第3章 气化技术
气化工程知识点总结
气化工程知识点总结一、气化工程的基本概念气化是指将固体或液体燃料在氧气的氧化剂作用下，生成可燃性气体的化学反应过程。
气化工程是利用气化技术将煤、石油、天然气等碳质资源转化为合成气或氢气等高效能源的过程。
气化工程技术包括固体气化技术、液体气化技术和气体气化技术。
二、气化工程的应用领域气化工程在能源、化工、冶金、环保等领域都有着重要的应用价值。
其中，气化工程在能源领域的应用包括合成气、甲烷化气和氢气等燃料气的生产、发电和燃料气田的开发等方面。
在化工领域，气化工程可用于合成气体、甲烷、合成甲烷和甲烷醇等化工产品的生产。
此外，气化工程还可用于冶金领域的炼铁、炼钢和金属加工工艺的生产。
三、气化工程的原理气化工程是一种多相流动反应过程，包括气相和固相两个主要反应过程。
气化工程的主要原理包括氧化还原反应、碳化反应、水蒸气重整反应和气相燃烧反应等。
在气化工程中，气化剂通过化学反应与固定或液态燃料发生氧化还原反应，生成可燃性气体。
气化剂包括氧气、水蒸气、二氧化碳和氮气等。
四、气化工程的工艺流程气化工程的工艺流程包括气化反应炉的燃料供给、氧气供给和废气排放系统；气化反应炉的生产操作；气化工程的废气处理系统；气化工程的系统运行和维护；气化工程的系统监测和控制等环节。
在气化工程的工艺流程中，需要对气化反应炉的燃料供给、氧气供给和废气排放等系统进行严格的监控和控制，以确保气化工程的高效、稳定和安全运行。
五、气化工程的工艺参数气化工程的工艺参数包括气化温度、气化压力、气化速度和气化效率等。
气化温度是指气化反应炉内的温度，通常控制在800℃~1500℃范围内。
气化压力是指气化反应炉内的压力，通常控制在1~10 MPa范围内。
气化速度是指气化反应炉内的气体流速，通常控制在0.1~5 m/s范围内。
气化效率是指气化反应炉内的气化产物的生成率，通常指标为可燃气体的产率。
六、气化工程的技术发展气化工程的技术发展包括固定气化技术、流化床气化技术和床层气化技术等。
煤化工基础之一气化技术
中国
日本
美国 型煤 水煤浆 循环流化床发电 加压流化床发电 联合循环发电（IGCC）/整体煤气化发电 煤炭气化、液化技术 烟气净化
煤气化的技术地位
化肥、甲醇等 煤基液体燃料
煤
煤气化 合成气 CO+H 2
气化剂以较小的 速度通过床层 时．气体经过固 体颗粒堆积时所 形成的空隙，床 内固体颗粒静止 不动，这时的床 层一般称固定床。 对气化炉而言， 由于气化过程是 连续进行的，燃 料连续从气化炉 的上部加人、形 成的灰渣从底部 连续的排出，所 以燃料是以缓慢 的速度向下移动， 故也称为移动床。
当气流速度继续增大，颗粒之 间的空隙开始增大，床层膨胀， 高度增加，床层上部的颗粒被气 流托起，流体流速增加到一定限 度时，颗粒被全部托起，颗粒运 动剧烈，但仍然逗留在床层内而 不被流体带出，床层的这种状态 叫固体流态化，即固体颗粒具有 了流体的特性，这时的床层称流 化床。
影响因素2：P， 对反应后体积增 加(即分子数增加) 的反应，随着压力 的增加，产物的平 衡含量是减少的； 反之，对于体积减 少的反应加压有利 于产物的生成。
随着压力的增加，气化反应中氧气消耗量减少；同时， 加压可阻止气化时上升气体中所带出物料的量，有效提高 鼓风速度，增大其生产能力。但是，增加压力，反应 C+H2O=H2+CO平衡左移，不利于水蒸气分解，水蒸气消 耗量增多。
煤化工基础之 煤气化技术及设备
宁夏大学化学化工学院
张晓光
能源有限
据世界能源会议统计，世界已探明可采煤炭储量共计 15980亿吨，预计还可开采200年。探明 可采石油储量共计 1211亿吨，预计还可开采30～40年。探明可采天然气储量 共计119万亿立 方米，预计还可开采60年。
气化技术
气化技术概念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。
煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。
▪煤炭气化指在一定温度、压力下，用气化剂对煤进行热化学加工，将煤中有机质转变为煤气的过程。
其涵义就是以煤、半焦或焦炭为原料，以空气、富氧、水蒸气、二氧化碳或氢气为气化介质，使煤经过部分氧化和还原反应，将其在所含碳、氢等物质转化成为一氧化碳、氢、甲烷等可燃组分为主的气体产物的多相反应过程。
对此气体产品的进一步加工, 可制得其它气体、液体燃烧料或化工产品。
经气化，使煤的潜热尽可能多地变为煤气的潜热。
煤气化方法(1)以原形态为主进行分类，有固体燃烧气化、液体燃料气化、气体燃烧料气化及固/液混合燃料气化等。
(2)以入炉煤的粒级为主进行分类, 有块煤气化(6~50mm)、煤粉气化(小于0.1 mm)等。
此外, 入炉燃烧以煤/油浆或煤/水浆形成的，均归入小粒煤和煤粉气化法中。
(3)以气化过程的操作压力为主进行分类, 有常压或低压气化(0~0.35MPa)、中压气化(0.7~3.5 MPa)和高压气化(7MPa)。
(4)以气化介质为主进行分类, 有空气鼓风气化、空气-水蒸气气化、氧-水蒸气气化和加氢气化（以氢气为化剂，由不得煤制取高热值煤气的过程）等。
(5)以排渣方式为主进行分类，有干式或湿式排渣气化、固态或液态排渣气化、连续或间歇排渣气化等。
(6)以气化过程供热方式进行分类，有外热式气化（气化所需热量通过外部加热装置由气化炉内部释放出来）和热载体（气、固或液渣载体）气化。
(7)以入炉煤在炉内的过程动态进行分类，有移动床气化、液化床气化、气流（夹带）床气化和熔融床（熔渣或熔盐、熔铁水）气化等。
(8)以固体煤和气体介质的相对运动方向进行分类，有同向气化或称并流气化、逆流气化等。
气化培训教材
第一章基本概念第一节煤一、煤的概念煤是由古代植物转变而来的大分子有机化合物。
大量堆集的古代植物残体，经过漫长的生物化学和地热、高温的作用，植物中的碳、氢、氧以二氧化碳、水和甲烷的形式逐渐放出而生成含碳较多，含氧较少的成煤植物，再经煤化作用生成煤。
二、煤的分类成煤植物的所有组分都参与煤的形成。
由于成煤植物和煤化程度不同而生成不同种类的煤。
有泥炭(不适于用作工业原料)、褐煤、烟煤和无烟煤。
三、煤的组成煤中有机质主要由碳、氢、氧、氮、硫五种元素构成，碳是其中的主要元素。
煤中的碳含量随煤化程度增加而增加。
年轻的褐煤含碳量低，烟煤次之，无烟煤最高。
氢和氧含量随煤化程度加深而减少；褐煤最高，无烟煤最低，烟煤居中。
氮在煤中的含量变化不大。
硫则随成煤植物的品种和成煤条件不同而有较大的变化，与煤化程度关系不大。
近代概念认为，煤的大分子是由若干结构相似的基本结构单元通过桥键结合而成。
基本单元为主体为缩合的芳香核，单元中的非芳香核部分为杂环、氢化芳环脂肪族基团、含氧官能团和烷基侧键。
煤没有统一的分子式和分子量。
因而不能像描述单一化合物那样来描述煤的性质。
煤中水分和灰分影响煤的使用。
水分和灰分除与成煤条件有关以外，还与开采、储存、运输等条件有关。
煤加热到一定温度时会析出气体和焦油等挥发性物质，扣除水分则为煤的挥发分。
挥发分是煤的一项重要指标，它与煤化程度有关，褐煤的挥发分可在35％以上。
挥发分和含碳量与有机质的组成和性质有关。
直接测定煤中的有机质是困难的。
但对煤进行工业分析和元素分析，再配合其他特性测定(如热值、粘结性、胶质层厚度、活性等)，可以基本掌握煤的性质，判断煤的种类和加工利用的效果。
表(1—2)列出本厂用煤的工业分析和元素分析数据。
煤的水分和灰分含量变化很大，同一种煤的分析结果用不同的基准表示差别很大。
中国现行煤炭分析采用的基准和它们的见下表。
表1—1 中国现行煤炭分析基准中国煤炭基准之间的关系表中：Mt——全水分，％；Mf——外在水，％；Minh——内在水，％；St——煤中全硫；So——有机硫，％；Sp——硫化铁硫，％；Ss——硫酸盐硫，％；C，H，O，N——分别为煤中碳、氢、氧、氮元素；A——煤中的灰分，％；常见的各种煤元素分析：表1—2 我厂用煤的工业分析和元素分析四、灰分灰分（A）的化学组成及性质：煤的灰分是指煤中所有可燃物质完全燃烧以及煤中矿物质在高温下产生分解、化合等复杂反应后剩下来的残渣。
煤炭气化技术课件
6. 不同煤气化技术对煤质的要求 --水煤浆气化
如果气化炉后面带废锅，要关注灰的沾污 指数。研究认为，废锅积灰与灰的玷污指 数有关，即与煤灰中的碱性氧化物有关， 特别是Na2O含量。因为一般认为碱金属的 氧化物要在650℃以下才会冷凝析出。
6. 不同煤气化技术对煤质的要求 --流化床气化
① 煤的反应性：任何类型气化炉都必须达到 较高的碳转化率才具有经济效益或实用价 值。而碳转化率主要与煤的反应活性、煤 在气化炉中的停留时间和气化温度有关。 考虑到气化炉的生产强度及动力消耗，即 便是在循环流化床气化炉中，煤颗粒的停 留时间也有一定限制。因此要保证较高的 碳转化率必须提高煤的反应性。煤的反应 性除了与其本身性质有关外，温度和压力 也是重要的影响因素。
6. 不同煤气化技术对煤质的要求 --干粉气流床
③ 煤灰粘温特性：为了能使水冷壁正常挂渣， 并且气化炉能顺利排渣，在气化炉温下， 要求煤的灰渣粘度范围在25～40Pa·S。另 一方面，要求煤灰粘温曲线平缓，以保证 气化炉有较宽的温度操作窗口。
6. 不同煤气化技术对煤质的要求 --干粉气流床
③ 煤灰粘温特性：为了能使水冷壁正常挂渣， 并且气化炉能顺利排渣，在气化炉温下， 要求煤的灰渣粘度范围在25～40Pa·S。另 一方面，要求煤灰粘温曲线平缓，以保证 气化炉有较宽的温度操作窗口。
煤炭气化
贺百廷 2014.12.20
目录
一．煤制油化工产业现状 二．煤气化定义、化学反应、过程 三．原料煤及煤灰的特征描述 四．煤气化系统组成 五．煤气化技术分类及特点 六．煤气化技术发展趋势 七．煤气化技术的选择方法 八．对一些热点话题的思考
一. 煤制油化工产业现状
1. 煤制油化工产业：直接液化、间接液化、 煤制烯烃、煤制天然气、煤制乙二醇、煤 制芳烃、褐煤提制等
德士古水煤浆加压气化技术
德士古水煤浆加压气化技术目录第一章：德士古水煤浆加压气化技术概况第一节：概述第二节：国外进展情形第三节: 国内进展情形第四节：德士古水煤浆加压气化技术有待改进第二章：煤及水煤浆的性质第一节：煤的工业分析和元素分析第二节：煤的工艺性试验第三节：德士古对水煤浆性质的要求第三章：气化原理及操作条件的选择第一节：德士古水煤浆加压气化原理第二节：气化反应条件的选择第四章：德士古水煤浆加压气化工艺流程及要紧设备第一节：工艺流程叙述第二节：要紧设备介绍第五章：开停车方法第一节：原始开车前的检查预备工作第二节：气化炉的烘炉第三节：正常开车第四节：正常停车第五节：紧急停车第六章：正常操作要点第七章：PLC和DCS简介第一节：联锁和可编程操纵器（PLC）第二节：集中分散操纵系统（DCS）第八章：一样故障及处理第九章：安全生产第一节：概述第二节：装置设计中的防范措施第三节：安全生产治理第一章德士古水煤浆加压气化技术概况第一节概述****化学工业20万吨/年甲醇项目是新建一套利用神木本地所产烟煤作为原料，经空分、气化、净化、合成等几个化工工序，年产20万吨甲醇的生产装置。
其中气化装置是采纳德士古水煤浆加压气化工艺，向甲醇生产制备合格水煤气。
煤气化已有一百多年的进展历史，先后开发了一百多种气化工艺和气化炉型，有工业应用前景的十余种。
煤气化分类无统一规定，最常用的是按原料在气化炉内的移动方式分为固定床、流化床和气流床三种：固定床气化是块煤从炉顶加入，自上而下经历干燥、干馏、还原、氧化和灰渣层，灰渣最终经灰箱排出炉外；气化剂自下而上经灰渣层预热后进入氧化层和还原层，生成的煤气显热用于煤的干馏和干燥。
固定床气化的局限性是对床层平均性和透气性要求专门高，要求入炉煤要有一定的粒（块）度及平均性，对煤的机械强度、热稳固性、含碳量、灰熔点、粘结性、结渣性等指标都有比较严格的限制。
流化床气化是气化剂由炉下部吹入，使细粒煤（﹤6mm）在炉内呈并逆流反应，为了坚持炉内的“沸腾”状态并保证不结疤，气化温度应操纵在灰软化温度（T2）以下，要幸免煤颗粒相聚而变大以致破坏流态化，明显不能使用粘结性煤。
气化工艺操作规程及说明
气化工艺操作规程及说明气化工艺是一种利用化学反应将固体或液体物质通过高温、高压气化成气体的工艺。
气化技术已广泛应用于煤炭、石油、木材等固体和液体能源的转化和利用,提供了节能、环保、多元化和高效能源的途径。
气化工艺操作规程及说明是保证气化工艺系统运行安全和稳定的关键环节，本文将对气化工艺操作规程及说明进行介绍。
一、气化工艺的操作规程1.操作前准备工作(1)对设备、管线进行检查，确保无松动现象，无渗漏现象。
(2)检查气化剂、反应剂、催化剂的质量和数量，防止缺料或质量不合格影响反应效果。
(3)对操作人员进行培训，提高对气化工艺的了解和操作技能，增强安全意识。
(4)搭建气化系统，按操作顺序依次接通管路和设备。
2.气化工艺的启动操作(1)将气化剂加入气化反应器中。
(2)加热反应器，启动气化反应。
(3)将产生的气体经过处理后，向应用系统输送。
(4)监控气化过程的温度、压力、流量情况，并根据实际情况对参数进行调整。
3.气化工艺的运行操作(1)根据生产需要，加入反应剂、催化剂等化学物质。
(2)监控反应过程的物料流动、温度、压力等参数，及时采取措施处理异常情况。
(3)对气化过程中产生的废气进行净化处理，防止对环境造成污染。
(4)检查设备和管道是否存在异常情况，及时排除故障，保证系统的正常运行。
4.气化工艺的停止操作(1)停止气化反应器的加热和加料操作。
(2)关闭所有的气体管道和阀门，停止气化工艺的输送。
(3)冷却到所需温度后，对反应器进行清洗、检查和修理，保证系统的正常运行。
5.安全规程(1)操作人员必须经过专业培训，掌握操作技能和安全规程要求。
(2)严格执行操作规程，不得擅自更改操作程序和参数。
(3)气体管道和阀门必须按要求密封，防止气体泄漏。
(4)每天检查设备、管道、阀门，及时发现和处理设备故障。
(5)操作过程中必须穿戴防护装备，确保安全。
二、气化工艺的说明1.气化工艺的反应原理气化工艺是一种通过化学反应将固体或液体物质气化成气体的工艺。
气化工艺操作规程及说明
气化工艺操作规程及说明气化工艺是将固体或液体燃料转化为可燃气体的过程。
该过程涉及多个操作步骤，包括料气化、产气、净化以及气体利用等。
为了确保工艺的安全和有效运行，制定气化工艺操作规程是非常重要的。
本文将详细介绍气化工艺操作规程及说明。
一、操作规程1.操作前准备：在进行气化工艺操作之前，必须对设备和仪器进行检查和保养，确保其运行正常。
同时清理工作区域，确保通风和消防安全。
2.严格执行工艺参数：在操作过程中，必须严格按照工艺参数进行操作。
这包括气化温度、气化压力、氧气供应、进料速率等。
任何参数的改变都必须经过相关操作员的批准。
3.确保物料供应：在操作过程中，必须确保物料的供应充足和稳定。
及时调整进料速率和供气压力，以保持工艺的正常运行。
4.定期维护设备：定期对气化设备进行维护和保养，包括润滑、更换损坏零件等。
同时，定期检查设备的运行情况，确保设备正常运行。
5.废气处理：在气化过程中产生的废气必须得到处理，以减少环境污染。
常见的废气处理方式包括净化装置、吸附装置等。
二、操作说明1.气化温度控制：气化温度是影响气化过程的重要参数。
在操作过程中，应根据物料的性质和工艺要求，将气化温度控制在适宜的范围内，以确保化学反应的进行。
2.气化压力控制：气化压力是保证气化过程的稳定和安全的关键。
在操作过程中，要根据气化设备的承压能力，合理设定气化压力，同时需监测压力变化，避免压力突然升高导致设备破裂。
3.氧气供应控制：气化过程中，氧气供应是燃料气化的必要条件。
合理控制氧气供应速率，以保证气化反应的进行。
同时，应对氧气供应设备进行检查，确保其正常运行。
4.进料速率控制：进料速率的控制直接影响到气化反应的效果。
在操作过程中，要根据气化设备的处理能力和气化温度的变化，合理调整进料速率，以保持工艺的正常运行。
5.废气处理控制：废气处理是保护环境的重要环节。
在操作过程中，应及时处理产生的废气，并监测废气处理设备的运行情况，确保其正常运行。
第3章气化技术
第3章生物质气化技术生物质气化是以生物质为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等气化剂（或称为气化介质），在高温条件下通过热化学反应将生物质转化为可燃气的过程。
生物质气化产生的气体，其主要有效成分为CO、H2、CH4，称为生物质燃气。
气化和燃烧过程都需要空气或氧气，但燃烧过程需要供给充足的氧气，使燃料充分燃烧，燃烧后放出大量的热，反应产物是二氧化碳和水蒸气等不可再燃烧的烟气。
气化过程供给的氧气，使原料发生部分燃烧，从而提供制取可燃气反应所需的热力学条件，原料中的能量被尽可能地保留在反应后得到的可燃气体中。
由于生物质原料通常含有70%—90%的挥发分，受热后在相对较低的温度下就有相当量的挥发分物质析出，既可供生产、生活直接燃用，也可通过内燃机或燃气轮机发电，进行热电联产联供，从而实现生物质的高效清洁利用。
目前气化技术是生物质热化学转化技术中最具有实用性的一种，它也是一项古老的技术。
生物质气化的首次商业化应用可追溯到1833年，当时是以木炭作为原料，经过气化器产生可燃气，驱动内燃机应用于早期的汽车和农业灌溉机械。
在二战期间，气化技术达到鼎盛时期。
但是随着石油等化石燃料的大量开发利用，生物质气化技术进入低潮。
进入20世纪80年代以来，由于化石燃料价格增长，无节制地使用化石燃料使人类将面临化石资源枯竭的危险以及大量使用化石燃料对环境造成的严重污染等问题的出现，各国科学家和政府又重新重视生物质气化，从环境保护、生态环境和可持续发展的角度出发，投入了大量的研究开发经费和人力，开展生物质的气化新技术的研究及应用。
3.1 生物质气化技术的特点据全国农林能源的调查统计表明，全国每年的生活用能和部分小型工业的生产用能，以直接燃用秸秆（约2.2亿吨）和薪材（约1.8亿吨）为主，其燃烧热效率仅为8%—12%。
而将生物质气化成气体燃料后再使用，其燃烧总热效率可比直接燃烧生物质提高二倍以上，即热效率可提高到30%以上。
煤气化技术简介
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
云天化金新
14
CCG干煤粉气化
1、流化床煤气化技术迅速发展的原因
1）生产强度比固定床大;
2)以小颗粒碎煤为原料，适应采煤技术发展;
3）对煤种煤质适应性强，可利用如褐煤等高灰劣质煤为原料，以实现原料本地化。
一般流化床煤气化炉不能从床层中排出低碳灰渣，这是因为要保持床层中高的煤灰比和维持稳定的不结渣操作,流化床内必须混合良好。因此，排出的灰渣组分与炉内混合物料组分基本相同，故排出的灰渣含碳量较高（15％～20%)。针对上述问题提出了灰粘聚（灰融聚、灰熔聚、灰团聚）的排灰方式,即提高流化床局部区域温度，使煤中的灰分在软化（ST）而未熔融的状态下，相互碰撞粘结成含碳量较低的灰渣球,有选择地排出炉外。它与传统的固态和液态方式不同。与固态排渣相比，降低了灰渣中的含碳量；与液态排渣相比,减少了灰渣带走的显热损失；从而提高了气化过程的碳的利用率,它是煤气化排渣技术的重大发展。
一、煤气化技术分类及概况
目前以煤为原料生产合成气的煤气化技术按照气化炉内物料流动方式来划分,主要有三大类:固定床（或称为移动床）、流化床和气流床.其中具有代表性的煤气化技术如下：
各种气化技术已经发展多年，但在目前的情况下，并没有一种气化技术可以适用于所有的工程项目。气化技术的选择要综合从原料煤种、装置规模、产品方案、业主的详细要求，从整个工厂的角度具体分析确定气化方法。
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%
现代没化工生产技术之煤气化技术培训
固定床气化技术：将煤粉和氧气混合， 通过高温高压使煤粉气化
熔融气化技术：将煤粉和氧气混合，通 过高温高压使煤粉气化
生物质气化技术：将生物质原料如秸秆、木屑等 送入气化炉，通过高温高压使生物质气化
项目背景：中国能源结构调整，天然气需求增长 技术原理：将煤炭转化为天然气 应用实例：山西、内蒙古等地煤制天然气项目 技术优势：清洁、高效、环保
原理：通过气流将煤粉吹入气化炉，使煤粉与氧气充分接触，产生高温气体 特点：反应速度快，气化效率高，适用于大规模生产 应用：广泛应用于煤化工、电力、冶金等行业 优点：操作简便，易于控制，环保性能好
水煤浆气化技术：将煤粉和水混合成浆 状，通过高温高压使煤粉气化
干煤粉气化技术：将煤粉直接送入气化 炉，通过高温高压使煤粉气化
发展趋势预测：未来煤 气化技术将更加注重环 保和节能，提高能源利 用效率，降低环境污染。
技术研发方向：加强煤 气化技术的研发，提高 技术水平，降低成本， 提高能源利用效率。
应用领域拓展：煤气化 技术在工业、农业、交 通等领域的应用将更加 广泛，为经济发展提供 有力支撑。
政策支持：国家对清洁能源发展的政策支持，推动煤气化技术的发展 市场需求：随着环保要求的提高，煤气化技术在工业领域的应用将更加广泛 技术进步：随着技术的不断发展，煤气化技术的效率和环保性能将不断提高 国际合作：加强国际合作，引进国外先进技术和管理经验，推动我国煤气化技术的发展
投资成本高：煤 气化技术需要较 高的投资成本， 包括设备、材料、 人力等。
技术难度大：煤 气化技术需要较 高的技术水平， 需要专业的技术 人员进行操作和 维护。
环境污染：煤气 化技术可能会产 生有害气体，对 环境造成污染。
煤化工工艺学之气化工艺习题集三四章
第三章试题一、填空题一、叫做植物的成煤作用。
一样以为，成煤进程分为两个时期即和。
二、不同煤种的组成和性质相差是超级太的，即便是同一煤种，由于成煤的条件不同，性质的不同也较大。
、和之间的不同，会直接阻碍和决定煤炭气化进程工艺条件的选择，也会阻碍煤炭气化的结果。
3、无烟煤、焦炭、半焦和贫煤作为气化用煤的要紧特性是。
4、烟煤作为气化用煤的要紧特性是。
五、煤气的发烧值是指。
六、压力增大，同一煤种制取的煤气的发烧值越高，同一操作压力下，煤气发烧值由高到低的顺序依次是褐煤、气煤、无烟煤。
这是由于。
7、煤炭气化进程主若是煤中的碳和水蒸气反映生成氢，这一反映（填吸收或放出）大量的热量，该热量是通过来维持。
八、煤中的水分存在形式有三种，包括、、.九、煤中的水分和有关，随煤的变质程度加深而呈规律性转变；即从泥炭、褐煤、烟煤、年轻无烟煤，水分，而从年轻无烟煤到年老无烟煤，水分又增加。
10、所谓的气化效率是指，气化效率能够反映总能量的有效利用程度。
1一、一样地，从加压气化炉排出的灰渣中碳含量在左右，常压气化炉在左右，关于液态排渣的气化炉，常在以下。
1二、煤中的硫以和的形式存在，中国各地煤田的煤中硫含量都比较，太多在以下。
13、简单地说，灰熔点确实是灰分熔融时的温度．灰分在受热情形下，一样通过三个进程。
即、、温度，对煤炭气化而言，一样用作为原料灰熔融性的要紧指标。
14、燃料的反映性确实是燃料的化学活性，是指。
一样以的还原系数来表示，如下式所示：二、判定题一、褐煤转变成烟煤和无烟煤的进程。
在那个进程中煤的性质发生转变，因此那个进程叉叫做变质作用。
（）二、无烟煤这种煤炭气化时黏结，而且产生焦油，煤气中的不饱和烃、碳氢化合物较多，煤气净化系统较复杂，煤气的热值较高。
（）3、褐煤气化时不黏结但产生焦油。
褐煤是变质程度较高的煤，加热时不产生胶质体，含有高的内在水分和数量不等的腐殖酸，挥发分高，加热时不软化，不熔融.（）4、一样来讲，煤中挥发分越高，转变成焦油的有机物就越多，煤气的产率下降。
第三章生物质的热解气化ppt课件
3.1气化的基本原理
还原区的主要产物为一氧化碳、二氧化碳和氢气，这些热气体同氧化区 生成的部分热气体进入上部裂解区，而没有反应完的炭则落入氧化区。 4.氧化反应
气化剂由气化炉的底部进入，在经过灰渣层时与热灰渣进行换热， 被加热的热气体进入气化炉底部的氧化区，在这里同炽热的炭发生燃烧 反应，生成二氧化碳，同时放出热量。由于是限氧燃烧，氧气的供给是 不充分的，因而不完全燃烧反应同时发生，生成一氧化碳，同时也放出 热量。在氧化区，温度可达到1000-1200度，反应方程式为：
生物质气化采用的技术路线种类繁多，可从不同的角度对其进行分 类。根据燃气生产机理可分为热解气化和反应性气化，其中后者又可根 据反应气氛的不同细分为空气气化、水蒸气气化、氧气气化、氢气及其 这些气体的混合物的气化。根据采用的气化反应器的不同又可分为
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3.1气化的基本原理
固定床气化、流化床气化和气流床气化。另外，还可以根据气化规模的 大小、气化反应压力的不同对气化技术进行分类。在气化过程中使用不 同的气化剂、采取不同的运行方法以及过程运行条件，可以得到三种不 同质量的气化产品气。三种类型的气化产品气有着不同的热值(CV)：低 热值(LowCV)4～6MJ／Nm3(使用空气和蒸汽／空气)；中热值 (MediumCV)l2～18MJ／Nm3(使用氧气和蒸汽)；高热值(HighCV)40MJ／ Nm3(使用氢气或者是氢化)。
生物质能工程，32学时
3 生物质的热解气化
王孝强
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3.1气化的基本原理
20世纪70年代，Gahly等首次提出了将气化技术用于生物质这种含能 密度低的燃料。生物质气化是生物质转化过程最新的技术之一。生物质 原料通常含有70℃～90℃挥发分，这就意味着生物质受热后，在相对较 低的温度下就有相当量的固态燃料转化为挥发分物质析出。由于生物质 这种独特的性质，气化技术非常适用于生物质原料的转化。不同于完全 氧化的燃烧反应，气化通过两个连续反应过程将生物质中的碳的内在能 量转化为可燃烧气体，生成的高品位的燃料气既可以供生产、生活直接 燃用，也可以通过内燃机或燃气轮机发电，进行热电联产联供，从而实 现生物质的高效清洁利用。生物质气化的一个重要特征是反应温度低至 600～650℃，因此可以消除在生物质燃料燃烧过程中发生灰的结渣、团 聚等运行难题。
任务3.3：分析GSP煤气化技术
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项目三
这是GSP气化炉照片，用于神华宁煤集团煤基烯烃项目 .
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项目三
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项目三
2、GSP煤气化技术的特点
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项目三
GSP气化技术优点
⑴、原料煤适应范围宽。 GSP气化对煤质要求不苛刻，固体原料中的褐煤、烟煤、无烟煤和石油焦均可气化，对煤的活 性没有要求，对煤的灰熔点适应范围比其它气化工艺可以更宽。对于高灰份、高水份、含硫量高的 煤种也同样适应。 ⑵、设备寿命长：水冷壁结构，即所谓的“以渣抗渣”的结构。 GSP气化炉采用水冷壁结构，避免了因高温、溶渣腐蚀及开停车产生应力对耐火材料的破坏而导 致气化炉无法长周期运行。由于不需要耐火砖绝热层，而且炉内没有转动设备，所以运转周期长，可 单炉运行，不需要备用炉，可靠性高。水冷壁设计25年。 ⑶、技术指标优越： 温度1350℃—1750℃，碳转化率99%，CH4<0.1%（V），CO+H2>90%,不含重烃。
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项目三
气化反应器的水冷格栅
Liquidslag slag Liquid 液态渣 Membrane wall wall Membran
隔膜墙 Pressurized water Pressurized water Solid Solidslag slag 固态渣
加压水
Ramming mass Ramming mass 夯实层
⑷、气化炉原料从炉顶部喷入，采用单喷嘴，四层喷料结构（130MW的工业装置），每层之间用水 冷。喷头尖端部分为特殊材料，其余部分为普通不锈钢。 气化炉烧嘴及控制系统安全可靠，启动时间短只需约1h，设计寿命至少为10年，其间仅需要对喷 嘴出口处进行维护，气化操作采用先进的控制系统，设有必要的安全联锁，使气化操作处于最佳状 态下运行。只有一个联合喷嘴(开工喷嘴与生产喷嘴合二为一)，喷嘴使用寿命长，为气化装置长周 期运行提供了可靠保障。
气化专业技术
工艺技术知识煤炭气化是用于描述把煤炭转化成煤气的一个广义的术语，可定义为：煤炭在高温条件下，与气化剂进行热化学制得反应煤气的过程。
进行煤炭气化的设备叫气化炉（煤气发生炉）。
煤气化生产工艺包括煤的气化、粗煤气的净化、煤气组成的调整。
气化炉制得的粗煤气成分很复杂，主要有CO2、CO、H2、CH4、H2S等，无论煤气作何用途，均需净化处理可使得：（1）清除煤气中的有害杂质；（2）回收粗煤气中一些有价值的副产品；（3）回收粗煤气的显热。
根据煤气的用途不同，其组成要相应地进行调整处理如煤气若作城市煤气，则粗煤气中CO就需调整在符合安全规定范围内；煤气若作合成氨或合成甲醇的原料气，其组成中的CH4又需转化成H2；.可见煤气用途不同，煤气组成的调整工艺也不同。
煤气化系统包括备煤、气化、变换、煤气冷却所组成的气化系统和有煤气水分离、脱酚氨回收所组成的副产品回收系统以及用于废水处理的生化处理。
就上述工艺予以分别介绍。
气化炉总布置图序号设备名称及代号①气化炉B606AOI②煤锁V606A01③煤锁溜槽V606A02④煤仓V606A03⑤灰锁V606A04⑥洗涤冷却器V606A06⑦膨胀冷却器V606A07⑧煤锁气洗涤器V606A08⑨煤锁气气柜V606A09⑩开车煤锁气洗涤器V606A10 ⑾火炬气汽液分离器V606A11 ⑿火炬导燃器和火炬筒V606A12 ⒀夹套蒸汽分离器F606A01 ⒁粗煤气分离器F606A02⒂煤尘气分离器F606A03⒃煤锁气分离器F606A04⒄开车煤气分离器F606A05 ⒅煤锁气引射器J606A01⒆洗涤冷却循环水泵J606A02 ⒇煤锁气洗涤水泵J606A04 （21 开车煤气洗涤水泵J606A05（22 火炬冷凝液泵J606A06（23 气化剂混合管L606A01（24 洗涤冷却器刮刀L606A02（25 废热锅炉C606A01煤的气化一：工艺概述粒度为5～50㎜的原料煤由储煤仓经煤锁间断地加入到气化炉内，在3.1MPa压力下，煤自上经下经干燥层、干馏层、气化层逐层下移，与底部进入的气化剂（蒸汽+氧气）逆流接触发生气化反应，生成的煤气将热量传递给下降的煤层，以约600～700℃的温度离开气化炉。
气化站技术方案范文
气化站技术方案范文一、背景随着能源需求的不断增加和现有能源资源的逐渐枯竭，清洁能源的开发和利用已成为当今社会的重要课题。
气化技术作为一种清洁高效的能源转换技术，具有巨大的潜力和广阔的应用前景。
二、气化站技术概述气化站作为气化技术的核心设备之一，主要用于将固体燃料（如煤、生物质等）转化为合成气（包含氢气、一氧化碳等）。
合成气可以作为城市供暖、工业生产和发电的燃料，同时也可以作为化学原料制造氨、甲醇等化工产品。
三、气化站技术方案1.设备选择在气化站技术方案中，设备的选择是至关重要的。
目前，常用的气化设备有固定床反应器、流化床反应器和煤粉直接喷燃两条线路。
固定床反应器：该设备结构简单、操作稳定，适用于高灰分的煤种。
但其存在床内温度不均匀、床料堆积和煤气灰尘悬浮等问题。
流化床反应器：该设备能够适应多种燃料，并具有较好的传热和传质性能。
但流化床反应器的操作稳定性相对较差，需加装循环装置降低床层颗粒流失。
煤粉直接喷燃：该技术可以直接喷燃煤粉，避免了固定床反应器和流化床反应器的问题。
但对煤粉质量有较高的要求，同时煤气中悬浮物含量较高，需进行后续的净化处理。
2.过程流程气化站的典型流程包括：原料处理、气化反应、气体净化和制气、能源利用四个环节。
原料处理：将原料（如煤、生物质等）进行预处理，包括破碎、干燥等工艺，以提高原料的可气化性能。
气化反应：将预处理后的原料送入反应器进行气化反应，生成合成气。
反应条件包括温度、压力、反应介质等，在反应过程中需监控和调节这些参数以保证反应的稳定性和高效性。
气体净化和制气：合成气中可能含有杂质和有害物质，需要进行净化处理。
常用的净化方法包括除尘、脱硫、脱氯等。
除尘可采用静电除尘器或袋式除尘器，脱硫可采用石膏法或海绵铁法。
能源利用：经过净化处理后的合成气可用于城市供暖、工业生产和发电等。
供暖可采用锅炉或热风炉，工业生产可直接利用合成气进行化学反应，发电可采用燃气轮机或内燃机等。
3.安全措施气化站在运行过程中存在一定的安全风险，需要加强安全控制措施。
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第3章生物质气化技术生物质气化是以生物质为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等气化剂（或称为气化介质），在高温条件下通过热化学反应将生物质转化为可燃气的过程。
生物质气化产生的气体，其主要有效成分为CO、H2、CH4，称为生物质燃气。
气化和燃烧过程都需要空气或氧气，但燃烧过程需要供给充足的氧气，使燃料充分燃烧，燃烧后放出大量的热，反应产物是二氧化碳和水蒸气等不可再燃烧的烟气。
气化过程供给的氧气，使原料发生部分燃烧，从而提供制取可燃气反应所需的热力学条件，原料中的能量被尽可能地保留在反应后得到的可燃气体中。
由于生物质原料通常含有70%—90%的挥发分，受热后在相对较低的温度下就有相当量的挥发分物质析出，既可供生产、生活直接燃用，也可通过内燃机或燃气轮机发电，进行热电联产联供，从而实现生物质的高效清洁利用。
目前气化技术是生物质热化学转化技术中最具有实用性的一种，它也是一项古老的技术。
生物质气化的首次商业化应用可追溯到1833年，当时是以木炭作为原料，经过气化器产生可燃气，驱动内燃机应用于早期的汽车和农业灌溉机械。
在二战期间，气化技术达到鼎盛时期。
但是随着石油等化石燃料的大量开发利用，生物质气化技术进入低潮。
进入20世纪80年代以来，由于化石燃料价格增长，无节制地使用化石燃料使人类将面临化石资源枯竭的危险以及大量使用化石燃料对环境造成的严重污染等问题的出现，各国科学家和政府又重新重视生物质气化，从环境保护、生态环境和可持续发展的角度出发，投入了大量的研究开发经费和人力，开展生物质的气化新技术的研究及应用。
3.1生物质气化技术的特点据全国农林能源的调查统计表明，全国每年的生活用能和部分小型工业的生产用能，以直接燃用秸秆（约2.2亿吨）和薪材（约1.8亿吨）为主，其燃烧热效率仅为8%—12%。
而将生物质气化成气体燃料后再使用，其燃烧总热效率可比直接燃烧生物质提高二倍以上，即热效率可提高到30%以上。
生物质气化对推动能源的可持续发展具有重要的现实意义，其特点如下：（1）材料来源广泛，可以利用自然界大量的生物质能。
我国是一个农业大国，每年有6亿余吨农作物，除用农村炊事燃料、副业原料和饲料外，其余均成为废弃物。
另外，在我国的薪炭林总面积近540多万平方米，每年有相当于1亿吨标准煤的薪材。
（2）可进行规模化生产处理。
用气化技术可进行大规模的生物质处理，日处理可达几百乃至上千吨。
（3）这种方法通过改变生物质原料的形态来提高能量转化效率，获得高品位能源，能改变传统方式利用效率低的状况。
通常生化技术的能量转换效率至多为40%左右，而气化技术的能量转换效率可高达80%以上，同时还可进行工业性生产气体或液体燃料，直接供用户使用。
（4）生物质气化具有废物利用、减少污染、使用方便清洁等优点。
对于含水分少的有机物质，如木材以及纸屑和塑料为主的城市垃圾，都可采用气化技术将其变废为宝。
（5）可以实现生物质燃烧的碳循环，推动可持续发展。
3.2 生物质气化工艺3.2.1 生物质气化过程在典型的生物质气化过程中，通常包含了生物质的干燥、热解、氧化反应和还原反应，这四个过程在气化炉内对应形成四个区域，但每个区域之间并没有严格的界限。
干燥：指对生物质的除湿，大约被加热至200—300℃，原料中的水分首先蒸发；热解：指生物质脱挥发分或热分解，在500—600℃时，解析出焦油、CO2、CO、CH4、H2等大量的气体，只剩残余的木炭；3.2.2生物质气化分类生物质气化过程的分类有多种形式，可以从不同的角度对其进行分类。
根据燃气生产机理可分为：（1）热解气化（2）反应性气化1）空气气化、水蒸气气化、氧气气化、氢气气化、气体混合物气化（根据气化介质不同分类）；2）固定床气化、流化床气化（根据采用气化设备分类）；在气化过程中使用不同的气化剂、采用不同的运行方法以及过程运行条件，可以得到三种具有不同热值的气化产品气：低热值燃气（低于8.4MJ/m³）；中热值燃气（16.7—33.5 MJ/m³）；高热值燃气（高于33.5 MJ/m³）4种常用气化方法：3.2.3 生物质气化工艺流程在生物质气化过程中，原料在限量供应的空气或氧气及高温条件下，被转化成燃料气。
生物质气化工艺流程如下：发电蒸汽锅炉 民用煤气粗煤气 净煤气 合成燃料原料干燥 气化炉 洗涤 二次转化 合成氨木炭 合成甲醇 泥炭各种有机肥料空气、蒸汽和氧气3.2.4 生物质气化设备目前，生物质气化设备主要有固定床、流化床两种。
固定床气化床炉简单、热效率较高，但处理量小，适合中、小规模的工业化生产。
1、 固定床气化炉固定床气化炉的特点是气化介质在通过物料层时，物料相对于气流处于静止状态。
流态化技术用于生物质气化始于1975年，与固定床气化炉相比，具有混合均匀，反应速度快、气固接触面积大，传热、传质系数高，反应温度均匀，单位面积的反应强度大，操作易于控制，物料在反应器重停留的时间短，3、固定气化炉与流化床气化炉的比较3.2.5生物质气化影响因素气化反应是复杂的热化学过程，受很多因素的影响，除前面介绍的气化设备、气化介质外，物料特性、反应温度、升温速率、反应压力和催化剂等也是影响气体成分及热值的重要因素。
1、原料在气化过程中，生物质物料的水分、灰分、颗粒大小、料层结构等都对气化过程有着显著影响，原料反应性的好坏，是决定气化过程可燃气体产率与品质的重要因素。
2、温度温度是影响气化性能的最主要的参数，温度对气体成分、热值及产率有着重要的影响。
温度对气体中焦油的含量也有显著的影响。
3、压力从结构上看，在同样的生产能力时，压力提高，气化炉容积可以减少，后续工段的设备也可以减少尺寸，而且净化效果好。
4、升温速率升温速率显著影响气化过程中的热解反应。
而且温度与升温速率是直接相关的。
不同的升温速率对应着不同的热解产物和产量。
按升温速率快慢可分为慢速热解、快速热解及闪速热解。
5、催化剂催化剂也是气化过程中重要的影响因素，其性能直接影响着燃气组成与焦油含量。
催化剂既强化气化反应的进行，又促进产品气中焦油的裂解，生成更多小分子气体组成，提升产气率和热值。
3.2.6生物质燃气的特性生物质燃气是由若干可燃气体（CO、H2、CH4、C m H n及H2S等）、不可燃成分（CO2、N2和O2等）以及水蒸气组成的混合气体，与固体生物质相比，易于运输和储存，提高了燃料的品质。
燃气特性取决于原料性质、气化剂种类、气化炉形式及运行方式等因素，其热值在5—15MJ/m³之间。
3.2.7生物质燃气的净化从生物质气化炉中出来的可燃气，称为粗燃气。
粗燃气含有各种各样的杂质，可分为固体和液体两种，固体杂质包括灰分和细小的炭颗粒，液体杂质包括焦油和水分。
下面是燃气中各种杂质的特性：生物质气化应用技术中一个很大的难题就是对可燃气中焦油的处理。
1、焦油的特点其成分非常复杂，可以分析出的成分有200多种，主要成分不少于20种，其中含量大于5%的有7种。
可燃气中焦油的含量随温度升高而减少。
2、焦油的危害（1）焦油占可燃气能量的5%—10%，在低温下难以与可燃气体同时被燃烧利用，民用时大部分焦油被浪费掉。
焦油在低温下凝结成液体，容易和水、炭粒等结合在一起，堵塞输气管道，卡住阀门、抽风机转子，腐蚀金属。
（2）焦油难以完全燃烧，并产生炭黑等颗粒，对燃气利用设备如内燃机、燃气轮机等损害相当严重。
（3）焦油及其燃烧后产生的气味对人体是有害的。
3、除焦的方法3.3生物质气化制备化学品技术3.3.1生物质气化合成甲醇和二甲醚3.3.2生物质气化制氢氢是一种理想的新能源，氢气燃烧热值高、而且燃烧的产物是水，由于不排放温室气体，因此，它也是一种清洁的新能源。
制氢的方法有很多，技术比较成熟且应用于工业大规模制氢的方法主要有化石能源制氢和电解水制氢。
3.4生物质气化集中供气技术生物质气化集中供气技术指以各种秸秆固体生物质为原料，通过气化的方式转化成生物质燃气，并通过管网输送到农村用不用于炊事燃料。
在农村推广生物质集中供气技术，除减少化石能源的使用、提高生物质利用效率外，其重要意义在于提高农民生活质量和生活品味、加速农村城镇化建设，并减少由于采用秸秆直接燃烧做饭而造成的农村大气环境的污染。
集中供气系统的基本模式为：以自然村为单元建设供气系统，系统规模为数十户至数百户。
3.4.1集中供气工程及工艺流程生物质气化集中供气工程四部分组成：1、燃气发生炉机组（1）原料粉碎送料部分（2）原料气化部分（3）燃气净化系统（4）气水分离部分（5）水封器部分2、储气柜3、管网4、用户燃气设备生物质气化机组3.4.2集中供气技术应用前景在我国农村推广应用秸秆类生物质气化集中供气技术，其社会、经济、生态效益显著，对改变能源结构、资源的高效利用、不可再生能源资源的持续利用、农村经济的可持续发展和农村城镇化建设等，均具有重要的促进作用和现实意义。
但目前生物质集中供气技术还存在一些问题，如燃气中焦油和灰尘含量偏高，焦油和灰尘含量大部分在20mg/m ³左右，不符合国家民用燃气低于或等于10mg/m³的标准，燃气中的焦油含量是目前该气化系统面临的突出问题；另外，燃气热值普遍较低，空气氧化气化法生产的燃气地位热值虽能达到5522kJ/m³，但还远低于国家标准，而且由于工艺特点和生物质原料氧含量高，使燃气中CO和O2含量偏高，存在安全隐患。
3.5生物质气化发电技术生物质气化发电技术是将生物质转化成可燃气，再将净化后的气体燃料直接送入锅炉、内燃发电机、燃气机的燃烧室中发电。
生物质气化发电相对燃烧发电时更洁净的利用方式，它几乎不排放任何有害气体，小规模的生物质气化发电已进入商业示范阶段，它比较合适生物质的分散利用，投资较少，发电成本也低，比较合适于发展中国家的应用。
3.5.1生物质气化发电技术分类根据燃气发电过程的不同，生物质气化发电可分为：内燃机化发电系统、燃气轮机发电系统及燃气-蒸汽联合循环发电系统。
3.5.2 生物质整体气化联合循环（B-IGCC）生物质整体气化联合循环发电系统主要包括生物质原料的处理系统、加料系统、流化床气化炉、燃气净化系统、燃气轮机、余热锅炉等部分。
瑞典是首家建立以生物质为原料的整体气化联合循环发电厂的国家，另外美国、英国、芬兰等国家都投资建了B-IGCC示范项目。
但B-IGCC技术尚未完全成熟，投资和运行成本都很高，目前其主要应用还只停留在示范和研究的阶段。
由于资金和技术问题，在中国现有条件下研究开发与国外相同技术路线的大型B-IGCC系统是非常困难的。
针对目前我国的具体情况，采用内燃机代替燃气轮机，其它部分基本相同的生物质气化系统，不失为解决我国生物质气化发电规模化发展的有效手段。