国内外煤气化技术介绍

100 1000℃ 常压 空气 360 H2 CO， CO2， N2，NH3，H2S， COS， 灰 460
气化 100 1500℃ 常压 氧 83
100 1500℃ 40atm 氧 83
产物量 1000 物理热
173
173
液渣；化学 化学热；易控制调 能80%或合成 节 气
煤气化的用途：
煤
气化
（η =80% )
取决于热力学平衡和接近平衡的程度
实际气化过程并非按化学计量进行，而是取决于过程的温度控制，以保证
正常的气固流动
备煤，进料，反应，渣排出和气体净化
现代电力和能源化工对煤气化的要求
大规模、高生产能力 单台处理量达 500~2000 ton/day 过程高效 操作压力、操作温度合理 能耗低 设备投资低
863 项 目
科 技 攻 关
国 际 合 作 项 目
国 家 创 新 基 金
军 工 重 点 科 研
山西煤气化工程研究中心简介
1980年成立灰熔聚煤气化课题组；
1994年扩建为气化室；
2001年改名能源环境工程实验室；
2002年改名为煤气化工程研究中心； 2005年成立山西煤气化工程研究中心；进行加压灰熔聚煤 气化工艺大型化的开发。
山西省粉煤气化工程研究中心 2006. 5. 28
介绍内容
煤炭的特性 煤气化原理 现代煤气化技术发展
中科院山西煤化所研究所介绍
1954年10月创建于大连市(中科院煤炭研究室) 1961年迁至太原市
1963年扩建为中国科学院煤炭化学研究所
1965年－1978年改名为燃料化学研究所
1979年复名为中国科学院山西煤炭化学研究所
H2S,NH3, 粉尘， K，Na,Hg CO2
H2
Fuel cell
（η =80% )
电力
64%
净化
变换
合 IGCC 成 气 （η =60% ) 炼油厂 H2
电力
48%
甲醇
DME MTO MTP MTG
直接液化
合成氨
汽油 柴油 油品 NH3 甲醇 合成油
合 成 气
合成
煤气化过程的简单分析：
煤气化通常不希望有焦油等液态产品存在，以消除净化的困难，通常要求
煤燃烧：
Coal Air
C + O2 CO2
H + O2
〔S〕＋ O2 〔N〕＋ O2 Hg 水
H2O
SOX NOX Hg, HgO 水蒸汽
Flue gas
燃 烧 和 气 化 的 对 比
燃烧 煤量 100 温度 1000℃ 压力 常压 介质 空气 介质量 900 产物 CO2，N2， H2O，NOx， SOx， 灰
环境友好，净化成本低 粗煤气、水、灰渣净化处理容易，无环境二次污染 煤种适应性高 可适用于高灰、高灰熔点煤
国内外煤气化工艺
已商业化和正商业化的工艺：
● 气流床气化 ● 流化床气化 ● 固定床气化 GE-Texaco,Shell,GSP,E-Gas,K-T HTW，Winkler， AFB, Lurgi
Gasifier Gas Composition (Vol %) H2 25 - 30 CO 30 - 60 CO2 5 - 15 H2O 2 - 30 CH4 0-5
H2S 0.2 - 1 COS 0 - 0.1 N2 0.5 - 4 Ar 0.2 - 1 NH3 + HCN 0 -0.3 Ash/Slag/PM
人员结构：
现有职工570人，其中科技人员393人，中科院院士1人， 研究员40余人，副研究员及高级工程师110多人，另外还 有在读博士、硕士研究生约150人。
主要研究学科方向 承担国家重大科研项目
煤 化 学 与 化 工 催 化 化 学 与 工 程 新 型 炭 材 料 化 学 反 应 工 程
973
项 目

作为博士生导师注重研究队伍和研究生培养，指导博士生 12 名，发表论 文134篇。

获中科院科技进步一等奖两次、国家 " 八五 " 科技攻关重大科技成果奖一 次、国家发明三等奖一次及若干省、部奖，获国家发明专利和国家实用新 型专利各一项。

国内外煤气化技术介绍
张永奇 王 洋
中国科学院山西煤炭化学研究所
一. 煤炭的组成和用途
煤炭：复杂的有机含碳矿物（从褐煤到无烟煤），以碳为主，
主要成份为C，H，O，N，S；高度芳香化；多少不等的 无机矿物， Ash ： 1～50%， Water: X～60%， Volatile：3～45%
用途
能源 能源
燃烧发电 （10～35MJ/kg）
制合成气 CO+H2，H2 制燃料气CH4,CO,H2 制还原剂（冶金焦，铁合金焦） 制吸附剂（活性炭，活性焦）
典型的气化技术
● 移动床
Lurgi
HTW
● 流化床
KRW AFB Texaco
● 气流床
E-Gas
Shell GSP
Lurgi炉
德国，1930年， 合成气 O2/Steam鼓风
运行装置：
SASOL 97台，南非 大平原 18台，美国 Βιβλιοθήκη Baidu国11台
加压固态排渣 Lurgi
固定床气化炉
历史长，炉数多，使用可靠 逆流热交换，出口温度低（250-650℃） 热效率高 气体干馏产物多，甲烷高，热值高 焦油等杂质多，下游净化困难 使用不粘块煤，价格高 氧消耗低而蒸汽消耗高（1-2kg汽/kg煤） 固定床气体分布影响大，处理能力有限 （500-800吨）
煤气化：
CnHmOxNySz=C+CO+CO2+H2+NH3+HCN+H2S+COS+••••
Coal Oxygen Steam
C+
1/
2
O2
CO CO2 2CO CO + H2
C + O2 C + CO2 C + H2O
C + 2H2
CO + H2O CO + 3H2 〔 S〕 〔N〕
CH4
H2 + CO2 CH4 + H2O H2S+COS NH3+HCN
专家介绍

山西省粉煤气化工程研究中心总工程师。
在中科院山西煤化所长期从事流态化和煤化学工程研究开发，作为项目 负责人成功地开发了灰熔聚流化床粉煤气化技术，为灰熔聚流化床气化技 术第一发明人。 作为首席科学家主持国家重点基础研究发展规划项目 (973)“ 煤热解、气 化及高温净化过程的基础性研究”，为形成新一代煤转化技术奠定了基础。
温度在900℃以上，有足够的停留时间
煤气化的主反应为 C+H2O
CO+H2和C+CO2
2CO，此二反应在高温是
有利的，通常1000℃以上时已达足够平衡转化率
高温高压有利于化学反应进行，但在1000-1200℃以上反应受扩散控制 气化炉炭转化率取决于反应速度和停留时间，气相有效成份浓度（或热值）