固定(移动)床气化法讲解
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。
固定床加压气化解读
鲁奇加压气化炉
是自热式、逆流移动床、固态排渣的生产工艺，气 化过程所需要的热量靠煤的部分燃烧来供给。
气化炉是双层壁压力容器，夹套由中压锅炉水保持 液位，操作期间，热量传递到夹套，在此产生略高于气 化炉操作压力下的饱和蒸汽，此蒸汽返回作气化剂，从 而减少了外供的过热蒸汽供给量。
煤进入气化炉后首先受热干燥脱去水分，依次经过 干馏干燥层、气化层、燃烧层，产生以CO2、CO、H2、 CH4为主要成份的粗煤气。
煤斗为常温常压设备，容量为100M3,可储存气化炉四 小时的低负荷用煤量。
灰斗
灰斗是位于灰锁下部与灰锁相接的盛灰、排 灰容器，其为常压容器，直径为φ3000mm，设计温 度为200℃.
灰斗与灰锁是靠一个由填料函密封的伸缩节（套 筒）联在一起的，次伸缩节便于拆卸，给检修灰锁 下阀提供了方便，另其还可吸收气化炉向下的热膨 胀量。
冷圈
煤分布器
搅拌 器
b)炉箅
设置其作用是： （1）均匀分布气化剂； （2）破碎大块灰渣，排灰 ； （3）支撑床层，使燃料床移动，稳定炉内工况。
※炉箅设在气化炉底部，是气化炉的关键部件，
Mark-III型气化炉采用塔形炉箅，分四层布气，气 化剂由炉底进入炉箅中心管，然后由各层布气孔出去 ，通过炉箅各层间隙分布进入气化炉内，达到沿气化 炉横断面均匀布气的效果。 宝塔形炉箅一般由 四层依次重叠成梯锥 状的炉箅块及顶部风 帽组成，共五层炉箅 炉箅的总高度为 1200mm,气化剂经各 层炉箅通道进入炉 内的气量分布大致 为：I层～10%，II 层～20%，III层～ 30%，IV层～40%。
1、气化炉——鲁奇炉 1）鲁奇炉发展概况
(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
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。
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。
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。
固定床气化焦油含量
固定床气化焦油含量一、什么是固定床气化咱们先聊聊什么叫“固定床气化”吧，别急，听我慢慢说。
简单来说，固定床气化就是一种把固体燃料（比如煤、木材等）在高温、低氧的环境下转化成气体的过程。
你把燃料堆在一个“床”上，床呢就是一个大容器，这个“床”不是真的床啦，意思是那层燃料在反应器里静静地躺着。
当空气进不去，温度又很高时，燃料在这些条件下分解出来的气体就可以做能源用。
想象一下，就像把木头丢进一个封闭的炉子里，让它变成气体一样，听起来很神奇对吧？其实这就是气化的基本过程。
不过呢，气化出来的气体并不是单纯的“气”那么简单，它里头还有很多杂七杂八的成分，其中焦油就是一种非常常见的东西。
焦油啊，就是在高温下，燃料没有完全气化时产生的那种黑乎乎的黏糊糊的液体。
这个焦油的含量呢，直接关系到气化过程的效率和后续的使用，甚至影响到机器设备的运行。
嗯，焦油多了可就麻烦了，设备容易堵，清理起来很麻烦，还会影响环境呢！二、焦油的形成和影响焦油的形成就像个“坏小子”，在气化过程中它总是悄悄溜出来。
为什么呢？因为燃料不完全反应，温度没到位，或者氧气供应不足，都会让焦油趁机跑出来。
尤其是在固定床气化中，这个问题特别突出。
你想想，反应器就像一个狭窄的“床”，燃料放在上面，它是一个固定的地方，气化过程是从上到下逐渐进行的。
这样一来，底部的燃料反应不完全，就容易产生更多的焦油。
说到焦油的影响，真的是“千里之堤毁于蚁穴”。
焦油积累过多，不仅设备容易堵塞，运行效率也会下降，甚至会导致气化产物的质量变差，没办法高效利用。
焦油排放到大气中，还会对环境造成污染，简直就像是“祸不单行”，一连串的麻烦接踵而来。
别说了，焦油含量高，弄得人心烦，机器运转也“心有余而力不足”。
三、控制焦油含量的办法好消息来了！有方法控制焦油含量，不用怕。
焦油含量高，怎么办呢？第一个办法就是提高气化温度。
就像人一样，温度高了，燃料反应更彻底，焦油就没那么容易出来。
你可以想象，把炉子的温度加到高高的，燃料就不容易“半途而废”，焦油自然也就少了。
第三章移动床常压气化详解
四 固定床气化对煤质量的要求
粒度：（粒度与比表面积和传热的关系） 煤的比表面积和煤的粒径有关，煤的粒径越小，其比表
面积越大。 煤和灰都是热的不良导体，导热系数小，传热速度慢，
因此粒度的大小对传热过程的影响显著，进而影响焦油的产 率。
四 固定床气化对煤质量的要求
粒度：（粒度与生产能力的关系）
对于固定床而言，粒度范围一般在6-50mm之间，一般大 于6mm。粒度小有利于气化反应，但会增大气化剂通过燃料 层的阻力，粒度太小，会增加带出物的损失。反之，大块燃 料会增加灰渣中可燃组分的含量。
一 煤气化产物的种类
•常压固定床煤气化技术是以空气、空气—水蒸汽、 水蒸气等为气化剂，将固体燃料转化成煤气的过程。 • 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。 工艺煤气一般分为空气煤气、混合 煤气（发生炉煤气）、水煤气、半水煤气等。
四 固定床气化对煤质量的要求
综上所述，固定床气化对原料的要求是低水、低 灰、低硫、高活性、高灰熔性、热稳定性好、机械 强度高、不黏结、粒度均匀适中的燃料。
五 制气原理
1 空气煤气
• 空气煤气是发生炉煤气最简单的生产工艺。它以空气作为气化燃料， 主要的化学反应如下：
C O2 CO2 394.4kJ / mol
原料煤的性质对气化过程影响很大。固定床气化对煤的选 择尤为严格。
• 水分：随煤的碳化度而异。无烟煤和烟煤的含水量多在 5%以下。次烟煤和褐煤含水量约10%-30%。煤种水分和挥 发份含量有关，随挥发份含量降低而降低。气化用煤含水量 越低越好，一般要求不超过8%。
煤中水分高会增加气化过程的热损失，降低煤气产率和 气化效率，使消耗定额增加。 •
第四章_固定床气化工艺
2018/11/17
《煤炭气化工艺学》
4-2 移动床气化工艺
常压发生 炉煤气生 产工艺
发生炉煤气 种类 制气原理 煤气发生炉 加压气化炉
加压气化 生产工艺
加压生产特 点
工艺流程与 工艺参数 物料、热量 衡算 2018/11/17
典型工艺流 程、设备、 工艺参数
物料、热量 衡算
《煤炭气化工艺学》
一、常压发生炉煤气生产工艺
2018/11/17
控制空层高度 一是要求在炉 体横截面积上 要下煤均匀下 煤量不能忽大 忽小；二是按 时清灰。
必须指出-上述各 层的划分及高度， 随燃料的性质和 气化条件而异， 且各层间没有明 显的界限，往往 是相互交错的。
《煤炭气化工艺学》
1、移动床气化炉的一般知识
移动床分类： 移动床按气化压力来分类，可以分为常 压移动床和加压移动床； 按排渣性质可以分为固态排渣移动床和 液态排渣移动床； 按气化剂性质分为空气煤气、水煤气、 混合煤气、富氧蒸汽移动床等。
2CO 2 H 2 CO2 CH 4
2018/11/17
CO2 4 H 2 CH 4 2 H 2O 《煤炭气化工艺学》
1、移动床气化炉的一般知识
干馏层 原因及分解作用 煤气性质
干馏层位于还原层的上部，气体 在还原层释放大量的热量，进入 干馏层时温度已经不太高了，气 化剂中的氧气已基本耗尽，煤在 这个过程历经低温干馏，煤中的 挥发分发生裂解，产生甲烷、烯 烃和焦油等物质，它们受热成为 气态而进入干燥层。
固定床Moving bed气化工艺
第一节 移动床气化的一般知识
第二节 移动床气化工艺
最早，最简易，安全可靠，最成熟
应用：燃料气 合成气
固定床加压气化课件
煤种中挥发分越高，煤气产率越低。
2）煤的理化性能对加压气化的影响
a、煤的粒度对加压气化影响
·煤的粒度越小，有利于气化反应的进行；
·煤粒度过小，造成气化炉床层阻力加大，煤气带出物 增加。
·煤的粒度过小，会造放一化炉一般加压气化要求入炉煤的
bቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 原料煤中水分对气化过社粒度最大和最小粒径比为5,
优点：煤种含有较多水分，反 低负荷放宽到8。小于
高压蒸汽
2
煤锁 汽液分离器
液压传动装置 搅拌器 煤分配器
洗涤冷却器 循环冷却 洗涤水
煤气 水夹套
转动炉算 液压传动装置
灰锁 影胀冷凝器
a由）筒炉体体、搅拌与布3外.6煤承筒MP受承器a低受、；压高内炉—压筒箅—体组成
筒体：
0.25MPa
40mm
50mm
Mark-III型气 化炉是双层夹 套式圆形筒体， 筒体内径为
度减少 必另一方面保护了泄压阀 门不被含有灰尘的灰锁蒸 汽冲刷磨损，从而延长阀 门的使用寿命，提高气化 图 4 3 3 2 炉的运转率。
灭锁膨胀冷凝器示意图
喷淋洗涤冷却器：
喷淋洗涤冷却器(简称喷冷器)与气化炉粗煤气 出口管垂直相连。
作用是对气化炉出来的高温粗煤气进行洗涤冷却， 使粗煤气温度由400～500℃降至204 ℃,并且除去焦 油和煤尘。
●煤的反应活性
煤的碳化程度越浅，内表面积越大，反应性越高。 影响： 活性高，气化温度低，有利于甲烷生成反应，煤气热 值相应提高并为气化层提供部分热量，降低了氧气耗量。 气化温度相同时，反应活性越高，气化反应速率越快， 气化炉生产能力较大。
煤的反应活性在低温下影响较大。
3、鲁奇加压气化的流程和设备
第四章_固定床气化工艺详解
《煤炭气化工艺学》
碎渣圈：上面与水套固定， 下部有 6把灰刀。当炉箅和 灰盘是一敞口的盘状 灰盘转动时，碎渣圈不动， 物，起储灰、出灰和 大块灰渣受到挤压和剪切而 水封的作用。 碎裂，并下移。当灰渣移到 内壁斜钢筋 小灰刀处，即被灰刀刮到灰 灰盘固定在大齿轮上， 盘。 大齿轮装在钢球上， 碎渣圈的另一作用是和灰 由电动机通过蜗轮、 盘外套构成水封装置，做炉 蜗杆带动大齿轮转动。 底密封用。 以灰盘转速来调节出 炉顶耐火衬里和水夹套上 灰量和料层高度。 部耐火衬里的主要作用是保 无破黏装置：无烟煤、 护炉身钢制外壳，防止因高 焦炭等 温变形烧坏。 耐火衬里的缺点是容易挂 渣，为防止挂渣，可以采用 2018/10/15 全水套炉身结构
2CO 2 H 2 CO2 CH 4
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CO2 4 H 2 CH 4 2 H 2O 《煤炭气化工艺学》
1、移动床气化炉的一般知识
干馏层 原因及分解作用 煤气性质
干馏层位于还原层的上部，气体 在还原层释放大量的热量，进入 干馏层时温度已经不太高了，气 化剂中的氧气已基本耗尽，煤在 这个过程历经低温干馏，煤中的 挥发分发生裂解，产生甲烷、烯 烃和焦油等物质，它们受热成为 气态而进入干燥层。
2018/10/15
《煤炭气化工艺学》
1、移动床气化炉的一般知识
炉内料层：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。
2018/10/15 《煤炭气化工艺学》
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
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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• 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
2.煤气组成和热值
3.煤气产率
4.灰渣含碳量
5.碳转化率
6.气化效率
7.热效率
(七)气化过程的主要评价指标
1.气化强度
气化强度是指气化炉内单位横截面积上的气化 速率，表达方式有三种： (1)以消耗的原料煤量表示：kg/(m2.h) (2)以生产的煤气量表示：Nm3/(m2.h) (3)以生产煤气的热值表示：MJ/(m2.h)
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↗ ）
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；
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。
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
–
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2 、H2S和ＣＨ4 等 气化效率：60%~65%
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
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
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，
（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
2.间歇法制造水煤气 ⑴工作循环的构成 间歇法制水煤气，主要由吹空气（蓄热）、吹水蒸气 （制气）两个阶段组成，但为了节约原料，保证水煤气质 量，正常安全生产，还需要一些辅助阶段， 实际共有六个阶段： 吹风阶段、 水蒸气吹净阶段、 一次上吹阶段、 下吹制气阶段、 二次上吹阶段、 空气吹净阶段。
间歇式生产水煤气的气流路线图
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
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
(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
（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
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。
(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：
• 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
W-G型混合煤气发生炉结构图