气化炉工艺流程课件
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气化炉的工艺流程
气化炉工艺流程
1. 原料准备
•收集和预处理生物质原料（例如，木材、农作物残渣、垃圾），以去除杂质和调整水分含量。
2. 气化
•在气化反应器（通常为固定床或流化床）中，将预处理后的原料与控制量的空气进行反应，在高温（800-1000°C）和缺氧条件下进行热解和氧化。
•反应产生合成气，主要成分为一氧化碳（CO）、氢气（H2）、二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）。
3. 气体净化
•合成气中含有杂质（例如，灰分、焦油）、酸性气体和水分。
•使用各种净化技术（例如，旋风分离器、洗涤器、氧化剂、活性炭吸附器）去除杂质，提高合成气质量。
4. 热利用
•气化过程中产生的热量可以用于发电、供暖或其他工业用途。
•热量可以通过热交换器或蒸汽发生器回收。
5. 灰分处理
•气化过程中产生的灰分需要妥善处理和处置。
•灰分可以用于建筑材料、农业或其他用途。
6. 废水处理
•气化过程中产生的少量废水需要进行处理，以满足环境排放标准。
•废水处理可能涉及沉淀、过滤和生物处理。
7. 过程控制和监测
•气化炉的运行需要仔细控制和监测，以确保最佳性能、效率和环境合规性。
•关键参数（例如，温度、氧气流量、合成气成分）由传感器和控制器持续监测。
煤炭气化方法—德士古气化工艺流程及工艺条件和气化指标(煤气化技术课件)
在加压下操作，可 配合不同合成工艺
进行等压操作
三废排放有 害物质少
气化炉结 构简单
碳转化率高
合成气质量好 煤种适应较广
优点
单炉产气能力大 开停车方便
需助溶剂 氧耗高 粉碎耗能大
需热备用炉
气化炉耐火材 料寿命短
缺点
工艺烧嘴寿命短
除褐煤因煤浆浓度 低不宜作原料外， 高灰分煤也不适用， 因难于磨碎和氧耗 太高
③氧煤比:提高氧煤比可使碳的转化率明显上升。
P214
图 氧煤比与气化温度的关系
气化压力2.45MPa（表压）；入炉煤量 （干）1.00~1.05t/h；煤浆质量分数为 60%；铜川煤
图 氧煤比与碳转化率的关系
气化压力2.45MPa（表压）； 气化温度 1380℃；入炉煤量（干）1.00~1.05t/h； 煤浆质量分数为60%
专业类：化工技术
知识点
1 2
+ -结构
O2 冷却水入口
喷嘴 冷却水出口 气化炉
耐火砖衬
水入口 渣出口
图 德士古气化炉
气化炉为一直立圆筒形钢制耐压容 器，炉膛内壁衬以高质量的耐火材 料，以防热渣和粗煤气的侵蚀。 气化炉近似绝热容器，故热损失 很少。
炉内无结构件，维修简单，运行 可靠性高。
• 由于高温下反应，有相当多的热量 随煤气以显热的形式存在。因此煤 气化的经济性必然与副产蒸汽相联 系。
采用废热锅炉的 间接冷却法
辐射式废热锅炉
对流式废热锅炉
700℃
300℃
进一步冷却至300℃，回收显热和 生产蒸汽。
熔渣粒固化、分离，落入下面的 淬冷水池，后经闭锁渣斗排出。
③煤气的冷却净化及三废处理
④气化压力
气化炉讲座ppt
激冷器结构示意图
激冷区采用高合金奥氏体钢，而激冷 管则采用铁素体钢。激冷管设计成膜壁式 冷却系统组成的循环管，激冷管与中压水 /蒸汽的系统都采用翅片列管式结构。 激冷管下游的延伸部分即输气管，是 由一段冷却弯管和一段冷却直管组成。输 气管水冷壁为MP蒸汽系统的一部分，并用 铁素体材料的超“Ω ”管制成。
入蒸汽，并可副产5.5MPa中压蒸汽，同时 也增强了工艺操作强度（因为设计膜式水 冷壁时，考虑了超过设计条件的情况和操 作干扰）。另外，膜式水冷壁内衬有一层 耐火衬里，用“以渣抗渣”方式保护膜式 水冷壁不受侵蚀。与其它结构型式气化炉 相比，由于不需要耐火绝热层，使Shell粉 煤气化炉运转周期长，粉煤烧嘴操作寿命 长，可单炉运行，不需要备用炉，可靠性 高。
冷激区分为两个功能区。 在第一区，经冷却的干净气体以约200℃ 的温度进行循环，并加入到气化炉出来的热 气流中。这股气叫循环气。 第二区即所谓的“高速冷却区”，是用 加压的合成气吹除积累在循环气出口附近的 煤渣。 由于存在湍流，两股气流在经过很长的激 冷管时得到了最充分地混合，混合后的温度 低于900℃。
气化炉外壳材质为SA387Gr11CL2, 最大壁厚约95mm，最大内径4630 mm。 其下端为半球形封头。这两项指标也是 对国内压力容器制造厂装备的主要考核 内容，一是卷板能力，二是锻压机能力。
承压外壳在制造厂的制造按其内件 的交货状态及组装要求分四段进行，即 气化炉本体组件、输气管组件、气体反
气化炉内件的总体结构为水冷壁型式， 主要由受热面（膜式水冷壁）环形空间及承 压壳体组成。承压壳体设计压力为5.2 MPa ， 设计温度350℃。用沸水冷却的水冷壁安装 在壳体内，气化过程实际发生在膜式水冷壁 围成的腔内，气化压力由承压炉体承受。在 膜式水冷壁与承压炉体之间的是环形空间， 主要用于放置容纳水/蒸汽的输入/输出管线 及集箱管、分配管，另外，环形空间也便于 管线的连接安装及其以后的检修与检验。膜 式水冷壁提高了气化炉的效率，不需额外加
煤气化工艺流程(德士古气化炉)
3节阀控制冲洗水量为23m/h。
激冷水经激冷水过滤器滤去可能堵塞激冷环的大颗粒，送入位于下降管上部的激冷环。激冷水呈螺旋状沿下降管壁流下进入激冷室。
激冷室底部黑水，经黑水排放阀送入黑水处理系统，激冷室液位控制在50--55%。在开车期间，黑水经黑水开工排放阀排向真空闪蒸罐。
在气化炉预热期间，激冷室出口气体由开工抽引器排入大气。开工抽引器底部通入蒸汽，通过调节预热烧嘴风门和抽引蒸汽量来控制气化炉的真空度，气化炉配备了预热烧嘴。
来自煤浆槽浓度为59%-62%的煤浆，由煤浆给料泵加压，投料前经煤浆循环阀循环至煤浆槽。投料后经煤浆切断阀送至德士古烧嘴的内环隙。
空分装置送来的纯度为99.6%的氧气经氧气缓冲罐，控制氧气压力为6.0~6.2MPa，在准备投料前打开氧气手动阀，由氧气调节阀控制氧气流量经氧气放空阀送至氧气消音器放空。投料后由氧气调节阀控制氧气经氧气上、下游切断阀送入德士古烧嘴。
烧嘴冷却水系统设置了一套单独的联锁系统，在判断烧嘴头部水夹套和冷却水盘管泄漏的情况下，气化炉必须立即停车，以保护德士古烧嘴不被损坏。烧嘴冷却水泵设置了自启动功能，当出口压力低则备用泵自启动。如果备用泵启动后仍不能满足要求，则出口压力低低使消防水阀打开。如果还不能满足要求即烧嘴冷却水总管压力低低，事故冷却水槽的事故阀打开向烧嘴提供烧嘴冷却水。五、锁斗系统
三、合成气洗涤系统1、Fra bibliotek统图2、工艺叙述
从激冷水浴出来饱和了水汽的合成气进入文丘里洗涤器，在这里与激冷水泵
送出的黑水混合，使合成气夹带的固体颗粒完全湿润，以便在洗涤塔内能快速除去。
水蒸汽和合成气的混合物进入洗涤塔，沿下降管进入塔底的水浴中。合成气向上穿过水层，大部分固体颗粒沉降到塔底部与合成气分离。上升的合成气沿下降管和导气管的环隙向上经过升气罩折流后，穿过四层冲击式塔板，与冷凝液泵送来的冷凝液逆向接触，洗涤掉剩余的固体颗粒。合成气在洗涤塔顶部经过旋流板式除沫器，除去气体中的雾沫，然后离开洗涤塔进入变换工序。
激冷水经激冷水过滤器滤去可能堵塞激冷环的大颗粒，送入位于下降管上部的激冷环。激冷水呈螺旋状沿下降管壁流下进入激冷室。
激冷室底部黑水，经黑水排放阀送入黑水处理系统，激冷室液位控制在50--55%。在开车期间，黑水经黑水开工排放阀排向真空闪蒸罐。
在气化炉预热期间，激冷室出口气体由开工抽引器排入大气。开工抽引器底部通入蒸汽，通过调节预热烧嘴风门和抽引蒸汽量来控制气化炉的真空度，气化炉配备了预热烧嘴。
来自煤浆槽浓度为59%-62%的煤浆，由煤浆给料泵加压，投料前经煤浆循环阀循环至煤浆槽。投料后经煤浆切断阀送至德士古烧嘴的内环隙。
空分装置送来的纯度为99.6%的氧气经氧气缓冲罐，控制氧气压力为6.0~6.2MPa，在准备投料前打开氧气手动阀，由氧气调节阀控制氧气流量经氧气放空阀送至氧气消音器放空。投料后由氧气调节阀控制氧气经氧气上、下游切断阀送入德士古烧嘴。
烧嘴冷却水系统设置了一套单独的联锁系统，在判断烧嘴头部水夹套和冷却水盘管泄漏的情况下，气化炉必须立即停车，以保护德士古烧嘴不被损坏。烧嘴冷却水泵设置了自启动功能，当出口压力低则备用泵自启动。如果备用泵启动后仍不能满足要求，则出口压力低低使消防水阀打开。如果还不能满足要求即烧嘴冷却水总管压力低低，事故冷却水槽的事故阀打开向烧嘴提供烧嘴冷却水。五、锁斗系统
三、合成气洗涤系统1、Fra bibliotek统图2、工艺叙述
从激冷水浴出来饱和了水汽的合成气进入文丘里洗涤器，在这里与激冷水泵
送出的黑水混合，使合成气夹带的固体颗粒完全湿润，以便在洗涤塔内能快速除去。
水蒸汽和合成气的混合物进入洗涤塔，沿下降管进入塔底的水浴中。合成气向上穿过水层，大部分固体颗粒沉降到塔底部与合成气分离。上升的合成气沿下降管和导气管的环隙向上经过升气罩折流后，穿过四层冲击式塔板，与冷凝液泵送来的冷凝液逆向接触，洗涤掉剩余的固体颗粒。合成气在洗涤塔顶部经过旋流板式除沫器，除去气体中的雾沫，然后离开洗涤塔进入变换工序。
气化炉工艺流程课件教材
பைடு நூலகம்渣系统
•
来自气化炉激冷室的的渣水流入锁斗。从锁斗上部引出相对干净的水，用锁斗循 环泵将其送至气化炉激冷室底部，通过这股水的循环，将激冷室底部的渣和其它固体 冲至锁斗。 在一个预设的时间周期（通常约30分钟）之后，自动计时器启动一次锁 斗卸料循环。在卸料循环过程中，气化炉与锁斗之间的切断阀关闭，锁斗循环泵连接 锁斗的正常吸入口切断，锁斗循环泵至气化炉的循环水以最小流量送至泵自身的入口 。锁斗通过与锁斗冲洗水罐相连的管道卸压。卸压后，向卸压管线中通入灰水冲洗固 体颗粒。然后打开锁斗出口阀将渣和水送至渣池内的捞渣机上。在打开锁斗出口阀前 ，暂时关闭渣池隔离阀，使带有捞渣机的这部分渣池与另一部分隔离开，便于渣的沉 淀和送出。 在卸料期间，打开锁斗冲洗水罐底部出口阀，用较干净的灰水置换锁斗 中的水和渣。在到达设定时间后或锁斗冲洗水罐到达低液位时将锁斗出口阀关闭，这 样可以确保锁斗中仍充满水。当锁斗放空达到高限液位或灰水泵开始向锁斗冲洗罐中 注入灰水时，将锁斗冲洗水罐出口阀关闭。用高压冷凝液或来自高压灰水泵的除氧水 给锁斗充压。当锁斗与气化炉之间的压差小于给定值时，重新打开锁斗入口阀。同时 ，打开锁斗至锁斗循环泵的阀门，关闭锁斗循环泵回流阀。整个卸料循环（降压、卸 料、水置换、充压）用时约2 分钟。 大约5 分钟后重新打开渣池隔离阀，碳渣水流 入。渣池泵将渣池干净侧的渣水送至黑水闪蒸系统的第一真空闪蒸罐。 如果需要， 可将一股临时灰水注入渣池干净的一侧以稀释渣水的固体含量。 在气化炉预热循环 阶段，激冷室中的水排入渣池。预热水泵将预热水送回激冷环。
三、锁斗 锁斗（位号：2220-V-1001～8001）是供气化炉工作时储存经激冷之后的熔渣、黑 水及气化炉在连接操作的情况下向外排渣和黑水之用的设备，是气化关键设备之一。 根据锁斗功能的特点，本装置的锁斗承压在 0～6.68Mpa 的交替循环压力荷 载工况下工作。锁斗需按应力分析方法进行疲劳设计，要求应力循环次数为：2 次/小时，16000 次/年，锁斗设计寿命 20 年，总循环次数为 320000 次。 操作压力：0～6.58（max:6.78）MPa 操作温度：59（max:122）℃ 设计压力：7.46/-0.1Mpa 设计温度：278℃ 排渣次数：2 次/小时 设备规格：D×H=2000x6300 设备材质：Q345R+S31603（堆焊） 腐蚀裕量：0mm
煤化工工艺学课件5.2 气化炉的基本原理
思考：煤的反应活性对气化有什么影响？
5.煤质对气化的影响 气化用煤的性质包括反应活性、粘结性、结渣性、 热稳定性、机械强度、粒度组成、以及煤的水分、灰分 和硫分等。 ⑴ 煤的反应活性 这是指在一定的条件下，煤炭与不同气化介质（如 二氧化碳、氧、水蒸气和氢）相互作用的反应能力。 反应活性又称为反应性。反应性的强弱直接影响煤 在气化时的有关指标：产气率、灰渣或飞灰含碳量、氧 耗量、煤气成分及热效率等。不论何种气化工艺，煤活 性高总是有利的。
★
⑵几种床层状态的气化炉 ①固定床(移动床)气化炉
原料：6~50㎜块煤或者煤焦 加料方式：上部加料 排灰方式：固态或者液态 灰渣和煤气出口温度：不高 炉内情况:煤焦与产生的煤气、 气化剂与灰渣都进行逆向热 交换
②流化床气化炉 原料：3~5mm 加料方式：上部加料 排灰方式：固态排渣 灰渣和煤气出口温度：接近炉 温 炉内情况:悬浮沸腾
§ 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.
气化温度°C 优点
>1500 煤种适应性广 *气化效率高
固定床 缺点 不适于焦结性 强的煤 *低温干馏产 生煤焦油、沥 青等 *单段炉不易 大型化， 1200吨/日
煤炭气化方法—常压温克勒气化工艺流程及工艺条件和气化指标(煤气化技术课件)
二次气化剂过多，则产品气将被不必要地烧掉。
二次气化剂入口
a 单炉生产能力大；
c 可气化细颗粒煤；
e 运行可靠，开停 车容易。
b 气化炉结构简单；
d 出炉煤气基本上 不含焦油；
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。
a 气化温度低
为防止细粒煤粒中灰分在高 温床中软化和结渣，破坏气 化剂在床层截面上的均匀分 布，流化床气化时的操作温 度应控制在900℃左右，所 以必须使用活性高的煤为原 料，并因此限制了煤气产量 和碳转化率的进一步提高。
b 气化炉设备庞大
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，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。
1）进煤
将0-10mm的原料煤由螺旋加料器加入 圆锥部分的腰部。
加煤口 煤仓 供料螺旋
2）流化
A 炉箅安装在圆锥体部分，炉箅直径 比上部炉膛的圆柱形部分的直径小， 鼓风气流沿垂直于炉箅的平面进入炉 内。这样的结构为床层中的颗粒进行 正规和均匀的循环创造了良好条件。
B 气化剂自炉箅下部供入，由不同高 度的喷嘴环输入炉中。
③ 原料 粒度为0~10mm的褐煤、不黏煤、弱黏煤和长焰煤等均可使用，但要求具 有较高的反应性。 流化床气化时床层温度较低，碳浓度也较低，故不适宜使用低活性、低灰熔 点的煤料。
④二次气化剂用量及组成
气化炉身中部引入的二次气化剂用量和组成须 与被带出的未反应碳量成适当比例。
二次气化剂过少，则未反应碳得不到充分气化 而被带出，造成气化效率下降；
二次气化剂入口
a 单炉生产能力大；
c 可气化细颗粒煤；
e 运行可靠，开停 车容易。
b 气化炉结构简单；
d 出炉煤气基本上 不含焦油；
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。
a 气化温度低
为防止细粒煤粒中灰分在高 温床中软化和结渣，破坏气 化剂在床层截面上的均匀分 布，流化床气化时的操作温 度应控制在900℃左右，所 以必须使用活性高的煤为原 料，并因此限制了煤气产量 和碳转化率的进一步提高。
b 气化炉设备庞大
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，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。
1）进煤
将0-10mm的原料煤由螺旋加料器加入 圆锥部分的腰部。
加煤口 煤仓 供料螺旋
2）流化
A 炉箅安装在圆锥体部分，炉箅直径 比上部炉膛的圆柱形部分的直径小， 鼓风气流沿垂直于炉箅的平面进入炉 内。这样的结构为床层中的颗粒进行 正规和均匀的循环创造了良好条件。
B 气化剂自炉箅下部供入，由不同高 度的喷嘴环输入炉中。
③ 原料 粒度为0~10mm的褐煤、不黏煤、弱黏煤和长焰煤等均可使用，但要求具 有较高的反应性。 流化床气化时床层温度较低，碳浓度也较低，故不适宜使用低活性、低灰熔 点的煤料。
④二次气化剂用量及组成
气化炉身中部引入的二次气化剂用量和组成须 与被带出的未反应碳量成适当比例。
二次气化剂过少，则未反应碳得不到充分气化 而被带出，造成气化效率下降；
气化炉的技术资料全.ppt
一、气化炉开发背景 二、气化炉特点 三、气化炉应用 四、十三五新工艺技术研发 五、结论
全热回收流程合成气/蒸汽联产气化炉
在已有的水煤浆+水冷壁+辐射式蒸汽发生器+激冷流程气化技 术基础上，进一步开发水煤浆+水冷壁+辐射式蒸汽发生器+对 流式蒸汽发生器流程，实现气化炉热量的“全热回收”
氧气 原料煤
新鲜水 工艺废水 滤液 废浆 冲洗水
全新一代全热回“辐射式蒸汽发生器+对流式蒸汽发生器” 气化炉，将进一步回收热量，蒸汽产量再增加20~30%
山西清洁能源研究院
知识回顾 Knowledge Review
山西清洁能源研究院
放映结束 感谢各位的批评指导！
谢 谢！
让我们共同进步
水冷壁煤气化技术(晋华炉)开发及 应用
内容
一、气化炉开发背景 二、气化炉特点 三、气化炉应用 四、十三五新工艺技术研发 五、结论
内容
一、气化炉开发背景
二、气化炉特点 三、气化炉应用 四、十三五新工艺技术研发 五、结论
水煤浆水冷壁清华炉煤气化技术
技术核心概念：
将燃烧领域的凝渣保护技术和自然循 环膜式壁技术引进气化领域，解决原
600吨/天容量世界首套水煤浆水冷壁气化 工业装置示范炉11年8月一次启动成功连 续运行。
水煤浆气化技术的煤种限制瓶颈和高 12年9月通过科技成果鉴定：具有显著的
能耗点火问题。形成了可适应高灰熔 创新性..，拥有自主知识产权..同时具有水
点煤种，具备本质安全的世界第一个 煤浆耐火砖和干粉水冷壁气化炉的优点，
汇报内容
一、气化炉开发背景 二、气化炉特点 三、气化炉应用 四、十三五新工艺技术研发 五、结论
结论
全热回收流程合成气/蒸汽联产气化炉
在已有的水煤浆+水冷壁+辐射式蒸汽发生器+激冷流程气化技 术基础上，进一步开发水煤浆+水冷壁+辐射式蒸汽发生器+对 流式蒸汽发生器流程，实现气化炉热量的“全热回收”
氧气 原料煤
新鲜水 工艺废水 滤液 废浆 冲洗水
全新一代全热回“辐射式蒸汽发生器+对流式蒸汽发生器” 气化炉，将进一步回收热量，蒸汽产量再增加20~30%
山西清洁能源研究院
知识回顾 Knowledge Review
山西清洁能源研究院
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水冷壁煤气化技术(晋华炉)开发及 应用
内容
一、气化炉开发背景 二、气化炉特点 三、气化炉应用 四、十三五新工艺技术研发 五、结论
内容
一、气化炉开发背景
二、气化炉特点 三、气化炉应用 四、十三五新工艺技术研发 五、结论
水煤浆水冷壁清华炉煤气化技术
技术核心概念：
将燃烧领域的凝渣保护技术和自然循 环膜式壁技术引进气化领域，解决原
600吨/天容量世界首套水煤浆水冷壁气化 工业装置示范炉11年8月一次启动成功连 续运行。
水煤浆气化技术的煤种限制瓶颈和高 12年9月通过科技成果鉴定：具有显著的
能耗点火问题。形成了可适应高灰熔 创新性..，拥有自主知识产权..同时具有水
点煤种，具备本质安全的世界第一个 煤浆耐火砖和干粉水冷壁气化炉的优点，
汇报内容
一、气化炉开发背景 二、气化炉特点 三、气化炉应用 四、十三五新工艺技术研发 五、结论
结论
煤气化工艺流程(德士古气化炉)
煤气化工艺流程（德士古气化炉）煤气化工艺流程一、制浆系统1、系统图2、工艺叙述由煤贮运系统来的小于10mm的碎煤进入煤贮斗后，经煤称量给料机称量送入磨机。
30%的添加剂由人工送至添加剂溶解槽中溶解成3%的水溶液，由添加剂溶解槽泵送至添加剂槽中贮存。
并由添加剂计量泵送至磨机中。
在添加剂槽底部设有蒸汽盘管,在冬季维持添加剂温度在20--30?，以防止冻结。
工艺水由研磨水泵经磨机给水阀来控制送至磨机。
煤、工艺水和添加剂一同送入磨机中研磨成一定粒度分布的浓度约59%-62%合格的水煤浆。
水煤浆经滚筒筛滤去3mm以上的大颗粒后溢流至磨机出料槽中，由磨机出料槽泵送至煤浆槽。
磨机出料槽和煤浆槽均设有搅拌器，使煤浆始终处于均匀悬浮状态。
二、气化炉系统1、系统图2、工艺叙述来自煤浆槽浓度为59%-62%的煤浆，由煤浆给料泵加压，投料前经煤浆循环阀循环至煤浆槽。
投料后经煤浆切断阀送至德士古烧嘴的内环隙。
空分装置送来的纯度为99.6%的氧气经氧气缓冲罐，控制氧气压力为6.0~6.2MPa，在准备投料前打开氧气手动阀，由氧气调节阀控制氧气流量经氧气放空阀送至氧气消音器放空。
投料后由氧气调节阀控制氧气经氧气上、下游切断阀送入德士古烧嘴。
水煤浆和氧气在德士古烧嘴中充分混合雾化后进入气化炉的燃烧室中，在约4.0MPa、1300?条件下进行气化反应。
生成以CO和H为有效成份的粗合成气。
粗2合成气和熔融态灰渣一起向下，经过均匀分布激冷水的激冷环沿下降管进入激冷室的水浴中。
大部分的熔渣经冷却固化后，落入激冷室底部。
粗合成气从下降管和导气管的环隙上升，出激冷室去洗涤塔。
在激冷室合成气出口处设有工艺冷凝液冲洗水，以防止灰渣在出口管累积堵塞，并增湿粗合成气。
由冷凝液冲洗水调3节阀控制冲洗水量为23m/h。
激冷水经激冷水过滤器滤去可能堵塞激冷环的大颗粒，送入位于下降管上部的激冷环。
激冷水呈螺旋状沿下降管壁流下进入激冷室。
激冷室底部黑水，经黑水排放阀送入黑水处理系统，激冷室液位控制在50--55%。
《气化炉控制运行》课件
达到更好的性能。
使用智能优化算法，如遗传算法、粒 子群算法等，对参数进行全局寻优。
模型优化
建立气化炉的数学模型，并对其进行 改进和优化，以提高模型的精度和预 测能力。
利用现代控制理论和方法，如状态估 计、预测控制等，对模型进行优化。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
控制策略的未来发展方向
智能化控制
结合大数据和云计算技术，实现气化炉的远程监控和智 能决策。
通过远程监控和故障诊断系统，实现 对气化炉的远程监控和故障预警，提 高气化炉的运行效率和安全性。
新型传感器技术
利用新型传感器技术，实时监测气化 炉的运行状态，为控制算法提供更加 准确和实时的数据支持。
智能化、自动化的气化炉控制运行
智能化决策支持
利用人工智能技术，实现气化炉 的智能化决策支持，根据实时数 据和历史数据，自动调整气化炉
考虑气化炉运行过程中的环保要求，研究低排放、低能 耗的控制策略。
利用人工智能、机器学习等技术，开发智能化的控制策 略，以适应复杂多变的气化炉工况。
绿色环保
结合可再生能源和清洁能源的应用，实现气化炉的可持 续发展。
05
气化炉控制运行的案例分析
案例一：某钢铁厂的气化炉控制运行
总结词
钢铁厂的气化炉控制运行具有高效率、低能耗的特点，通过自动化控制系统实现了高效稳定的 生产。
传感器
用于检测气化炉的状 态和参数，如温度、 压力、流量等。
控制器
接收传感器信号，根 据预设的算法和逻辑 进行计算和控制。
执行器
接收控制器的输出信 号，驱动气化炉的阀 门、电机等设备进行 动作。
人机界面
提供操作员与控制系 统之间的交互界面， 显示气化炉的状态和 参数，以及控制系统 的报警和故障信息。
使用智能优化算法，如遗传算法、粒 子群算法等，对参数进行全局寻优。
模型优化
建立气化炉的数学模型，并对其进行 改进和优化，以提高模型的精度和预 测能力。
利用现代控制理论和方法，如状态估 计、预测控制等，对模型进行优化。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
控制策略的未来发展方向
智能化控制
结合大数据和云计算技术，实现气化炉的远程监控和智 能决策。
通过远程监控和故障诊断系统，实现 对气化炉的远程监控和故障预警，提 高气化炉的运行效率和安全性。
新型传感器技术
利用新型传感器技术，实时监测气化 炉的运行状态，为控制算法提供更加 准确和实时的数据支持。
智能化、自动化的气化炉控制运行
智能化决策支持
利用人工智能技术，实现气化炉 的智能化决策支持，根据实时数 据和历史数据，自动调整气化炉
考虑气化炉运行过程中的环保要求，研究低排放、低能 耗的控制策略。
利用人工智能、机器学习等技术，开发智能化的控制策 略，以适应复杂多变的气化炉工况。
绿色环保
结合可再生能源和清洁能源的应用，实现气化炉的可持 续发展。
05
气化炉控制运行的案例分析
案例一：某钢铁厂的气化炉控制运行
总结词
钢铁厂的气化炉控制运行具有高效率、低能耗的特点，通过自动化控制系统实现了高效稳定的 生产。
传感器
用于检测气化炉的状 态和参数，如温度、 压力、流量等。
控制器
接收传感器信号，根 据预设的算法和逻辑 进行计算和控制。
执行器
接收控制器的输出信 号，驱动气化炉的阀 门、电机等设备进行 动作。
人机界面
提供操作员与控制系 统之间的交互界面， 显示气化炉的状态和 参数，以及控制系统 的报警和故障信息。
煤气化炉技术介绍.pptx
炉必须在1000℃以上才可投料，若临时把冷备用炉升温至1000℃以上，势必影响全系统生 产，所以有备用炉应处于热备用状态的要求，而维持热备用炉耗能较大。 (3) 气化炉耐火材料寿命短
我国多选用法国砖（沙佛埃耐火材料公司），其寿命为1～1.5年。其中渭河化肥厂开车 一年，三台气化炉向火面砖全改换过，一炉砖需75万美元，而且换一炉砖周期长，影响生 产二个月。目前，我们国内正研制价廉、耐高温侵蚀，而且使用寿命长的耐火材料。 (4) 工艺烧嘴寿命短
3.4 Texaco煤气化炉
●水煤浆供料 ●液态排渣炉 ●内壁衬有多层耐火砖 ●水煤浆和氧气从炉顶的燃烧 器高速连续地喷入部分氧化室， 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，一种是激冷型 冷却方式，一种是全热回收型。
热损失，提高效率； ●内层分水冷壁和耐火砖两种。
GSP气化炉的结构示意图
几种典型煤气化炉技术
GSP煤气化炉组合式气化多喷嘴结构示意图 几种典型煤气化炉技术
几种典型煤气化炉技术
●GSP煤气化工艺（干法进料）
几种典型煤气化炉技术
GSP煤气化炉的特点
(1)GSP气流床气化技术具有气流床气化的突出优点：煤种适应广、处理能力 (2)大、气化效率高、碳转化率高、环境友好等。 (2) GSP气化的给料有干法和湿法两种，可以气化煤，也可以处理其他化工过 程的废弃物及下脚料，如：化学废液和煤焦油。 (3) GSP气化炉的气化室有耐火砖和水冷壁两种结构。可以根据原料的不同性 质选取不同的结构。 (4）GSP气化工艺的整个气化炉外壳为一水夹套结构，减少热损，提高了整体 热效率。 (5) GSP气化技术的工艺运行烧嘴与开工烘炉烧嘴为组合结构，这样可使整个 开车过程简单、迅速。 (6) GSP气化炉同样适应于大规模，目前已设计出热功率500MWth相当于日处 理煤2 000吨的气化炉。
我国多选用法国砖（沙佛埃耐火材料公司），其寿命为1～1.5年。其中渭河化肥厂开车 一年，三台气化炉向火面砖全改换过，一炉砖需75万美元，而且换一炉砖周期长，影响生 产二个月。目前，我们国内正研制价廉、耐高温侵蚀，而且使用寿命长的耐火材料。 (4) 工艺烧嘴寿命短
3.4 Texaco煤气化炉
●水煤浆供料 ●液态排渣炉 ●内壁衬有多层耐火砖 ●水煤浆和氧气从炉顶的燃烧 器高速连续地喷入部分氧化室， 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，一种是激冷型 冷却方式，一种是全热回收型。
热损失，提高效率； ●内层分水冷壁和耐火砖两种。
GSP气化炉的结构示意图
几种典型煤气化炉技术
GSP煤气化炉组合式气化多喷嘴结构示意图 几种典型煤气化炉技术
几种典型煤气化炉技术
●GSP煤气化工艺（干法进料）
几种典型煤气化炉技术
GSP煤气化炉的特点
(1)GSP气流床气化技术具有气流床气化的突出优点：煤种适应广、处理能力 (2)大、气化效率高、碳转化率高、环境友好等。 (2) GSP气化的给料有干法和湿法两种，可以气化煤，也可以处理其他化工过 程的废弃物及下脚料，如：化学废液和煤焦油。 (3) GSP气化炉的气化室有耐火砖和水冷壁两种结构。可以根据原料的不同性 质选取不同的结构。 (4）GSP气化工艺的整个气化炉外壳为一水夹套结构，减少热损，提高了整体 热效率。 (5) GSP气化技术的工艺运行烧嘴与开工烘炉烧嘴为组合结构，这样可使整个 开车过程简单、迅速。 (6) GSP气化炉同样适应于大规模，目前已设计出热功率500MWth相当于日处 理煤2 000吨的气化炉。
气化炉工艺流程课件.
四、文丘里洗涤器 • • • • • • • • • 文丘里洗涤器（位号：2220-X-1001～8001）是向出气化炉的合成气喷水， 保证了合成气中含有足量的水分，有利于合成气中的灰分被除去，是气化装置关键设 备之一。 操作压力：6.47MPa 操作温度：252(max255)℃ 设计压力：7.974Mpa 设计温度：283℃ 设备规格：D×H=850x8659 设备材质：Q345R+S31603（堆焊） 腐蚀裕量：0mm
五、工艺烧嘴 • 位号：2220-J-1001~8001 是将煤浆泵送来的制备好的煤浆与氧气通过各自流道喷入 高温的气化炉燃烧室，氧气与部分煤浆迅速发生燃烧反应放出大量的热量为炉膛内后 续的反应提供需要的热量。工艺烧嘴共 16 台，其中 8台进口，8 台国产。 操作压力：7.8MPa/8.1MPa(煤浆/氧气) 操作温度：40℃/30℃（煤浆/氧气） 设计压力：8.1MPa/8.5MPa(煤浆/氧气) 设计温度：84℃/74℃（煤浆/氧气） 国产工艺烧嘴材质： 所有与氧气接触的部件：Inconel625 所有与煤浆接触的部件：S32168 冷却水盘管全部：Inconel625 烧嘴头部采用 UMCO50 钴基耐热合金或 GH188
一、气化炉
气化炉材质： 燃烧室壳体： SA387Gr11CL2 激冷室壳体： SA387Gr11CL2+S31603（堆焊） 燃烧室法兰及接管： SA336 F11CL3、SA182F11CL2 激冷室法兰及接管： SA336 F11CL3+S31603 （堆焊）、SA182F11CL2+S31603（ 堆焊） 燃烧室内衬： 铬铝锆砖+低铬刚玉砖+隔热耐火砖+纤维可塑料 腐蚀裕量： 6/3mm（燃烧室壳体/激冷室壳体） 气化装置采用 GE 水煤浆加压气化技术产生的合成气,涉及的工业炉设备有 工艺烧嘴（2220-J-1001~8001 ）、预热烧嘴（2220-J-1002~8002 ）
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高压闪蒸罐。 从洗涤塔黑水出口之上抽出部分黑水送至激冷水泵和文丘里洗涤水
泵。在停车阶段，通过手动控制将灰水绕过灰水加热器，直接供给激冷水泵以预防
汽蚀。
排渣系统
• 来自气化炉激冷室的的渣水流入锁斗。从锁斗上部引出相对干净的水，用锁斗循 环泵将其送至气化炉激冷室底部，通过这股水的循环，将激冷室底部的渣和其它固体 冲至锁斗。 在一个预设的时间周期（通常约30分钟）之后，自动计时器启动一次锁 斗卸料循环。在卸料循环过程中，气化炉与锁斗之间的切断阀关闭，锁斗循环泵连接 锁斗的正常吸入口切断，锁斗循环泵至气化炉的循环水以最小流量送至泵自身的入口 。锁斗通过与锁斗冲洗水罐相连的管道卸压。卸压后，向卸压管线中通入灰水冲洗固 体颗粒。然后打开锁斗出口阀将渣和水送至渣池内的捞渣机上。在打开锁斗出口阀前 ，暂时关闭渣池隔离阀，使带有捞渣机的这部分渣池与另一部分隔离开，便于渣的沉 淀和送出。 在卸料期间，打开锁斗冲洗水罐底部出口阀，用较干净的灰水置换锁斗 中的水和渣。在到达设定时间后或锁斗冲洗水罐到达低液位时将锁斗出口阀关闭，这 样可以确保锁斗中仍充满水。当锁斗放空达到高限液位或灰水泵开始向锁斗冲洗罐中 注入灰水时，将锁斗冲洗水罐出口阀关闭。用高压冷凝液或来自高压灰水泵的除氧水 给锁斗充压。当锁斗与气化炉之间的压差小于给定值时，重新打开锁斗入口阀。同时 ，打开锁斗至锁斗循环泵的阀门，关闭锁斗循环泵回流阀。整个卸料循环（降压、卸 料、水置换、充压）用时约2 分钟。 大约5 分钟后重新打开渣池隔离阀，碳渣水流 入。渣池泵将渣池干净侧的渣水送至黑水闪蒸系统的第一真空闪蒸罐。 如果需要， 可将一股临时灰水注入渣池干净的一侧以稀释渣水的固体含量。 在气化炉预热循环 阶段，激冷室中的水排入渣池。预热水泵将预热水送回激冷环。
粗煤气洗涤系统
•
来自气化炉的粗煤气进入文丘里洗涤器被充分浸湿，以利于气体中的固体颗粒
从洗涤塔中被除去。文丘里洗涤器的洗涤水来自于文丘里洗涤水泵。浸湿的粗煤气
进入洗涤塔并通过下降管进入到洗涤塔塔釜的水中，气体中夹带的大多数固体被除
掉。粗煤气经下降管外部环隙上升到洗涤塔上部塔盘，与高压冷凝液逆流接触洗掉
残留的固体颗粒。由变换来的高压冷凝液（开车阶段由变换来的锅炉给水提供）供
给两处：洗涤塔塔盘和气化炉粗煤气出口。如果高压冷凝液过量，也可以通过流量
控制进入洗涤塔塔釜。脱氧槽来的灰水经高压灰水泵加压再经灰水加热器加热后进
入洗涤塔维持液位。开停车阶段，洗涤塔需使用锅炉给水维持液位。 在洗涤塔塔
盘上部，除沫器除去粗煤气夹带的水滴后，干净的粗煤气经气动切断阀进入下游工
四、复杂控制系统
• 一、氧煤比（O/C）控制
• 煤气化工艺最复杂的控制系统是氧煤比（O/C）控制，它包括: 煤浆流量控制回路 ，含煤浆流量测量、中值选择、流量调节三个环节。 氧气流量控制回路，含氧气 流量测量、温度压力补偿、氧气纯度校正、流量调节四个环节。 负荷控制和 交叉限幅选择控制。 煤浆流量采用三台电磁流量计测量，煤浆泵转速也折算成煤 浆流量值，通过选择开关，煤浆泵转速折算的煤浆流量可取代前 2 个煤浆流量传 感器中的一个，三个煤浆流量值在 DCS 中作中值选择，选中的流量信号作煤浆流 量调节信号。煤浆流量调节信号与速度信号相比较后，经 PID 运算，调节信号去 变频调速器调节煤浆泵转速。这是煤浆流量控制回路。 氧气流量用文丘里流量计 测量，同时测量氧气温度和压力，在 DCS 中作温度和压力补偿，然后经氧气纯度 修正，此信号输入氧气流量调节单元，进行氧气流量调节回路。 气化炉的负荷控 制在 DCS 上设手动负荷控制器，可控制负荷范围为 60～110％。为避免过大的生 产负荷扰动，设限幅器，限制负荷升降速率在一定的范围内。同时，设交叉限幅控 制。交叉限幅控制是典型的燃烧控制系统，负荷提高时，首先提高煤浆流量，然后 提高氧气流量；负荷降低时首先降低氧气流量，然后降低煤浆流量，这是通过高、 低选择器实现的。交叉限幅控制是一种安全控制策略。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
四、文丘里洗涤器
• 文丘里洗涤器（位号：2220-X-1001～8001）是向出气化炉的合成气喷水， • 保证了合成气中含有足量的水分，有利于合成气中的灰分被除去，是气化装置关键设
备之一。 • 操作压力：6.47MPa • 操作温度：252(max255)℃ • 设计压力：7.974Mpa • 设计温度：283℃ • 设备规格：D×H=850x8659 • 设备材质：Q345R+S31603（堆焊） • 腐蚀裕量：0mm
一、气化炉流程
工艺烧嘴处于气化炉燃烧室的高温区，由水夹套和不断有水循环的冷却盘管保护 。烧嘴冷却水系统是一个低压封闭回路水系统。冷却水压力低于气化炉操作压力以防 止水泄漏到气化炉的耐火材料层中，那样会损坏耐火材料并使气化炉外壳受压。 冷 却水系统由烧嘴冷却水槽、烧嘴冷却水泵和烧嘴冷却水冷却器组成。当冷却水压力过 低或运行泵故障时备用泵自动开启，每台泵备有事故电源。冷却回水流入相对应的烧 嘴冷却水气液分离罐。分离器出口设置 CO分析仪，可及早警示有合成气泄漏到冷却 水系统中。在烧嘴冷却水泵切换至事故电源期间，由事故烧嘴冷却水罐提供备用冷却 水。 在开车之前，用预热烧嘴代替工艺烧嘴，将气化炉预热至约1200℃。预热烧嘴 用燃料正常情况使用燃料气，开车烘炉用 LPG ，预热提温用柴油。由开工抽引器用 低压蒸汽将气化炉内抽成部分真空，将燃烧所需的空气引入气化炉。蒸汽和燃烧烟气 被排至安全位置。气化装置设置了2 台高压氮气吹扫罐和8 台高压氮气缓冲罐。 停 车后，高压氮气吹扫罐向工艺烧嘴、煤浆和氧气管路吹扫高压氮气。
艺单元，该阀由控制室的手动控制器启动。在开车和停车阶段，气体在压力控制下
送至火炬。 洗涤塔出口安装有在线分析仪，每台气化炉采用单独红外线分析仪分
别测量CO、CO2 和CH4 ，设热导式氢气分析仪测量 H2 含量，并单设 O2 分析仪检
测粗煤气组分，防止气化炉过氧。 洗涤塔底部的水和固体经过流量控制被排放至
岳阳长炼机电工程技术有限公司乌 鲁木齐分公司
《气化单元重要设备及工艺流程简介》 自控专业：张伟乔 2015.6
目录
一、气化装置代号一览 二、气化单元主要设备介绍 三、流程简介 四、气化炉开停车程序
一、气化装置代号一览
二、气化单元主要设备介绍
一、气化炉 （位号：2220-F-1001~8001）是以氧气为气化剂对水煤浆进行加压气化，制取原料气的 关键设备。它分为上下两个部分，上部为燃烧室，下部为激冷室。配比好的水煤浆（烧 嘴内环隙）和氧气（中心管和外环隙）通过顶部烧嘴喷入燃烧室内，在高温高压下发生 气化反应，生成所需的高温原料气（CO,H2,CO2,H2O为主要成分），在反应压力的作用下 ，高温原料气和熔渣通过燃烧室的下锥口进入激冷室内，与激冷水充分接触冷却后产生 的激冷气通过激冷室上部设置的激冷气出口排出，产生的黑水和炉渣通过激冷室下部设 置的排渣口进入锁渣罐，定期排放。 操作压力：6.5MPa 操作温度：261(MAX427)℃/252(MAX255)℃（燃烧室壳体/激冷室壳体） 设计压力：7.15/-0.1MPa 设计温度：455℃ 气化炉规格：D×H= 3200/3800×20711
燃烧室内衬： 铬铝锆砖+低铬刚玉砖+隔热耐火砖+纤维可塑料
腐蚀裕量：
6/3mm（燃烧室壳体/激冷室壳体）
气化装置采用 GE 水煤浆加压气化技术产生的合成气,涉及的工业炉设备有 工艺烧嘴（2220-J-1001~8001 ）、预热烧嘴（2220-J-1002~8002 ）
二、洗涤塔 （位号：2220-C-1001～8001）用来洗涤粗合成气，以降低合成气中的灰尘。粗煤气 先进入洗涤塔进行鼓泡增湿，然后经六块撞击式高效塔盘，最后经旋留板除沫器使合 成气含尘量达到设计要求，洗涤塔是气化装置的关键设备之一。 操作压力：6.29～6.47MPa 操作温度：246～255℃ 设计压力：7.15/-0.1Mpa 设计温度：283℃ 设备规格：D×H=4200x12730 设备材质：13MnNiMoR+S31603（爆炸复合） 腐蚀裕量：0mm
一、气化炉流程
并经文丘里洗涤器进入洗涤塔。来自变换的高压工艺凝液喷入出气化炉的粗煤气以防止 固体在管路中累积。 激冷水被送至下降管顶部的激冷环，并顺管壁流入激冷室。可能 堵塞激冷环出水口的大固体颗粒由上游的激冷水过滤器除去。来自高压灰水泵的一根旁 通管线至激冷室用以补充可能的夹带损失并且维持激冷室液位。开车工况下，气化炉排 污黑水经开工冷却器去沉降槽，直至气化炉有足够的压力，黑水改去高压闪蒸系统。正 常操作工况下，激冷室中的黑水经过液位控制排放至高压闪蒸罐。这股流体含有大部分 细小固体颗粒。 气化炉燃烧室安装有热电偶用来指示反应温度。洗涤塔出口设置连续 分析仪分析测定粗煤气中的甲烷含量，用于间接判断气化炉反应温度。 在预热和停车 期间，激冷室中过量的水直接排至渣池或经过开工冷却器去沉降槽。从气化炉引一根副 线去洗涤塔，在开车阶段用以循环黑水直至压力足够高，在液位控制下改排至高压闪蒸 罐。 气化炉激冷室水浴收集的粗渣送至锁斗系统。
五、工艺烧嘴
• 位号：2220-J-1001~8001 是将煤浆泵送来的制备好的煤浆与氧气通过各自流道喷入 高温的气化炉燃烧室，氧气与部分煤浆迅速发生燃烧反应放出大量的热量为炉膛内后 续的反应提供需要的热量。工艺烧嘴共 16 台，其中 8台进口，8 台国产。
• 操作压力：7.8MPa/8.1MPa(煤浆/氧气) • 操作温度：40℃/30℃（煤浆/氧气） • 设计压力：8.1MPa/8.5MPa(煤浆/氧气) • 设计温度：84℃/74℃（煤浆/氧气） • 国产工艺烧嘴材质： • 所有与氧气接触的部件：Inconel625 • 所有与煤浆接触的部件：S32168 • 冷却水盘管全部：Inconel625 • 烧嘴头部采用 UMCO50 钴基耐热合金或 GH188
一、气化炉
气化炉材质：
燃烧室壳体：
SA387Gr11CL2