煤气化简介
煤气化工艺
煤气化工艺煤气化是一种可以将煤作为原料，利用高温化学反应把煤转化成液体燃料或气体燃料的一种工艺。
煤气化技术的出现，使得汽车、船舶和工业火力发电厂的燃料使用更加经济和节能。
煤气化工艺技术在煤资源利用、清洁能源利用等领域发挥着重要作用，并开辟了一条更加绿色、更加可持续的可再生能源生产道路。
一、煤气化反应原理煤气化反应是指在一定温度和气压下，将煤转变为气体或液体燃料等生物燃料的反应过程。
它是一种快速化学反应，是在大量的水分和气体中，碳向氧和氢的过程。
煤气化反应的一般化学方程式如下： C + H2O=> CO2 + H2在此反应过程中，释放的气体是由以碳氧化物和氢气构成的复合气体，其中，氢气是最为重要的成分，可以被利用为能源。
二、煤气化工艺的特点1、煤气化的燃烧温度相对较低。
由于反应温度较低，煤气化产生的气体成分比较清洁，减少了大量污染物的排放，使之成为具有较高环保意义的可再生能源技术。
2、煤气化为非稳定反应。
煤气化过程是一种复杂的反应，反应温度和气压的变化可以影响产物的化学组成，从而影响燃料的性能和热值。
3、煤气化反应时间较短。
煤气化反应的速度较快，只需要几十秒到几十分钟，就可以完成整个反应过程，这也是煤气化技术在实用方面的优点。
三、煤气化工艺的应用1、汽车燃料：煤气化可以生产出含有大量烷烃和烯烃等有机物质的气体混合物，可以用作汽车的燃料。
煤气化技术比传统的石油燃料技术具有更高的热值，更少的污染物，可以大大减少污染物的排放，从而提高空气的质量。
2、工业火力发电：煤气可以用作一种清洁燃料，可以用于工业火力发电。
煤气化燃料可以大大减少污染物的排放，从而有效地保护环境。
3、船舶燃料：煤气可以作为船舶燃料使用，比传统的柴油燃料更加经济和节能。
四、煤气化工艺的发展前景由于煤气化技术具有节能环保、经济实用等特点，未来煤气化工艺将进一步发展，在煤资源利用、清洁能源利用等领域发挥重要作用，开辟出一条更加可持续的可再生能源生产道路。
煤的气化
。
鲁奇( Lurgi) 循环流化床粉煤气化 ( CFB)
• 鲁奇CFB 气化技术采用较高的操作气速( 5～7m/ s) 从而使流化床内粒子更活动, 可在较高温度下操作 ( 950～1100℃) 而无结渣危险, 可适用从高活性到 低活性的原料, 可分离流化床内半焦与灰渣使下部 排灰含碳< 2% ～ 3% , 在接近常压( 0.15MPa) 下, 使 用螺旋进料器, 满足进料器要求而不需昂贵的锁气 系统, 飞灰循环系统采用鲁奇公司多年来CFB 燃烧 成熟技术, 可靠实用。鲁奇CFB 气化技术的特点在 于不刻意追求单一气化炉达到最佳效率, 而在于整 个系统达到最佳效率, 将CFB 气化装置与CFB 燃烬 装置组织在一起, 构成一个系统, 此系统的总碳转 化率可达到95% ～99% 。
其他气化工艺
U—gas气化工业装置流程图
、
用太阳能进行煤炭气 化
• 美国新墨西哥州怀特沙漠试验 地区次莫尔实验室, 使用太阳能 对煤炭进行气化的第一次试验 获得成功。它是用太阳能将煤 炭加热到1920 ℃ , 生产出可燃 煤气。 成分为一氧化碳 26.9%, 氢50.9% , 甲烷 5.4%，碳氢化合 物0.7%，二氧化碳16.1%。 所 使用的日光屏是由许多可活动 的平面镜组成的。
煤炭气化的方法
• 固定床气化法：固体气化原料在高温下与 气化剂发生氧化还原反应，产生以H2、CO 和CH4为有效气体的煤气，气化炉内原料床 层相对稳定或随着原料的消耗缓慢向下移 动。固体原料由气化炉顶加入，灰渣从气 化炉底排除，气化剂由炉底通过炉栅送入 炉内，生成的煤气由炉顶导出。
、
• 流化床煤气化法：采用0 ～ 10 mm 的小颗 粒煤作为气化原料，气化剂为蒸气/空气或 蒸气/氧气，气化剂自下而上经过床层。依 据原料的力度分布和湿度，控制气化剂的 流速，使床内原料煤全部处于流化状态， 在剧烈搅动和回混中，煤粒和气化剂充分 接触，进行化学反应和热量传递。利用碳 燃烧放出的热量，使煤粒干燥干馏和气化。
煤气化技术简介
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.c:\iknow\docshare\data\cur_work\http：\\Coal—gasification-information\煤气化是煤化工的“龙头"，也是煤化工的基础。煤气化工艺是生产合成气产品的主要途径之一，通过气化过程将固态的煤转化成气态的合成气，同时副产蒸汽、焦油、灰渣等副产品。
航天长征公司
煤种基本无限制
鲁西化工
10
非熔渣—熔渣分级气化
气流床
清华大学
煤种基本无限制
阳煤丰喜
11
WHG（五环炉）煤气化
气流床
五环工程公司
煤种基本无限制
尚未投运
12
水煤浆水冷壁煤气化
气流床
清华大学
煤种基本无限制
阳煤丰喜
13
BGL熔渣煤气化
固定床
英国燃气公司
褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤
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。
煤气化技术简介
煤气化技术煤气化已有100多年的发展历史，先后开发了200多种气化工艺或气化炉型，有工业化应用前景的十余种。
煤气化可分为完全气化和不完全气化两大类：完全气化是指煤及其它固体原料与气化剂进行一步法化学反应，生成可燃气或合成气；不完全气化是指固体原料进行热加工时，除生成可燃气外还有含碳固体产物（如煤炼焦过程）。
这些产物又可进行加工利用。
国外为了提高燃煤电厂热效率，减少环境污染，对煤气化联合循环发电技术作了大量工作，促进了煤气化技术的开发。
目前已成功开发出了对煤种适应性广、气化压力高、生产能力大、气化效率高、污染少的新一代煤气化工艺，主要有荷兰壳牌（Shell）的粉煤气化工艺、德国克鲁伯—考柏斯（Krupp—Koppers）的Prenflo工艺，美国德士古（Texaco）和Destec 的水煤浆气化工艺以及德国黑水泵的GSP工艺等。
本章着重介绍我厂油改煤改造工程所引进的Shell粉煤气化工艺技术。
第一节煤气化技术分类及其发展一、煤气化技术分类最常用的气化分类方法是按煤和气化剂在气化炉内的相对运动来划分，大体可分成三种：逆流：固定床、移动床。
煤（焦）由气化炉顶部加入，自上而下经过干燥层、干馏层、还原层和氧化层，最后形成灰渣排出炉外；气化剂自下而上经灰渣层预热后进入氧化层和还原层（两者合称气化层）。
代表炉型为常压UGI炉和加压Lurgi炉，主要用于制取城市煤气。
固定床气化的局限性是对床层均匀性和透气性要求较高，入炉煤要有一定的粒(块)度及均匀性。
煤的机械强度、热稳定性、粘结性和结渣性等指标都与透气性有关，因此，固定床气化炉对入炉原料有很多限制。
并逆流或返混流：流化床、沸腾床。
气化剂由炉底部吹入，使细粒煤（＜6mm）在炉内呈并逆流反应，通常称为流态化或沸腾床气化。
煤粒( 粉煤)和气化剂在炉底锥形部分呈并流运动，在炉上筒体部分呈并流和逆流运动。
为了维持炉内的“沸腾”状态并保证不结疤，气化温度应控制在灰软化温度（ST）以下。
煤气化综述
移动床气化要求10~100mm的且较均匀的块煤
流化床气化要求பைடு நூலகம்~8mm的细粒煤
气流床气化则要求＜0.1mm的粉煤
煤气化的应用领域
1 化学品（化肥、甲醇、二甲醚、烯烃等），是碳一化学的重要途径之一 。 2 为直接液化提供氢源（液体燃料） 3 煤间接液化（液体燃料）
煤气化
6 7 8
4
5
发电、热、化学品多联产（多联供） 联合循环发电（IGCC） （电能 ） 燃料电池（电能 ）
温克勒（Winkle）气化
流化床炉的典型代表是德国的Winkle，最初用来利 用廉价的细煤，后大量用于合成氨工业。
U-GAS气化
U-Gas气化炉是美国燃气工艺研究院（IGT）
从1974年开始研究的流化床气化技术，并于
1994年在上海焦化总厂建成了世界上第一套
U-Gas气化工业装置。
U-GAS气化
进料阀寿命短，最长５个月，依赖进口。
移动床气化——鲁奇气化炉
移动床气化工艺介绍
液态排渣鲁奇炉（ＢＧＬ） 鲁奇公司与英国煤气公司联合开发，操作压力2.5～3.0 ＭＰa，气化温度１４００～１６００ ℃，液态排渣。 与固态排渣比有以下优点： 气化强度高，生产能力大； 水蒸汽耗量低，水蒸汽分解率提高；
气化反应机理
煤气化反应必须经过7步
1、反应气体从气相扩散到固体碳表面；
2、反应气体再通过颗粒的孔道进入小孔的内表面； 3、反应气体分子吸附在固体表面上，形成络合物； 4、络合物之间、络合物与气体分子之间进行反应； 5、吸附态的产物从固体表面脱附；
6、产物分子从固体的内部孔道扩散出来；
7、产物分子从颗粒表面扩散到气相中。
几种煤气化炉
1
2 3
煤气化研究报告
煤气化研究报告随着能源需求的不断增长，煤作为一种重要的能源资源，受到了越来越广泛的关注。
煤气化作为一种高效利用煤资源的技术，也逐渐成为了人们关注的焦点之一。
本文旨在对煤气化技术进行深入的研究，探讨其发展现状和未来发展方向。
一、煤气化技术概述煤气化是指将煤转化为一种可燃气体的过程。
该过程通常包括以下几个步骤：煤的粉碎和干燥、煤的气化反应、气体的净化和加氢、气体的利用。
根据不同的气化剂和反应条件，煤气化可以分为多种类型，如水煤气、干燥煤气、半水煤气等。
煤气化技术具有以下几个显著的优点：1.高效利用煤资源，可以将煤转化为多种高附加值产品，如合成气、甲醇、二甲醚等。
2.可减少煤炭的使用量，降低对环境的影响，减少二氧化碳等有害气体的排放。
3.具有较高的灵活性和适应性，可以根据不同的气化剂和反应条件制备不同种类的气体。
4.煤气化技术具有较高的自主创新能力，可以为国家的能源安全提供保障。
二、煤气化技术的发展现状我国煤气化技术已经有了较长的历史，早在上世纪五六十年代，国内就开始了煤气化的研究和实践。
随着技术的不断发展，我国的煤气化技术已经取得了很大的进展，成为了全球煤气化技术的领先者之一。
目前，我国主要的煤气化技术有两种：一种是以水蒸气为气化剂的水煤气技术，另一种是以空气和氧气为气化剂的干燥煤气技术。
其中，水煤气技术已经成为了我国的主导技术，其优点在于气化反应相对稳定，产物气体质量高，适用于制备高附加值的化学品和燃料气。
除此之外，我国还在煤气化技术方面进行了多项创新，如采用床层气化技术、流化床气化技术等，进一步提高了气化效率和产物气体质量。
三、煤气化技术的未来发展方向未来的煤气化技术发展方向主要有以下几个方面：1.提高气化效率和产物气体质量，降低能耗和环境污染。
2.开发新型气化剂和反应条件，制备更多种类的气体和高附加值产品。
3.开展煤气化与化工、电力等领域的深度融合，实现煤气化产业的协同发展。
4.加强煤气化技术的国际合作和交流，推动我国煤气化技术的国际化进程。
煤炭气化
五.煤炭气化工艺
：Hale Waihona Puke 煤炭气化工艺可按压力、气化剂、 煤炭气化工艺可按压力、气化剂、气化过程供热方式等 可按压力 分类，常用的是按气化炉内煤料与气化剂的接触方式区分， 分类，常用的是按气化炉内煤料与气化剂的接触方式区分， 主要有： 主要有： 固定床气化：在气化过程中，煤由气化炉顶部加入， 1) 固定床气化：在气化过程中，煤由气化炉顶部加入， 气化剂由气化炉底部加入，煤料与气化剂逆流接触， 气化剂由气化炉底部加入，煤料与气化剂逆流接触，相对 于气体的上升速度而言，煤料下降速度很慢，甚至可视为 于气体的上升速度而言，煤料下降速度很慢， 固定不动，因此称之为固定床气化；而实际上， 固定不动，因此称之为固定床气化；而实际上，煤料在气 化过程中是以很慢的速度向下移动的， 化过程中是以很慢的速度向下移动的，比较准确的称其为 移动床气化。 移动床气化。 2) 流化床气化：它是以粒度为 流化床气化：它是以粒度为0-10mm的小颗粒煤为气 的小颗粒煤为气 化原料，在气化炉内使其悬浮分散在垂直上升的气流中， 化原料，在气化炉内使其悬浮分散在垂直上升的气流中， 煤粒在沸腾状态进行气化反应， 煤粒在沸腾状态进行气化反应，从而使得煤料层内温度均 一，易于控制，提高气化效率。 易于控制，提高气化效率。
煤炭气化
一.定义：
煤炭气化是指煤在特定的设备内，在一定温度 及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等） 发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、 CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。
二.煤炭气化条件：
气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。
三.气化用煤的性质：
主要包括煤的反应性、粘结性、结渣性、热稳定性、机械 强度、粒度组成以及水分、灰分和硫分含量等。
名词解释煤气化
名词解释煤气化
煤气化是一种将固体煤转化为可燃气体的过程。
在煤气化过程中，煤被加热到高温下（通常在800°C至1,200°C之间），并在缺少氧气的条件下进行化学反应。
这个过程主要由两个关键步骤组成：
1.干馏：煤在高温下分解为固体残留物（焦炭）和气体产品（煤气）。
这个步骤类似于炼焦过程，其中煤中的挥发性物质被释放出来，形成可燃气体。
2.气化：煤气是一种混合气体，其中包含一系列可燃气体组分，如一氧化碳（CO）、氢气（H2）、甲烷（CH4）等。
气化过程通过进一步的化学反应将焦炭和其他产物转化为这些气体。
煤气化产生的煤气可以用于多种用途，包括能源供应和化学品生产。
它可以用作燃料气体，用于发电、加热和工业过程。
此外，煤气也可以用于生产合成气体、氢气、甲醇等化学品。
煤气化技术的应用可以减少对传统煤炭燃烧的依赖，有助于减少环境污染和温室气体排放。
煤气化
2. 1煤气化技术概述2.1.1煤气化的含义煤的气化过程是热化学过程，煤或煤焦与气化剂(如空气、氧气、水蒸汽、氢气等)在高温下发生化学反应，将煤或煤焦中的有机物转变为煤气地过程(煤气是煤与气化剂在一定条件下反应得倒的混合气体，即气化剂奖每种的碳转化成可燃性气体。
煤气的有效组成成分为一氧化碳、氢气和甲烷。
)。
煤气化过程是进行的一个复杂的多相物理及物理化学过程，反应产生碳的氧化物、氢气、甲烷。
主要是固体燃料中的碳与气相中的氧气、水蒸汽、二氧化碳、氢气之间相互作用。
通过煤气化方法，几乎可以利用煤中所含的全部有机物质，因此，煤气化生产时或得基本有机化学工业原料的重要途径，也可以说，煤气化是将煤中无用固体脱除，转化为洁净煤气的过程，用于工业燃料、城市煤气和化工原料。
2.1.2煤气化技术的含义煤气化技术即煤气化过程所采用的设备、方法。
煤气化是煤化工最重要的方法之一。
煤气化己经有150多年的历史，气化方法有7080种。
开发、选定新型煤气化技术，不仅是经济、合理、有效地利用煤炭资源的重要途径，也是发展煤化工的基础。
中国目前采用的煤气化技术除常压固定床煤气发生炉和水煤气发生炉外，开发和引进了水煤气两段炉、鲁奇加压气化炉和Texaco水煤浆气化技术、Shell气化技术。
目前，新建厂多采用效率较高、制取煤气成分较好的加压Texaco水煤浆气化工艺、加压干粉煤Shell气化工艺和具有自主知识产权的多喷嘴技术。
(2)煤气化过程的主要工艺指标煤气化技术的工艺指标是评价煤气化技术好坏的一个重要方面，只有指标优良的煤气化技术才能给企业带来良好的经济效益，并且节能环保。
通常选择合适的煤气化技术依据的工艺指标有煤气质量、有效气体含量及组成、碳转化率、冷煤气效率等。
1)煤气质量:煤气质量由煤气热值和煤气组成构成。
a.煤气热值:指一标准立方米的煤气在完全燃烧是所放出的热量。
相同所作条件下，煤气热值与气化炉炉型、气化剂类型、操作压力以及煤的挥发分有关。
煤气化技术
煤气化技术煤气化技术是将固体煤转化为气态或液态燃料的一种技术，其主要目的是提高煤的利用率，减少对传统燃料的依赖，达到节能、环保的目标。
本文将从煤气化技术的基本原理、应用领域以及优缺点等方面进行详细阐述。
一、煤气化技术的基本原理所谓煤气化技术，就是将煤通过高温、高压、无氧条件下的气化反应，将煤中的碳、氢、氧等元素与水蒸气或其他工业气体反应，生成一种能源燃气和化工原料的技术。
基本反应式为：C + H2O → CO + H2C + CO2 → 2COH2O + CO → H2 + CO2以上反应产生的气体主要包括一氧化碳（CO）、氢气（H2）和二氧化碳（CO2），其中一氧化碳和氢气是煤气化的两种主要产物，也是煤气化的主要目的。
二、煤气化技术的应用领域煤气化技术可以应用在多个领域，包括：1. 燃料领域：将煤气用作机械动力、燃料燃烧等用途。
2. 化工领域：将煤气用作化工原料，制取烯烃、乙烯、合成氨等。
3. 能源领域：将煤气用作化学燃料，如用合成气生产合成烃等。
4. 环保领域：将煤气用作城市燃气，以代替传统的煤炭、石油等燃料。
5. 冶金领域：将煤气用作高炉燃料，以代替传统的焦炭。
6. 电力领域：利用燃气发电、燃气轮机等，将煤气转化为电能。
三、煤气化技术的优缺点1. 优点：（1）提高煤的利用率：通过煤气化技术，可以将煤中的碳、氢等元素都充分利用，大幅提高煤的利用率。
（2）节约能源：煤气化技术可以将煤转化成可替代传统能源的煤气，实现节能减排。
（3）环保：煤气化技术可以减少尘埃、烟气等污染物的排放，达到环保的目的。
2. 缺点：（1）设备配置复杂：煤气化设备、反应器、气体清洗装置等的设计和制造较为复杂，需要高技术水平的研发和生产。
（2）能源成本高：虽然煤气化技术可以提高煤的利用率，但其能源成本相对较高，需要大量的电力和气体，从而影响了其应用范围和经济效益。
（3）反应过程精确控制难度大：煤气化是一个复杂的反应过程，其反应速度、温度、压力等参数均需要精确控制，一旦发生偏差，就可能影响到产物的质量和产量。
煤炭气化
（4）熔浴床气化。它是将粉煤和气化剂以切线方向高速喷入一温度较高且高度稳定的熔池内，把一部分动 能传给熔渣，使池内熔融物做螺旋状的旋转运动并气化。此气化工艺已不再发展。
实现原理
实现原理
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。
（2）流化床气化：它是以粒度为0-10mm的小颗粒煤为气化原料，在气化炉内使其悬浮分散在垂直上升的气 流中，煤粒在沸腾状态进行气化反应，从而使得煤料层内温度均一，易于控制，提高气化效率。
（3）气流床气化。它是一种并流气化，用气化剂将粒度为100um以下的煤粉带入气化炉内，也可将煤粉先 制成水煤浆，然后用泵打入气化炉内。煤料在高于其灰熔点的温度下与气化剂发生燃烧反应和气化反应，灰渣以 液态形式排出气化炉。
煤炭气化流程简述
煤炭气化流程简述：煤的气化过程是在煤气发生炉(又称气化炉)中进行的。
发生炉是由炉体、加煤装置和排灰渣装置等三大部分构成的，原料煤和气化剂逆向流动，气化原料煤由上部加料装置装入炉膛，依次下行，灰渣炉渣由下部的灰盘排出。
气化剂由炉栅缝隙进入灰渣层，与热灰渣换热后被预热，然后进入灰渣层上部的氧化层；在氧化层中气化剂中的氧与原料中的碳反应，生成二氧化碳，生成气体和未反应的气化剂一起上升，与上面炽热的原料接触，二氧化碳和水蒸气分别与碳反应生成CO和H2，此层称为还原层；还原层生成的气体和剩余未分解的水蒸气一起继续上升．加热上面的原料层，使原料进行干馏，该层称为干馏层；干馏气与上升热气体混合物即为发生炉煤气、热煤气将上部原料预热干燥，进入发生炉上部空问，由煤气出口引出。
发生炉用水夹套回收炉体散热，煤在煤气发生炉中高温条件下受热分解，放出低分子的碳氢化合物，煤本身逐渐焦化，可以近似地看成是炭。
炭再与气化剂发生一系列的化学反应，生成气体产物。
煤气化技术介绍
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
➢ 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
用途 能源 燃烧发电 （10～35MJ/kg）
能源
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）
煤气化：
CnHmOxNySz=C+CO+CO2+H2+NH3+HCN+H2S+COS+••••
Coal Oxygen Steam
C + 1/2 O2
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
GE-Texaco,Shell,GSP,E-Gas,K-T
● 流化床气化
HTW，Winkler， AFB,
● 固定床气化
Lurgi
典型的气化技术
● 移动床 ● 流化床 ● 气流床
Lurgi
HTW KRW AFB
Texaco E-Gas Shell GSP
煤气化技术介绍
介绍内容
❖ 煤炭的特性
❖ 煤气化原理 ❖ 现代煤气化技术发展
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%
煤气化
煤气化的本质和分类
人从众专业直线振动筛，矿用振动筛生产。
煤的气化总的讲是指煤与空气，氧气，二氧化碳水蒸气或这些气体的混合气进行反应得到各种煤气的过程。
所得的煤气可用作燃料或化学合成气合戚液体燃料及其他气体的原料。
煤在氧气中的气化叫作加氢气化。
煤由芳香和氯化芳香结构单元构成，结构单元间有交联键，其周围有守能团．气化时，首先脱挥发物，外围官能团以挥发物形式脱除，部分交联键断裂，氧化芳香物断裂挥拉或转变成新的芳香结构而芳香叠层转变成小的碳微品体，微晶体聚集形成焦炭。
脱挥发物耐也生成了活泼的和不稳定的碳．这些活泼碳既可以直接与周围气体反应也可失去活性成为焦炭。
接着焦炭和挥发分与氧水燕气氧反应生成co, H2和ch4。
因此，气化和干馏的差别在蒸气化时，挥发分和焦进一步转变成气态产物。
由于挥发分比焦更活控，所以煤的气化效率决定于焦的活性。
焦的活性很大程度上又决定于原煤的性质和干馏条件，如加热速度和制备煤焦时的最高温度。
例如，焦的微晶大小决定于原煤的叠层的大小。
交联键的断裂可改善叠层的排列。
生成焦粒的开扎结构比原煤多正是步取决于因脱挥垃分使孔容积增加及因叠层的平行排列使孔容积减少之间的平衡．其他因素如煤灰的催化活性也影响焦的活性。
事实上．气化是一种不完全燃烧，它生成CO和H2．在完全燃烧时则生成CO2和H2O，气化时涉及的基本化学反应与燃烧类似。
主要煤气化技术简介
主要煤气化技术概述摘要介绍了包括Texaco水煤浆气化、Shell煤气化、GSP煤气化、Lurgi煤气化在内的四种主要煤气化技术，分别介绍其工艺流程，以及在应用后对其的评价。
关键词煤气化技术Texaco水煤浆气化Shell煤气化GSP煤气化Lurgi煤气化煤气化是煤转化技术中最主要的方面，它的历史非常悠久，甚至早于发电。
通常，煤的气化泛指各种煤（焦）与载氧的氧化剂（O2、H2O、CO2）之间的一种不完全反应，最终生成由CO、H2、CO2、CH4、N2、H2S、COS等组成的煤气。
煤的气化反应一般可人为简化成氧化（放热）反应（如C+O2），还原（吸热）反应（如C+H2O、C+CO2），甲烷生成（裂解）反应和水煤气平衡反应（CO+H2O）等。
国内外先后开发了100多种气化工艺（炉型），但是最有发展前途的也只有几种[1]。
在这里简要的介绍几种应用广泛的几中煤气化技术，主要包括：Texaco 水煤浆气化、Shell煤气化、GSP煤气化、Lurgi煤气化。
1．Texaco水煤浆气化Texaco（德士古）水煤浆加压气化工艺简称TCGP，是美国德士古石油公司在重油气化基础上发展起来的[2,3]。
TCGP技术包括煤浆制备、灰渣排除、水煤浆气化等技术，其核心和关键设备是气化炉。
它的主要优点是流程简单、压力较高、技术成熟、投资低。
1．1 气化炉内的反应水煤浆和99.6%的纯氧经TCGP烧嘴呈射流状态进入气化炉，在高温、高压下进行气化反应，生成以CO+H2为主要成分的粗合成气。
在气化炉内进行的反应相当复杂，一般认为气化分三步进行：（1）煤的裂解和挥发分的燃烧。
水煤浆和氧气进入高温气化炉后，水迅速蒸发为水蒸气。
煤粉发生热裂解并释放出挥发分。
裂解产物及挥发分在高温、高氧浓度下迅速完全燃烧，同时煤粉变成煤焦，放出大量的反应热。
因此，在合成气中不含有焦油、酚类和高分子烃类。
这个过程相当短促。
（2）燃烧及气化反应。
煤裂解后生成的煤焦一方面和剩作的氧化发生燃烧反应，生成CO、CO2等气体，放出反应热；另一方面，煤焦又和水蒸气、CO2等发生化学反应，生成CO、H2。
煤气化技术简介
关于气化技术、煤质分析的建议一、关于气化技术以煤为原料采用洁净煤气化技术，生产粗合成气已商业化的主要有：1.水煤浆气化技术该技术为美国德士古公司开发后转为美国GE公司所有，它是根据油气化技术的思路开发成功的。
在煤中加入添加剂、助熔剂和水，用磨煤机磨成水煤浆，加压后和氧气一同喷入气化炉进行部分氧化燃烧反应，气化温度1300-1450℃，高温的热气体，用水激冷，除尘后送出。
气化压力4.0-8.7Mpa，液态渣激冷破碎后排出。
它的主要特点是：简单，可靠，投资低，在有备用炉的情况下，年开工率可达95-98%，有效气(CO+H2)≈80-82%,缺点是氧耗较高。
由于它的可靠性，国内大多数煤气化装置均采用此法生产合成气，特别是煤制烯烃的装置大多采用此法生产合成气取得成功的先例，如神华煤制烯烃装置。
2.荷兰壳牌（SHELL）气化技术气化炉为立式圆筒形，炉膛周围安装有沸水冷却管组成的膜式水冷壁，内壁衬有耐热涂层。
气化熔渣在水冷壁涂层上形成液膜，沿壁顺流而下进行分离采用以渣抗渣的防腐办法。
炉体内设有四组粉煤烧嘴，使用寿命一年以上。
气化温度1400-1560℃，碳转化率高达99%，CO+H2可达90%。
该气化技术是干粉和氧，蒸汽在气化炉内进行部分燃烧反应，由于采用干粉气化，氧耗较少，但干粉加压输送用高压N2气或CO2气流输送。
气化后的粗合成气，含尘量大，要用50%冷气激冷，特殊的过滤器过滤灰尘，再用水洗涤。
流程复杂，特别是开车时用特殊的开工烧嘴。
采用对流和辐射废锅回收热量产生蒸汽，因而设备特别复杂，国产化率低，生产过程比较难于掌握。
国内已建的20几台气化炉运行状况不理想，开工率低，比如大唐多伦180万吨甲醇/60万吨MTP装置，建成两年，开车极不顺利，经济效益差。
3.德国未来能源GSP气化技术该技术同SHELL气化技术一样是干粉气化，氧和蒸汽煤粉加压用载气（N2、CO2）送入炉内进行部分氧化反应。
炉体为水冷壁，内壁衬有耐热涂层，使用寿命较长。
各种煤气化技术介绍
各种煤气化技术介绍煤气化技术是将煤转化为合成气的一种技术，合成气主要由一氧化碳（CO）和氢气（H2）组成。
煤气化技术可以实现煤炭资源的高效利用，并且合成气还可以作为化工原料、能源供应和替代燃料等多个领域的重要能源。
下面将介绍几种常见的煤气化技术。
亚煮煤气化技术主要是通过在水中煮沸煤炭来实现煤气化过程。
这种技术具有操作稳定性好、产气质量高、煤耗低等特点。
亚煮煤气化技术可以适用于各种不同性质的煤炭，并可以通过调节操作参数来获得不同产气组成和质量。
2. 固定床煤气化（Fixed Bed Gasification，FBG）固定床煤气化技术是将煤炭放置在固定床上，通过通过煤床中的氧气进行燃烧，从而实现煤的气化。
这种技术具有气化效率高、产气质量稳定、操作灵活等特点。
固定床煤气化技术主要适用于高炉煤气和干、湿煤气的生产。
3. 流化床煤气化（Fluidized Bed Gasification，FBG）流化床煤气化技术是将煤炭与气化剂一起放置在气化反应器中，通过气体的上升速度和反应器中的床层来实现气化过程。
这种技术具有反应温度均匀、气化效率高、适用于多种煤种等特点。
流化床煤气化技术主要适用于高硫煤和高灰煤的气化过程。
4. 上升管煤气化（Entrained Flow Gasification上升管煤气化技术是将煤炭和气化剂一起注入到气化反应器中，通过气化剂的速度和反应器中的温度来实现气化过程。
这种技术具有高气化效率、适用于多种煤种等特点。
上升管煤气化技术主要适用于低灰、低硫和低磷的煤气化过程。
5. 行动床煤气化（Moving Bed Gasification，MBG）行动床煤气化技术是将煤炭放置在一个倾斜的床上，通过流化床的气流来实现气化过程。
这种技术具有气化效率高、产气质量好等特点。
行动床煤气化技术主要适用于低灰和低硫煤的气化过程。
总体来说，煤气化技术具有可替代性化石燃料、高效能源利用和多种资源转化等优势，对于能源的可持续发展具有重要意义。
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1 加热和干燥 2 析出挥发分 3 挥发分和残焦燃烧气化 4 灰渣生成
一、煤气化的概念与基本原理 （续6）
（五）影响煤气化速度的因素 气体扩散速度 化学反应速度
一、煤气化的概念与基本原理 （续5）
（四）煤气化动力工况
1 气化剂扩散通过气流边界层 2 气化剂在碳表面的化学吸附
和化学反应 3 反应产物的脱附和扩散
壳牌气流床气化炉 （Shell）
煤炭气化简介
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二、煤炭气化工艺分类
德士古气流床气化炉（Texaco） •以水煤浆为原料 •以氧气和水蒸汽为气化剂 •在加压下气化 •气化连续进行 •融态排渣
三种类型气化炉的区别
以空气作为气化剂
(m+n)C+(m+0.5n)O2+3.76(m+0.5n)N2 → mCO2 + nCO +3.76(m+0.5n)N2 + Q
• 以碎粒煤（6~20mm）为原料 • 以氧气和水蒸汽为气化剂 • 在加压下（2~4MPa）气化 • 气化连续进行 • 产品气中CH4含量高 • 固态排渣
鲁奇气化炉 （MK)
二、煤气化工艺分类
流动床气化 •流化床气化又称为沸腾床气化 •煤料在炉内呈沸腾状态 •气化剂速度能使碎煤呈浮动甚至沸腾状态
二、煤炭气化工艺分类
二、煤炭气化工艺分类
航天（HT-L）气流床气化炉 •以粉煤为原料 •以氧气和水蒸汽为气化剂 •在加压下气化 •气化连续进行 •融态排渣
二、煤炭气化工艺分类
壳牌（Shell）气流床气化炉 •以粉煤为原料 •以氧气和水蒸汽为气化剂 •在加压下气化 •气化连续进行 •融态排渣
航天气流床气化炉 （HT-L）
固定床间歇式气化的循环步骤
• 送风 • 回收 • 上吹（上吹加氮） • 下吹 • 二次上吹 • 二次回收（吹净）
1）送风的作用和流程
流程 空气 鼓风机→造气炉底部→碳层
德士古气流床气化炉 （ Texaco ）
三、移动床间歇式常压气化炉 （UGI）
以块状无烟煤或焦炭为原料 以空气和水蒸汽分别为气化剂
在常压下气化 气化间断进行
固态排渣
空气煤气的主要成分
• CO2 14~20% • CO 4~8% • N2 70~77%
煤炭气化简介
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以水蒸汽作为气化剂
• C + H2O(汽) = CO + H2 - 123kJ/mol • C + 2H2O(汽) = CO2 + 2H2 - 80kJ/mol
一、煤气化的概念与基本原理 （续7）
（六）煤炭气化产物
xC + 0.5yO2 → CxOy → mCO2 + nCO
800~1200℃时CO\CO2的浓度
浓 度
CO2 CO
距碳粒表面的距离
1200~1400℃时CO\CO2的浓度
浓 度
CO CO2
距碳粒表面的距离
煤炭气化简介
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二、煤气化工艺分类
煤炭气化简介
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二、煤炭气化工艺分类
恩德（Ende）流化床气化炉
• 以碎煤为原料（1~10mm） • 以空气或富氧空气和水蒸汽为气化剂 • 在常压或加压下气化 • 气化连续进行
二、煤炭气化工艺分类
气流床气化
• 气流床气化也称为气流夹带床气化 • 煤料与气化剂呈平行运动 • 煤料在炉内停留时间以秒计 • 气化剂以极快速度通过气化炉
煤炭气化简介
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煤气化简介
晋煤集团安徽临化公司 亓为华
一、煤气化的概念 与基本原理
（一）煤气化的概念
在一定的温度、压力下，用气化剂对煤 进行热化学加工，将煤转化为煤气的过 程。
一、煤气化的概念与基本原理 （续2）
（二）煤气化的主要化学反应
C + H2O(汽) = CO + H2 - 123kJ/mol C + 2H2O(汽) = CO2 + 2H2 - 80kJ/mol CO + H2O(汽) = CO2 + H2 + 42kJ/mol
一、煤气化的概念与基本原理 （续3）
（二）煤气化的化学反应
C + 2H2 = CH4 0.5S2 + H2 = H2S + Q 0.5S2 + CO = COS + Q C + S2 = CS2 + Q C + 0.5H2 + 0.5N2 = HCN
煤炭气化简介
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一、煤气化的概念与基本原理 （续4）
（一）以入炉煤形态分类
1 块煤气化 2 粉煤气化
二、煤气化工艺分类
（二）以操作压力分类
1 常压气化 2 加压气化
二、煤气化工艺分类
（三）以气化连续性分类
1 间歇式气化 2 连续式气化
二、煤气化工艺分类
移动床气化 •煤料与炉体相对静止，靠重力下降 •煤料在炉内停留时间以小时计（1~10小时） •气化剂以较低速度通过床层
目录
• 1、煤气化的概念和基本原理 • 2、煤气化工艺分类 • 3、移动床间歇式常压气化炉（UGI） • 4、航天气流床粉煤加压气化炉（HT-L）
一、煤气化的概念与基本原理 （续1）
（二）煤气化的主要化学反应
C + O2 = CO2 + 402kJ/mol 2C + O2 = 2CO + 237kJ/mol C + CO2 = 2CO - 165kJ/mol 2CO + O2 = 2CO2 + 567kJ/mol
循环流化床气化炉（CFB）（Lurgi）
• 以碎煤为原料 • 以氧气和水蒸汽为气化剂 • 在常压下气化 • 气化连续进行 • 固态排渣
二、煤炭气化工艺分类
ICC灰融聚流化床气化炉
• 以碎煤为原料（1~8mm） • 以氧气或富氧空气和水蒸汽为气化剂 • 在常压或加压下气化 • 气化连续进行
灰融聚 流化床气化炉
二、煤气化工艺分类
（四）以煤的过程动态分类
1 移动床气化 2 流动床气化 3 气流床气化
二、煤气化工艺分类
移动床间歇式常压气化炉（UGI）
• 以块状无烟煤或焦炭为原料 • 以空气和水蒸汽为气化剂 • 在常压下气化 • 气化间断进行 • 固态排渣
煤炭气化简介
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二、煤气化工艺分类
移动床鲁奇气化炉(MK)
Hale Waihona Puke 水煤气的主要成分• CO2 ~5% • CO 35~45% • H2 55~60%
合成氨用半水煤气的主要成分
• CO2 • CO • H2 • N2 • CH4
6~9% 25~30% 35~42% 20~23% 1~2%
1）送风的作用和流程
作用：通过空气中氧与碳的反应， 产生热量蓄积于碳层中，为蒸汽气化 做好准备。