco水煤浆气化主要设备①Texaco气化炉气化炉为一直立圆筒形钢制耐压容器，内壁衬以高质量的耐火材料，可以防止热渣和粗煤气的侵蚀。
气流床气化法流程
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气流床气化工艺
气流床气化工艺气流床气化工艺是一种先进的生物质能源转化技术，通过在高温气流中将固体生物质转化为可燃气体，同时产生热能。
这一技术在能源利用和环保方面有着重要的应用前景，对于推动清洁能源发展、减少化石能源消耗具有重要意义。
气流床气化工艺的原理是利用高温气流对生物质进行气化反应，将生物质中的碳、氢、氧等元素转化为可燃气体，主要成分包括一氧化碳、氢气、甲烷等。
这些可燃气体可以用作燃料供给发电机组发电，也可以用于工业生产中的燃烧或化学反应。
在气流床气化工艺中，生物质被送入气化炉中，通过控制气化温度、气化压力和气流速度等参数，实现生物质的快速热解和气化过程。
在高温气流的作用下，生物质中的大分子有机物被分解成小分子气体，并释放出热能。
同时，气化炉中的气氛是还原性的，有利于生成一氧化碳等可燃气体。
气流床气化工艺与传统燃煤发电相比具有诸多优势。
首先，生物质是可再生资源，气化过程不会增加二氧化碳等温室气体的排放量，有利于减少对环境的污染。
其次，气流床气化技术可以实现生物质资源的高效利用，提高能源利用效率。
再者，气化产生的可燃气体可以替代天然气、煤炭等传统燃料，降低能源成本，减少对非可再生资源的依赖。
气流床气化技术在生物质能源、城市垃圾处理、工业废物处理等领域得到了广泛应用。
在生物质能源领域，气流床气化技术可以处理各类生物质原料，如秸秆、木屑、废弃木材等，实现生物质能源的高效利用。
在城市垃圾处理领域，气流床气化技术可以将垃圾转化为可燃气体和灰渣，实现垃圾资源化利用。
在工业废物处理领域，气流床气化可以处理各类有机废物，减少废物排放对环境的影响。
总的来说，气流床气化工艺是一种具有广阔应用前景的生物质能源转化技术。
通过将生物质转化为可燃气体，实现能源利用和环保的双重目标，有助于推动清洁能源发展，减少对化石能源的依赖。
随着技术的不断进步和应用领域的拓展，气流床气化技术将在未来发挥更加重要的作用，为可持续发展做出贡献。
国产化大型加压气流床煤气化技术-VIP
置，配套生产合成氨，预计示范装置将于 ２０１０ 年 后开始运转。 ２．２ 航天粉煤加压气化技术
航天炉（ＨＴ－Ｌ）粉煤加压气化技术是在借鉴 壳牌、德士古及 ＧＳＰ 加压气化工艺设计理念的基 础上，由北京航天万源煤化工工程技术有限公司 自主开发、具有独特创新的新型粉煤加压气化技 术。此项技术没有经过小试、中试，直接按照工程 设计建设工业化示范装置。２００８ 年先后在安徽临 泉、河南濮阳建成 ２ 套单炉日投煤量 ７２０ｔ 的示范 装置。从目前运行情况看，基本达到设计要求［２］。
１９７８ 年后，随着国民经济的发展，国外不同 的煤气化技术如 ＧＥ （Ｔｅｘａｃｏ）、Ｓｈｅｌｌ、ＧＳＰ 先后引 进到国内。煤气化技术早期的引进的确对我国经 济的发展起到了推动作用，但由于引进的煤气化 技术并不都是完善的技术，而且重复引进严重， 已使我国成为国外气化技术的“试验场”。目前， 世界上只有我国使用如此众多种类的煤气化技 术，许多盲目和不成熟技术的引进令我国付出了 惨重代价。
并完成全部的气化过程。 清华炉（非熔渣 － 熔渣分级气化技术）的特
点为：通过氧气分级供给，气化炉主烧嘴和侧壁 氧气喷嘴分别向气化炉内加氧，使气化炉主烧嘴 的氧气量可脱离炉内部分氧化反应所需的碳与 氧的化学当量比约束，改变了主烧嘴局部区域氧 化强度过高的状态，使气化炉轴向温度均衡并有 所提高，充分发挥气化炉全容积的气化功能。
能力
ｔ 粗醇 ／ｄ
８３．０６ ９８．２ ２．１８ ３９０ 排空
度 ８５％＜２００ 目的粉煤首先储存于常压煤粉仓， 经过计量仓后靠重力落入煤粉变压仓。变压仓用 Ｎ２ 充压，当与煤粉输送仓压力平衡时，煤粉落入 输送仓，然后被 Ｎ２ 输送至气化炉一段和二段喷
（粉煤 ＋ 氮气）来自煤粉制备 旋风分离器
气流床气化技术特点
气流床气化技术特点煤气化是发展洁净煤技术的重要途径。
目前已实现工业化的煤气化技术主要有固定(移动)床气化技术、流化床气化技术和气流床气化技术。
而1000 t/d 以上规模的煤气化装置基本都是采用的气流床气化技术，该技术已成为国内外大规模、高效率煤气化技术的首选技术1、气流床气化技术特点气流床气化又称同向气化或并流气化，属高温气化范围。
以过热蒸汽和氧气为气化剂，携带煤浆或煤粉颗粒通过特殊喷嘴高速喷入气化炉内，瞬间发生火焰反应，气化反应区温度高达2000 ℃，煤粉立即气化，转化为煤气和熔渣，出炉煤气温度1400 ℃左右。
其主要特点如下：(1)气化温度高、强度大，混合充分，（气化强度高，生产能力大）气化炉中部温度为1500～1600 ℃，气体停留时间约为1.0～1.5 s(2)煤种适应性强，气化指标好，有效成分高（更宜选用活性高、地质年龄低、粒度较细、低灰熔点和低灰分的煤）。
灰的质量分数＞30％、灰熔点FT（流动温度）在1450 ℃以上时，则运转困难。
(3)耗氧量大；采用煤粉气力输送能耗大，设备磨损严重。
(4)出炉煤气温度很高，显热损失大；此法的缺点是飞灰带出物的质量分数约为10％之多(5)需配套余热回收及除尘等辅助装置。
（6）对于干粉煤气化技术，煤灰的粘温特性是非常重要的指标，它与气化炉水冷壁渣层特性具有很大的关联性，一般希望粘温曲线比较平缓，以便气化炉的操作窗口较大。
否则，厚度薄的渣层将缩短气化炉水冷壁的寿命，厚度厚的渣层将容易造成堵渣，严重时要停炉处理。
（7）均匀的原料煤是保证一体化现代煤化工装置连续、稳定运行的重要条件，由于煤炭品质的不均匀性，现代煤气化技术要求，最好对原料煤进行均质化，而均质化又受到场地和操作成本的限制。
因此，希望选定的煤气化技术能适应特定的原料煤，并对煤质波动有较强的适应性。
水煤浆和干粉煤技术为主的加压气流床技术由于技术先进，气化压力较高，符合大型化要求，近年来发展较快。
水煤浆加压气流床气化的代表性技术包括GEGP（原Texaco）、多元料浆、多喷嘴对置和E-GAS。
西北院煤气化及多元料浆气化技术简介
B.湿法气化技术 B.湿法气化技术 水煤浆加压气化技术 多元料浆新型气化技术
三、水煤浆加压气化技术
西北化工研究院从1967年开始就进行水煤浆加压气化技 术探索性研究，建立了全流程试验装置。 1979年至1983年，建立了两套水煤浆加压气化模试装置 （规模分别为20kg/h、1.0MPa； 40kg/h、2.0MPa）。 1983年在西北化工研究院建立了中试装置（规模为 1.5t/h，气化压力为3.4MPa，气化炉型分为热壁炉和冷壁 炉），并开展试验研究工作。 本院开展的水煤浆加压气化技术研究工作，主要解决了 如下技术问题，为水煤浆加压气化技术在我国的推广应用奠 定了坚实的基础。
6）通过配煤技术，优化资源配置，既解决了原料成浆性问 题，又解决了灰熔点问题，为多元料浆主要特色之一。 7）独具特色的灰水处理技术（Ⅰ～Ⅲ级换热闪蒸技术）， ）独具特色的灰水处理技术（Ⅰ 减少了设备投资，简化了工艺流程。 8）成熟完善的系统放大技术，解决了不同规模、不同压力 等级装置的气化工程化问题。 9）设备完全立足于国内，投资少，效益显著。 10）三废排放少，环境友好，属洁净气化技术。 10）三废排放少，环境友好，属洁净气化技术。 11）通过十余年的开发和完善，多元料浆气化技术形成了完 11）通过十余年的开发和完善，多元料浆气化技术形成了完 整、系统的气化专利技术。
2.技术特点、创新点和关键技术 2.技术特点、 技术特点
多元料浆新型气化技术使用工艺氧气，对固 态或液态含碳物质所制备的料浆进行部分氧化反 应，生产合成气（CO＋H2）。 应，生产合成气（CO＋H2）。 工艺技术包括： 工艺技术包括： ■ 料浆制备 ■ 料浆气化 ■ 粗煤气洗涤净化 ■ 灰水处理
主要技术特点： 主要技术特点：
本院是水煤浆气化及煤化工国家工程中心的主要成员单位 和技术依托单位，是中西部煤气化工程中心的核心成员单位， 为陕西省煤化工工程中心的挂牌单位。多年来，西北化工研究 院作为全国唯一的煤种评价及气化方法选择的科研机构，出具 的评价结果和方法受到国内外政府及企业的肯定和认同。 西北化工研究院从事的气化研究涉及固定床、流化床和气 流床煤气化技术的三大领域，并以固定床和气流床煤气化技术 开发研究为主要特长。 自2000年以后，本院重点进行多元料浆（水煤浆）气化专 2000年以后，本院重点进行多元料浆（水煤浆）气化专 利技术的推广工作及干煤粉加压气化技术的研究开发工作。
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湿法加压气流床气化技术
4.1 GE的TEXACO水煤浆气化技术
TEXACO气化技术简称TCGP，是美国德士古公司发展起来的，后这项技术被GE 收购。
GE公司的水煤浆炉是粉煤利用技术最早的成熟的技术，在国内外有着广泛的应用。
有很成功的使用实例，从600吨到2500吨都有成功业绩。
国内使用TEXACO 的有黑龙江的浩连河化肥厂、渭河化肥厂、鲁南化肥厂等。
煤种要求：使用面煤，可磨性好，成浆性好（60%以上较优），灰熔点<1350℃灰分<20%，煤种适应性差
优点：
①业绩多，运行稳定②国产化率高
③废水少，污水处理容易④气化强度高，单台炉处理能力大
⑤工艺流程短，操作相对简单⑥气化效率高，有效气比例高
缺点：
①煤种适应性差②烧嘴需定期更换
③气化炉耐火材料使用寿命相对较短
④备煤、空分系统投资大，装置总投资较高
工艺流程图。