几种煤气化技术介绍
煤气化技术发展迅猛，种类很多，目前在国内应用的主要有：传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等，下别分别加以介绍。
一 Texaco水煤浆加压气化技术
德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后，发展迅速，目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行，在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。
Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序：将煤、石灰石（助熔剂）、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机中，与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆；煤浆同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉，在1300～1400℃下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔，冷却除尘后进入CO变换工序，一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水，经泵进入气化炉，另一部分灰水作废水处理。
其优点如下：
（1）适用于加压下（中、高压）气化，成功的工业化气化压力一般在4.0MPa 和6.5Mpa。在较高气化压力下，可以降低合成气压缩能耗。
（2）气化炉进料稳定，由于气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压力容易得到保证。便于气化炉的负荷调节，使装置具有较大的操作弹性。
（3）工艺技术成熟可靠，设备国产化率高。同等生产规模，装置投资少。
该技术的缺点是：
（1）由于气化炉采用的是热壁，为延长耐火衬里的使用寿命，煤的灰熔点尽可能的低，通常要求不大于1300℃。对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样就降低了煤浆的有效浓度，增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益。而且，煤种的选择面也受到了限制，不能实现原料采购本地化。
（2）烧嘴的使用寿命短，停车更换烧嘴频繁（一般45～60天更换一次），为稳定后工序生产必须设置备用炉。无形中就增加了建设投资。
（3）一般一年至一年半更换一次炉内耐火砖。
二多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术
该技术由华东理工大学洁净煤技术研究所于遵宏教授带领的科研团队，经过20多年的研究，和兖矿集团有限公司合作，成功开发的具有完全自主知识产权、国际首创的多喷嘴对置式水煤浆气化技术，并成功地实现了产业化，拥有近20项发明专利和实用新型专利。目前在山东德州和鲁南均有工业化装置成功运行。
该技术的水煤浆气化压力为3.0～6.5MPa，温度为～1300℃。技术特点：多喷嘴对置的水煤浆气流床气化炉及复合床煤气洗涤冷却设备；分级净化的煤气初步净化工艺；蒸发分离直接换热式含
煤浆经隔膜泵加热，通过四个对称布置在气化炉气化室中上部同一水平面的工艺喷嘴，与氧气一起对喷进入气化炉，对置气化炉的流场结构由射流区、撞击区、撞击流股、回流区、折返流区和管流区组成。
煤浆颗粒在气化炉内的气化过程经历了以下步骤：颗粒的湍流弥散、颗粒的振荡运动、颗粒的对流加热、颗粒的辐射加热、煤浆蒸发与颗粒中挥发份的析出、挥发产物的气相反应、煤焦的多相反应、灰渣的形成等。
气化反应是串并联反应同时存在的极为复杂的反应体系，可分为一次反应与二次反应。
出气化室的夹带熔融态灰渣的高温合成气，在复合床结构的洗涤冷却室内完成合成气的洗涤冷却和熔渣的初步分离。
采用混合器、旋风分离器和水洗塔相结合的节能高效煤气初步净化系统，使煤气中灰、渣的含量降到最低，并且减少压力损失。
（2）含渣水处理
气化炉及煤气初步净化系统来的含渣水分别减压后导入含渣水处理系统，含渣水首长进入蒸发热水塔蒸发室，蒸发室内含渣水大量汽化，溶解在水中的酸性气体一起解吸，蒸发室产生的蒸汽进入热水室与循环灰水直接接触，使灰水得到最大程度升温。蒸发室底部含固量得到增浓的液相产物再进行真空闪蒸，进一步降低含渣水温度和浓缩含渣水的含固量，将酸性气体完全解吸该技术的主要优点如下：
（1）适用于加压下（中、高压）气化，成功的工业化气化压力一般在4.0MPa和6.5MPa。在较
高的气化压力下，可以降低合成气压缩的能耗。
（2）气化炉进料稳定，由于气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压力容易得到保证。便于气化炉的负荷调节，使装置具有较大的操作弹性。
（3）工艺技术成熟可靠，设备国产化率高。同等生产规模下，装置投资低于Texaco技术。
该技术的缺点是：
（1）为延长耐火衬里的使用寿命，煤的灰熔点尽可能的低，通常要求不大于1450℃。对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样就降低了煤浆的有效浓度，增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益。
（2）由于拱顶高度不够，拱顶砖的使用寿命只有6500小时，还有待于进一步改进。
三多元料浆加压气化工艺
多元料浆加压气化工艺（MCSG）是一种新型煤气化技术，由西北化工研究院开发成功的，拥有我国自主知识产权，获得国家发明专利。该技术以其独有的先进性、适用性和成熟的工业应用业绩，打破了国外公司在大型煤气化技术上的垄断。该技术的工业化推广，将为推动我国能源结构调整和相关产业的发展发挥重要作用。
多元料浆新型气化技术属湿法气流床加压气化技术，是指对固体或液体含碳物质（包括煤/石油焦/沥青/油/煤液化残渣）与流动相（水、废液、废水）通过添加助剂（分散剂、稳定剂、PH值调节剂、湿润剂、乳化剂）所制备的料浆，与氧气进行部分氧化反应，生产CO+H2为主的合成气。水煤浆加压气化属多元料浆气化的特定型式。粗合成气通过激冷、洗涤、净化后，用于合成氨、合成甲醇、制氢、合成油品、联合循环发电等。
1.多元料气化反应原理
C+O2 = CO2+409.4
C+CO2 = 2CO －160.7
C+H2O = CO+H2－117.8
CO+H2O = CO2+H2－92.5
C+H2 = CH4+87.4
1/2S2+H2 = H2S+82.0
1/2S2+CO = COS+55.8
2.工艺过程
多元料浆气化反应的工艺过程包括料浆制备、加压气化、粗煤气净化、灰渣排放、灰水处理。工艺流程简图如下：
3.技术指标
料浆浓度/wt%60～68.5
料浆表观粘度
500～1000
（D=15.89 s－1）/mPa·s
料浆稳定性(24 h 析水率)/%～1.8
碳转化率/%96～98
有效气体(CO+H2)含量/%80.6～86.2
冷煤气效率/%70～75.8
氧耗/m3/1000 m3(CO+H2)357～420
原料消耗/kg/1000 m3(CO+H2)485～620
4.技术特点
（1）原料适应性广，包括煤、石油焦、石油沥青、渣油、煤液化残渣、生物质等含碳物质以及纸浆废液、有机废水等液体废弃物。
（2）新型结构的气化炉及独特的激冷器，具有结构简单，操作安全易控的特点，而且有利于热量回收、耐火材料保护及固液分离。
（3）富有特色的固态排渣和液态排渣技术，不仅解决了高灰熔点原料的气化难题，而且从技术角度拓宽了原料适用范围。具体体现为：
①固态排渣工艺不存在堵炉、拉丝等现象，有利于实现气化炉长周期稳定运行。
②固态排渣因灰渣未形成熔融状态，不会对气化炉耐火材料形成化学侵蚀，耐火材料寿命延长2倍以上，大大降低操作和维护费用。
③根据不同原料，同一气化炉中，既可采用固态排渣，也可采用液态排渣，扩大了原料范围，提高了操作弹性，且无需增加投资。
（4）成熟完善的系统放大技术，解决了不同规模、不同压力等级气化装置的工程化问题。已工业化装置的压力等级为1.3～7.0 MPa，生产规模从年产3万吨合成氨到年产90万吨甲醇，单炉日投料量为150～2000 吨。
（5）通过气化原料的优化组合，既解决了原料成浆性问题，又解决了灰熔点问题，特别是难成浆原料的制浆问题，大大提高料浆的有效组成，降低了气化消耗。同时，解决了高浓度、高粘度料浆长距离输送的难题。
（6）独具特色的灰水处理技术（I～III级换热闪蒸），减少了设备投资，简化了工艺流程。
（7）设备完全立足于国内，投资少，效益显著。
（8）三废排放少，环境友好，属于洁净气化技术。
（9）通过40余年的开发和完善，多元料浆气化技术形成了完整、系统的专利体系。
四 GSP煤气化技术
GSP是一种先进成熟的煤气化技术：干粉进粒，水冷壁气化反应器，激冷流程，液态排渣。它的优点是：原料适应性广，投资省、粗煤气成本较低、工艺运行可靠，兼有Shell与Texaco的优点。下面就对GSP技术作一概要介绍。
一、原料来源广，适应性强
从年青的泥、褐煤到年老的无烟煤系列中的所有煤种，灰分>1％的石油焦、油渣、工业污泥等均可作为气化原料。它对入炉煤或其他原料必须满足粒径、水分、灰分的基本要求。粒径主要影响碳转化率，水分主要影响煤粉输送，灰分要求1％以上，否则水冷壁无法挂渣形成膜式壁。各种不同的入炉原料粒径、水分、灰分要求见表1。
二、GSP工艺过程
（1）GSP工艺过程包括：合格粉煤制备及输送，有低压氮气浓相输送和高压CO2浓相输送系统，通过煤锁斗、压力供料仓、烧嘴喷入气化炉。
（2）粉煤、纯氧、蒸汽（年青煤可以不加）在4MPa、1400℃~1500℃下煤转化成煤气和熔融的渣。由于原料煤年青，C02供料，水蒸气加入较少，煤气成分中有效气(CO+H2)高达94.5％，C02 4％，CH4 0.02％，N2 0.7％，其他0.78％。
（3）高温煤气在激冷室被喷洒的水冷却到220℃，进入文丘里洗涤器，将煤气中尘体积浓度降至lmg／m3 (干)，煤气中饱和的水供变换用。
（4）熔渣在激冷室降温固化成粒状落入激冷室下部的水浴中，通过灰锁斗排人渣水槽，用捞渣机将渣捞上皮带送入渣仓，然后用汽车运至处理场。
（5）出冷激室含尘(渣、碳)约0．4％的黑水送到固体物分离器，经初步分离残余碳／尘后的水再经过滤器、贮槽用泵送回冷激室。分离器下部出来的含尘黑水经减压闪蒸后，在絮凝剂作用下混凝沉淀，再经浓缩、过滤脱水，清水用泵返气化冷激室过滤并送出界外处理。为保持冷激水中盐类平衡，约占黑水总量15％的废水排出界外处理。
（6）煤粉锁斗功能是将常压下煤粉料供入加压气化系统。灰锁斗的功能是将压力气化系统的渣水送入常压排渣系统。它们时刻处在一个由常压到加压，又从加压到常压的周期性交变过程。煤锁斗充压用C02，灰锁斗充压用水，此过程用可编程序控制器来实现。
（7）通过锁斗将粉煤供入加压料仓，在此通入的C02与煤粉处于一种密相流化状态，然后通过供料管送至气化炉燃烧喷嘴。
（8）供料仓到气化炉烧嘴的供料管安有原料密度仪，质量流量仪测量煤粉供入量，并与供入的氧气及气化炉、气化室与激冷室压差组成一套控制气化炉操作的调节系统。
三、GSP煤气化炉结构特征
GSP气化炉由一个主烧嘴和一个点火烧嘴、气化室、冷激室及承压外壳组成。气化室内设有水冷壁，水冷壁主要作用是抵抗1450℃～1500℃高温及熔渣的侵蚀，水冷壁系由水冷盘管及固定在盘管上的抓钉与SiC耐火材料共同组成的一个圆筒形膜式壁。膜壁与承压外壳间有约50mm间隙，间隙间充一小股流动的常温合成气（或C02、N2）。水冷壁水冷管内的水采用强制密闭循环，在这循环系统内，有一个废热锅炉生产0.5Mpa（g）低压蒸汽，将其热移走，使水冷壁水冷管内水温始终保持一恒定范围。
激冷室为一承压空壳，外径和气化室一样，上部设有若干冷激水喷头。在此将煤气骤冷至220℃。煤气由冷激室中部引出。激冷室下部为一锥形，内充满水，熔渣遇冷固化成颗粒落入水浴中，排入灰锁斗。
GSP气化炉除烧嘴为不锈钢和少量特殊不锈钢外，其余全为碳钢材料。气化炉及其水冷壁寿命10年～20年，烧嘴寿命10年(顶端部一年维修一次)。
四、GSP气化技术指标先进性及原材料动力消耗分析
（1）技术指标
碳转化率：99.5%；
气化效率：80%～82%；
气化热效率：90%（含饱和煤气带入变换的水蒸气）。
（2）原材料及动力消耗（每1000m3（C0+H2））
原料煤（收到基、热值Qnet.ar=21351kJ／kg煤）：708kg；
氧（99.6%）：320m3；
蒸汽（4.5MPa，350℃）：17kg~30kg（与煤质有关）；
C02（4.5MPa，40℃）：85m3；
电：55kWh。
五灰熔聚流化床粉煤气化技术
一、灰熔聚流化床粉煤气化技术的基本原理
灰熔聚流化床粉煤气化以碎煤为原料(＜6～8mm)，以空气或富氧或氧气为氧化剂，水蒸气或二氧化碳为气化剂,在适当的煤粒度和气速下，使床层中粉煤沸腾，床中物料强烈返混，气固两相充分混合，温度到处均一，在部分燃烧产生的高温（950～1100℃）下进行煤的气化。煤在床内一次实现破粘、脱挥发份、气化、灰团聚及分离、焦油及酚类的裂解等过程。
流化床反应器的混合特性有利于传热、传质及粉状原料的使用，但当应用于煤的气化过程时，受煤的气化反应速率和宽筛分物料气固流态化特性等因素影响，炉内的强烈混合状态导致了炉顶带出飞灰（上吐）和炉底排渣（下泻）中的碳损失较高的缺点。常规流化床为降低排渣的碳含量，必须保持床层物料的低碳灰比；而在这种高灰床料工况下，为维持稳定的不结渣操作，不得不采用较低的操作温度(＜950℃)，这又决定了传统流化床气化炉只适用于高活性的褐煤或次烟煤。灰熔聚流化床粉煤气化工艺根据射流原理，设计了独特的气体分布器和灰团聚分离装置，中心射流形成床内局部高温区（1200～1300℃），促使灰渣团聚成球，借助重量的差异达到灰团与半焦的分离，在非结渣情况下连续有选择地排出低碳含量的灰渣，提高了床内碳含量和操作温度（达1100℃）,从而使其适用煤种拓宽到低活性的烟煤乃至无烟煤。
二、灰熔聚流化床粉煤气化工艺的特点
（1）煤种适应性广，可实现气化原料本地化。
（2）操作温度适中，无特殊材质要求，操作稳定，连续运转可靠性高。
（3）工艺流程简单，气化炉及配套设备结构简单，造价低，维护费用低。
（4）灰团聚成球，借助重量的差异与半焦有效分离，排灰碳含量低(<10%)。
（5）炉内形成一局部高温区（1200～1300℃），气化强度高。
（6）飞灰经旋风除尘器捕集后返回气化炉，循环转化，碳利用率高。
（7）产品气中不含焦油，洗涤废水含酚量低，净化简单。
（8）设备投资低，气化条件温和，消耗指标低，煤气成本低。
（9）中国自主专利,同等规模下，与引进气化技术相比，投资低50%。
三、灰熔聚流化床粉煤气化工艺流程（图略）
（1）备煤系统
粒径为0～30mm的原料煤(焦)，先筛分、破碎到0～8mm粒度，回转干燥器烘干(烟煤水分＜5%，褐煤<12% ) 待用。
（2) 进料系统
备好的入炉煤经斗式提升机进入煤锁斗系统，由螺旋给料器计量，气力输送进入气化炉下部。
（3）供气系统
气化剂(空气/蒸汽、氧气/蒸汽)分三路计量调节，由分布板、环形管、中心射流管进入气化炉。
（4) 气化系统
煤在气化炉中部分燃烧产生的高温（950～1100℃）下与气化剂（氧气、蒸汽）进行反应，一次实现破粘、脱挥发份、气化、灰团聚及分离、焦油及酚类的裂解等过程，生成煤气。
（5) 除尘系统
高温煤气带出的飞灰，大部分经一级旋风分离器捕集，返回气化炉进一步气化，二级旋风分离器捕集的少量飞灰排出系统。
（6) 废热回收系统及煤气净化系统
除尘后的热煤气依次进入废热锅炉、蒸汽过热器和脱氧水预热器回收热量，再经洗涤塔净化冷却，送至下一工序。
（7) 操作控制系统
采用集散型控制系统（DCS）实现控制室集中对整个气化生产过程主要工艺参数进行自动监测和控制，由DCS系统完成实时监测指示、自动调节、顺序控制、安全连锁、报警、趋势记录和报表生成。
四、灰熔聚流化床粉煤气化工艺的适用范围
“灰熔聚流化床粉煤气化技术”工业示范成功标志着我国煤气化技术完全依赖进口的时代即将结束，中国科学院山西煤炭化学研究所目前已有能力设计单台处理量100~300吨煤/日的气化炉(0.03～0.5MPa，φ2.4m，配套2～6万吨合成氨/年)。经大量煤种试验证明对绝大多数煤种的适应性，使得实现原料本地化成为可能，对我国中小氮肥厂改变原料路线，降低生产成本，提供了高效、先进、经济、适用的国产煤气化技术。通过选择不同的气化剂及其配比可以制取适合工业燃烧和合成化学品等用户不同需求的合成气与工业燃料气。
五、灰熔聚流化床粉煤气化技术的现状与发展方向
灰熔聚流化床粉煤气化技术当前亟待改进的主要问题是：提高气化炉操作压力，从而提高单台气化炉（φ2400mm）的处理能力。此外，碳利用率、冷煤气效率和煤气有效成分也有待进一步改善。
六壳牌煤气化
一、Shell煤气化工艺
Shell煤气化工艺(SCGP)以干煤粉为原料、纯氧作为气化剂，液态排渣，属加压气流床气化。原煤先行破碎研磨成煤粉并经干燥处理，再用氮气送进入贮罐，贮罐内的煤粉与氧气和蒸汽一起，送进气化炉的燃烧器。上述过程所用的氧气和氮气，均由一套低温空气分离装置产生。喷入的煤粉、氧气和蒸汽的混合体在3.5～4.0MPa压力下，1400-1700℃的温度范围内发生化学反应。此操作温度使煤所含的灰份熔化并滴到气化炉底部，变成一种玻璃状不可沥滤的炉渣而排出。这个温度亦防止形成不合需要的有毒热解副产物，例如苯酚和多环芳香烃。
出气化炉的合成气温度1400-1500℃，用循环气体激冷冷却至900℃，然后进入一个合成气冷却器作进一步冷却，同时产生高、中压蒸汽。
从气化炉出来的合成气中所携带的少量灰份颗粒，在一个旋风分离器和陶瓷过滤器中分离除去，再部分循环返回气化炉，以确保碳转化率达到99%以上。
离开气化工序的合成气中含有80-83%的原煤能量，它被称为冷煤气效率。由气化炉和合成冷却器产生的蒸汽,含有另外的14-16%能量。相比之下，以水煤浆为原料的气化工艺的冷煤气效率大约为74-77%。
煤炭中所含的硫、卤素及氮化合物，在气化过程中生成气态的硫化物、卤素、分子态氮、痕量氨及氰化氢。氰化氢及硫化羰(COS)被催化转化为氨及硫化氢。卤素和氨经水洗去除。水洗过的合成气送入后工序变换装置。
Shell气化炉为水冷壁型式，内壁布有水冷却管，副产部分蒸汽。操作时壁内形成一层渣，用“以渣抗渣”方式保护衬里不受侵蚀。由于不需要耐火砖绝热层，运转周期长，单炉运行，不需要备用炉，可靠性高。Shell煤气化装置能力大，气化压力为3.5-4.0MPa，单炉处理煤量为2000～2600吨/日。
二、Shell的煤气化对煤质的要求及用煤的处理"
Shell 煤气化工艺的原料是干煤粉，用高压氮气输送入气化炉，对煤种的适用范围宽，能够以当地煤种为原料，而且碳转化率超过99％。该工艺过程对煤的特性，例如煤的粒度、粘结性、含水量、含硫量、含氧量及灰分含量均不敏感，但对于灰熔点较高的煤如灰熔点＞1400℃须加入助熔剂(石灰石)，改变溶渣性能。在荷兰Demkolec工厂工业化装置上已使用过包括澳大利亚煤、哥伦比亚煤、印尼煤、南非煤、美国煤、波兰煤等14个煤种进行气化，均能正常生产。只要有煤质分析数据，不需进行试烧、认定，即可根据用户提供煤种进行装置设计。
另外，壳牌气化是干法除尘，无灰水处理系统。干灰容易处理，对环境有利。
三、Shell煤气化技术特点
1、气化炉结构较简单，内部为膜式水冷壁，无任何耐火砖，烧嘴寿命长，导致气化炉坚固耐用，故气化炉操作可靠
2、任何煤都可气化，灰熔点高时只需加入助熔剂(石灰石)，干粉进料，气化效率高，氧气消耗低Texaco气化15-25%，原料制备系统较简单，进料灵活。
3、高效率，原料煤所含能量之中，大约80-83%以合成气形式回收，另外14-16%以蒸汽形式回收。蒸汽可以用于驱动空气分离装置的空气压缩机，以及用来发电或作其它用途。
4、对称式多烧嘴，混合效果好，转化率高。
5、熔渣气化，熔渣可以保护渣膜水冷壁，并确保产生无毒的废渣及灰。
6、高温气化，碳转化＞99%，有效气体成份含量高，CO2含量低，几乎无CH4及酚类、焦油等生成。
7、有利于环保，SCGP工艺的硫氧化物及粉尘排放量实际上为零。煤的灰份则被转变成一种惰性炉渣，可以用作道路建筑材料。SCGP装置产生相当少废液排放，这种废液不含有机污染物，工艺用水可循环利用，做到废水的零排放。%
六、Shell煤气化炉特点
通过大量的设备开发工作，壳牌确定了气化炉的形状，实际上是膜式水冷壁室的形状。气化炉包括：膜式水冷壁室、环形空间和压力外壳容器。工程设计方面的主要问题是设计膜式水冷室和它
在压力壳体中的悬挂问题。
（1）膜式水冷壁
Shell在阿姆斯特的实验气化炉内都有耐火衬里，但根据操作经验，Shell认为既使对最先进的耐火砖在高热负荷和熔渣不断侵蚀的环境下难以保证高和长寿命运行。所以，确定在气化炉的高压壳体中，安装用沸水冷却的膜式水冷壁(以下简称“膜式壁”)。使工艺过程实际上在膜式壁围成的空腔里发生。气化压力是由外部的高压壳体随。中试和示范装置中都装有膜式壁。在工业化的溶渣锅炉中，膜式壁有广泛的使用经验。
膜式壁一方面提高了SCGP的效率，不需额外加入蒸汽，并可副产中、高压蒸汽，同时也增强了工艺操作强度(因为膜式壁设计时，考虑了超过设计条件的情况和操作干扰)，另一方面，膜式壁增加了工程设计的难度、工业化的复杂程度和投资。工程设计还涉及高温和还原性合成气气氛等因素，所以在设计过程中，膜式壁必须适应这些条件。同时，还要满足高负荷水/蒸汽系统的要求。
（2）环形空间
环形空间位于压力容器和膜式壁之间，设计环形空间是为了容纳水/蒸汽的输出/输入管和集管，另外，环形空间便于检查和维修。为了上述的要求，在休斯敦的示范装置中，Shell 采用装置模型有效地确定了环形空间的尺寸大小。最终，完成了一个简单、有效且易于制造的膜壁悬挂系统。在Buggenum的工业化装置中，设计并完成了此膜壁悬挂系统。
（3）压力壳体
Shell气化炉的压力壳体是标准化设计，可按一般压力容器标准进行制造。材料一般用低铬钢。
（4）材料
SCGP的工程开发工作中，Shell在有限的范围内对材料做了试验。为了确保材料能承受实际的工艺条件，中试和示范装置开发研究中重点对不同的材料做了试验，其中部分是在实际设备上完成的，部分在试验装置付线上做的，测试基本指标是材料必须满足煤气化的工艺条件，如材料要易于制造和维修，便于安装和焊接，适于在当地维修和保养，且价格比较低廉。测试的结果是：SCGP的材料主要是低合金钢材料。
（5）烧嘴
烧嘴的空气动力学设计和所产生的热流量效果是SCGP多年研究开发后确定的。工程设计不仅要考虑喷嘴虑的基本机械设计要求(如满足空气动力学设计和所得的热流量数据的要求)还要考虑制造方面的要求。烧嘴的可行性和寿命连续一年以上运转。Shell休斯敦的示装置证实，烧嘴寿命可在9500小时以上。将此示范装置的经验用于Buggenum的工业化装置中发现，烧嘴未发生操作故障，到1998年2月11日，这些烧嘴的使用时间分别达到为7607个小时(两个)和4467小时(另两个)。烧嘴有时因操作原因也需更换，如停车和安装前的除氧过程，一般可用备用烧嘴来代替。
七航天炉煤气化
HT-L煤气化工艺是航天十一所借鉴荷兰SHELL、德国GSP、美国TEXACO煤气化工艺中先进技术，配置自己研发的盘管式水冷壁气化炉而形成的一套结构简单、有效实用的煤气化工艺。现将该工艺在煤化工项目中的应用介绍如下：
一、工艺介绍
1、磨煤与干燥系统
磨煤与干燥系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与SHELL工艺相同，两套系统一开一备，单套能力35吨/小时，目的是制造出粒度小于90微米的大于80%、水含量小于2%的煤粉。没有单独的石灰石加入系统，只是利用皮带秤通过比值调节将粒状石灰石加到输煤皮带上，一块进入磨煤机研磨。
2、加压输送系统
加压输送系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与SHELL工艺相同，目的是将制出的合格煤粉利用压差输送至气化炉进行燃烧气化。不同是V1205下面是三条腿，三条线输送，到烧嘴处汇合从烧嘴环隙呈螺旋状喷入炉膛。
3、气化及净化
烧嘴设计同GSP，采用单烧嘴顶烧式气化，气化炉采用TEXACO激冷工艺，气化炉升压到1MPa 时，煤粉及氧、蒸汽混合以一定的氧煤比进入气化炉，稳压1小时挂渣，炉膛内设置有8个温度检测点，可以作为气化温度的参考点，也可以判断挂渣的状态。设计气化温度1400-1600℃，气化压力4.0MPa。热的粗煤气和熔渣一起在气化炉下部被激冷，也由此分离，激冷过程中，激冷水蒸发，煤气被水蒸汽饱和，出气化炉为199℃，经文丘里洗涤器、洗涤塔洗涤后，194℃、固体含量小于0.2mg/m3的合成气送去变换。
4、渣及灰水处理系统
渣及灰水处理系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与TEXACO工艺相同。渣经破渣机，高压变低压锁斗，排到捞渣机，进行渣水分离，水回收处理利用；灰水经高压闪蒸、真空闪蒸后到沉降池，清水作为激冷水回收利用，浆水经真空抽滤后制成滤饼。
二、技术特点
1、原料的适应性
据设计方介绍，该工艺煤种适应性广，从烟煤、无烟煤到褐煤均可气化，对于高灰份、高水分、高硫的煤种同样适用。龙宇生产用过两种煤，神木炭厂和永煤新桥，工况稳定，有效气含量基本能够达到设计要求，但由于神木炭厂的煤灰分含量低（＜10%），挂渣情况不是太好，炉膛上部还可以，下部基本挂不上渣。永煤新桥煤运行时间较短，还不能完全反应其结渣性。附神木炭厂和永煤新桥的煤质分析：
内水硫份灰分挥发份固定碳神木炭厂 5.72 0.83 8.73 35.88 50.37
新桥矿 1.47 0.84 22.56 8.84 67.13
2、单系列能力
现设计单台气化炉生产能力为有效气体（CO+H2）4.2万NM3/H，可生产甲醇15-20万吨/年，正在研发年产甲醇35万吨的配套气化技术和设备。
3、设计碳转化率高，达到98%，渣中残碳控制在1-2%，实际残碳含量：2.74%，3.98%，1.59%；设计有效气含量90%，其中CO70%，H220%，实际见下面合成气分析：
合成气氧气氮气一氧化碳氢气二氧化碳
神木炭厂 0.01 6.12 52.57 27.0 14.3
新桥矿 0.02 2.53 54.92 27.13 15.4
注:煤粉输送介质为二氧化碳，负荷为60%
4、热效率
总的热效率为95-96%，实际冷煤气效率为80-83%，蒸汽产量只有3T/H，大部分的热量都由粗煤气及熔渣带入激冷水中，造成热量损失。
5、氧耗
设计生产每千方有效气耗氧330-360Nm3，实际生产中用新桥矿煤，60%的负荷时产的有效气及耗氧数据进行计算，每千方有效气耗氧为382.45 Nm3。
6、煤耗
原设计用固定碳为74%的鹤壁煤作为原料煤，煤耗为600Kg/KNm3有效气，实际生产中用新桥矿煤，60%的负荷时产的有效气及煤、氧数据进行计算，每千方有效气耗煤为693 Kg。
7、污水排放
设计每小时有9.76吨污水排放到水处理装置，实际运行中最高排放量达到20吨/小时，但平均排放量小于10吨每小时，基本达到了设计要求。
8、气化炉水冷壁
气化炉水冷壁采用盘管式，水管内径为DN40，保证水流量分配均匀，不会堵管使水流量过低造成爆管。但阻力较大，换热效果差。
三、关键设备及仪表
1、磨煤机
磨煤机采用沈重的G168型，运行效果较好，70%以下负荷磨辊加压到6.5MPa,70%以上负荷加压到7.5 MPa；磨出的煤粉80%以上小于90um，其中≤40um的占3-27%，一般在10%左右。售后服务较差。
2、烧嘴
HT-L气化炉的烧嘴是航天十一所自己制造，与德国GSP气化烧嘴相似，只是煤粉喷入的方向有一些改变。采用点火烧嘴、开工烧嘴、煤烧嘴一体，点火烧嘴在中心，使用0.2 MPa的天然气，开
工烧嘴采用天然气压缩机出口的1.7 MPa的天然气，炉膛升压到1.0 MPa后，三条煤粉管线同时投煤（由于氧管线只有一条，氧煤比按总量控制），投煤后，开工点火烧嘴退出。设计方说，烧嘴一般损坏的都是烧嘴头，烧嘴头需半年到一年更换一次（价格说不清）。试车三个月来，已更换三个烧嘴，说是烧嘴本身没有问题，只是为了试验减少烧嘴阻力。
3、HT-L气化炉
气化炉采用顶烧式，只要保证烧嘴压差，一般不会烧坏烧嘴。水冷壁采用盘管式，循环水分配环管相对均匀引出DN40的四根水管，四根水管平行环绕而成水冷壁，管与管之间有挂钉和翅片，挂砌耐火材料，炉膛共有八组测温点，测温元件镶嵌在耐火材料表面，测温数据显示可达1200℃，但设计方要求不要超过1000度，如超过1000度表明挂渣不好或炉膛超温。介绍说，安徽临泉航天炉测温点显示1800℃，水冷壁很快烧坏了。炉体下部采用TEXACO的激冷工艺，起到洗涤和冷却作用。
4、捞渣机
捞渣机采用青岛四洲的，由于运行时间短，负荷低，而且原料煤中灰分低，本体没有出现什么问题，但渣水泵打量不够，造成渣水溢流，准备更换为石家庄某厂的渣水泵（原为上海凯泉泵）。
5、煤粉质量流量计
煤粉质量流量计采用德国的SWR型，微波测量，不是速度计、密度计分开检测再在PLC中计算，而是速度计及密度计一体，直接输出数据，数据采集稳定，但较实际偏低。原订的美国热电产品未使用。
6、煤粉调节阀
煤粉调节阀用的是德国的SUFU，跟我厂一样，但已出现一次由于堵杂物损坏阀杆的事情。
7、煤粉三通阀
煤粉三通阀是北京航天十一所的产品，动作较慢，一般大于15秒，我厂采用丹麦的，动作时间在10秒左右。
8、气化炉产蒸汽流量表指示不准，龙宇操作工无蒸汽产量控制氧煤比操作经验，参考炉膛温度变化趋势及合成气组分。
四、问题
1、螺旋输送机运行不稳定，经常出现堵料、螺杆断等问题，准备更换为南京的。
2、三条煤粉循环管线跳一条，就要停炉，以免造成偏烧损坏水冷壁、烧嘴，这对长周期运行造成很大困难，必须保证煤粉的清洁，不造成煤粉阀的堵塞。曾出现过V1204的电容式料位计断，堵塞煤粉阀，造成停车。
3、由于蒸汽产量较少，流量测量不准，使用二氧化碳输送煤粉时，没有可以参考的参数调节氧煤比，操作盲目。
4、灰水经过两次闪蒸后温度降至70-80℃，经沉降后打到真空抽滤机，水温较高，容易造成滤布变形跑偏或打折损坏滤布。
5、由于蒸汽产量较少，外蒸汽管网压力低，造成气化负荷目前没有作更高的尝试。
6、煤粉质量流量表单位为吨/小时，造成氧煤比串级控制时波动太大，现氧煤比控制为手动。
五、推广与应用分析
1、HT-L煤气化工艺是适合我国国情的由航天十一所自主研发的一种煤粉加压气化技术，虽然没有中试装置，但各个单元的技术都有成熟的设计基础和丰富的运行经验，直接实现了工业化生产，没有设计缺陷和运行瓶颈。
2、投资少。河南龙宇15万吨甲醇项目总投资6.4亿元，其中气化装置投资3.1亿元，比同规模SHELL工艺投资要少三分之一。结构简单，操作方便。
3、国产化率高。
HT-L煤气化装置许多设备如：粉煤锁斗阀、破渣机、烧嘴、气化炉、煤粉循环三通阀、渣水循环泵、激冷水泵、锅炉水循环泵、热风炉等都是由北京航天十一所设计、制造或委托制造的，设备运行平稳、操作维护方便，也带动了相关产业的发展，对于促进我国经济技术的发展有重大意义。
4、HT-L煤气化工艺虽然热效率低，热量损失大，但在以后的运行和设计中可以进行技改，增加废热利用装置，降低能耗。
综上所述，HT-L煤气化工艺经济可靠，值得推广和应用。
煤气化技术简介（内部参考）
安徽华东化工医药工程有限责任公司
二零一零年十二月
13种煤气化工艺的优缺点及比较 我国是一个缺油、少气、煤炭资源相对而言比较丰富的国家，如何利用我国煤炭资源相对比较丰富的优势发展煤化工已成为大家关心的问题。近年来，我国掀起了煤制甲醇热、煤制油热、煤制烯烃热、煤制二甲醚热、煤制天然气热。有煤炭资源的地方都在规划以煤炭为原料的建设项目，这些项目都碰到亟待解决原料选择问题和煤气化制合成气工艺技术方案的选择问题。现就适合于大型煤化工的比较成熟的几种煤加压气化技术作评述，供大家参考。 1、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术 这是目前我国生产氮肥的主力军之一，其特点是采用常压固定层空气、蒸汽间歇制气，要求原料为25-75mm的块状无烟煤或焦炭，进厂原料利用率低，单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风气放空对大气污染严重。从发展看，属于将逐步淘汰的工艺。 2、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术 这是从间歇式气化技术发展过来的，其特点是采用富氧为气化剂，原料可采用8-10mm 粒度的无烟煤或焦炭，提高了进厂原料利用率，对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低，适合于有无烟煤的地方，对已有常压固定层间歇式气化技术的改进。 3、鲁奇固定层煤加压气化技术 主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤，要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性，适用于生产城市煤气和燃料气，不推荐用以生产合成气。 4、灰熔聚流化床粉煤气化技术 中科院山西煤炭化学研究所的技术，2001年单炉配套20kt/a合成氨工业性示范装置成功运行，实现了工业化，其特点是煤种适应性宽，可以用6-8mm以下的碎煤，属流化床气化炉，床层温度达1100℃左右，中心局部高温区达到1200-1300℃，煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状排出。床层温度比恩德气化炉高100-200℃，所以可以气化褐煤、低化学活性的烟煤和无烟煤，以及石油焦，投资比较少，生产成本低。缺点是气化压力为常
主流煤气化技术及市场情况系列展示（之五） 壳牌煤气化技术 技术拥有单位：壳牌全球解决方案国际私有有限公司 壳牌是世界知名的国际能源公司之一。壳牌煤气化技术可以处理石油焦、无烟煤、烟煤、褐煤和生物质。气化炉的操作压力一般在，气化温度一般在1400～1700摄氏度。在此温度压力下，碳转化率一般会超过99%，冷煤气效率一般在80～83%。对于废热回收流程，合成气的大部分显热可由合成气冷却器回收用来生产高压或中压蒸汽；如配合采用低水气比催化剂的变化工艺，在变换单元消耗少量蒸汽即可保证变换深度要求，剩余大量蒸汽可送入全厂蒸汽管网，获得可观的经济效益。 目前，壳牌全球解决方案国际私有有限公司负责壳牌气化技术的技术许可，工艺设计以及技术支持。2007年壳牌成立了北京煤气化技术中心，2012年初，壳牌更是将其全球气化业务总部也从荷兰移师中国，这充分体现了壳牌对中国现代煤化工蓬勃发展的重视，同时壳牌也能更好地利用其全球气化技术能力，贴近市场，为中国客户提供更加快捷周到的技术支持。目前，在北京的壳牌煤气化技术团队可提供从研发、工程设计、培训、现场技术支持以及生产操作和管理的全方位技术支持和服务。 一、整体配套工艺 根据不同的煤质特性以及用户企业的不同生产需求和规划，壳牌开发了下面3种不同炉型： 壳牌废锅流程是当前工业应用经验最丰富的干粉气化技术。它的效率和工艺指标的先进性已经得到了验证和认可，而且在线率也在不断创造新的世界纪录，大部分客户已实现满负荷、长周期、安全、稳定运转。如果业主比较关注热效率,全厂能效和环保效益的话，采用壳牌废锅流程并配合已成功应用的低水气比变换技术应该是最合适稳妥的方案。 壳牌上行水激冷流程特别适合处理有积垢倾向的煤种；适合大型项目，此外投资低，可靠性高。对于比较关注在线率和低投资的业主，采用壳牌上行水激冷流程应该是最合适稳妥的方案。
煤气化技术是现代煤化工的基础，是通过煤直接液化制取油品或在高温下气化制得合成气，再以合成气为原料制取甲醇、合成油、天然气等一级产品及以甲醇为原料制得乙烯、丙烯等二级化工产品的核心技术。作为煤化工产业链中的“龙头”装置，煤气化装置具有投入大、可靠性要求高、对整个产业链经济效益影响大等特点。目前国内外气化技术众多，各种技术都有其特点和特定的适用场合，它们的工业化应用程度及可靠性不同，选择与煤种及下游产品相适宜的煤气化工艺技术是煤化工产业发展中的重要决策。 工业上以煤为原料生产合成气的历史已有百余年。根据发展进程分析，煤气化技术可分为三代。第一代气化技术为固定床、移动床气化技术，多以块煤和小颗粒煤为原料制取合成气，装置规模、原料、能耗及环保的局限性较大；第二代气化技术是现阶段最具有代表性的改进型流化床和气流床技术，其特征是连续进料及高温液态排渣；第三代气化技术尚处于小试或中试阶段，如煤的催化气化、煤的加氢气化、煤的地下气化、煤的等离子体气化、煤的太阳能气化和煤的核能余热气化等。 本文综述了近年来国内外煤气化技术开发及应用的进展情况，论述了固定床、流化床、气流床及煤催化气化等煤气化技术的现状及发展趋势。 1．国内外煤气化技术的发展现状 在世界能源储量中，煤炭约占79%，石油与天然气约占12%。煤炭利用技术的研究和开发是能源战略的重要内容之一。世界煤化工的发展经历了起步阶段、发展阶段、停滞阶段和复兴阶段。20世纪初，煤炭炼焦工业的兴起标志着世界煤化工发展的起步。此后世界煤化工迅速发展，直到20世纪中叶，煤一直是世界有机化学工业的主要原料。随着石油化学工业的兴起与发展，煤在化工原料中所占的比例不断下降并逐渐被石油和天然气替代，世界煤化工技术及产业的发展一度停滞。直到20世纪70年代末，由于石油价格大幅攀升，影响了世界石油化学工业的发展，同时煤化工在煤气化、煤液化等方面取得了显著的进展。特别是20世纪90年代后，世界石油价格长期在高位运行，且呈现不断上升趋势，这就更加促进了煤化工技术的发展，煤化工重新受到了人们的重视。 中国的煤气化工艺由老式的UGI炉块煤间歇气化迅速向世界最先进的粉煤加压气化工艺过渡，同时国内自主创新的新型煤气化技术也得到快速发展。据初步统计，采用国内外先进大型洁净煤气化技术已投产和正在建设的装置有80多套，50%以上的煤气化装置已投产运行，其中采用水煤浆气化技术的装置包括GE煤气化27套（已投产16套），四喷嘴33套（已投产13套），分级气化、多元料浆气化等多套；采用干煤粉气化技术的装置包括Shell煤气化18套（已投产11套）、GSP2套，还有正在工业化示范的LurgiBGL技术、航天粉煤加压气化（HT-L）技术、单喷嘴干粉气化技术和两段式干煤粉加压气化（TPRI）技术等。
煤化工产业概况及其发 展趋势 集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
我国煤化工产业概况及其发展趋势 煤化学加工包括煤的焦化、气化和液化。主要用于冶金行业的煤炭焦化和用于制取合成氨的煤炭气化是传统的煤化工产业，随着社会经济的不断发展，它们将进一步得到发展，同时以获得洁净能源为主要目的的煤炭液化、煤基代用液体燃料、煤气化—发电等煤化工或煤化工能源技术也越来越引起关注，并将成为新型煤化工产业化发展的主要方向。发展新型煤化工产业对煤炭行业产业结构的调整及其综合发展具有重要意义。 1 煤化工产业发展概况 1． 1 煤炭焦化 焦化工业是发展最成熟，最具代表性的煤化工产业，也是冶金工业高炉炼铁、机械工业铸造最主要的辅助产业。目前，全世界的焦炭产量大约为～亿t/a，直接消耗原料精煤约亿t/a 。受世界钢铁产量调整、高炉喷吹技术发展、环境保护以及生产成本增高等原因影响，工业发达国家的机械化炼焦能力处于收缩状态，焦炭国际贸易目前为2500万t/ a。 目前，我国焦炭产量约亿t/a，居世界第一，直接消耗原料煤占全国煤炭消费总量的14%。 全国有各类机械化焦炉约750座以上，年设计炼焦能力约9000万 t/a，其中炭化室高度为4m～5.5m以上的大、中型焦炉产量约占80%。中国大容积焦炉（炭化室高≧6m）已实现国产化，煤气净化技术已达世界先进水平，干熄焦、地面烟尘处理站、污水处理等已进入实用化阶段，焦炭质量显着提高，其主要化工产品的精制技术已达到或接近世界先进水平。 焦炭成为我国的主要出口产品之一，出口量逐年上升，2000年达到1500t/a，已成为全球最大的焦炭出口国。 从20世纪80年代起，煤炭行业的炼焦生产得到逐步发展，其中有的建成向城市或矿区输送人工煤气为主要目的的工厂，有的以焦炭为主要产品。煤炭行业焦化生产普遍存在的问题是：焦炉炉型小、以中小型焦炉为主，受矿区产煤品种限制、焦炭质量调整提高难度较大，采用干法熄焦、烟尘集中处理等新技术少，大多数企业技术进步及现代化管理与其他行业同类工厂相比有较大差距。 1．2 煤气化及其合成技术 1.2.1 煤气化 煤气化技术是煤化工产业化发展最重要的单元技术。全世界现有商业化运行的大规模气化炉414台，额定产气量446×106Nm3/d，前10名的气化厂使用鲁奇、德士古、壳牌3种炉型，原料是煤、渣油、天然气，产品是F-T合成油、电或甲醇等。 煤气化技术在我国被广泛应用于化工、冶金、机械、建材等工业行业和生产城市煤气的企业，各种气化炉大约有9000多台，其中以固定床气化炉为主。近20年来，我国引进的加压鲁奇炉、德士古水煤浆气化炉，主要用于生产合成氨、甲醇或城市煤气。
收稿日期：2013－04－23；收到修改稿日期：2013－06－18。作者简介：罗志荣，男，1975年出生，2002年毕业于石油大学计算机与科学专业，现任中国石化茂名分公司煤制氢车间主任。联系电话：0668－2241992；E－mail ：luozr．mmsh＠sinopec．com 。 随着国内成品油需求量的增长，国内炼油能力正快速增长，而随着环保要求的逐年提高，全加氢型的炼厂也越来越被认可。氢气使用量的增加使炼油企业更加关注氢气成本的下降，而原油价格的提高和煤化工技术在国内的发展，使成本相对较低的煤成为制氢原料的首选。当前，可用的煤气化技术比较多，也各有优缺点，用于炼厂制氢的煤气化技术应根据炼厂的特点进行选择。 1一般炼厂氢气的特点1．1稳定性 对于炼厂来说，氢气的稳定性是最重要的，尤其是全加氢型炼厂，由于其产品和装置的原料均需要加氢，氢气的中断可能导致全厂停产。 1．2压能的匹配要求灵活 炼厂的氢气多用于其加氢装置，根据用氢装 置工艺的需要，一般是通过氢压机将压力提高到某个压力，如炼厂加氢裂化装置，氢压机出口压力一般在17MPa 左右。因此，如果是新建炼厂，提高氢气压力有利于进一步降低炼厂的能耗。如果是旧炼厂改造则需要匹配其原有的压力等级，而且尽量不要采用降压方式，避免压能的损失。 1．3对氢气纯度要求较高 炼厂的加氢装置对于氢气纯度的要求较高， 特别是渣油加氢，由于溶解甲烷的能力较差，一般要求新氢纯度要大于99％，且由于加氢装置催化剂普遍含有钴、钼、镍等元素，一氧化碳和二氧化 碳会在反应器内发生甲烷化反应，造成床层温度的波动，因此，一般加氢装置对于一氧化碳和二氧化碳的含量有严格的限制。 2炼厂煤气化技术的适应性分析 煤气化是煤制氢的核心部分，炼厂选择煤作 为氢气的原料一定要结合自身的特点，选择合适的煤气化技术。 2．1 可选择的煤气化技术 目前，国内外主要有代表性的先进煤气化技 术有：①湿法水煤浆进料的代表：美国GE 单喷嘴水煤浆气化技术，国内四喷嘴对置气化、分级气流床气化、多元料浆气化等。②干法粉煤进料的代表：壳牌SCGP 、西门子GSP 气化工艺，国内两段干煤粉气化、SE－东方炉粉煤气化、航天炉、科林炉等。③块（碎）煤进料的代表：德国Lurgi 固态排渣工艺、英国BGC 公司的BGL 液态排渣气化工艺。3种煤气化技术对比见表1。 煤气化技术多数已投入工业运行。根据已经投产的煤气化装置运行情况，气流床气化技术的工业化发展速度最快，其中以湿法进料气化技术更为成熟。湿法进料、热壁炉气化技术，经多年工业化运行考验，国内外技术均已成熟，工程建设和 适合于炼厂制氢的煤气化技术选择 罗志荣 （中国石化茂名分公司，广东茂名525011） 摘要：阐述炼厂煤／焦制氢的必要性以及煤气化技术在制氢项目中的重要性，介绍国内外主要煤气化技术，并从气化压力、原料的适应性、产品的适应性、投资和操作费用等不同方面对粉煤气化技术和水煤浆气化技术进行了分析。重点分析了不同水煤浆气化技术对炼厂制氢项目的影响，分析认为单喷嘴水煤浆气化技术具有自己独特的优势，是炼厂制氢项目较为适合的技术。 关键词：炼厂氢气 煤气化技术 选择 适应性 2013年8月第36卷第4期 Large Scale Nitrogenous Fertilizer Industry Aug.2013Vol.36No.4
四种煤气化技术及其应用 李琼玖,钟贻烈,廖宗富,漆长席,周述志,赵月兴 (成都益盛环境工程科技公司,四川成都610012) 摘要:介绍了4种煤气化工艺技术,包括壳牌工艺、德士古水煤浆气化工艺、恩德工艺、灰熔聚流化床气化工艺,对其技术特点、工艺流程、主要设备及应用实例进行了详细阐述,并对4种工艺进行了对比。 关键词:煤气化;壳牌工艺;德士古;恩德工艺;灰熔聚工艺;煤气炉 中图分类号:TQ546文献标识码:A文章编号:1003-3467(2008)03-0004-04 Four Coal Gasification Technologi es and Their Applicati on L I Q iong-ji u,ZHONG Y i-lie,LIAO Zong-fu, QI Chang-xi,ZHOU Shu-zhi,ZHAO Yue-xing (Chengdu Y i s heng Envir on m ent Eng i n eering Techo logy C o.Ltd,Chengdu610012,China) Abst ract:Four coal gasificati o n technologies,inc l u d i n g Shell techno logy,Texaco coa l-w ater sl u rry gasif-i cati o n,Enticknap pr ocess,ash agg l o m erati o n fl u i d ized bed gasification technology are intr oduced,and the technical features,technolog ical process,m ai n equipm ent and app lication exa m p le o f the four techno l o g i e s are descri b ed in detai.l K ey w ords:coal gasification;She ll techno logy;Texaco;Enticknap process;ash agglo m erati o n tech-nology;gas stove 1壳牌粉煤气化制取甲醇合成气 1.1壳牌工艺技术的特点 壳牌煤气化过程(SCGP工艺)是在高温加压下进行的,是目前世界上最为先进的第FG代煤气化工艺之一。按进料方式,壳牌煤气化属气流床气化,煤粉、氧气及蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内,在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。一般认为,由于气化炉内温度很高,在有氧存在的条件下,碳、挥发分及部分反应产物(H2、CO等)以发生燃烧反应为主;在氧气消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应,过程进入到气化反应阶段,最终形成以CO、H2为主要成分的煤气离开气化炉。 壳牌粉煤气化的技术特点:1干煤粉进料,加压氮气输送,连续性好,气化操作稳定。气化温度高,煤种适应性广,从无烟煤、烟煤、褐煤到石油焦均可气化,对煤的活性几乎没有要求,对煤的灰熔点范围比其它气化工艺更宽。对于高灰分、高水分、含硫量高的煤种同样适应。o气化温度约1400~1700e,碳转化率高达99%以上,产品气体相对洁净,不含重烃,甲烷含量极低,煤气中有效气体(CO+H2)高达90%以上。?氧耗低,与水煤浆气化相比,氧气消耗低,因而与之配套的空分装置投资可减少。?单炉生产能力大,目前已投入运转的单炉气化压力为3MPa,日处理煤量已达2000t。?气化炉采用水冷壁结构,无耐火砖衬里,维护量少,气化炉内无转动部件,运转周期长,无需备炉。?热效率高,煤中约83%的热能转化在合成气中,约15%的热能被回收为高压或中压蒸汽,总的热效率为98%左右。?气化炉高温排出的熔渣经激冷后成玻璃状颗粒,性质稳定,对环境几乎没有影响。气化污水中含氰化合物少,容易处理,必要时可做到零排放,对环境保护十分有利。à壳牌公司专利气化烧嘴可根据需要选择,气化压力2.5~4.0M Pa,设计保证寿命为8000h,荷兰De m ko lec电厂使用的烧嘴在近4年 收稿日期:2007-10-13 作者简介:李琼玖(1930-),男,教授级高级工程师、研究员,长期从事化工设计、建设、生产工程技术工作,主编5合成氨与碳一化学6、5醇醚燃料与化工产品链工程技术6专著,发表论文百余篇,电话:(028)86782889。
煤气化技术的现状和发展趋势 1、水煤浆加压气化 1.1 德士古水煤浆加压气化工艺（TGP） 美国Texaco 公司在渣油部分氧化技术基础上开发了水煤浆气化技术，TGP 工艺采用水煤浆进料，制成质量分数为60%~65％的水煤浆，在气流床中加压气化，水煤浆和氧气在高温高压下反应生成合成气，液态排渣。气化压力在2.7~6.5MPa，提高气化压力，可降低装置投入，有利于降低能耗；气化温度在1 300~1 400℃，煤气中有效气体（CO+H2）的体积分数达到80％，冷煤气效率为70％~76％，设备成熟，大部分已能国产化。世界上德士古气化炉单炉最大投煤量为2 000t/d。德士古煤气化过程对环境污染影响较小。 根据气化后工序加工不同产品的要求，加压水煤浆气化有三种工艺流程：激冷流程、废锅流程和废锅激冷联合流程。对于合成氨生产多采用激冷流程，这样气化炉出来的粗煤气，直接用水激冷，被激冷后的粗煤气含有较多水蒸汽，可直接送入变换系统而不需再补加蒸汽，因无废锅投资较少。如产品气用作燃气透平循环联合发电工程时，则多采用废锅流程，副产高压蒸汽用于蒸汽透平发电机组。如产品气用作羟基合成气并生产甲醇时，仅需要对粗煤气进行部分变换，通常采用废锅和激冷联合流程，亦称半废锅流程，即从气化炉出来粗煤气经辐射废锅冷却到700℃左右，然后用水激冷到所需要的温度，使粗煤气显热产生的蒸汽能满足后工序部分变换的要求。 1.2 新型（多喷嘴对置式）水煤浆加压气化 新型（多喷嘴对置式）水煤浆加压气化技术是最先进煤气化技术之一，是在德士古水煤浆加压气化法的基础上发展起来的。2000 年，华东理工大学、鲁南化肥厂（水煤浆工程国家中心的依托单位）、中国天辰化学工程公司共同承担的新型（多喷嘴对置）水煤浆气化炉中试工程，经过三方共同努力，于7 月在鲁化建成投料开车成功，通过国家主管部门的鉴定及验收。2001 年2 月10 日获得专利授权。新型气化炉以操作灵活稳定，各项工艺指标优于德士古气化工艺指标引起国家科技部的高度重视和积极支持，主要指标体现为：有效气成分（CO+H2）的体积分数为~83％，比相同条件下的ChevronTexaco 生产装置高1.5~2.0 个百分点；碳转化率＞98％，比ChevronTexaco 高2~3 个百分点；比煤耗、比氧耗均比ChevronTexaco 降低7％。 新型水煤浆气化炉装置具有开车方便、操作灵活、投煤负荷增减自如的特点，同时综合能耗比德士古水煤浆气化低约7％。其中第一套装置日投料750t 能力新型多喷嘴对置水煤浆加压气化炉于2004 年12 月在山东华鲁恒升化学有限公司建成投料成功，运行良好。另一套装置两台日投煤1 150t 的气化炉也在兖矿国泰化工有限公司于2005 年7 月建成投料成功，并于2005 年10 月正式投产，2006 年已达到并超过设计能力，目前运行状况良好。该技术在国内已获得有效推广，并已出口至美国。 2、干粉煤加压气化工艺 2.1 壳牌干粉煤加压气化工艺（SCGP） Shell 公司于1972 年开始在壳牌公司阿姆斯特丹研究院（KSLA）进行煤气化研究，1978 年第一套中试装置在德国汉堡郊区哈尔堡炼油厂建成并投入运行，1987 年在美国休斯顿迪尔·帕克炼油厂建成日投煤量250~400t 的示范装置，1993年在荷兰的德姆克勒（Demkolec）电厂建成投煤量2 000t/d 的大型煤气化装置，用于联合循环发电（IGCC），称作SCGP 工业生产装置。装置开工率最高达73％。该套装置的成功投运表明SCGP 气化技术是先进可行的。 Shell 气化炉为立式圆筒形气化炉，炉膛周围安装有由沸水冷却管组成的膜式水冷壁，其内壁衬有耐热涂层，气化时熔融灰渣在水冷壁内壁涂层上形成液膜，沿壁顺流而下进行分
煤气化及多元料浆气化技术简介 (西北化工研究院) 2007-03-07 多元料浆新型气化技术属湿法气流床加压气化技术，是指对固体或液体含碳物质(包括煤/石油焦/沥青/油/煤液化残渣)与流动相(水、废液、废水)通过添加助剂(分散剂、稳定剂、PH值调节剂、湿润剂、乳化剂)所制备的料浆，与氧气进行部分氧化反应，生产CO+H2为主的合成气。水煤浆加压气化属多元料浆气化的特定型式。 1 开发背景 本院在多年煤气化技术研究基础上，特别是水煤浆加压气化技术开发研究及工业化应用积累的经验和教训，结合国内市场背景及需求情况，本项技术开发基于以下几方面原因： (1)配合实现国家”煤代油”的能源发展战略。 (2)解决水煤浆加压气化技术在工业化应用过程中暴露的问题，更有利于实现装置长周期安全稳定运行，克服水煤浆气化技术缺陷。 (3)获得自主知识产权、节省技术引进费。 (4)实现气化原料多样化，扩大原料使用范围。 在国家、中石化、中石油及企业的支持下，先后承担并完成了“煤油水混合料浆制备及气化研究”、“煤焦水乳化制浆及气化研究”、“煤沥青水浆制备及气化研究”和国家科技部攻关项目“多元料浆新型气化技术开发研究”。并同相关企业进行了卓有成效的研究，成功开发了多元料浆新型气化技术(MCSG)，并实现工业化应用。 2 技术特点、创新点和关键技术 多元料浆新型气化技术使用工艺氧气，对固态或液态含碳物质所制备的料浆进行部分氧化反应，生产合成气(CO+H2)。 工艺技术包括： 料浆制备 料浆气化 粗煤气洗涤净化 灰水处理 主要技术特点： (1)通过不同原料(特别是难成浆原料)的制浆技术研究，大大提高料浆的有效组成，降低气化过程的消耗。 (2)该技术原料适应性广，包括煤、石油焦、石油沥青、渣油、煤液化残渣、生物质等含碳物质以及纸浆废液、有机废水等。 (3)长距离料浆输送技术，解决了高浓度、高粘度料浆难输送的问题。 (4)新型结构的气化炉，具有结构简单，操作安全易控的特点，而且有利于热量回收和耐火材料保护，使用周期延长两倍左右。 (5)富有特色的固态排渣和液态排渣工艺技术，不仅解决了高灰熔点原料的气化难题，而且从技术角度解决了原料适应性问题。 (6)通过配煤技术，优化资源配置，既解决了原料成浆性问题，又解决了灰熔点问题，为多元料浆主要特色之一。 (7)独具特色的灰水处理技术(Ⅰ～Ⅲ级换热闪蒸技术)，减少了设备投资，简化了工艺流程。 (8)成熟完善的系统放大技术，解决了不同规模、不同压力等级装置的气化工程化问题。 (9)设备完全立足于国内，投资少，效益显著。 (10)三废排放少，环境友好，属洁净气化技术。
初探煤气化工艺方案的选择 1 几种煤气化工艺及特点介绍 煤气化是煤化工的龙头技术，是煤洁净利用技术的重要环节，C1化学的基础。煤气化技术是发展煤基化学品、煤基液体燃料、联合循环发电、多联产系统、制氢、燃料电池等过程工业的基础，是这些行业的共性技术、关键技术和龙头技术，对我国经济和保障国家安全具有重要的战略意义。 煤气化过程采用的气化炉炉型，目前主要有以下3种： 固定床﹙UGI、鲁奇﹚； 流化床﹙灰熔聚、UGAS、鲁奇CFB、温克勒、KBR、恩德等﹚； 气流床﹙Texaco、Shell、GSP、PRENFLOW、国产新型水煤浆、二段干煤粉、航天炉等﹚。 1.1固定床制气工艺 1.1.1常压固定床间歇制气工艺 工艺特点是：常压气化，固体加料10-50mm，固体排渣，间歇气化，空气和蒸汽作气化剂，吹风和制气阶段交替进行，适用原料白煤和焦碳，气化温度800～1000℃。代表炉型有美国的U.G.I型和前苏联的U.G.Ⅱ型。工艺过程都比较熟悉，这里从略。 技术优点：历史悠久，技术成熟，设备简单，投资省，生产经验丰富。
技术缺点：技术落后，原料动力消耗高，炭转化率低70～75%，产品成本高，生产强度低，程控阀门多，维修工作量大，废气、废水排放多，污染严重，面临淘汰。 1.1.2常压固定床连续制气 常压固定床连续制气工艺的技术特点：常压气化，固体加料，床体排渣，连续制气，富氧空气﹙氧占50%﹚或氧气加蒸汽做气化剂，无废气排放，适用煤种白煤和焦碳。 技术优点是：连续制气，炉床温度稳定，约为900～1150℃，操作简单，程控阀门少，维修费用低，生产强度大，碳转化率高，约80～84% 。 技术缺点：需要空分装置，投资比较大。 固定床连续制气工艺的技术突破在于以氧气或富氧空气加蒸汽做气化剂，由于气化剂中氧含量的增加，气化反应过程中，燃烧产生的热量与煤的气化和蒸汽分解所需要的热量能够实现平衡，可以得到稳定的反应温度和固定的反应床层，可以实现连续制气，不用专门吹风，无废气排放，生产强度和能源利用率都有了很大的提高。 1.1.3 固定床加压气化工艺：前西德鲁奇公司(Lurgi)开发。 工艺特点：加压气化，固体加料，固体排渣，连续气化，氧气和蒸汽作气化剂，设有加压的煤锁斗和灰储斗，适用煤种：褐煤、次烟煤、活性好的弱粘结煤。 技术优点：加压气化3.1 MPa，生产强度大，碳转化率高约90%。 技术缺点：反应温度略低700～1100 ℃，甲烷含量较高，煤气当中含有焦油和酚类物质，气体净化和废水处理复杂，流程较长，投资比较大。 1.2 流化床工化工艺 流化床气化工艺的总体特点是：以粉煤或小颗粒的碎煤为原料气化，气化剂以一定的速度通过物料层，物料颗粒在气化剂的带动下悬浮起来，形成流化床，由于物料层处于流化状态，煤粉和气化剂之间混合更允分，接触面积更大，煤粉和气化剂迅速地进行气化反应，反应产生的煤气出气化炉后去废热回收和除尘洗涤系统，反应产生的灰渣由炉底排出。气流床反应物料之间的传热和传质速率更快，过程更容易控制，生产能力也有了较大的提高。下面就流化床气化工艺发展过程中的几种工艺的技术特点分别作一下介绍。
我国水煤浆气化技术现状及发展趋势胡永刚 摘要：我国水煤浆气化技术从研究、开发、工程示范到工业化装置的长周期稳 定运行，对我国现代煤化工产业的发展起到了举足轻重的作用。尤其是多种具有 自主知识产权的水煤浆气化技术的开发及大规模工业化应用，不仅实现了煤基化 工多联产和产业链的延伸，而且强化了我国在世界煤化工、煤基多联产等领域的 地位，对世界煤炭清洁、安全、高效利用提供了多元化的技术支撑。 关键词：水煤浆气化技术；现状分析；发展趋势 引言：煤炭资源是我国的主要能源，在一次能源结构中处于主导地位。近年 来在经济转型、环保加强等因素的制约下，煤炭消费增速明显放缓，2018年煤炭 占我国一次能源消费比例首次低于60%。在煤炭多种利用方式中，煤气化技术虽 然过程复杂、仅占我国煤炭消费总量的6%左右，但却是煤炭高效加工、转化的 龙头，也是煤炭清洁利用的关键，更是保障国家经济、能源安全和社会可持续发 展的基础。 1.我国水煤浆气化技术现状 我国水煤浆气化技术在消化吸收国外先进水煤浆气化工艺的基础上，经过十 几年的不断实践积累了丰富的经验，探索开发出多种具有我国自主知识产权的水 煤浆气化技术，在我国乃至世界煤炭气化史上写下了浓墨重彩的一笔。 2.水煤浆气化技术 2.1多喷嘴对置式水煤浆气化技术 多喷嘴对置式水煤浆气化技术是由国家水煤浆研究中心和华东理工大学在先 进德士古气化基础上，进行优化、改进且具有自主知识产权的气流床气化技术。 该技术主要包含磨煤制浆单元、气化单元、净化单元和渣水处理单元。浓度60% 的水煤浆是由原料煤和工艺废水经湿法研磨而成，水煤浆经高压煤浆泵与来自空 分的纯度≥97%的纯氧经过预膜式工艺喷嘴充分混合，再经高效雾化进入燃烧室， 在燃烧室内发生复杂的化学反应，生成粗煤气。粗煤气携带高温熔渣一起经下降 管进入激冷室，熔渣在激冷室内固化，在冲力作用下进入锁斗，定期外排。而粗 煤气经激冷水降温、增湿后间歇外排出激冷室，通过混合器的增湿、旋分器的除 尘和水洗塔的洗涤得到的净化煤气送往下一工序。生产过程产生的高含渣黑水经 蒸发热水塔、酸气分离器和真空闪蒸罐组成的闪蒸系统后，达到了黑水浓缩、能 量回收、灰水循环利用的节能降耗效果。 该技术相对其他气化技术具有如下优势：采用预膜式工艺喷嘴，具有雾化效 果好、不产生回火以及磨损显著减弱等优点；采用多喷嘴对置式进料，在炉内形 成射流与撞击结合流场结构，强化物料混合，处理负荷高，而且装置易于大型化，有效气成分和碳转化率均可提升2～3个百分点，比煤耗可以降低约2个百分点；采用合成气分级洗涤净化系统，合成气含尘量低，激冷环不易结垢，变换阻力小；采用高效的能量回收系统，传质、传热效率高；装置操作较为简便、系统稳定、 在线率高[20]；拱顶砖寿命最长已经超过15000h，筒体砖和锥底砖最长已超过44000h，工艺喷嘴最长使用周期达到152d。 2.2非熔渣-熔渣分级气化技术 非熔渣-熔渣分级气化技术(也称一代清华炉气化技术)是吸收消化了国外先进 煤气化技术，针对气化炉炉顶易结渣、烧嘴寿命短及有效气化空间小等缺点自行 开发创新的分级气化技术。该技术工艺流程为：水煤浆通过给料机构与气化剂纯氧、预混气体(CO2、N2或蒸汽)同时送入喷嘴，保持气化炉上段(非熔渣段)温度低
几种煤气化技术介绍 煤气化技术发展迅猛，种类很多，目前在国内应用的主要有：传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等，下别分别加以介绍。 一Texaco水煤浆加压气化技术 德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后，发展迅速，目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行，在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。 Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序：将煤、石灰石<助熔剂）、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机中，与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆；煤浆同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉，在1300～1400℃下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔，冷却除尘后进入CO变换工序，一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水，经泵进入气化炉，另一部分灰水作废水处理。 其优点如下： <1）适用于加压下<中、高压）气化，成功的工业化气化压力一般在 4.0MPa 和6.5Mpa。在较高气化压力下，可以降低合成气压缩能耗。 <2）气化炉进料稳定，因为气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压力容易得到保证。便于气化炉的负荷调节，使装置具有较大的操作弹性。 <3）工艺技术成熟可靠，设备国产化率高。同等生产规模，装置投资少。 该技术的缺点是： <1）因为气化炉采用的是热壁，为延长耐火衬里的使用寿命，煤的灰熔点尽可能的低，通常要求不大于1300℃。对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样就降低了煤浆的有效浓度，增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益。而且，煤种的选择面也受到了限制，不能实现原料采购本地化。 <2）烧嘴的使用寿命短，停车更换烧嘴频繁<一般45～60天更换一次），为稳定后工序生产必须设置备用炉。无形中就增加了建设投资。 <3）一般一年至一年半更换一次炉内耐火砖。 二多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术 该技术由华东理工大学洁净煤技术研究所于遵宏教授带领的科研团队，经过20多年的研究，和兖矿集团有限公司合作，成功开发的具有完全自主知识产权、国际首创的多喷嘴对置式水煤浆气化技术，并成功地实现了产业化，拥有近20项发明专利和实用新型专利。目前在山东德州和鲁南均有工业化装置成功运行。
2012年 第15期 广 东 化 工 第39卷 总第239期 https://www.doczj.com/doc/3d15434496.html, · 59 · 国内煤气化技术评述与展望 付长亮 (河南化工职业学院，河南 郑州 450042) [摘 要]依据煤气化技术的常用分类标准和评价指标，分析研究了国内所用的煤气化技术的优势与不足。综合考虑原料广泛性、技术先进性、投资成本等因素，认为航天炉干粉煤气化技术具有适应的煤种多、气化效率高、生产能力大、碳转化率高、投资省、操作费用低等优势，在未来的煤化工产品生产中将会得到普遍的应用。 [关键词]煤气化技术；评述；展望 [中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2012)15-0059-02 Review and Prospects of Domestic Coal Gasification Technology Fu Changliang (Henan V ocational College of Chemical Technology, Zhenzhou 450042, China) Abstract: According to common classification standard and evaluation index, advantages and disadvantages of domestic coal gasification technology were analyzed and studied. Considering comprehensively the raw material extensive, technology advanced and investment cost, it was thought that HT-L dry powder coal gasification had the vast potential for future development, because of the more quantity of coal type used, higher gasification efficiency, larger production capacity, higher carbon conversion, lower investment cost. Keywords: coal gasification technology ；review ；prospects 1 煤气化及其评价指标 煤气化指在高温下煤和气化剂作用生成煤气的过程。可简单表示如下： +???→高温 煤气化剂煤气 其中的气化剂主要指空气、纯氧和水蒸汽。煤气化所制得的煤气是一种可燃性气体，主要成分为CO 、H 2、CO 2和CH 4，可作为清洁能源和多种化工产品的原料。因此，煤气化技术在煤化工中处于非常重要的地位。 煤气化反应主要在气化炉(或称煤气发生炉、煤气炉)内进行。不同的煤气化技术主要区别在于所用的气化炉的形式不同。 通常，对煤气化技术的评价主要从气化效率、冷煤气效率、碳转化率和有效气体产率四个方面进行。气化效率衡量原料(煤和气化剂)的热值转化为可利用热量(煤气的热值和产生蒸汽的热值)的情况，是最常用的评价指标，标志着煤气化技术的能耗高低。冷煤气效率衡量原料的热值转化为煤气热值的情况，是制得煤气量多少及质量高低的标志。碳转化率衡量煤中有多少碳转化进入到煤气中，是煤利用率高低的标志。有效气体产率衡指单位煤耗能产出多少有效气体(CO+H 2)，是对煤气化技术生产有价值成分效果好坏的评价。这四个指标不完全独立，从不同的方面反映了煤气化技术中人们最关注的问题。 2 煤气化技术的分类 煤气化的分类方法较多，但最常用的分类方法是按煤与气化剂在气化炉内运动状态来分。此法，将煤气化技术分为如下几种。 2.1 固定床气化 固定床气化也称移动床气化，一般以块煤或煤焦为原料。煤由气化炉顶加入，气化剂由炉底送入。流动气体的上升力不致使固体颗粒的相对位置发生变化，即固体颗粒处于相对固定状态。气化炉内各反应层高度亦基本上维持不变。因而称为固定床气化。另外，从宏观角度看，由于煤从炉顶加入，含有残炭的灰渣自炉底排出，气化过程中，煤粒在气化炉内逐渐并缓慢往下移动，因而又称为移动床气化。目前，国内采用此方法的煤气化技术主要有固定床间歇气化法和加压鲁奇气化法。 2.2 流化床气化 流化床煤气化法以小颗粒煤为气化原料，这些细粒煤在自下而上的气化剂的作用下，保持着连续不断和无秩序的沸腾和悬浮状态运动，迅速地进行着混和和热交换，其结果导致整个床层温度和组成的均一。目前，国内属于此方法的煤气化技术主要有恩德粉煤气化技术和ICC 灰融聚气化法。 2.3 气流床气化 气流床气化是一种并流式气化。气化剂(氧与蒸汽)与煤粉一同进入气化炉，在1500~1900 ℃高温下，将煤部分氧化成CO 、H 2、CO 2等气体，残渣以熔渣形式排出气化炉。也可将煤粉制成 煤浆，用泵送入气化炉。在气化炉内，煤炭细粉粒与气化剂经特殊喷嘴进入反应室，会在瞬间着火，发生火焰反应，同时处于不充分的氧化条件下。因此，其热解、燃烧以及吸热的气化反应，几乎是同时发生的。随气流的运动，未反应的气化剂、热解挥发物及燃烧产物裹挟着煤焦粒子高速运动，运动过程中进行着煤焦颗粒的气化反应。这种运动形态，相当于流态化技术领域里对固体颗粒的“气流输送”，习惯上称为气流床气化。属于此类方法的煤气化技术较多，国内主要有壳牌干粉煤气化法、德士古水煤浆气化法、GSP 干粉煤气化法、航天炉干粉煤气化等[1-3]。 3 国内主要煤气化技术评述 3.1 固定床间歇式气化 块状无烟煤或焦炭在气化炉内形成固定床。在常压下，空气和水蒸汽交替通过气化炉。通空气时，产生吹风气，主要为了积累能量，提高炉温。通水蒸汽时，利用吹风阶段积累的能量，生产水煤气。空气煤气和水煤气以适当比例混合，制得合格原料气。 该技术是20世纪30年代开发成功的。优点为投资少、操作简单。缺点为气化效率低、对原料要求高、能耗高、单炉生产能力小。间歇制气过程中，大量吹风气排空。每吨合成氨吹风气放空多达5000 m 3。放空气体中含CO 、CO 2、H 2、H 2S 、SO 2、NO x 及粉灰。煤气冷却洗涤塔排出的污水含有焦油、酚类及氰化物，对环境污染严重。我国中小化肥厂有900余家，多数采用该技术生产合成原料气。随着能源和环境的政策要求越来越高，不久的将来，会逐步被新的煤气化技术所取代。 3.2 鲁奇加压连续气化 20世纪30年代，由德国鲁奇公司开发。在高温、高压下，用纯氧和水蒸汽，连续通过由煤形成的固定床。氧和煤反应放出的热量，正好能供应水蒸汽和煤反应所需要的热量，从而维持了热量平衡，炉温恒定，制气过程连续。 鲁奇加压气化法生产的煤气中除含CO 和H 2外， 含CH 4高达10 %~12 %，可作为城市煤气、人工天然气、合成气使用。相比较于固定床间歇气化，其优点是炉子生产能大幅提高，煤种要求适当放宽。其缺点是气化炉结构复杂，炉内设有破粘机、煤分布器和炉篦等转动设备，制造和维修费用大，入炉仍需要是块煤，出炉煤气中含焦油、酚等，污水处理和煤气净化工艺复杂。 3.3 恩德粉煤气化技术 恩德粉煤气化技术利用粉煤(<10 mm)和气化剂在气化炉内形成沸腾流化床，在高温下完成煤气化反应，生产需要的煤气。 由于所用的原料为粉煤，煤种的适应性比块煤有所放宽，原料成本也得到大幅度降低。得益于流化床的传质、传热效果大大优于固定床，恩德粉煤气化炉的生产能力比固定床间歇制气有较大幅度的提高。由于操作温度不高，导致气化效率和碳转化率都不高，且存在废水、废渣处理困难等问题。此技术多用于替代固定床间歇制气工艺[4-6]。 [收稿日期] 2012-07-21 [作者简介] 付长亮(1968-)，男，河南荥阳人，硕士，高级讲师，主要从事化工工艺的教学与研究。
各种煤气化工艺的优缺点 1、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术 这是目前我国生产氮肥的主力军之一，其特点是采用常压固定层空气、蒸汽间歇制气，要求原料为25-75mm的块状无烟煤或焦炭，进厂原料利用率低，单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风气放空对大气污染严重。从发展看，属于将逐步淘汰的工艺。 2、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术 这是从间歇式气化技术发展过来的，其特点是采用富氧为气化剂，原料可采用8-10mm粒度的无烟煤或焦炭，提高了进厂原料利用率，对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低，适合于有无烟煤的地方，对已有常压固定层间歇式气化技术的改进。 3、鲁奇固定层煤加压气化技术 主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤，要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性，适用于生产城市煤气和燃料气，不推荐用以生产合成气。 4、灰熔聚流化床粉煤气化技术 中科院山西煤炭化学研究所的技术，2001 年单炉配套20kt/a 合成氨工业性示范装置成功运 行，实现了工业化，其特点是煤种适应性宽，可以用6-8mm以下的碎煤，属流化床气化炉， 床层温度达1100C左右，中心局部高温区达到1200-1300C,煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状排出。床层温度比恩德气化炉高100-200C，所以可以气化褐煤、低化 学活性的烟煤和无烟煤，以及石油焦，投资比较少，生产成本低。缺点是气化压力为常压，单炉气化能力较低，产品中CH4含量较高（1%-2%，环境污染及飞灰综合利用问题有待进 一步解决。此技术适用于中小氮肥厂利用就地或就近的煤炭资源改变原料路线。 5、恩德粉煤气化技术 恩德炉实际上属于改进后的温克勒沸腾层煤气化炉，适用于气化褐煤和长焰煤，要求
煤炭地下气化技术现状及产业发展分析 (2014-11-11 09:29:45) 煤炭地下气化技术现状及产业发展分析 煤炭地下气化（ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｃｏａｌｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ＵＣＧ）是将地下赋存的煤在煤层内燃烧、气化成煤气，输送到地面，作为能源或化工原料，特别适用于常规方法不可采或开采不经济的煤层，以及煤矿的二次或多次复采，产品气可以经过处理通过管道输送，也可以直接使用煤气发电或化工合成。煤炭地下气化（ＵＣＧ）是一门融多学科为一体的综合性能源生产技术，牵涉到地质学、水文学、钻井技术、点火燃烧控制技术、产品气加工利用技术、生态环境保护技术等一系列技术，其复杂程度远超地面气化，这也使其风险程度增加。目前，煤炭地下气化（ＵＣＧ）技术在少数国家已经实现了少量的商业化应用，俄、美、英、德国、澳大利亚、日本和中国等国家已不同程度地掌握了该领域的一些关键技术。 １煤炭地下气化（ＵＣＧ）基本原理及相关技术 １.１基本原理 煤炭地下气化的过程主要是在地下气化炉的气化通道中实现的，整个气化过程可以分为氧化、还原、干馏干燥３个反应区（图１）。从化学反应角度来讲，３个区域没有严格的界限，氧化区、
还原区也有煤的热解反应，３个区域的划分只是说在气化通道中氧化、还原、热解反应的相对强弱程度。经过这３个反应区以后，生成了含可燃组分主要是Ｈ２、ＣＯ、ＣＨ４的煤气，气化反应区逐渐向出气口移动，因而保持了气化反应过程的不断进行，气化通道的煤壁（气化工作面）不断燃烧，向前推进，剩余的灰分和残渣遗留在采空区。 １.２关键技术类型 １）有井式气化技术。该法又称巷道式地下气化炉技术（图２）。在开采或废弃的煤矿井中建地下气化炉，以人工掘进的方式在煤层中建立气化巷道，并在进气孔底部巷道筑一道密闭墙（促使定