固定(移动)床气化法
固定床气化的流程
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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
固定床气化
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常压发生炉煤气生产工艺
常压移动床气化工艺是比较古老的，应用非常普遍的气化方法。其特点是：整个气化过程是在常压下进行的； 在气化炉内，煤是分阶段装人的，随着反应时间的延长，燃料逐渐下移，经过前述的干燥、干馏、还原和氧化等 各个阶段，最后以灰渣的形式不断排出，而后补加新的燃料；操作方法有间歇法和连续气化法；气化剂一般为空 气或富氧空气，用来和碳反应提供热量，水蒸气则利用该热量和碳反应，自身分解为氢气、一氧化碳、二氧化碳 和甲烷等气体。
移动床又叫固定床。移动床是一种较老的气化装置。燃料主要有褐煤、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加入，底部通入气化剂，燃料与气化 剂逆向流动，反应后的灰渣由底部排出。
当炉料装好进行气化时，以空气作为气化剂，或以空气（氧气、富氧空气）与水蒸气作为气化剂时，炉内料 层可分为六个层带，自上而下分别为：空层、干燥层、干馏层、还原层、氧化层、灰渣层，气化剂不同，发生的 化学反应不同。由于各层带的气体组成不同，温度不同，固体物质的组成和结构不同，因此反应的生成物均有一 定的区别。各层带在炉内的主要反应和作用都不同。
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。用作燃料的煤气以单位发热量来衡量，而用作合成气则以CO和H2的体积百分含量来表示。工业煤气一般分为 空气煤气、混合煤气（发生炉煤气）、水煤气、半水煤气和中热值煤气。
工艺分类
常压发生炉
移动床气化炉
技术发展
常压固定床煤气化技术是以空气、蒸气、氧为气化剂，将固体燃料转化成煤气的过程。自1882年第一台常压 固定床煤气发生炉在德国投产以来，该项技术不断得到完善。由于技术成熟可靠，投资少，建设期短，在国内外 仍广泛使用。在冶金、建材、机械等行业用于制取燃气。在中小型合成氨厂用于制取合成气。但可以预计，由于 生产技术不断更新，企业生产规模的不断扩大，装置大型化，这种气化技术由于对原料要求严格，生产能力小， 能耗高等缺点随着时间的推移终将被淘汰。
固定床气化生产工艺流程的组织
由开始仅以褐煤为原料，炉径D = 2 600mm，采用灰斗放置于炉底侧面 和平型炉箅，发展到能使用气化弱黏结性烟煤，加设了搅拌装置和转动 布煤器，炉箅改成塔节型，灰箱设在炉底正中的位置，炉子的直径也在 不断加大，单炉的生产能力可以高达75 000~100 000 m3 /h 。
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任务一 鲁奇加压气化工艺
率低。2 MPa下水蒸气的分解率只有32%~38%，这样就要消耗大量的 水蒸气。
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任务一 鲁奇加压气化工艺
采用液态排渣的鲁奇炉，水蒸气的分解率可以提高到95%左右。 ②气化过程中有大量的甲烷生成(8%~10%)，这对燃料煤气是有利的， 但如果作为合成氨的原料气一般要分离甲烷，其工艺较为复杂。 ③加压气化一般选纯氧和水蒸气作为气化剂，而不像常压气化那样较多
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任务一 鲁奇加压气化工艺
由图2 -2 -2燃料层的分布状况和温度之间的关系可以看出，燃料从上到 下分为干燥层、干馏层、甲烷层、第二反应层、第一反应层、灰渣层。 其中甲烷层、第二反应层、第一反应层为真正的气化阶段;干燥层和干馏 层为原料的准备阶段。第二反应层和甲烷层统称还原层。
仅能承受比气化炉内高0. 25 MPa的压力。
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任务一 鲁奇加压气化工艺
固定(移动)床气化法
※理想发生炉煤气组成:
CO:40%; H2:18.2 %; N2:41.8%; 实际上制取混合发生炉煤气（ CO:↘; H2:↘; N2: ↗; ） 实际上制取混合发生炉煤气，不可避免有许多热损失，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。
⑵沿料层高度煤气组成的变化
⑶炉温：（保持均匀和不结渣） ①水蒸气耗量与原料性质关系：
水蒸气的单位消耗量的差异主要由于原料煤的理化性质 不同，但为防止结渣要提高水蒸气的量。
Байду номын сангаас
②水蒸汽的单位消耗量对水蒸气分解率和气化指标的影
响 提高水蒸气量，但水蒸气分解率却下降，煤气热值降低
3.煤气发生炉 ⑴具有凸型炉箅的煤气发生炉 3M13型煤气发生炉： 其特点：
(1)混合煤气发生炉
b.3MT型混合煤气发生炉
(a)炉上段为圆柱形，下段为圆锥形 (b)炉体内衬耐火砖，周围无水夹套 (c)炉体可转动 (d)炉顶中间有双钟罩自动加煤机 (e)炉顶侧部有搅拌装置 (f)炉底灰盘和T型炉篦固定不动 (g)炉顶盖及加煤、搅拌机构固定不动
3MT型混合煤气发生炉结构图
(1)混合煤气发生炉
（七）气化过程的主要评价指标
2.煤气组成和热值 （1）煤气组成
（2）煤气热值
2.煤气组成和热值
（1）煤气组成
a.可燃成分： (a)H2； (b)CO； (c)CH4等
b.非可燃成分：(a)CO2；(b)N2等
c.有害成分：
(a)H2S；(b)COS；(c)NH3等
2.煤气组成和热值
（2）煤气热值
2.气化过程的控制 目的：高的气化效率
⑴气化炉的选择：
{弱黏结性需破黏选择带搅拌装置的气化炉；机械强度和热
(选学)分析固定床气化技术
煤炭气化生产技术
1.UGI炉结构
炉子为直立圆筒形结构。 炉体用钢板制成，下部设 有水夹套以回收热量、副 产蒸汽，上部内衬耐火材 料，炉底设转动炉篦排灰。
上锥体
水夹套 炉篦传动装置 出灰机械
设备结构简单，易于操作， 不需用氧气作气化剂，热 效率较高，但是生产强度 低，对煤种要求比较严格， 采用间歇操作工艺管道比 较复杂。
由炉底吹入空气，把残留在炉上部及 管道中的水煤气送往贮气柜而得以回收， 以免随吹风气逸出而损失。
10
煤炭气化生产技术
• 3－4分钟循环各阶段时间分配表：
序 号
阶段名称
3min循环,（S） 4min循环, （S）
1
吹风阶段
40～50
60～80
2
3 4
蒸气吹净阶段 2
上吹制气阶段 45～60 下吹制气阶段 50～55
2
60～70 70～90
5
二次上吹阶段 18～20
18～20
11
煤炭气化生产技术
吹风阶段
蒸气吹净阶段
一次上吹制气阶段
下吹制气阶段
二次上吹制气阶段
空气吹净阶段
12 其缺点是生产必须间歇阀门频繁切换，生产效率低
煤炭气化生产技术
软水 蒸汽总阀 上吹蒸汽阀
蒸汽 下吹蒸汽阀 集汽包 上水
集汽包
水 煤 气 发 生 炉
燃 烧 室
废 热 锅 炉
烟 囱 上 行 煤 气 阀 烟囱阀
蒸汽缓冲罐 空气鼓风机
吹风空气阀
洗 气 箱
洗 涤 塔
下行煤气阀 气柜 煤气去净化
气柜水封 图5--27 水煤气站流程
气柜水封
13
煤炭气化生产技术
几种固定床
几种固定床（移动床）气化炉的特点2009-02-21 10:05:37| 分类：默认分类|举报|字号订阅移动床(固定床)气化移动床气化又称固定床气化，属于逆流操作。
分为常压与加压两种。
常压法比较简单，但要求用块煤，低灰熔点的煤难以使用。
加压法是常压法的改进和提高，常用O2与水蒸气为气化剂，对煤种适应性大大提高。
属于这类炉型的气化炉有UGI炉、鲁奇(Lurgi)炉和液态排渣鲁奇(BGL)炉等。
(1) UGI炉固定床气化炉常压UGI炉以块状无烟煤或焦炭为原料，以空气和水蒸气为气化剂，在常压下生产合成原料气或燃料气。
该技术是20世纪30年代开发成功的，设备容易制造、操作简单、投资少。
但是，在日益重视规模化、环境保护和能源利用率的今天，这种常压煤气化技术设备能力低、三废量大以及必须使用无烟块煤等缺点变得日益突出。
①UGI炉单炉生产能力小。
即使是最大的3.6m炉，单炉的产气量也只有12000m3/h(标)左右，使得气化炉数量增多，布局十分困难。
②UGI炉生产现场操作环境恶劣。
一层潮湿，二层闷热，三层升腾的蒸汽让人难以忍受。
③一个制气循环分为吹风、上吹、下吹、二次上吹、空气吹净5个阶段。
气化过程中大约有1/3的时间用于吹风和倒换阀门，有效制气时间少，气化强度低。
另外，需要经常维护气化区的适当位置，加上阀门开启频繁，部件容易损坏，因而操作与管理比较繁琐。
④来自洗气箱和洗气塔的大量含氰废水和吹风气，对河流和空气造成严重污染。
⑤UGI炉对煤质的要求极为严格，原料必须是25~80mm的无烟块煤，入炉煤必须经过筛选，筛选下来的粉煤和碎煤只能低价卖出或烧锅炉。
⑥UGI炉碳转化率低，渣中含碳量高达22%以上，造成煤的大量浪费。
⑦UGI炉出炉煤气中CO+H2只有70%左右，而且炉出口温度低，气体含有相当量的煤焦油，给气体净化带来困难。
UGI炉目前已属于落后的技术，国外早已不再采用。
我国的中小氮肥厂仍有3000多台UGI炉在运转。
固定床连续气化法富氧制气概述
题目：固定床连续气化法富氧制气概述固定床连续气化法富氧制气概述摘要：目前我国大部分化工企业采用固定床间歇式制气法制取半水煤气，CO等含量虽然较高，但不能连续和节能的进行生产。
本文所介绍的这种方法不但可以连续造气、节约能源，而且制成的产品煤气品质较高。
本文从原理、工艺流程、主要系统等进行了简要的概述，还附加了一些实际过程的处理方法等。
关键词：工艺、流程、造气炉、操作方法、液压油系统1．生产原理、工艺流程及工艺指标1．1生产原理以干燥后的焦碳（或焦球）为原料、O2及CO2为气化剂，在新型CO气体发生炉内进行气化反应，制得粗CO气，其主要反应如下：C+O2=CO2+394.5KJ/mol （1）C+CO2=2CO-168.5KJ/mol （2）C+1/2O2=CO+112.9KJ/mol （3）反应主要按（1）、（2）式进行。
反应（1）、（3）为氧化反应，是强放热过程；（2）为还原反应，为吸热反应。
CO2除参加反应外，还起载热体作用和调节温度作用，控制燃烧层最高温度在灰熔点（T2）以下，防止灰渣结块。
1．2工艺流程1．2．2该流程示意图如下[2]：1—CO2罗茨机 2—混合器 3—预热器 4—造气炉5—废热锅炉 6—洗气塔 7—气柜 8—脱硫1．2．3生产流程简述（内蒙古宜化生产工艺）将粒度为25～60mm的合格焦碳加入到自动加焦机，自动加焦机定量将焦炭加入气化炉内，从界区外来的合格的O2和CO2严格按一定比例（1.8～2.1）混合后，从气化炉底部进入，与焦炭进行氧化和还原反应，气化炉产生的粗炉气经过旋风除尘器除去大部分灰尘，并经废热锅炉回收热量后，再进入联合洗气塔，将煤气温度降到45℃以下，同时除去煤气中的大部分粉尘后送至后工段。
1．2．4工艺特点：（1）在常压下连续加料，连续排灰，连续气化，干法排灰气化工艺。
（2）工艺流程简单，为防止CO泄漏，设计上采用严格防泄漏措施。
（3）气化炉生产强度大，易于检修，特殊的炉篦结构，具有均匀布气，破渣、排渣三个功能，并可根据原料特性调整各层布气。
气化炉的基本原理
★表5-6
自热式气化炉中不同产热方式的比较 反应 物质
空气 H2
优点
缺点
适用场合
耗费少 高CH4含量
N2稀释了煤气 H2的分离制造作为合成 气时，CH4需进一步分 离转化 需制氧设备 再生未解决
低热值煤气 加热气
O2 CaO
可获得纯度 高的煤气 不需要制造 O2
中热值煤气 及合成气 合成气和加 热气
3.气化反应器的生产能力 容积气化强度（qm/vR）:
qm-----------固体的质量流量, vR-----------反应器体积，m3 ρ 煤------固体的密度，kg/m3 τ ------平均停留时间，h N----------返混程度 XC---------碳的转化率 K---------反应速率常数 T----------温度
§ 5、煤的气化
§ 5．2 气化炉的基本原理
§ 5．2 气化炉的基本原理
1.气固反应器类型 ⑴几种床层状态 床层：若是在一个圆筒形的容器内安装一个多孔的水平分布板, 并将固体颗粒堆放在分布板上,形成一层固体层,工程上称为”床 层”,简称”床”. ①固定床： 气流速度不致使固体颗粒的相对位置发生变化,即固体颗粒处于 固定状态,床层高度基本上维持不变. ②流化床： 气流速度提高,固体颗粒全部浮动起来,但是仍逗留在床层中不 被流体带出. ③气流床： 进一步提高流速,固体颗粒不能继续逗留在床层中,开始被流体 带出容器外,固体颗粒和分散流动与气体质点的流动类似.
炉内情况:熔池是液态的熔灰、熔盐或熔融金属作为气化剂和煤的
分散剂，作为热源供煤中挥发物的热解和干馏。
⑶各种床层气化炉的比较
固定床 气化过程 流化床 气流床 小煤粒的干或湿 态与气化剂高速 从喷燃器喷入， 在高温高压欠氧 下完成气化 1200～1700 碳转化率高*液 态灰渣易排出放 大容量：5000 吨/日*负荷跟踪 好（50%） *煤种适应性广 熔融床 煤粉与氧一起从 喷嘴喷进熔融金 属表面，在高温 下瞬时气化
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
固定床气化生产工艺流程的组织
任务一 鲁奇加压气化工艺
液态排渣气化炉的主要特点是炉子下部的排灰机构特殊，取消了固态排 渣炉的转动炉箅。在炉体的下部设有熔渣池。在渣箱的上部有一液渣急 冷箱，用循环熄渣水冷却，箱内充满70%左右的急冷水。由排渣口下落 在急冷箱内淬冷形成渣粒，在急冷箱内达到一定量后，卸入渣箱内并定 时排出炉外。由于灰箱中充满水，和固态排渣炉比较，灰箱的充、卸压 就简单得多了。在熔渣池上方有8个均匀分布、按径向对称安装并稍向 下倾斜、带水冷套的钦钢气化剂喷嘴。气化剂和煤粉及部分焦油由此喷 入炉内，在熔渣池中心管的排渣口上部汇集，使得该区域的温度可达1 500℃左右，使熔渣成流动状态。
一转轴上，速度为15 r/ h左右。从煤箱降下的煤通过转动布煤器上的两 个扇形孔，均匀下落在炉内，平均每转可以在炉内加煤150 ~200mm厚。 搅拌器是一个壳体结构，由锥体和双桨叶组成，壳体内通软化水循环冷 却。搅拌器深入到煤层里的位置与煤的结焦性有关，煤一般在 400℃~500℃结焦，桨叶要深入煤层约1. 3m。 (3)炉箅分四层，相互叠合固定在底座上，顶盖呈锥体。
地采用空气加蒸汽的方法。解决纯氧的来源需要配备庞大的空分装置， 加上其他高压设备的巨大投资规模，成为国内一些厂家采用加压气化的 障碍。
三、加压气化炉
加压气化炉以鲁奇炉为代表，又根据气化后炉渣的排出状态不同分为干 法排渣鲁奇炉和湿法排渣鲁奇炉，两种气化炉的结构特点分述如下。
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任务一 鲁奇加压气化工艺
灰渣层位于气化炉的下部，气化剂自下而上穿越1 500℃左右灰渣层， 气化剂升温的同时将灰带走的热量回收，灰渣温度比气化剂温度高30 ℃~50 ℃ 。
燃烧区进行下列主要反应:
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任务一 鲁奇加压气化工艺
固定床气化工艺【参考仅供】
2CO 2H2 CO2 CH4
CO2 4H2 医CH学4参 2考HA2O
1、移动床气化炉的一般知识
医学参考A
气化炉的基本概念
①是煤炭气化的主要反应场所
②高温，加设内璧衬里或加设水夹套。 考虑：入炉
水夹套：保护炉体免受高温，生产蒸汽。煤的分布和
加煤时的密
加煤
封问题。
气化反
系统
应部分
气化炉的组成
排灰系统
考虑：气体的均匀 分布和排灰时的密 封问题
医学参考A
3M-21混合煤气发生炉
炉作加探耐箅用煤火火：机孔衬支构作里撑：用炉一：内个煤总滚料料筒扒层、平，两、使个捅 钟气渣罩化、和剂用公均钎布匀子锥分测及布气传，化动与层装碎的置渣温组圈度成 、
医学参考A
3M-21型移动床混合煤气发生炉
碎渣圈：上面与水套固定，
下部灰有盘6把是灰一刀敞。口当的炉盘箅状和 灰盘物转，动起时储，灰碎、渣出圈灰不和动， 大块水灰封渣的受作到用挤。压和剪切而 碎裂内，壁并斜下钢移筋。当灰渣移到 小盘灰 。大灰刀齿盘处轮固，装定即在在被钢大灰球齿刀上轮刮，上到，灰
碎由渣电圈动的机另通一过作蜗用轮是、和灰 盘底外 密蜗以套封杆灰构用带盘成。动转水大速封齿来装轮调置转节，动出做。炉
歇制气。
医学参考A
（三）煤气发生炉
目前，国内普遍使用的有3M-13型(即3A-13型)、 3M-21型(即3A-21型)、W-G、U·G·I及两段式气 化炉。 这些气化炉的共同特点是都有加煤装置、炉体、 除灰装置和水夹套等。为扩大气化用煤，有的炉 内设置搅拌破黏装置；为使气化剂在炉内分布均 匀，采用不同的炉蓖。 发生炉一般有炉径1000mm、1500mm、 2000mm，3000mm等规格，水煤气炉一般有炉 径 1600mm、1980mm、2260mm、2740mm、 3000mm等。
煤气化炉的分类
煤气化炉的分类煤气化炉的种类有很多，比如鲁奇炉、BGL、德士古水煤浆炉、壳牌熔渣气化炉、灰熔聚、恩德炉、航天炉、E-GAS、多喷嘴、温克勒等。
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。
1．气化炉分类：1.1 固定床气化也称移动床气化。
固定床一般以块煤或煤焦为原料，煤由气化炉顶加入，气化剂（氧气、蒸汽）由炉底送入。
流动气体的上升力不致使固体颗粒的相对位置发生变化，即固体颗粒处于相对固定状态，床层高度亦基本维持不变，因而称为固定床气化。
另外，由于煤从气化炉顶加入，含有残碳的灰渣自炉底排出，在气化过程中，煤粒在气化炉内是从上到下缓慢移动的。
因而又称为移动床气化。
固定床的特点是简单可靠。
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。
1.2 流化床气化流化床气化又称为沸腾床气化。
以小颗粒为气化原料，这些细粒煤在自下而上的气化剂的作用下，保持着连续不断和无秩序的沸腾和悬浮状态运动，迅速地进行着混合和热交换，其结果导致整个床层温度和组成的均一。
流化床技术得到了迅速发展，其原因在于：①生产强度比固定床大；②可用小颗粒煤，无需块煤；③可用褐煤等高灰劣质煤。
1.3 气流床气化气流床技术是一种并流式气化。
气化剂将粉煤（70%以上的煤粉通过200目筛孔）夹带入气化炉，在1500-1900℃高温下将煤一步转化为CO、H2、CO2等气体，残渣以熔渣形式排除气化炉。
也可将煤粉制成水煤浆，用泵送入气化炉。
煤炭细粉粒与气化剂经特殊喷嘴进入反应室，会在瞬间着火，直接发生火焰反应，同时处于不充分的氧化条件下。
因此，其热解、燃烧以及吸热的气化反应，几乎是同时发生的。
随着气流的运动，未反应的气化剂、热解挥发物、燃烧产物裹挟着煤焦粒子高速运动，运动过程中进行着煤焦颗粒的气化反应。
这种运送形态，相当与流化技术领域里对固体颗粒的“气流输送”，因此称为气流床气化。
1.4 熔融床气化熔融床气化也称熔浴床气化或熔融流态床气化。
固定床气化工艺
固定床气化工艺
嘿，你知道吗？有一种特别有意思的东西叫固定床气化工艺。
我记得有一次去参观一个工厂，就看到了这个神奇的工艺在运作。
那场面，真的是让我大开眼界。
一个个巨大的设备就像钢铁巨兽一样矗立在那里，工人们在忙碌地操作着。
其中最吸引我的就是那个固定床气化的装置啦，它就像一个魔法盒子，把一些看起来不咋起眼的原料给变戏法似的变成了有用的气体。
在那里，我看到原料被小心地送进这个装置，然后经过一系列复杂的过程，就有气体产生啦。
那感觉，就像是看着魔术师从帽子里变出兔子一样神奇。
工人们跟我说，这个固定床气化工艺可是有大用处的，能为好多地方提供能源呢。
哎呀呀，说了这么多，其实就是想说，这个固定床气化工艺真的是很特别很重要的东西呀！它就像是一个默默工作的小能手，为我们的生活提供着不可或缺的支持呢！这就是我对固定床气化工艺的印象啦，真的很神奇吧！。
固定床气化合成气组成
固定床气化合成气组成一、引言随着我国经济的快速发展，能源需求日益增长，煤炭作为一种重要的能源资源，在保障国家能源安全方面具有不可替代的作用。
然而，传统的煤炭利用方式存在污染环境、能源利用率低等问题。
为了提高煤炭利用效率，减少环境污染，研究新型煤气化技术成为当前能源领域的重要课题。
固定床气化合成气组成技术作为一种清洁、高效的煤炭利用方式，得到了广泛关注。
本文将对固定床气化合成气组成技术进行详细阐述，以期为我国煤炭清洁利用提供参考。
二、固定床气化合成气组成技术原理固定床气化合成气组成技术是一种以煤炭为原料，通过气化反应将煤炭转化为合成气（一氧化碳和氢气）的高效利用方式。
在固定床气化过程中，煤炭与氧气进行反应，生成合成气、二氧化碳和水。
反应产物经过冷却、分离和净化处理，得到高纯度的合成气。
固定床气化合成气组成技术具有气化效率高、投资成本低、操作简便等优点。
三、固定床气化合成气组成技术优势1.高效利用煤炭资源：固定床气化合成气组成技术可以将煤炭转化为高价值的合成气，提高煤炭利用率，降低能源消耗。
2.环保性能优越：固定床气化过程可以有效减少煤炭直接燃烧产生的污染物排放，降低对环境的影响。
3.灵活调整合成气组成：通过调整气化条件，如氧气与煤炭的摩尔比、气化温度等，可以实现对合成气组成的灵活调整，满足不同应用场景的需求。
4.设备投资低、运行成本低：固定床气化合成气组成设备结构简单，投资成本较低；同时，操作简便，运行成本较低，有利于企业降低生产成本。
四、固定床气化合成气组成技术应用前景1.合成气作为清洁能源：高纯度的合成气可以作为清洁能源应用于发电、供暖等领域，替代传统的煤炭、天然气等能源，降低碳排放。
2.合成气用于化工生产：合成气作为一种重要的化工原料，可用于生产甲醇、合成氨、烯烃等化学品，满足我国化工产业需求。
3.合成气制氢燃料电池：固定床气化合成气组成技术生产的氢气具有高纯度、低杂质的特点，可用于氢燃料电池等新能源领域，推动我国能源结构转型。
煤化工工艺学课件5.3固定(移动)床气化法
产品回收
经过净化的气体产品经过冷却、分离 等步骤，得到各种有用的气体组分， 如氢气、一氧化碳等。
固定(移动)床气化法
04
应用和发展
在煤化工领域的应用
生产合成气
固定(移动)床气化法可用于将煤转 化为合成气，合成气是生产各种 化工产品的原料。
固定(移动)床气化法
03
工艺流程
原料准备
01
02
03
原料准备
将煤破碎至一定粒度，去 除其中的杂质，为气化做 好准备。
煤的输送
通过输送设备将破碎后的 煤送至气化炉的进料口。
煤的干燥
在气化前对煤进行干燥， 以降低气化过程中的水蒸 气分压，提高气化效率。
气化剂的准备
空气的压缩
将空气经过压缩，提高其压力和流速，以满足气化炉的需求 。
未来的研究重点将集中在提高气化效率、降低能 耗和减少污染物排放等方面，以实现绿色、低碳 、可持续发展。
同时，加强国际合作与交流，吸收国外先进技术 成果，也是推动我国煤化工行业发展的重要途径 。
THANKS.
移动床气化法的优点
气化强度高，生产效率高；气化温度均匀，煤气 质量稳定；粗煤气中基本不含焦油、酚等杂质； 用水量较少。
固定床气化法的缺点
气化温度较低，反应速度较慢，生产效率较低； 炉内各段反应温度不均，导致粗煤气中含有一部 分焦油、酚等杂质；需要消耗大量的冷却水来冷 却煤气。
移动床气化法的缺点
对原料煤的粒径要求较高，需要使用粒径较小的 煤；操作复杂，投资较大；煤气中甲烷含量较低 ，热值较低。
针对这些问题，本章提供了相应的解 决方案和措施，有助于指导实际生产 操作和提高产品质量。
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二、水煤气 水煤气是由炽热的碳和水蒸气反应所生成的煤气。燃烧时呈 蓝色，所以又称为蓝水煤气。 需提供水蒸气分解所需的热量，一般采用二种方法： a.交替用空气和水蒸气为气化剂的间歇气化法； b.用氧和水蒸气为气化剂的连续气化法。 1.制气原理 Ｃ＋Ｏ２＋３.７６N2 ＝＝ＣＯ２ ＋ ３.７６ N2 +394.1kJ/mol ３Ｃ＋３H2Ｏ＝＝ ３ＣＯ＋３Ｈ2 - 394.1kJ/mol
(1)混合煤气发生炉
b.3MT型混合煤气发生炉
(a)炉上段为圆柱形，下段为圆锥形 (b)炉体内衬耐火砖，周围无水夹套 (c)炉体可转动 (d)炉顶中间有双钟罩自动加煤机 (e)炉顶侧部有搅拌装置 (f)炉底灰盘和T型炉篦固定不动 (g)炉顶盖及加煤、搅拌机构固定不动
3MT型混合煤气发生炉结构图
(1)混合煤气发生炉
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？
(七)气化过程的主要评价指标
3.煤气产率
煤气产率是指单位质量的原料煤气化后所产煤 气的体积（通常用标准状态下的煤气体积表示）
(1)单位一般为：Nm3/kg(原料煤)
(2)煤气产率的倒数称为单耗，单位
一般为：kg(原料煤)/1000Nm3
(七)气化过程的主要评价指标
4.灰渣含碳量 灰渣含碳量是指灰渣中未气化碳在灰 渣中的含量 (1)底灰中碳含量 (2)飞灰中碳含量
d.TG型混合煤气发生炉
(b)TG-3m II 型 混 合 煤 气 发 生 炉
TG-3m II气化炉与TG-3m
I气化炉的区别只是增加了 搅拌装置，因而可气化Y值 在8～16mm间的粘结性煤
TG-3m II型混合煤气发生炉结构图
⑵威尔曼-格鲁夏(W-G)煤气发 生炉 两种形式： 一种是无搅拌装置的用于气化 无烟煤、焦炭等不黏结性燃 料； 另一种是有搅拌装置的用于气 化弱黏结性烟煤。 国内常用不带搅拌装置的。 其特点是：液压加料，煤连续 进入炉内，液压干法除灰， 全水夹套。
⑵六阶段工作循环 ：
a．吹风阶段 吹入空气，使部分燃料燃烧，将热能积蓄在料层中，废 气经回收热量后排入大气； b. 蒸气吹净阶段 由炉底吹入蒸气，把炉上部及管道中残存的吹风废气排 出，避免影响水煤气的质量； c. 一次上吹制气阶段 由炉底吹入蒸气，利用床内蓄积的能量制取水煤气，煤 气送气柜；
kcal/Nm3
2578 3020 8576 15166 14207 13492 22271 20939
(2)煤气热值
b.高位热值：是指燃烧产物中的水以液态形式存在
可燃气体 MJ/Nm3 H2 CO CH4 C2H6 C2H4 C2H2 C3H8 C3H6 12.75 12.64 39.84 70.35 63.44 58.50 101.27 93.67 高 位 热 值 kcal/Nm3 3046 3020 9516 16794 15152 13973 24188 22373
• 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
Байду номын сангаас –
间歇法制造水煤气
两段：吹空阶段（吹风阶段）； 吹蒸阶段（制气阶段）。 ⑴理想水煤气 生成理想水煤气的方程式：
Ｃ＋Ｏ２＋３.７６ N2 ＋３Ｃ＋３ H2Ｏ＝＝ ＣＯ２ ＋ ３.７６ N2 ＋ ３ＣＯ＋３ Ｈ2 理想水煤气组成：50%ＣＯ与50%Ｈ2 气化效率：100% ⑵实际水煤气 Ｈ2含量高于ＣＯ（ ＣO＋H2Ｏ＝＝ ＣＯ2＋Ｈ2 ） 常含有ＣＯ2、N2 、H2S和ＣＨ4 等 气化效率：60%~65%
灰渣层： 气化剂（Ｏ２ ，H2Ｏ）被预热，气体组成不变； 氧化层： C+O2→CO2 +Q ，（Ｏ２ ↘， CO2↗） C+CO2→2CO -Q（Ｏ２ 耗尽，出现CO，CO2↘ ） 还原层： C+CO2→2CO -Q C+H2O→CO+H2 -Q（CO↗，CO2↘ H2↗） 还原层以上： CO+H2O→CO2+H2 +Q（ CO 稍↘ ， CO2和H2稍↗ ）
2.气化过程的控制 目的：高的气化效率
⑴气化炉的选择：
{弱黏结性需破黏选择带搅拌装置的气化炉；机械强度和热
稳定性差不宜搅拌；原料筛分粒度小的，要求煤气热输送的选择 干法出灰。}
⑵合理气化强度：（温度、原料、气化炉有关）
气化强度超过合理的范围，就可能使灰渣中含碳量 增加和出口煤气中带出物增多，从而增加了原料的损 失，因而降低了煤气产率，并且影响到煤气的质量， 其综合效果是气化效率降低，
1、山渣机 2、灰斗 3、炉栅 4、炉体 5、汽包 6、炉顶 7、双钟罩加烧煤箱 8、斜桥上煤装置
4.煤气发生站工艺流程
有焦油回收的冷煤气工艺流程：这种焦油不能作为重要产品，但必须从 煤气中除去，防冷凝下来堵塞煤气管路和设备。 煤气由发生炉出来，进入竖管直接水冷却器，初步除去重质焦油和粉尘， 煤气被冷到85～95℃，经半净煤气管道进入电捕焦油器，除去焦油雾滴 后进入洗涤塔，煤气被冷却到35℃以下，含尘量下降到100mg/m3以下， 进入净煤气管，再经排送机送到用户。
c.系统热效率反映了整个气化生产 过程中的能量转换效率
（一）煤气化工艺过程
水
锅 炉
水蒸气
余热利用
气
原料煤 煤
备 煤
化
粗煤气
冷却 净化 副产品
产品煤气
炉
空气
空 分
氧气 底灰
§ 5、煤的气化
§ 5.3 固定(移动)床气化法
固定床气化工艺的发展
（1）固定床气化 a.气化炉规格从小到大 b.气化压力从常压到加压 c.排渣从固态到液态 1.移动床气化 （1）混合煤气发生炉 （2）水煤气发生炉 （3）两段混合煤气发生炉 （4）两段水煤气发生炉 （5）Lurgi气化炉
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
(七)气化过程的主要评价指标
5.碳转化率 碳转化率是指在气化过程中消耗的总碳量 占原料煤中碳量的百分数
*注：碳转化率表示的是气化过程中煤炭的转 化效率，而并非表示煤的利用效率
(七)气化过程的主要评价指标
6.气化效率
气化效率是指产品煤气与原料煤所含的化学能之比，故又称为“冷煤 气效率”
(1)计算公式：
煤气热值是指标准状态下的单位体积煤气完 全燃烧后所释放出的热量，分为：
a. 低位热值
b. 高位热值
(2)煤气热值
a.低位热值：指燃烧产物中的水以气态形式存在
可燃气体 低 位 热 值
MJ/Nm3
H2 CO CH4 C2H6 C2H4 C2H2 C3H8 C3H6 10.79 12.64 35.91 63.50 59.48 56.49 93.24 87.67
※理想发生炉煤气组成:
CO:40%; H2:18.2 %; N2:41.8%; 实际上制取混合发生炉煤气（ CO:↘; H2:↘; N2: ↗; ） 实际上制取混合发生炉煤气，不可避免有许多热损失，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。
⑵沿料层高度煤气组成的变化
W-G型混合煤气发生炉结构图
(1)混合煤气发生炉
d.TG型混合煤气发生炉 (a)TG-3mI型混合煤气发生炉
(b)TG-3mII型混合煤气发生炉
d.TG型混合煤气发生炉
(a)TG-3m I型混合煤气发生炉
TG-3m I型气化炉以W-G型气化炉为基型 吸收了Lurgi气化炉的某些结构特点 无搅拌装置，可气化非粘结性煤(Y＜8mm) 采用滚筒式自动加煤机 加煤和排灰均采用可编程序控制器自控
⑶炉温：（保持均匀和不结渣） ①水蒸气耗量与原料性质关系：
水蒸气的单位消耗量的差异主要由于原料煤的理化性质 不同，但为防止结渣要提高水蒸气的量。
②水蒸汽的单位消耗量对水蒸气分解率和气化指标的影
响 提高水蒸气量，但水蒸气分解率却下降，煤气热值降低
3.煤气发生炉 ⑴具有凸型炉箅的煤气发生炉 3M13型煤气发生炉： 其特点：
• 炉顶装有用软化水冷却的搅拌装置，适合气化Y值在 8-16mm间的粘结性煤
• 炉体周围的水夹套可产生0.07MPa(7000mmH2O)的蒸汽
• 炉底为可转动的湿式灰盘和炉蓖 • 炉蓖为凸（宝塔）型，由多层组成，有布风作用 • 炉顶周围有带蒸汽幕的数个探火孔 • 炉顶还装有滚筒式自动加煤机 • 在一定饱和温度下，空气将水蒸气从底部带入气化炉 • 炉内带有搅拌棒破粘
所有产品所含热量 回收利用热量 100% 供给气化炉总热量
c.气化热效率只反映了气化过程中的
能量利用效率
7.热效率
(2)系统热效率
a.系统热效率考虑了整个气化系统 b.计算公式：
所 有 产 品 所 含 热 量回 收 利 用 热 量 100% 供 给 气 化 炉 总 热 量其 它 动 力 消 耗