流化床气化技术
我国循环流化床煤气化技术工艺研究现状
我国循环流化床煤气化技术工艺研究现状张进（化工学院能源化学工程14-1班 06142588）摘要：第一台工业流化床自1954年投产以来，在国内外得到了迅速的推广与发展。
近年来，使用循环流化床（CFB）做气化炉的工艺得到了迅速发展，使燃烧效率、碳转换率等得到了较明显的提高。
在国内煤气化领域中，主要用流化床气化炉来气化碎煤。
流化床气化炉在气化高活性、低阶煤种方面,具有其它煤气化技术不可比拟的优势。
[1]综述了循环流化床煤气化工艺流程，并对循环流化床气化的应用情况和工艺特点加以说明。
关键词：流化床煤气化循环流化床气化炉工艺特点煤炭气化是清洁煤利用技术之一。
流化床煤气化技术作为一种清洁煤气化技术更受到了国内外的普遍重视。
循环流化床技术是近年来在沸腾炉上发展起来的一项新技术。
在环保、能源的充分利用、热效率的提高等方面都比沸腾炉效果好，而且在气化高活性、低阶煤种方面，具有其它煤气化技术不可比拟的优势。
[1]发展循环流化床气化技术是适合我国国情的，对满足我国城市民用煤气和工业用煤气的需求、发展清洁煤利用技术有重大作用。
1循环流化床煤气化工艺流程原料煤经皮带运输至破碎机粉碎至4mm以下，送入煤仓备用。
煤粉在开车前将经给料、输送机送入立管中。
开车过程中，细煤粉经给料器、斗式提升机送到计量煤斗，经升压后进入料煤斗，由此稳定地经旋转阀、水冷螺旋给料器进入进料管，并送入循环流化床气化炉下部。
过程中所用空气(或氧气)来自压缩机，经预热后与废热锅炉所产生的水蒸气混合，由炉底经分布板进入炉内。
如有必要可以将气化剂的一部分做为二次气化剂由炉的中下部送入。
生成的煤气由气化炉顶部引出，粗煤气中含有大量的未转化碳颗粒和水蒸气。
经过分离系统分离后，95%以上的颗粒收集下落入立管中，经返料系统返回到气化炉底部。
此外，在喇叭状炉床内还形成物料的内循环。
由于新鲜原料、气化剂和大多数炉灰的循环物质之间的迅速混合，气化反应在气化炉底部附近立即开始进行。
七种煤气化工艺介绍
七种煤气化工艺介绍煤气化是一种将固体煤转化为气体燃料的工艺，通常通过加热煤，使其在缺氧或氧气含量有限的条件下发生化学反应，生成焦炭、煤油和煤气等产物。
以下是七种常见的煤气化工艺的介绍。
1.固定床煤气化工艺：该工艺中，煤通过加热填充在固定的反应器中，在缺氧条件下进行气化。
在高温下，煤发生热解反应，生成固体残渣和一氧化碳、氢气等气体。
这些气体通常用于制造合成气或其他化学品。
2.流化床煤气化工艺：流化床煤气化工艺中，煤通过气化剂和促进剂的喷射，在气化炉内形成流体化床。
在床内，煤被高速的气流悬浮并在其表面上发生化学反应。
这种工艺适用于不同种类的煤，并能高效地产生合成气。
3.乌煤煤气化工艺：乌煤煤气化工艺是在低温和低压下对乌煤进行气化的一种方法。
乌煤是一种硬煤的变种，其含煤量高且易于破碎。
这种工艺能够产生较高浓度的一氧化碳和氢气，适用于燃料气和合成气的生产。
4. Lurgi煤气化工艺：Lurgi煤气化工艺采用干煤粉在喷射炉内与氧气和蒸汽进行气化。
这种工艺具有高效和灵活的特点，适用于各种煤种和煤粉尺寸。
其产气效率高，并且可以在高温下对产生的煤气进行分离和净化。
5. Koppers-Totzek煤气化工艺：Koppers-Totzek煤气化工艺是一种由德国公司开发的工艺。
该工艺利用煤在高温下与氧气和水蒸气进行反应，生成一氧化碳和氢气等气体。
这种工艺有助于减少硫化物和氨等有害物质的生成，并通过循环冷却来提高能源利用率。
6. Shell煤气化工艺：Shell煤气化工艺是一种高效的二代气化工艺，采用了先进的氧气冷喷射技术。
它将煤分解为焦炭和煤气，并将煤气用于合成气和其他化学品的生产。
该工艺具有高效能和较低的二氧化碳排放量。
7. Entrained Flow煤气化工艺：Entrained Flow煤气化工艺中，煤和氧气以高速混合，并通过特殊设计的喷射式燃烧器进行燃烧和气化。
这种工艺能够在高温下快速气化煤并生成高浓度的合成气。
循环流化床技术在能源领域应用的研究
循环流化床技术在能源领域应用的研究近年来，随着环保意识的提高和节能减排的要求，循环流化床技术在能源领域中得到了广泛应用。
循环流化床技术是一种通过高速气流将固体颗粒悬浮在气流中使之高度混合和物理化学变化的技术。
在能源领域中，循环流化床技术主要应用在以下几个方面。
一、煤炭气化煤炭气化是将煤炭等燃料在高温高压下加氢，通过化学反应将其转化为合成气的一种技术。
循环流化床技术在煤炭气化中具有快速气固两相混合、高效传热传质、自动控制等优点，能够有效提高反应效率和气化产物质量，降低气化成本。
目前，循环流化床煤气化技术已经成为我国煤气化产业发展的主流技术之一，应用于煤制氢、合成气、一次甲醇、合成二甲醚、合成石墨烯等领域。
同时，也可以利用煤气作为发电、燃气锅炉和燃气轮机的燃料，实现高效清洁的能源利用。
二、制备微米颗粒材料微米颗粒材料具有广泛的应用前景，如触媒、光学材料、磁性材料、生物医学材料等。
利用循环流化床技术可以制备出高品质、高纯度、高活性的微米颗粒材料。
根据不同的要求，可以采用不同的循环流化床反应器，如气固鼓泡床、气固旋转反应器、气固超声波反应器等。
通过控制反应条件，可以获得不同形态、大小和分布的微米颗粒，从而满足不同领域的需求。
三、焦化废气处理焦化是一种将煤炭加热至高温，使其中的可燃物质分解的工艺。
焦化的过程中会产生大量的废气，其中含有大量的有毒有害物质，对环境和人健康造成极大威胁。
循环流化床技术可以处理焦化废气中的有机物、硫氧化物和氮氧化物等有害物质，将其转化为无害的氮、二氧化碳和水等物质。
在焦化废气处理中，循环流化床技术具有高效率、低能耗、适应性好等优点。
目前，已经有多家企业应用此技术进行焦化废气处理，取得了良好的经济和环保效益。
总之，循环流化床技术在能源领域中有着广泛的应用前景。
技术的不断完善和创新，将有助于提高能源利用效率、保护环境和促进可持续发展。
循环流化床纯氧气化技术介绍
工 程 示 范 及 推 广
0.25 t/d（2008）
2.5 t/d（2008）
5 t/d（2012）
17
5t/d循环流化床富氧/纯氧气化中试试验研究
试验台简介： 2012年建成 炉膛高度：17m 炉膛直径：450mm
运行特性： 给煤量：4~7t/d 运行煤种：褐煤、烟煤、弱粘结性煤 累计运行：近500小时
项目
循环流化床煤气炉
煤气热值（kcal/Nm3）
1350
煤气产量（Nm3/h）
40000
耗煤量（kg/h）
~14.5
酚水量（kg/h）
0
焦油量（kg/h）
0
固体废物（kg/h）
~2650
噪声（dBA）
＜75
两段式煤气炉 1500
6×6000 ~14.5 3730 4970 ~1350 ＜100
本技术与两段炉相比，没有焦油酚水排放，劳动环境明显改善 13
净化工业燃气，1150kcal/Nm3
江苏宿迁项目： 2X25000Nm3/h 工艺特点：粉煤原料生产回转窑冶炼加 热过程的热荒煤气 煤处理量： 240t/d，气化炉内径3.2 m
2013年8月投入商业运行，满负荷运行
热荒煤气，低位热值1150-1250kcal/Nm3
8
技术示范
信发华宇40000Nm3/h项目
阶段 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ VI
名称 点火启动 燃烧升温及蓄热 富氧气化规律探索 富氧气化试验 分级配风试验 返料器给煤试验
运行时间 9小时50分钟
41小时 19小时40分钟 6小时25分钟 22小时30分钟 1小时40分钟
20
试验全过程温度曲线
HYGAS新型高压多级流化床气化技术简介-2015褐煤(低阶煤)清洁高效利用技术与产业发展论坛
HYGAS新型高压多级流化床气化技术简介——建设以褐煤和高灰熔点煤为原料的气化联产芳烃项目上海联化投资发展有限公司2015年6月27日上海联化投资发展有限公司是由内蒙鄂尔多斯乌兰发展集团有限公司和上海鑫兴化工科技有限公司共同设立的合资公司，是美国燃气技术研究院（GTI）授权在全球对其拥有的HYGAS多级流化床气化技术和中国高压多级流化床反应器专利技术进行技术转让、授权使用许可、技术服务的独家全权代理公司（见下页授权书）。
上海联化投资发展有限公司具备设计、建设、运行世界一流大型煤化工项目的经验和能力，可以就投资人对煤化工产业的发展，提供从技术专利转让、工程设计、项目建设、调试开车、生产管理全方位的优质服务。
乌兰发展集团有限公司是内蒙古自治区营业收入超百亿的大型骨干企业之一，是煤炭年产销量近2000万吨、现有下属企业40多个、集煤炭开采、洗选、热电、煤化工等多产业为一体的企业集团。
上海鑫兴化工科技有限公司是一家具有国家化工设计资质和自主知识产权，拥有一大批经验丰富的化工工程设计、施工管理、生产运行骨干人员的专业化公司。
HYGAS 气化炉HYGAS 是高度集成粉煤干燥及低温热解、低温加氢裂解、高温加氢裂解、高温气化供热供氢过程的多级高压流化床气化技术。
HYGAS 气化原料煤种适用范围广，高内水、高灰份、低热值的褐煤和中煤以及高灰熔点烟煤和无烟煤均可使用。
HYGAS 采用独特的粉煤加压输送方式，气化压力0 -8.5MPa ，出炉合成气(干)甲烷含量高达23%、可达终端天然气制气量的50%以上。
HYGAS 气化氧耗低，仅为气流床的35-40%、固定床的70%；耗水为气流床的40-50%，能回用气化冷凝水，真正实现有机废水零排放。
HYGAS 气化直接副产高附加值的芳烃轻质油品，可以深加工为PX 等高级化学品。
HYGAS 煤制天然气生产系统的热效率为68-72%、建设投资比固定床气化和气流床气化分别低15和25%。
循环流化床煤气化工艺的原理和特点
循环流化床煤气化工艺的原理和特点摘要：本文从工艺流程、关键技术以及工艺特点三个方面就循环流化床煤气化工艺展开了详细介绍，并指出循环流化床煤气化工艺由于具有的强适应性、高碳转化率与气化强度，以及使用原料范围广等优势，因而得到了广泛的应用。
关键词：循环流化床煤气化工艺原理与特点一、引言我国在很长时期内将煤作为主要的能源，因此寻找出适合我国国情的洁净煤技术具有非常重要的意义。
作为高效、洁净利用煤炭途径的煤气化工艺，是现代煤化工、循环发电等洁净能源生产中非常关键的工艺之一。
由于循环流化床具有煤种适应性强、传热效率高、易完成大型化操作等优点，因而受到了十分广泛的重视。
二、循环流化床煤气化工艺的流程循环流化床中的皮带将原料煤运输至破碎机中，在将其粉碎在4毫米以下后，运至煤仓中，已备使用。
在开车前，还需利用输送机将煤粉送至立管；在开车过程中，利用提升机将细煤粉送入计量煤斗中，在升高压强后，再将细煤粉从旋转阀、螺旋给料器、进料管中稳定地输送至循环流化床气化炉的下部。
在这一过程中，用到的所有空气均来自于压缩机，将其预热后与锅炉产生的水蒸气进行混合，并从炉底的分布板进入到气化炉内。
气化炉中的温度应保持在1055℃，，气压保持在0.2MPa，气体的流速为1-5m/s，停留时间大约为4至6s。
煤气生成后，从气化炉的顶部将其引出。
由于大量的水蒸气和为转化的碳颗粒夹杂在粗煤气中，因而需要经分离系统进行分离操作。
经分离后，超过90%的颗粒下落至立管中，并重新返回到气化炉的底部。
此外，原料、气化剂等循环物质由于迅速进行了混合，因而在气化炉的底部附近便立即开始了气化反应。
循环物料与加入的新原料之间的比值最高可达到40，因而具有非常高的碳转化率。
气化炉底部的灰经过螺旋出料器，再由旋转阀送出[1]。
生产出的粗煤气在经过锅炉以及列管等回收热量后，温度得到下降，再经洗涤塔除尘与降温后，送入煤气灌中进行储存。
三、循环流化床煤气化工艺的关键技术煤气化的主要场所为反应器，用料的特性、气化能力及反应性能决定了反应器的大小与操作条件。
流化床气化技术在我国的应用现状及发展前景
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生物质流化床气化技术应用研究现状
生物质流化床气化技术应用研究现状随着能源危机的不断加剧和环保意识的增强，生物质成为可再生能源的重要来源之一。
而生物质流化床气化技术作为一种高效利用生物质的能源转化技术，在国内外得到了广泛的应用和研究。
本文就生物质流化床气化技术的应用研究现状进行探讨。
一、生物质流化床气化技术概述生物质流化床气化技术是利用流化床反应器对生物质进行气化反应，使其转化为气体燃料的一种技术。
在流化床内，生物质颗粒被高速气流悬浮并与气体直接接触，因此可以在较低的反应温度下实现生物质的完全气化。
同时，流化床内部的湍流和固体与气体之间的热和质量传递可以进一步提高反应效率。
生物质流化床气化技术具有以下优点：1、资源丰富、可持续。
生物质是可再生资源，来源广泛，包括木材、农作物秸秆、林木剩余物、木薯渣等等。
2、环保效益好。
与传统能源相比，生物质气化产生的二氧化碳排放量低，可以减少对环境的污染。
3、经济效益明显。
生物质气化技术可以实现生物质的高效利用，产生的气体燃料可以替代传统的能源，对于推动节能减排、环境友好的经济模式具有积极的意义。
二、生物质流化床气化技术的应用研究现状1、研究进展在国内外，生物质流化床气化技术得到了广泛应用和研究。
研究人员通过实验室试验和大规模试验，对生物质气化反应的反应温度、反应压力、流化床粒径、生物质种类等参数展开了研究。
在反应温度方面，过高或过低的温度都会导致反应效率的降低。
研究表明，适宜的反应温度一般在800℃-900℃之间。
在生物质种类方面，各种不同的生物质具有不同的物理和化学性质，因此生物质流化床气化反应的效率受到生物质种类的影响。
研究表明，木材和秸秆等较为常见的生物质可以被有效气化。
2、应用场景生物质流化床气化技术在电力、燃气、化工等多个行业中得到了应用。
其中，电力是生物质流化床气化技术的主要应用领域。
在电力领域，生物质流化床气化技术已经得到了广泛的应用。
利用生物质气化产生的气体燃料发电可以替代传统的化石燃料发电，具有环保节能的优势。
流化床气化
煤气的改制/CO变换
CO变换反应：
CO H2O Cat.CO2 H2 41.3MJ / kmol(放热)
催化剂：
（1）铁-铬系催化剂： 以氧化铁为主催化剂，以氧化铬为促进剂，以及用碳酸
钾、硫酸铜、氧化镁等为助催化剂所组成。 适用于含硫很低的煤气；适宜温度：350~600℃
质条件有一定要求。
其他气化方法/地下气化法
(一)有井式地下气化
以空气为气化剂 煤气组成(体积百 分数/%)： H2 14~17； CO 15~19； CH4 1.4~1.5； CO2 9~11； N2 53~55； O2 0.2~0.3 煤气的热值：3.8~4.2MJ/Nm3
有井式缺点:
地下作业量大；气化过程中，平巷空间愈来愈大，容易造 成顶板崩塌，堵塞燃烧空间。
第八节 其他气化方法
• 熔融床气化 • 回转窑气化 • 催化气化 • 地下气化 • 核能气化
其他气化方法/熔融床气化法
一、熔融床气化法
熔融床气化法：将煤粒和气化剂高速喷入高温的熔融浴中， 产生高速旋转和涡流---气液固三相充分混合 和接触，进行气化反应和热量交换---生成的 煤气离开熔融浴，未反应的碳和灰浮在熔融 浴表面，而后排出。
其他气化方法/地下气化法
(二)无井式地下气化
从地面向煤层钻一定数量内孔，孔间 距20~40m，孔的布置可以呈同心圆式， 并使成对之间的煤层相互渗透。 • 对透气性好的浅变质程度煤层
(如褐煤)，不需要进行专门处 理就能渗透。 • 对透气性差的年老煤层，两孔之间 进行贯通-----即沿着两钻孔底部建立 气化通道，形成一个U形炉. 贯通方法: 火力渗透法(煤层渗透性差的不宜用)
粉煤流化床气化技术应用研究
粉煤流化床气化技术应用研究摘要阐述了流化床气化技术是当今煤炭洁净高效利用的关键技术之一。
简单介绍了流化床气化技术的基本原理和影响因素。
分析了国内外已经工业化的流化床气化技术特点。
为未来流化床气化技术的发展提供了一些意见。
关键词流化床气化；洁净煤技术；htw 气化炉；u-gas；灰熔聚流化床中图分类号tq53 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2013）93-0173-02煤炭在我国快速经济增长中发挥核心作用。
煤炭是我国主要能源，目前，我国的煤炭消费量占全球的47%。
我国煤炭传统的利用方式是直接燃烧和火力发电，这两种方法能源利用率低，环境污染严重。
为了解决这些问题，煤炭高效清洁利用是煤化工技术发展的未来之路。
相对于石油和天然气而言，煤是一种难于直接清洁利用的化石能源和重要原料。
煤炭气化的过程实质是将难以加工处理、难以脱除无用组分的固体转化为易于净化、易于应用的气体的过程，简言之，是将煤中的c、h转化为清洁的合成气或燃料气（co+h2）的过程。
煤炭气化是煤炭高效清洁利用的重要途径，也是其他几种洁净煤技术的龙头。
煤流化床气化是流化床中煤在气化剂的作用下，经过氧化和还原反应生成合成气的化学反应过程，在流化床内气体和固体间具有较强的传热和传质效率，床层中气固两相的混合接近于理想混合反应器，床层固体颗粒和温度分布均匀等优势。
同时，流化床技术具有气化温度低，碳转化率相对较高，煤种适应能力强，硫化物和氮化物排放量小等技术特点。
本文针对流化床气化的原理和工业应用情况进行介绍。
1 流化床煤气化原理煤气化反应的实质是煤在气化剂的作用下不完全燃烧生成气体的反化学应过程。
煤进入气化炉内首先发生热解反应，其中包括煤炭颗粒的热裂解和缩聚两种反应过程，两种反应进行程度主要受反应温度所控制，热解反应在煤颗粒没全部转化成气体之前一直都发生；后续的高温主要发生煤的气化反应，主要包括气体-固体之间的非均相反应和气体-气体之间的均相反应。
生物质能的气化和液化技术
生物质能的气化和液化技术生物质能是一种可再生的绿色能源，指的是来自动植物和有机废弃物的能源。
随着全球对环保和可再生能源的追求，生物质能的气化和液化技术日益成为了发展的热点。
一、生物质能的气化技术气化技术是将生物质固体转化为可燃气体的一种技术。
相较于直接燃烧生物质，在气化过程中生成的气体更加干净，对环境的污染更少。
生物质气化技术主要分为固定床气化技术、流化床气化技术和炉膛底部喷嘴气化技术三种。
固定床气化技术将生物质研磨成小颗粒或细末，使其通过加热处理后在氧气或水蒸气的作用下产生可燃气体。
流化床气化技术在高速气流作用下，使生物质展开并在氧气或水蒸气的作用下进行气化。
炉膛底部喷嘴气化技术则是将生物质放入密闭炉膛中，上部加热，底部喷入大量氧气，使生物质在高温下气化产生可燃气体。
二、生物质能的液化技术液化技术是将固态生物质转化为液态燃料的一种技术。
液化后的生物质能够直接应用于燃料电池或发动机中，具有更高的能源使用效率。
生物质液化技术主要分为热解液化、催化液化和溶剂液化三种。
热解液化技术是将生物质经高温热解制得液态产物，然后通过分离、脱色等工艺进行加工。
催化液化技术是在催化剂的作用下将生物质转化为液态产物，催化剂可以选择钠、镁、钙等金属催化剂或是贵金属催化剂。
溶剂液化技术是在有机溶剂的作用下将固态生物质转化为液态产物，常用的有机溶剂有丙酮、二甲醚等。
三、生物质能气化和液化技术的优缺点气化技术和液化技术各有其优缺点。
生物质气化技术具有占地面积小、投资少、成本低和可替代性好等优点，但其需要清洗及处理产物中的灰分和燃气。
液化技术则可以高效利用生物质资源并直接用于燃料电池或内燃机中，但其液态产物的脱水、脱硫、脱氮等处理成本较高。
四、生物质能气化和液化技术的发展前景生物质能气化和液化技术在可再生能源中具有广阔的应用前景。
未来随着对碳排放的限制和对可再生能源的重视，生物质能的气化和液化技术将得到大力推广。
此外，随着技术的进步和工业化的加速，生物质能气化和液化已然成为了绿色能源发展的新方向。
生物质流化床气化工艺流程
生物质流化床气化工艺流程英文回答：Biomass fluidized bed gasification is a thermochemical process that converts solid biomass into a gaseous fuel called syngas. This process involves the combustion of biomass in a fluidized bed reactor, where the biomass particles are suspended in a stream of hot gas. The fluidized bed reactor creates a highly efficient and controlled environment for the gasification process.The biomass feedstock, which can include various types of organic materials such as wood chips, agricultural residues, and energy crops, is first dried and then fedinto the fluidized bed reactor. The reactor is heated to a high temperature, typically around 800-1000°C, using a combination of combustion air and recycled syngas. The high temperature promotes the thermal decomposition of the biomass, releasing volatile gases and producing char.As the biomass particles are introduced into the fluidized bed reactor, they are rapidly heated and undergo pyrolysis, a process in which the biomass decomposes into solid char, liquid tar, and a mixture of gases. The char particles are then partially oxidized in the presence of air, producing carbon dioxide and heat. The heat generated from the partial oxidation of char provides the necessary energy for the gasification reactions to occur.The syngas produced during the gasification process consists primarily of carbon monoxide, hydrogen, and methane, along with other trace gases such as carbon dioxide, nitrogen, and water vapor. The composition of the syngas can be controlled by adjusting the operating parameters of the gasification process, such as the temperature, pressure, and residence time.After the gasification reactions are complete, the syngas is cooled and cleaned to remove impurities such as tar, particulate matter, and sulfur compounds. This can be done through a series of processes, including cyclones, scrubbers, and filters. The cleaned syngas can then be usedas a fuel for various applications, such as power generation, heating, and the production of chemicals and transportation fuels.中文回答：生物质流化床气化是一种热化学过程，将固体生物质转化为称为合成气的气体燃料。
流化床气化技术
COED法流程
Cogas法气化段流程
高温温克勒气化炉与常压温克勒气化炉的比较
项目
常压温克勒气化炉 高温温克勒气化炉
气化条件 压力/MPa 温度/ ℃
气化剂
氧气/(m3/kg煤) 水蒸气/(m3/kg煤)
产率（CO+H2)/(m3/t煤） 气化强度(CO+H2)/[m3/(m2.h)] 碳转化率/%
（2)压力的影响
采用加压流化床气化可改善流化质量，消除一 系列常压流化床所存在的缺陷。
采用加压，增加了反应器中反应气体的浓度， 在相同流量下减小，气流速度，增加了气体与原 料颗粒间的接触时间。在提高生产能力的同时， 可减少原料的带出损失。
在同样生产能力下，可减小气化炉和系统中各 设备的尺寸。
压力的影响
气化生成气和热分解气混合后的组成为：φ(H2)， 57.9％；φ(CO)，31.2％；φ(CH4)，4.0％；φ(C02)，6.6 ％；φ(N2)，0.3％。发热值为12.97MJ∕m3。
由于受焦粉热容量的限制，循环焦粉与进入气化炉 的新焦粉的比例达30︰1，因而，提升管内的循环焦粉 的量极高。气化器的压力较低，但为了能将焦粉提升起 来，燃烧器的出口烟气压力必须维持在0.4MPa以上。加 上燃烧器高温液态排渣，因而增加了技术上的难度。
甲烷生成伴随着热的释放，相应降低了气化过 程中的氧耗。
2、HTW气化工艺流程
大致流程
含水分8~12％的干褐煤输入充压至0.98MPa的密闭料 锁系统后，经螺旋加料器加入气化炉内。白云石、石 灰石或石灰也经螺旋加料器输入炉中。
煤与白云石类添加物在炉内与经过预热的气化剂(氧 气／蒸汽或空气／蒸汽)发生气化反应。携带细煤粉 的粗煤气由气化炉逸出.
流化床气化法
3.高温温克勒（HTW）气化法 ⑴基本原理 ①温度的影响 提高温度 提高CO和H2的浓度
提高碳的转化率 和煤气产率；
※但要防止结渣，可在煤中添加石灰石等来提高煤的软化 点和熔点。 ②压力的影响 加压，床层的膨胀度下降，工作状态比常压稳定。 加压，气流带出量减少，带出物的颗粒尺寸也减小了。 加压，生产能力提高。 加压，煤气热值得到提高。
②温克勒气化工艺的优缺点 优点： 单炉生产能力大； 气化炉结构简单； 可气化细颗粒煤(0~10mm); 出炉煤气基本上不含焦油； 运行可靠，开停车容易。 缺点： 气化温度低（防止结渣）； 气化炉设备庞大()； 热损失大（煤气出炉温度高）； 带出物损失较多（气流中夹带碳颗粒）； 粗煤气质量较差()。
气化炉：
⑵Ｕ－ＧＡＳ气化工艺的特点 ①灰分熔聚及分离（灰渣和半焦选择性分离） a:文丘里管内的气流速度 控制中心管的气流速度，可达到控制排灰量的多少。 b:熔聚区的温度 文氏管气化剂的汽/氧比较低，形成的局部高温区 （比灰熔点低100~200℃），使未燃碳燃烧气化，又使 灰粒相互粘结而团聚。 c:带出细分的再循环。 借助两级旋风分离器实现细粉循环并进一步气化， 生成细灰与床层中的熔聚灰一起形成灰球排出。 ②对煤种有较广泛的适应性 广泛的煤种适应性（一定黏结性的煤无需破黏）和 高的碳的转化率。
气化过程：
气化剂由两处进入气化炉：
①从炉篦进入，维持正常的流化； ②由中心（文氏管）进入灰熔聚区。 由中心进入气体的氧/汽比较大， 故床底中心区(熔聚区)温度较高，当达到灰的初 始软化温度时，灰粒选择性地和别的颗粒团聚起来。 团聚体不断增大，直到它不能被上升气流托起为止。 床层上部空间作用;裂解在床层内产生的焦油和轻油（煤气不 含焦油）。 煤气夹带煤粉由两级旋风分离器分离和收集。
流化床气化技术
流化床气化技术
流化床气化技术是气化碎煤的另一个主要方法。
颗粒可在10mm以下，与固定床要求是块煤有所不同。
其过程是将气化剂（氧气或空气与水蒸汽）从气化炉底部鼓入炉内，炉内煤的细粒被气化剂流动起来，在一定温度下发生燃烧和气化反应。
气流达到一定速度先鼓泡，叫鼓泡床，进一步就湍流，叫湍流床，再进一步叫快速流化床。
应用在气化煤上，形成很多炉型。
美国有U-Gas，德国有高温温克勒HTW，中国有ICC灰熔聚、灰黏聚恩德炉等。
2.1 反应特性：
2.1.1 流化床煤气化的主要反应包括：煤热解反应、热解气体二次反应、煤焦与CO2及水蒸汽反应、水蒸汽变换反应和甲烷化反应。
流化床气化过程也可分为氧化层和还原层。
氧化层高度为约为80-100mm，其高度与原料粒度无关。
氧化层上面为还原层，还原层一直延伸到床层的上部界限。
2.1.2 流化床的气体流量，一方面受到煤粒流化的最小速度--临界速度限制，又不能大于煤粒的终端速度--吹出速度，在两者之间寻求最佳流化速度。
例如，某流化床热态最小速度0.98m/s，最大为7.5m/s。
2.1.3 提高压力，可大幅提高气化强度。
提高温度，可提高煤气转化率及煤气产量。
煤种的适应性：较适合褐煤，长焰煤和弱粘煤，若气化贫煤和无烟煤时要提高温度。
由于流化床是固态干法排渣，为防止炉内结渣，在保持一定流速的同时，要求煤的灰熔点应大于1250℃，气化炉操作温度一般选定在比ST温度低
150-200℃。
流化床生物质气化实验报告
流化床生物质气化实验报告一、实验目的1. 了解流化床气化技术的基本原理和特点；2. 掌握流化床生物质气化实验的操作步骤和注意事项；3. 测定生物质气化产物的组成和质量，并对其进行分析和评价。
二、实验原理生物质气化是将生物质在高温下和少量氧气或水蒸气作用下转化成气体的过程，主要包括物理变化、热解和气化反应。
流化床气化是一种高效、灵活、适用于各种生物质的气化技术。
流化床气化是利用气体动力学的原理，让气体通过布满细孔的固体床层，使床层呈现流化状态，达到充分混合的目的。
在这种状态下，生物质在高温下气化反应所需的温度减低，而且气化反应的速率大大加快。
三、实验步骤1. 实验前的准备工作a. 细磨生物质，并筛选出粒径在0.5~1.0 mm的颗粒；b. 液化气罐、氮气气罐、循环水罐、氢气检测仪等设备检查和准备；c. 将试验设备清洗干净，并进行消毒处理。
2. 生物质预处理a. 将精细磨碎的生物质置于加热炉中，在350°C下干燥2h；b. 将生物质暴露在200°C下，将生物质暴露在300°C、350°C、400°C、450°C温度下，分别在每个温度下干燥12h。
3. 开始实验a. 将预处理好的生物质颗粒装入固定在试验设备内的试验装置中；b. 测定试验开始前的初始重量；c. 打开液化气罐，向试验装置中充入高压液化气体，使固体床层中气体充分流化；d. 开始实验，设定气化反应温度和反应时间。
4. 实验结束a. 关闭液化气罐，气体通道和试验设备内过多的气体通道，使气体压力下降到大气压；b. 将试验装置取出，并将其放置在防护室中，防止气体泄漏；c. 测定固体床层中的残余量和气化产物的组成和质量。
四、实验结果及分析实验中得到的气化产物主要为氢气、甲烷、一氧化碳和二氧化碳等气体，并且检测结果显示气化产物中的氢气占主导地位，说明本次流化床生物质气化实验的效果良好。
同时，我们还对气化产物进行了质量分析，测定其产率、热值和成分等，评价了本次流化床气化实验的效果。
第五章 流化床气化new
(2)流化床气化炉内物料均匀，温度均匀， 流化床气化炉内物料均匀，温度均匀， 流化床气化炉内物料均匀 便于操作控制， 便于操作控制，炉内存在的大量可燃物可 保证生产的安全性。 保证生产的安全性。 (3)气化强度大，便于大规模生产设备的建 气化强度大， 气化强度大 目前长期生产运行的内径5m的恩德炉 设。目前长期生产运行的内径 的恩德炉 台炉产合成气可达4万 台炉产合成气可达 万M3/h，相当于年产合 ， 成氨9万吨和 万吨甲醇。 万吨和10万吨甲醇 成氨 万吨和 万吨甲醇。 (4)添加脱硫剂后可在床内脱除硫磺，减少 添加脱硫剂后可在床内脱除硫磺， 添加脱硫剂后可在床内脱除硫磺 硫排放， 硫排放，利用循环流化床技术后脱硫的效 果更佳。 果更佳。
Winkler气化炉的主要缺点 气化炉的主要缺点: 气化炉的主要缺点
①碳转化率低，由于操作温度低，一般带出 碳转化率低，由于操作温度低， 物占总灰量的70%－80%，含碳 －50%， 物占总灰量的 － ，含碳30－ ， 灰渣占总灰量的20%~30%，含碳 灰渣占总灰量的 ，含碳20%－ － 30%，因此，相对煤耗较高 ，因此，相对煤耗较高; ②气化炉设备庞大，造成容积气化强度较低， 气化炉设备庞大，造成容积气化强度较低， 仅为K-T炉的 ，鲁奇炉的 炉的1/3，鲁奇炉的1/20。 仅为 炉的 。
各类灰熔聚的流化床气化技术都在均匀的流化床 内造成局部的不均匀区，利用成球排灰， 内造成局部的不均匀区，利用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ球排灰，降低了 灰渣含碳量，从而解决了排灰含碳量高的问题。 灰渣含碳量，从而解决了排灰含碳量高的问题。 成球排灰之时， 但 “成球排灰之时，也是气化炉将全面结死之 操作参数温度的范围较窄， 刻”，操作参数温度的范围较窄，如何使其长期 稳定运行倒是应该认真采取些办法的。 稳定运行倒是应该认真采取些办法的。如适当提 高布风算板的斜率，使形成的灰不能在板上滞留 高布风算板的斜率， 结大， 结大，或去掉布风算板改成锥形炉底并用喷嘴组 代替，使炉内不存在任何能让灰渣球滞留的地方， 代替，使炉内不存在任何能让灰渣球滞留的地方， 一旦灰球形成就会突破喷射的气流托力落入灰斗 等。
循环流化床纯氧气化技术介绍
降低原料成本是核心 循环流化床煤气化以廉价粉煤为原料
10
褐煤、长焰煤、不粘性烟煤、弱黏性烟煤
75
原料成本 水电气 人员 固定资产折旧
自动化程度高，大幅降低人力成本 连续可用率高，降低维修及其他成本 可靠性好，使用寿命长，固定资产折旧均摊低
11
经济效益分析
不同煤制工业燃气技术煤气成本对比算例
11 12
13 14
广西平果 河北迁安
山东招远 山东茌平
中铝广西分公司 九江焦化
招金金合 信发华宇(三期)
40000 Nm3/h×5 60000 Nm3/h
20000 Nm3/h 60000 Nm3/h×2
冷煤气 冷煤气
冷煤气 冷煤气
2015年5月建成投产 2015年8月建成投产
2016年4月建成投产 预计2016年12月投产
的合成气，有效气体积大于75%；
能耗及成本低：氧耗低；气化剂高温预热回收煤气热量;水蒸汽分解率高； 40~60%，产生H2并替代部分氧气产生CO，进一步降低氧耗；
技术领先：采用循环流化床工艺，容积气化强度大；与间歇式半水煤气炉
相比，连续鼓风生产，负荷调节率高，煤气品质稳定可靠；
23
技术优势及可靠性
气化剂：富氧（~95%）+水蒸汽
主要产品： • 煤气（CO+H2+CH4有效气体积大于75%）
•
外供蒸汽（1.3~3.8 MPa，饱和），
负荷率：50~110% 年操作时间：8000小时，连续生产
工艺先进及持续研发能力强： • 可采用富氧/纯氧气化 • 可50-110%负荷运行
• 产品气不含焦油、酚类等
第五章流化床气化工艺
二 常压流化床气化的特点
5.带出损失大
严重的带出损失是流化床的一大缺点。煤料中原有的 小颗粒组分以及在气化过程中，由于碳的消耗或热爆裂形 成的细小颗粒都有可能被煤气流所带出。带出物的碳含量 在40~60％，而且这部分飞灰的重新利用，在工艺上和设 备上均存在一定的困难。
二 常压流化床气化的特点
二 常压流化床气化的特点
4.粘结煤需经预处理
措施举例：② 将原料煤与半焦预混合后，再进入流化 床层。当预混合比(半焦／原料煤)在2以上时，其压力为 3.4MPa，温度为538℃的流化床氢气氛下，可维持正常操 作；若使用更大的预混比，操作就会更安全。 若不作事先混合，也可将新鲜煤粉进入床层后与半焦相 混，但这种混合必须是迅速且彻底的，才能防止粘结。也 就是，床层中必须有足够数量半焦和足够大流化床容积。
二 反应特性
（1）流化床煤气化的主要反应包括：煤热解反应、热解气体二次反 应、煤焦与二氧化碳及水蒸气反应、水蒸气变换反应和甲烷化反应。
图5-2 无烟煤在流化床气化炉气化中气体组成及温度分布
（2）
二 反应特性
（2）流化床煤气化炉通过的气体流量，一方面受使床层煤粒流化的 最低流化速度—临界流化速度的限制，另一方面受煤粒的最大流化速 度—终端流化速度（吹出速度）的限制，在两者之间寻求最佳流化速度。 如果流化速度低于临界流速，床层煤粒不能流化而容易造成结渣， 操作恶化甚至停炉。如果流化速度高于终端流速，床层煤粒将被煤气大 量夹带冲出炉外，破坏床层温度，使操作无法进行。 临界流化速度与固体粒度和流体的物理性质有密切关系，可以用实 验方法准确求得，也可以通过实际生产中总结出的经验公式进行计算。 流化床气化炉的操作速度和临界速度之比称为流化数，试验得出在 最佳流化速度下，对应的流化数为1.4~2.0，床层的膨胀比为1.5~2.0，颗 粒的 dmax / dmin =5~6。可以用流化数评价流化床操作状态。
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提高灰熔点方法： 提高灰熔点方法：
当灰分具有一定碱性时，在原料煤中可添加石灰 当灰分具有一定碱性时， 石灰或白云石来提高煤的软化点和熔点。 石、石灰或白云石来提高煤的软化点和熔点。
（2)压力的影响 2)压力的影响 采用加压流化床气化可改善流化质量， 采用加压流化床气化可改善流化质量，消除一 系列常压流化床所存在的缺陷。 系列常压流化床所存在的缺陷。 采用加压，增加了反应器中反应气体的浓度， 采用加压，增加了反应器中反应气体的浓度， 在相同流量下减小，气流速度， 在相同流量下减小，气流速度，增加了气体与原 料颗粒间的接触时间。在提高生产能力的同时， 料颗粒间的接触时间。在提高生产能力的同时， 可减少原料的带出损失。 可减少原料的带出损失。 在同样生产能力下， 在同样生产能力下，可减小气化炉和系统中各 设备的尺寸。 设备的尺寸。
常压温克勒气化炉优点
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。
由于气化的是细颗粒的粉煤，因而可以充分 利用机械化采煤得到的细粒度煤。 由于煤的干馏和气化是在相同温度下进行的， 相对于移动床的干馏区来讲，其干馏温度高 得多，所以煤气中几乎不含有焦油，酚和甲 烷的含量也很少，排放的洗涤水对环境的污 染较小。
2、常压流化床（温克勒炉）气化工艺 常压流化床（温克勒炉）
（1）温克勒气化炉
温克勒气化工艺是最早的以褐煤为原料的常压流化床 气化工艺，在德国的莱纳（Leuna）建成第一台工业炉。 气化工艺，在德国的莱纳（Leuna）建成第一台工业炉。
温克勒气化炉一般工艺流程示意图
结构
该炉是一个高大的圆筒 形容器。 形容器。 在结构和功能上可分为 两大部分： 两大部分： 下部的圆锥部分为流化 床； 上部的圆筒部分为悬浮 床，其高度约为下部流 化床高度的6~10倍 化床高度的6~10倍。 一般沿筒体的圆周设置 二个成三个进口， 二个成三个进口，互成 180。 120。。 180。或120。。
2、HTW气化工艺流程 气化工艺流程
大致流程
含水分8~12％的干褐煤输入充压至0.98MPa的密闭料 ％的干褐煤输入充压至 含水分 的密闭料 锁系统后，经螺旋加料器加入气化炉内。白云石、 锁系统后，经螺旋加料器加入气化炉内。白云石、石 灰石或石灰也经螺旋加料器输入炉中。 灰石或石灰也经螺旋加料器输入炉中。 煤与白云石类添加物在炉内与经过预热的气化剂(氧 煤与白云石类添加物在炉内与经过预热的气化剂 氧 蒸汽或空气／蒸汽)发生气化反应 发生气化反应。 气／蒸汽或空气／蒸汽 发生气化反应。携带细煤粉 的粗煤气由气化炉逸出. 的粗煤气由气化炉逸出 在第一旋风分离器中分离出的较粗的煤粉循环返回气 化炉。粗煤气再进入第二旋风分离器， 化炉。粗煤气再进入第二旋风分离器，在此分离出细 煤灰并通过密闭的灰锁系统将灰排出。 煤灰并通过密闭的灰锁系统将灰排出。 除去煤尘的煤气经废热锅炉生产水蒸汽以回收余热， 除去煤尘的煤气经废热锅炉生产水蒸汽以回收余热， 然后进入水洗塔使煤气最终冷却和除尘。 然后进入水洗塔使煤气最终冷却和除尘。 褐煤水分超过8~12％时，需经预干燥，使煤中水分含 需经预干燥， 褐煤水分超过 ％ 量不大于10％。 量不大于 ％。
压力的影响
对床层膨胀度的影响： ① 对床层膨胀度的影响： 当气流的质量流量不变时，随着压力的提高， 当气流的质量流量不变时，随着压力的提高，床 层膨胀度急剧下降。 层膨胀度急剧下降。 为使膨胀度达到保证正常流化所需的值， 为使膨胀度达到保证正常流化所需的值，则需提 高气体的线速度，即增加鼓风量（生产能力增加）。 高气体的线速度，即增加鼓风量（生产能力增加）。 当负荷、粒度组成、膨胀度均相同的条件下， 当负荷、粒度组成、膨胀度均相同的条件下，加 压下流化床可得到较均匀的床层，气泡含量很少， 压下流化床可得到较均匀的床层，气泡含量很少， 颗粒的往复运动均匀，并具有相当明显的上部界限。 颗粒的往复运动均匀，并具有相当明显的上部界限。 所以，加压流化床的工作状态比常压下稳定。 所以，加压流化床的工作状态比常压下稳定。
1、常压流化床气化
原料: 原料: 流化床采用0~10mm的小颗粒煤作为气化原料 的小颗粒煤作为气化原料。 流化床采用0~10mm的小颗粒煤作为气化原料。 气化剂: 气化剂: 同时作为流化介质， 同时作为流化介质，通过气化炉内的气体分布 炉箅）自下而上经过床层。 板（炉箅）自下而上经过床层。 反应状态： 反应状态： 控制气化剂的流速， 控制气化剂的流速，使床内的原料煤全部处于 流化状态，煤料在剧烈的搅动和返混中， 流化状态，煤料在剧烈的搅动和返混中，煤粒和 气化剂充分接触，进行着化学反应和热量传递。 气化剂充分接触，进行着化学反应和热量传递。 利用碳燃烧放出的热量，提供给煤粒进行干燥、 利用碳燃烧放出的热量，提供给煤粒进行干燥、 干馏和气化。 干馏和气化。
b.气化炉设备庞大。 气化炉设备庞大。 气化炉设备庞大 由于流化床上部固体物料处于悬浮状态， 由于流化床上部固体物料处于悬浮状态， 物料运动空间比固定床气化炉中燃料层和 上部空间所占的总空间大的多， 上部空间所占的总空间大的多，故流化床 气化时以容积计的气化强度比固定床时要 小得多。 小得多。 c.热损失大。 热损失大。 热损失大 炉床内温度分布均匀， 炉床内温度分布均匀，出炉煤气温度几乎 与炉床温度一致，故带走热量较多， 与炉床温度一致，故带走热量较多，热损 失较大。 失较大。
煤加氢气化炉
富氢气制造方法
方法之一是利用水蒸气作为气化剂，在温 度为1000℃ 度为1000℃的富氢气发生器流化床中，与 加氢气化器来的热焦粒进行气化反应 方法之二采用电加热的方法提供制富氢气 所需要的热量，因而此法不需要氧气 方法之三是用水蒸气— 方法之三是用水蒸气—铁法。以空气和水 蒸气作为气化剂，在1100℃ 蒸气作为气化剂，在1100℃的流化床中与 来自加氢气化器的焦粒在压力下反应
d.带出物损失较多。 带出物损失较多。 带出物损失较多 使用细颗粒煤为原料，气流速度较高。 使用细颗粒煤为原料，气流速度较高。 颗粒在流化床中磨损使细粉增加， 颗粒在流化床中磨损使细粉增加，故出炉 煤气中带出物较多。 煤气中带出物较多。 e. 粗煤气质量较差。 粗煤气质量较差。 由于气化温度较低， 由于气化温度较低，不利于二氧化碳还原 和水蒸气分解反应，故煤气中CO2含量偏 和水蒸气分解反应，故煤气中 含量偏 可燃组分含量(如 、 、 高，可燃组分含量 如CO、H2、CH4等)偏 等偏 因此净化压缩煤气耗能较多。 低，因此净化压缩煤气耗能较多。
常压温克勒气化炉缺点
a.气化温度低。 气化温度低。 气化温度低 为防止细粒煤粒中灰分在高温床中软化和结 破坏气化剂在床层截面上的均匀布， 渣，破坏气化剂在床层截面上的均匀布， 流化床气化时的操作温度应控制在 900℃左 ℃ 所以必须使用活性高的煤为原料， 右，所以必须使用活性高的煤为原料，并 因限制了煤气产量和碳转化率的进一步提 高
1、基本原理
（1)温度的影响 1)温度的影响 已知提高气化反应温度有利于二氧化碳还原和水 蒸气分解反应。可以提高气化煤气中一氧化碳和 蒸气分解反应。 氢气的浓度，并可提高碳转化率和煤气产量。 氢气的浓度，并可提高碳转化率和煤气产量。提 高反应温度， 高反应温度，同时要防止灰分结渣而影响过程的 正常进行。 正常进行。
（2）温克勒气化工艺流程
1-料斗；2-气化炉；3-废热锅炉；4，5-旋风分离器； 料斗； 气化炉； 废热锅炉； 旋风分离器； 6-洗涤塔；7-煤气净化装置；8-焦油水分离器；9-泵 洗涤塔； 煤气净化装置； 焦油水分离器；
低温常压温克勒气化工艺流程
原料的预处理 气化 粗煤气的显热回收 煤气的除尘和冷却
(3)工艺条件及气化指标 (3)工艺条件及气化指标
原料: 原料: 粒度为0~10mm的褐煤 不黏煤、 的褐煤、 粒度为0~10mm的褐煤、不黏煤、弱黏煤 和长焰煤等均可使用， 和长焰煤等均可使用，但要求具有较高的反 应性。 应性。 操作温度: 操作温度: 实际操作温度的选定， 实际操作温度的选定，取决于原料的活性 和灰熔点，一般为900℃左右。 和灰熔点，一般为900℃左右。 操炸压力: 约为0.098MPa 操炸压力: 约为0.098MPa 二次气化剂用量 使用二次气化剂的目的是为了提高煤的气 化效率和煤气质量
高温温克勒（HTW） 高温温克勒（HTW）气化法工艺流 程
高温温克勒气化法的基础是低温常压温克勒气化 法。它是采用比低温常压温克勒气化法更高的压 力和温度的一项气化技术。除了保持常压温克勒 气化炉的简单可靠、运行灵活、氧耗量低和不产 生液态烃等优点外，主要采用了带出煤粒再循环 回床层的做法，从而提高了碳的利用率 常压温克勒气化法的工艺缺点，主要是由于操作 温度和压力偏低造成的。为克服上述缺点，需提 高操作温度和压力
第二节 加压流化床气化
1、高温温克勒（HTW）气化法 、高温温克勒（HTW）气化法 2、加氢气化法 3、固体热载体气化法
高温温克勒（HTW） 高温温克勒（HTW）气化法
高温温克勒气化法的基础是低温常压温克 勒气化法。它是采用比低温常压温克勒气 化法更高的压力和温度的一项气化技术。 除了保持常压温克勒气化炉的简单可靠、 运行灵活、氧耗量低和不产生液态烃等优 点外，主要采用了带出煤粒再循环回床层 的做法，从而提高了碳的利用率。
流化床气化技术
流化床气化
本章主要内容 1.常压流化床气化原理 常压流化床气化原理 2.常压流化床（温克勒炉）气化工艺 常压流化床（ 常压流化床 温克勒炉） 3.高温温克勒（HTW）气化法 高温温克勒Βιβλιοθήκη 高温温克勒 ）流化床分类
常压流化床气化 加压流化床气化
第一节 常压流化床气化
1、 常压流化床气化 2、常压温克勒气化炉 、 3、常压温克勒气化炉的工艺条件和气 、 化指标
加氢气化法
1．HYGAS法 HYGAS法 2．Hydrane法 Hydrane法
1．HYGAS法流程 HYGAS法流程
HYGAS气化原理 HYGAS气化原理