气化工艺各有千秋
1.常压固定床间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术
目前我国氮肥产业主要采用的煤气化技术之一，其特点是采用常压固定床空气、蒸汽间歇制气，要求原料为准 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、吹风放空气对大气污染严重，属于将逐步淘汰的工艺。
2.常压固定床无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术
其特点是采用富氧为气化剂、连续气化、原料可采用?准 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，适合用于有无烟煤的地方，对已有常压固定层间歇式气化技术进行改进。
3.鲁奇固定床煤加压气化技术
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。其产生的煤气中焦油、碳氢化合物含量约1%左右，甲烷含量约10%左右。焦油分离、含酚污水处理复杂，不推荐用以生产合成气。
4.灰熔聚煤气化技术
中国科学院山西煤炭化学研究所技术。其特点是煤种适应性宽，属流化床气化炉，煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状灰渣排出。可以气化褐煤、低化学活性的烟煤和无烟煤、石油焦，投资比较少，生产成本低。缺点是操作压力偏低，对环境污染及飞灰堆存和综合利用问题有待进一步解决。此技术适合于中小型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
属于改进后的温克勒沸腾床煤气化炉，适用于气化褐煤和长焰煤，要求原料煤不粘结或弱粘结性，灰分<25%～30%，灰熔点高、低温化学活性好。在国内已建和在建的装置共有13套22台气化炉，已投产的有16台。属流化床气化炉，床层中部温度1000～1050℃。目
前最大的气化炉产气量为4万m3/h半水煤气。缺点是气化压力为常压，单炉气化能力低，产品气中CH4含量高达1.5%～2.0%，飞灰量大、对环境污染及飞灰堆存和综合利用问题有待解决。此技术适合于就近有褐煤的中小型氮肥厂改变原料路线。
6.GE水煤浆加压气化技术
属气流床加压气化技术，原料煤运输、制浆、泵送入炉系统比干粉煤加压气化简单，安全可靠、投资省。单炉生产能力大，目前国际上最大的气化炉投煤量为2000t/d，国内已投产的气化炉能力最大为1000t/d。设计中的气化炉能力最大为1600t/d。对原料煤适应性较广，气煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、高硫煤及低灰熔点的劣质煤、石油焦等均能用作气化原料。但要求原料煤含灰量较低、还原性气氛下的灰熔点低于1300℃，灰渣粘温特性好。气化系统不需要外供过热蒸汽及输送气化用原料煤的N2或CO2。气化系统总热效率高达94%～96%，高于Shell干粉煤气化热效率（91%～93%）和GSP干粉煤气化热效率（88%～92%）。气化炉结构简单，为耐火砖衬里，制造方便、造价低。煤气除尘简单，无需价格昂贵的高温高压飞灰过滤器，投资省。国外已建成投产6套装置15台气化炉；国内已建成投产7套装置21台气化炉，正在建设、设计的还有4套装置13台气化炉。
已建成投产的装置最终产品有合成氨、甲醇、醋酸、醋酐、氢气、CO、燃料气、联合循环发电，各装置建成投产后，一直连续稳定长周期运行。装备国产化率已达90%以上，由于国产化率高、装置投资较其他加压气化装置都低，有备用气化炉的水煤浆加压气化与不设备用气化炉的干煤粉加压气化装置建设费用的比例大致为Shell法 : GSP法 : 多喷嘴水煤浆加压气化法 : GE水煤浆法=（2.0～2.5）:（1.4～1.6）:1.2:1.0。缺点是气化用原料煤受气化炉耐火砖衬里的限制，适宜于气化低灰熔点的煤；碳转化率较低；比氧耗和比煤耗较高；气化炉耐火砖使用寿命较短，一般为1～2年；气化炉烧嘴使用寿命较短。
7.多元料浆加压气化技术
西北化工研究院开发的具有自主知识产权的煤气化技术，属气流床单烧嘴下行制气。典型的多元料浆组成为含煤60%～65%，油料10%～15%，水20%～30%。笔者认为在制备多元料浆时掺入油类的办法不符合当前我国氮肥工业以煤代油改变原料路线的方针，有待改进。
8.多喷嘴（四烧嘴）水煤浆加压气化技术
由华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司共同开发。属气流床多烧嘴下行制气，气化炉内用耐火砖衬里。在山东德州华鲁恒生化工股份有限公司建设1套气化压力为6.5MPa、处理煤750t/d的气化炉系统，于2005年6月正式投入运行，至今运转良好。在山东滕州兖矿国泰化工有限公司建设2套气化压力为4.0MPa、处理煤1150t/d的气化炉系统，于2005年7月21日一次投料成功，运行至今。以北宿洗精煤为原料气化，多喷嘴水煤浆加压气化与单烧嘴加压气化气化技术指标见表1。
表1 多喷嘴气化与单烧嘴气化结果对比( kg/km3)
多喷嘴气化炉调节负荷比单烧嘴气化炉灵活，适宜于气化低灰熔点的煤。已建成及在建的有11套装置30台气化炉。已顺利投产的有3套装置4台气化炉。在建最大的气化炉投煤量为2000t/d，气化压力6.5MPa。目前暴露出来的问题是气化炉顶部耐火砖磨蚀较快；同样直径同等生产能力的气化炉，其高度比GE单烧嘴气化炉高，多了3套烧嘴和与其相配套的高压煤浆泵、煤浆阀、氧气阀、止回阀、切断阀及连锁控制仪表，1套投煤量1000t/d的气化炉投资比单烧嘴气化炉系统的投资多2000万～3000万元。但该技术属我国独有的自主知识产权技术，在技术转让费方面比引进GE水煤浆气化技术具有竞争力。
9.Shell干煤粉加压气化技术
属于气流床加压气化技术。可气化褐煤、烟煤、无烟煤、石油焦及高灰熔点的煤。入炉原料煤为经过干燥、磨细后的干煤粉。干煤粉由气化炉下部进入，属多烧嘴上行制气。目前国外最大的气化炉处理量为2000t/d煤，气化压力为3.0MPa。这种气化炉采用水冷壁，
无耐火砖衬里。可以气化高灰熔点的煤，但仍需在原料煤中添加石灰石做助熔剂。国内2000年以来已引进19台，其目标产品有合成氨、甲醇，气化压力3.0～4.0MPa。我国引进的Shell 煤气化装置只设1台气化炉单系列生产，没有备用炉，在煤化工生产中能否常年连续稳定运行尚待检验。1套不设备用炉的装置投资相当于设备用炉的GE气化装置或多喷嘴水煤浆气化装置的投资的2～2.5倍，排出气化炉的高温煤气用庞大的、投资高的废热回收锅炉回收显热副产蒸汽后，如用于煤化工，尚需将蒸汽返回后续CO变换系统，如用于制合成氨和氢气，副产的蒸汽量还不够用。同时还需要另设中压过热蒸汽系统用于气化炉的过热蒸汽。笔者认为目前Shell带废热锅炉的干煤粉加压气化技术并不适用于煤化工生产，有待改进。
10.GSP干煤粉加压气化技术
属于气流床加压气化技术，入炉原料煤为经过干燥、磨细后的干煤粉，干煤粉由气化炉顶部进入，属单烧嘴下行制气。气化炉内有水冷壁内件，目前国外最大的GSP气化炉投煤量为720t/d褐煤。因采用水激冷流程，投资比Shell炉省，适用于煤化工生产。正常时要燃烧液化气或其他可燃气体，以便于点火、防止熄火和确保安全生产。目前世界上采用GSP 气化工艺技术的有3家，但是现在都没有用来气化煤炭，其中黑水泵煤气化厂只有6年气化褐煤的业绩，没有长期气化高灰分、高灰熔点煤的业绩。神华宁夏煤业集团有限责任公司已决定采用GSP干煤粉加压气化技术建设83万t/a二甲醚，一期60万t/a甲醇项目，单炉投煤量约2000t/d。
11.两段式干煤粉加压气化技术
西安热工研究院开发成功的具有自主知识产权的煤气化技术。可气化煤种包括褐煤、烟煤、贫煤、无烟煤，以及高灰分、高灰熔点煤，不产生焦油、酚等。其特点是采用两段气化，其缺点是合成气中CH4含量较高，对制合成氨、甲醇、氢气不利。废热锅炉型气化装置适用于联合循环发电，其示范装置投煤量2000t/d级两段式干煤粉加压气化炉（废热锅炉流程）已决定用于华能集团“绿色煤电”项目，另一套示范装置投煤量1000t/d级两段式干煤粉加压气化炉（激冷流程）已决定用于内蒙古世林化工有限公司30万t/a甲醇项目。
12.四喷嘴对置式干粉煤加压气化技术
由华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂（水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心）和中国
天辰化学工程公司通力合作开发的具有自主知识产权的煤气化技术。中试装置投煤能力为15～45t/d，建于兖矿鲁南化肥厂。气化炉为热壁炉，内衬耐火砖。干粉煤由气化炉上部经4个烧嘴加入，产生的合成气下行经水激冷后出气化炉。属气流床煤气化炉。以兖矿鲁南化肥厂GE水煤浆气化工业装置生产用煤为原料进行试验。中试装置作了以氮气和CO2为输送载气的试验。气化温度为1300～1400℃，气化压力为2.0～3.0MPa，工艺数据见表2。
表2 四喷嘴对置式干粉煤加压气化技术中试数据(kg/km3)
该气化炉属热壁炉，适用于气化低灰熔点的煤，在技术指标上与多喷嘴水煤浆加压气化炉相差并不太大，但是增加了过热蒸汽的投资及消耗和加压氮气或CO2载气的投资及能耗。有待在冷壁炉上再做些工作，以期取得完善的成果。
工艺技术选择和评述
评价煤气化工艺技术必须建立在其是否属于洁净煤气化技术的基础上。目前为止，还没有开发出万能的煤气化炉型和技术，各种煤气化炉型和气化技术都有其特点、优点和不足之处，都有其对煤种的适应性和对目标产品的适用性。建设煤化工项目必须选择经过大量试验、工业性示范和工业生产实践的工艺，要择优选用节能、投资省、成本低、效率高、对环境无污染或轻度污染但能很好处理的洁净煤气化技术。在评价时要从全厂总流程的观点上作技术经济分析评价，切不可只从某一种煤气化工艺技术的角度作局部和不客观的评价。同时，也切不可以只听专利商的片面性介绍，作局部的不全面的技术经济评价。
现有的12种煤气化工艺技术，可以分为以下几种类型。
（1）逐步淘汰型
如常压固定层间歇式无烟煤（或焦碳）气化技术。
（2）适用于中小型氮肥厂改变原料路线和进行技术改造
如常压固定层无烟煤（或焦碳）富氧连续气化技术、灰熔聚煤气化技术和恩德粉煤富氧气化技术。
（3）适用于联合循环发电
如GE水煤浆加压气化技术、Shell干煤粉加压气化技术。
（4）已完成中间试验，有待经受商业化运行考验
如两段式干煤粉加压气化技术、四喷嘴对置式干粉煤加压气化技术。
（5）国内外已有成功经验，适用于大型化装置
如GE水煤浆加压气化技术、多元料浆加压气化技术、多喷嘴（四烧嘴）水煤浆加压气化技术。
（6）国外已有商业化运行经验，国内正在建立示范装置
如GSP干煤粉加压气化技术。
（7）适用于制造城市煤气和燃料气
如鲁奇固定层煤加压气化技术。
本土气化工艺经济技术指标优异
选择Shell和GSP两种干煤粉加压气化工艺技术与多喷嘴和GE两种水煤浆加压气化工艺技术（激冷流程）作技术经济比较，比较结果见表4～表6。比较的基准是：（1）采用北宿水洗精煤为原料，原料物相数据见表3。
表3 原料物相数据
表4 4种煤气化工艺（可比部分）消耗指标比较(kg/km3)
注：GSP法中尚未计入经常的安全防护用液化气或煤气消耗表5 4种煤气化工艺（可比部分）投资比较表(万元)
表6 4种煤气化工艺（可比部分）有效气成本估算(元/Nm3)
（2）气化压力4MPa。
（3）碳转率：Shell、GSP、多喷嘴取98%，GE取96%。
（4）产合成气量为16万Nm3(CO+H2)/h。
（5）比较范围：煤贮运、干煤粉制备及输送、水煤浆制备及输送、气化装置、空分、CO 变换等可比部分。
从比较结果可以得出：
（1）用于煤化工生产，干煤粉加压气化投资高于水煤浆加压气化；废热锅炉流程投资高于激冷流程；多喷嘴水煤浆加压气化投资高于GE水煤浆加压气化；Shell法的软件费远高于其他3种；煤气化装置的投资比（含软件费）为Shell:GSP:多喷嘴:GE=2.14:1.46:1.16:1。（2）以有效气可比部分成本估算比较，多喷嘴水煤浆法与GE法最低为0.422元/Nm3、0.423元/Nm3，Shell法最高为0.496元/Nm3，GSP法居中为0.442元/Nm3。Shell法的生产成本比水煤浆法每年多约8400万～8500万元。
（3）由于多喷嘴法与GE法设备材料国产化率高，所以投资较少，GSP法如提高设备材料国产化率，装置投资和成本可望进一步降低。
（4）多喷嘴水煤浆加压气化的气化效率比单喷嘴水煤浆加压气化高，所以煤耗、氧耗较低，碳转化率较高。
（5）多喷嘴水煤浆加压气化的除尘、黑水闪蒸及热回收流程优于其他3种气化工艺。
煤炭气化技术虽有很多种不同的分类方法，但一般常用按生产装置化学工程特征分类方法进行分类，或称为按照反应器形式分类。气化工艺在很大程度上影响煤化工产品的成本和效率，采用高效、低耗、无污染的煤气化工艺(技术)是发展煤化工的重要前提，其中反应器便是工艺的核心，可以说气化工艺的发展是随着反应器的发展而发展的，为了提高煤气化的气化率和气化炉气化强度，改善环境，新一代煤气化技术的开发总的方向，气化压力由常压向中高压（ MPa）发展；气化温度向高温（1500～1600℃）发展；气化原料向多样化发展；固态排渣向液态排渣发展。 1、固定床气化 固定床气化也称移动床气化。固定床一般以块煤或焦煤为原料。煤由气化炉顶加入，气化剂由炉底加入。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，床层高度亦基本保持不变，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，含有残炭的炉渣自炉底排出，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。 固定床气化的特性是简单、可靠。同时由于气化剂于煤逆流接触，气化过程进行得比较完全，且使热量得到合理利用，因而具有较高的热效率。 固定床气化炉常见有间歇式气化（UGI）和连续式气化（鲁奇Lurgi）2种。前者用于生产合成气时一定要采用白煤（无烟煤）或焦碳为原料，以降低合成气中CH4含量，国内有数千台这类气化炉，弊端颇多；后者国内有20多台炉子，多用于生产城市煤气；该技术所含煤气初步净化系统极为复杂，不是公认的首选技术。 （1）、固定床间歇式气化炉（UGI） 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30年代开发成功的，投资少，容易操作，目前已属落后的技术，其气化率低、原料单一、能耗高，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5 000 m3，放空气体中含CO、CO2、H2、H2S、SO2、NOx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，造成环境污染。我国中小化肥厂有900余家，多数厂仍采用该技术生产合成原料气。随着能源政策和环境的要来越来越高，不久的将来，会逐步为新的煤气化技术所取代。
1 煤炭气化是煤炭清洁利用的重要途径 中国煤炭的特点是高硫、高灰煤比重大。全国原煤平均灰分含量17.6%左右，平均硫分含量1.10%，其中13%的原煤含硫量高于2%。西南地区煤炭中含硫量大于2%的占60%。中国煤入洗率低，约80%原煤用于直接燃烧，燃煤排放出大量有害气体和烟灰，使生态环境遭到严重破坏。统计表明，中国每年排入大气的污染物中有80%的烟尘，87%的SO2，67%的NOx。来源于煤的燃烧。 同时，中国煤炭利用效率低。除在大型和负荷稳定的燃烧工况下，其燃烧效率与石油和天然气相近外，其它非稳定负荷的燃烧过程热效率均低于石油和天然气，其平均利用效率仅 29%。提高中国煤炭利用效率、减少煤炭燃烧带来的环境污染的根本途径是研制和推广应用煤炭优比利用技术。发展煤炭气化技术是减少环境污染、节能、发展工业的重要措施。中国适于气化的煤炭资源十分丰富，可适用于发生炉气化的褐煤、不粘煤、长焰煤和弱粘煤的储量占全国煤炭总储量的40%之多。此外，还有适用于水煤气发生炉的无烟煤，以及流化床气化炉所用的细、粉煤和煤泥浆等。煤炭气化是中国煤炭清洁利用的重要途径之一。 煤气化技术，尤其是高压、大容量气流床气化技术在国际上已经进入商业化阶段，显示了良好的经济与社会效益，代表着发展趋势。中国"以煤代油"的能源政策促进了以煤制取城市、工业燃气技术的发展和其他相关技术的开发。近20年来，中国煤气化科研和先进技术开发方面已取得了引人注目的成效。 2 煤气化技术 以煤炭为原料，采用空气、氧气、CO2。和水蒸气为气化剂，在气化炉内进行煤的气化反应，可以生产出不同组分不同热值的煤气。为了提高煤气化的气化率和气化炉气化强度，改善环境，70年代以来发达国家加快了新一代煤气化技术的开发和工业化进程。总的方向，气化压力由常压向中高压（8.5 MPa）发展；气化温度向高温（1500～1600℃）发展；气化原料向多样化发展；固态排渣向液态排渣发展。固态床、流化床、气流床等几种不同类型的煤气化技术均取得了较大的进展和较好的效果。 2.1 固定床 固定床（慢移动床），常见有间歇式气化（UGI）和连续式气化（鲁奇Lurgi）2种。前者用于生产合成气时一定要采用白煤（无烟煤）或焦碳为原料，以降低合成气中CH4含量，国内有数千台这类气化炉，弊端颇多；后者国内有22台炉子，多用于生产城市煤气；如以烟煤为原料用于生产合成气，CH4蒸汽转化工段（例如山西潞城引进装置）。该技术所含煤气初步净化系统极为复杂，不是公认的首选技术。 2.1.1 固定床间歇式气化炉（UGI） 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30年代开发成功的，投资少，容易操作，目前已属落后的技术，其气化率低原料单一、能耗高，间歇制气过程中，大量吹
第四章气化炉 世界煤炭气化技术的发展趋势有以下几个方面。 ①增大气化炉规模，提高单炉制气能力。以K—T炉为例，20世纪50年代是双嘴炉， 20世纪70年代采用了双嘴和四头八嘴，以及后来设计的六个头的气化炉等，使得单炉产 气能力大幅度提高。 ②提高气化炉的操作压力，降低压缩动力消耗，减少设备尺寸，降低氧耗，提高碳 的转化率。 ③气流床和流化床技术日益发展，扩大了气化煤种的范围。 ④提高气化过程的环保技术，尽量减少环境污染。 ⑤将煤炭气化过程和发电联合起来的生产技术越来越受到各国的重视，并巳建成不 同规模的生产厂。 总之，煤炭气化技术的发展基本是围绕气化炉展开的，以下对常用的不同类型的煤 气化技术以及所使用的气化炉作一基本介绍。 第一节概述 基本概念： 1、气化炉：进行煤炭气化的设备叫气化炉。 2、气化炉分类 ①按照燃料在气化炉内的运动状况来分类是比较通行的方法，一般分为移动床 (又叫固定床)、沸腾床(叉叫流化床)、气流床和熔融床等。
②气化炉在生产操作过程中根据使用的压力不同，又分为常压气化炉和加压气 化炉； ③根据不同的排渣方式，可以分为固态排渣气化炉和液态排渣气化炉。 3、煤气的分类： 如果以空气作为气化剂，生产的煤气称空气煤气。 如果以空气(富氧空气或纯氧)和水蒸气的混合物作为气化剂，生产的煤气称混合煤气； 如果将空气(富氧空气或纯氧)和水蒸气分别交替送人气化炉内，间歇进行，生产的煤气叫水煤气； 气体成分经过适当调整(主要是调整含氮气的量)后．生产的煤气符合成氨原料气的要求，这种煤气叫做半水煤气。 4、气化炉的组成 各种不同结构的气化炉基本上由三大部分组成，即加煤系统、气化反应部分和排灰系统。 加煤系统：要考虑煤入炉后的分布和加煤时的密封问题。 气化部分： ①是煤炭气化的主要反应场所，首要考虑的问题是如何在低消耗的情况下，使煤最大限度地转化为符合用户要求的优质煤气 ②由于煤炭气化过程是在非常高的温度下进行的，为了保护炉体而加设内璧衬里或加设水套也是非常必要的。水套一方面可以起到保护炉体(也包括炉内的布煤器或搅拌装置)的作用，同时可以吸收气化区的热量而生产蒸汽，该部分蒸汽叉可以作为气化时需用的蒸汽而进入气化炉内。 排灰系统 ①作用:保证了炉内料层高度的稳定，同时也保证了气化过程连续稳定地进行. ②问题：对移动床而言，由于炉箅(气化剂的分布装置)和排灰系统结合在一起，气化剂的均匀分布和排灰操作是生产上较为重要的两个问题。
煤气化炉的分类 煤气化炉的种类有很多，比如鲁奇炉、BGL、德士古水煤浆炉、壳牌熔渣气化炉、灰熔聚、恩德炉、航天炉、E-GAS、多喷嘴、温克勒等。 我们按气化炉中的流体力学条件分，只有三种：固定床、流化床、气流床。1．气化炉分类： 1.1 固定床气化 也称移动床气化。固定床一般以块煤或煤焦为原料，煤由气化炉顶加入，气化剂（氧气、蒸汽）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，床层高度亦基本维持不变，因而称为固定床气化。另外，由于煤从气化炉顶加入，含有残碳的灰渣自炉底排出，在气化过程中，煤粒在气化炉内是从上到下缓慢移动的。因而又称为移动床气化。 固定床的特点是简单可靠。气化剂与煤逆流接触，气化过程比较完全，热量利用比较合理，热效率较高。 1.2 流化床气化 流化床气化又称为沸腾床气化。以小颗粒为气化原料，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，迅速地进行着混合和热交换，其结果导致整个床层温度和组成的均一。流化床技术得到了迅速发展，其原因在于：①生产强度比固定床大；②可用小颗粒煤，无需块煤； ③可用褐煤等高灰劣质煤。 1.3 气流床气化 气流床技术是一种并流式气化。气化剂将粉煤（70%以上的煤粉通过200目筛 孔）夹带入气化炉，在1500-1900℃高温下将煤一步转化为CO、H 2、CO 2 等气体， 残渣以熔渣形式排除气化炉。也可将煤粉制成水煤浆，用泵送入气化炉。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，直接发生火焰反应，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。随着气流的运动，未反应的气化剂、热解挥发物、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。这种运送形态，相当与流化技术领域里对固体颗粒的“气流输送”，因此称为气流床气化。 1.4 熔融床气化 熔融床气化也称熔浴床气化或熔融流态床气化。它的特点是有一温度较高（一般为1600-1700℃）且高度稳定的熔池，粉煤和气化剂以切线方向高速喷入熔池内，池内熔融物保持高速旋转。此时，气、固、液三项密切接触，在高温条件下完成气化反应，生成H2和CO为主要成分的煤气。熔融床有三类：熔渣床、熔盐床和熔铁床。地下煤气化技术也属于熔融床气化。目前，没有成熟的熔渣床气化炉投入使用。 此外，气化炉按压力分可分为常压气化与加压气化。大于2MPa的气化统称为加压气化。还可按排渣方式分为固态排渣或液态排渣。气化残渣以固态方式排出气化炉的称固态排渣。气化残渣以液态方式排出又经急冷变成熔渣排出气化炉外的称为液态排渣。
HT-L航天炉煤气化工艺介绍 一、工艺简介 航天炉又名HT-L煤粉加压气化炉，是借鉴荷兰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。 长期以来，国内缺乏自主的粉煤加压气化技术，国内煤化工 不能大规模地发展，需要引进国外先进技术，选用德士古煤气化 技术，无法实现原料煤的本地化；选用壳牌煤气化技术的投资又 太大。所以，开发具有自主知识产权的高效、洁净、煤种适应性 广的国内煤气化技术，一直是业界的梦想。 气化炉的核心部件是气化炉燃烧喷嘴，该喷嘴必须具有超强 的耐高温特性，这个特性要实现起来难度较大。而与此类似，火 箭上天时喷嘴所经受的温度也很高，而且比气化炉燃烧喷嘴要经 受的温度高得多。如果把航天技术“嫁接”到煤化工产业，那就 有点像杀鸡用上宰牛刀，技术难度上是没有问题的。 航天长征化学工程股份有限公司（简称“航天工程公司”） 前身为北京航天万源煤化工工程技术有限公司，主营业务是以航 天粉煤加压气化技术为核心，专业从事煤气化技术及关键设备的 研发、工程设计、技术服务、设备成套供应及工程总承包。航天 工程公司目前拥有自主知识产权的航天（HT-L）粉煤加压气化技 术，该技术可广泛应用于煤制合成氨、煤制甲醇、煤制烯烃、煤 制乙二醇、煤制天然气、煤制油、煤制氢、IGCC发电等领域。二、工艺介绍 HT-L粉煤气化技术工艺原理为原料煤经过磨煤、干燥后，用N2进行加压输送，将粉煤输送到气化炉烧嘴。干煤粉（80℃）、纯氧气（200℃）、过热蒸汽（420℃）一同进入气化炉气化室，瞬间发生升温、挥发分裂解、燃烧及氧化还原等物理和化学过程。生成的1400℃～1600℃的合成气经过冷却后，出气化炉的温度为210℃～220℃，再经过文丘里洗涤器增湿、洗涤，和洗涤塔进一步降温、洗涤，产出温度约为204℃、粉尘含量小于10×10-6的粗合成气。 HT-L粉煤气化炉为航天粉煤加压气化装置核心、关键专利设备。粉煤、氧气蒸汽按一定比例通过燃烧器进入气化炉，在气化室中进行燃烧气化反应，生成的含有高温熔渣的粗合成气，一部分高温熔渣挂在复合水冷壁上，形成稳定的抵抗高温的渣层，其余熔渣和粗合成气进入激冷室。粗合成气在激冷室中被激冷水激冷降温，并蒸发水蒸气到饱和，同时熔渣迅速固化，通
三种煤气化炉技术介绍 煤气化是一种利用化学反应将固体煤转化为可燃气体的技术过程，可 以将煤转化为煤气、合成气和合成油等能源。煤气化可以通过不同的煤气 化炉技术实现，下面将介绍三种常见的煤气化炉技术。 1.固定床煤气化炉： 固定床煤气化炉是最早应用的煤气化技术之一、在固定床煤气化炉中，煤炭被填充在炉膛中，煤气化反应通过从煤床底部通入的氧气或氧气与蒸 汽的混合物进行。煤床通过由炉膛底部从下而上通过的气流进行流化，从 而促进反应的进行。在固定床煤气化炉中，煤气化反应主要发生在煤床下 部的炉膛区域，温度通常在900°C至1400°C之间。固定床煤气化炉的 优点是操作稳定、适应性强，但由于床层热阻较大，炉温难以控制并且煤 气质量较低。 2.流化床煤气化炉： 流化床煤气化炉是一种采用流化床技术进行的煤气化工艺，该技术首 次在20世纪60年代得到应用。在流化床煤气化炉中，煤炭经过细磨和干 燥后与气化剂（如氧气和水蒸汽的混合物）一起输入炉膛。煤炭在流化床 内扬起并形成流化状态，反应通过高速气流中的煤颗粒与气体热交换实现。在流化床煤气化炉中，温度通常在800°C至1000°C之间。流化床煤气 化炉具有热传递效率高、反应速度快的优点，产生的煤气质量较高，但操 作复杂，需要高流速和高压力的气流。 3.级联煤气化炉： 级联煤气化炉是一种将两个或多个煤气化反应装置相连接以提高反应 效率和煤气品质的技术。在级联煤气化炉中，通常使用高温煤气化反应器
作为第一级反应器，将煤炭和气化剂进行气化反应；然后，将第一级反应器的产物气流引入低温煤气化反应器中进行进一步的气化和合成反应。级联煤气化炉可通过优化不同反应器之间的温度和气体组成来实现高效率的煤气化过程。级联煤气化炉的优点是可以提高煤气化效率和产气量，并可根据需要调整煤气的组成。 综上所述，固定床煤气化炉、流化床煤气化炉和级联煤气化炉是三种常见的煤气化炉技术。每种技术都有其特点和适用范围，可以根据具体需求选择合适的煤气化炉技术。
气化工艺各有千秋 1.常压固定床间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术 目前我国氮肥产业主要采用的煤气化技术之一，其特点是采用常压固定床空气、蒸汽间歇制气，要求原料为准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、吹风放空气对大气污染严重，属于将逐步淘汰的工艺。 2.常压固定床无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术 其特点是采用富氧为气化剂、连续气化、原料可采用?准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，适合用于有无烟煤的地方，对已有常压固定层间歇式气化技术进行改进。 3.鲁奇固定床煤加压气化技术 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。其产生的煤气中焦油、碳氢化合物含量约1%左右，甲烷含量约10%左右。焦油分离、含酚污水处理复杂，不推荐用以生产合成气。 4.灰熔聚煤气化技术 中国科学院山西煤炭化学研究所技术。其特点是煤种适应性宽，属流化床气化炉，煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状灰渣排出。可以气化褐煤、低化学活性的烟煤和无烟煤、石油焦，投资比较少，生产成本低。缺点是操作压力偏低，对环境污染及飞灰堆存和综合利用问题有待进一步解决。此技术适合于中小型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 属于改进后的温克勒沸腾床煤气化炉，适用于气化褐煤和长焰煤，要求原料煤不粘结或弱粘结性，灰分<25%～30%，灰熔点高、低温化学活性好。在国内已建和在建的装置共有13套22台气化炉，已投产的有16台。属流化床气化炉，床层中部温度1000～1050℃。目前最大的气化炉产气量为4万m3/h半水煤气。缺点是气化压力为常压，单炉气化能力低，产品气中CH4含量高达1.5%～2.0%，飞灰量大、对环境污染及飞灰堆存和综合利用问题有待解决。此技术适合于就近有褐煤的中小型氮肥厂改变原料路线。 6.GE水煤浆加压气化技术 属气流床加压气化技术，原料煤运输、制浆、泵送入炉系统比干粉煤加压气化简单，安全可靠、投资省。单炉生产能力大，目前国际上最大的气化炉投煤量为2000t/d，国内已投产的气化炉能力最大为1000t/d。设计中的气化炉能力最大为1600t/d。对原料煤适应性较广，气煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、高硫煤及低灰熔点的劣质煤、石油焦等均能用作气化原料。但要求原料煤含灰量较低、还原性气氛下的灰熔点低于1300℃，灰渣粘温特性好。气化系统不需要外供过热蒸汽及输送气化用原料煤的N2或CO2。气化系统总热效率高达94%～96%，高于Shell干粉煤气化热效率（91%～93%）和GSP干粉煤气化热效率（88%～92%）。气化炉结构简单，为耐火砖衬里，制造方便、造价低。煤气除尘简单，无需价格昂贵的高温高压飞灰过滤器，投资省。国外已建成投产6套装置15台气化炉；国内已建成投产7套装置21
煤气化工艺的比较 陈广智，朱疆（山东德州恒升化工集团，山东德州253024） 2001-01-16 我国以油为原料的氮肥企业不能满负荷生产，很多厂在做“以煤代油”的方案研究。目前世界上技术成熟的煤气化工艺主要有以下 5种：德士古水煤浆气化仃exaco）、谢尔干煤粉气化（Shell）、鲁奇公司循环流化床技术（CFB）、鲁奇公司块煤加压气化技术（Lurgi）、固定 层常压气化（UGI）。各种气化工艺各有特色，对不同煤种各有优缺点，所以选择不同的气化工艺适应煤的不同性质，是工艺方案选择的原 则，以达到投资最低、操作费用最少、生产成本最低的目的。 1 各气化工艺特点 1.1 德士古水煤浆气化技术 德士古水煤浆气化技术属于气流床气化技术，是将粗煤磨碎，加入水、添加剂、助溶剂制成水煤浆，煤浆浓度一般为65%〜70%， 经煤浆加压泵喷入气化炉，与纯氧进行燃烧和部分氧化反应，气化温度1300〜1400C，气化炉无转动部件，为热壁炉，有多层耐火砖组成 的耐火衬里，寿命1年左右。热煤气和液态排渣用水冷激，煤气冷却并被水蒸气饱和，经洗涤除尘后送出，渣可间歇排出。该技术由于是 水煤浆进料，大量水分要汽化，因而煤耗和氧耗均较高，碳的转化率为96 %〜97%。 1.2 谢尔煤气化技术 粗煤经磨成粉、干燥后用氮气输送至粉煤储存器，粉煤通过上煤锁斗系统加压，并与氧气和水蒸气混合后通过成对喷枪送入气化炉。 粉煤、氧气和水蒸气在气化炉内反应，使气化炉温度保持在1400〜1600'C，煤灰熔化并以液态形式排出。高温粗煤气与冷循环煤气混合后 温度降至900C，进入废热锅炉，产生10.0MPa、420C的高压过热蒸汽，粗煤气进陶瓷过滤器将煤气中的飞灰与气体分离，飞灰可岀售， 也可返回气化炉循环以灰渣形式排岀。经陶瓷过滤器除尘后的煤气基本不带飞灰，煤中的硫和氮化合物已被转化成气态硫化物、氮气、微 量的氨和氰化氢，通过湿法洗涤可以除去。外送煤气为163C，含尘1mg/m o 1.3 鲁奇循环流化床技术 粗煤经破碎至5mm以下，进煤计量槽，经水冷螺旋进料器送至气化炉下部，与蒸汽、氧气反应而被气化。气化压力为0.15 MPa温度1050C，气体停留时间4〜6s，流速4m/s，气体中夹带的固体在循环旋风分离器内脱除，固体经有气封的下灰管循环返回气化炉底部。 循环物和新加入的原料之比高达40，是碳转化率较高的一个原因；灰渣经水冷螺旋岀料器，由螺旋阀排入灰仓送岀界区。气体离开旋风分 离器时含尘量25〜50mg/m，进入废热锅炉冷却至220〜240C，产生低压饱和蒸汽，产生的蒸汽约1/3用于气化，剩余蒸汽外送。离开废 热锅炉的粗煤气在多级旋风分离器和袋式过滤器中进一步除尘，多级旋风分离器分离下的灰送回气化炉，袋式过滤器排岀的灰送锅炉作燃料。煤气再通过洗涤饱和塔脱除NH、Cl—和其它水溶性化合物、灰尘，使气体含尘量小于 5 mg/m，同时冷却到40C。 1.4 固定层常压气化技术 该技术为我国中、小氮肥企业所普遍采用，国外已基本被淘汰。煤从气化炉炉顶加入，并向下移动，从炉底进入的气化剂氧气（空气）、水蒸气与煤逆流相遇。煤下移的速度由炉底排渣速度控制，煤沿气化炉下移而被从炉底燃料层上来的气体加热，这样就使原料沿整个床层高度有一个温度分布，由上而下形成：干燥区、干馏区、还原区、氧化区和灰渣区。氧化区和还原区的温度一般为850〜1000C，煤气出口温度为300〜450C。该工艺分5个阶段：吹风阶段、一次上吹阶段、下吹阶段、二次上吹阶段和吹净阶段。
煤气化技术比较 （1）Shell干煤粉气化技术 Shell干煤粉气化技术原料为干煤粉，采用气流床加压气化、液态排渣，利用废热锅炉产高压饱和或高压过热蒸汽；Shell干粉加压气化技术在我国已经有双环、洞氮、枝江、安庆、柳化等5个厂投产，还有10余个项目正在安装，将于今后几年陆续投产；其主要技术特点如下： (a) 采用加压氮气输送干煤粉，煤种适应性广，对煤的灰熔点适应范围比Texaco水煤浆气化技术更宽。 (b) 气化温度约1400～1600℃，碳转化率高达99%以上，产品气体洁净，不含重烃，甲烷含量极低，煤气中有效气体（CO+H2）达到90%左右。 (c) 氧耗低，与水煤浆气化相比，氧耗低15～25%，因而配套之空分装置投资可减少。 (d) 单炉生产能力大，日处理煤量可达2000吨以上。 (e) 冷煤气效率可达到78～83%。 (f) 气化炉采用水冷壁结构，无耐火砖衬里，维护量较少，气化炉内无传动部件，运转周期长，无需备用炉。 (g) 气化炉烧嘴及控制系统安全可靠。Shell公司气化烧嘴设计寿命为8000小时，Demkolec 电厂使用烧嘴4年中未出现问题。 (h) 炉渣可用作水泥渗合剂或道路建造材料。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。气化污水中含氰化物少，容易处理。 （2）GSP干煤粉气化工艺 GSP气化技术是单喷嘴下喷式干煤粉加压气流床气化技术，国外现在没有用户，根据煤气用途不同可用直接水激冷，也可用废锅回收热量。该技术由我国神华宁煤集团与德国西门子合资组建的北京杰斯菲克公司负责在我国推广这项技术。GSP干煤粉气化技术在神华宁夏煤业集团和山西兰花煤化工有限责任公司煤化工厂已经签定技术转让合同，即将投入建设。GSP工艺具有以下特点： (a) 干煤粉进料，加压二氧化碳输送，连续性好，煤种适应性广，可以处理各种含灰燃料1～35%，短期45%也没影响。 (b) 气化温度约1400～1600℃，气化压力～3.0MPa，负荷调节范围为75～110％，碳转化率高达99%以上，产品气体洁净，不含重烃，甲烷含量极低，煤气中有效气体(CO+H2)～90%。 ( c) 氧耗低，与水煤浆气化相比，氧耗低10～15%，因而配套的空分装置投资可相应减少。 (d) 目前已投入商业运行的单台炉生产能力可达日处理煤量720吨，约产有效气50000Nm3/h。 (e) 热效率高，冷煤气效率75～82%，其余～10%热能被回收为低压蒸汽，总的热效率约为90%。 (f) 气化炉采用水冷壁结构，无耐火砖衬里，维护量较少，气化炉利用率高，运转周期长，无需备用炉，气化炉及内衬使用寿命在10年以上。 (g) 气化炉由一个主烧嘴、气化室、冷激室及承压外壳组成。膜壁和外壳间有约50mm间隙，间隙充CO2、N2或粗合成气，水冷壁水冷管内的水采用强制密闭循环，在循环系统内副产 0.5MPa的低压蒸汽。 (h) 采用激冷和湿法洗涤工艺，投资较低。 （3）两段式干煤粉气化技术
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。
几种煤气化工艺的优缺点
浅谈几种煤气化工艺的优缺点 我国石油、天然气资源短缺，煤炭资源相对丰富。发展煤化工产业，有利于推动石油替代战略的实施，满足经济社会发展的需要，煤化工产业的发展对于缓解我国石油、天然气等优质能源供求矛盾，促进钢铁、化工、轻工和农业的发展，发挥了重要的作用。因此，加快煤化工产业发展是必要的。 1．各类气化技术现状和气化特征 煤化工要发展，一个重要的工艺环节就是煤气化技术要发展。我国自上世纪80年代就开始引进国外的煤气化技术，包括早期引进的Lurgi固定床气化、U-gas流化床气化、Texaco水煤浆气流床气化，Shell气流床粉煤气化、以及近期拟引进的BGL碎煤熔渣气化、GSP气流床粉煤气化等等，世界上所有的气化技术在我国几乎都是有应用，正因为我国是一个以煤为主要燃料的国家，世界上也只有我国使用如此众多种类的煤气化技术。 随着煤气化联合循环发电(IGCC)、煤制油(CTL)、煤基甲醇制烯烃(MTP&MTO)等煤化工技术的发展，用煤生产合成气和燃气的加压气化工艺近年来有了较快的发展。Lurgi固定床气化、Texaco水煤浆气化、Shell干粉加压气化、GSP干粉加压气化、BGL碎煤熔渣气化、以及我国自有知识产权的多喷嘴水煤浆气化、加压两段干煤粉气流床气化、多元料浆气化等等技术在我国的煤化工领域展开了激烈的竞争，对促进煤化工的发展做出了贡献。 Lurgi固定床气化工艺在我国有哈气化、义马、天脊、云南解肥、兰州煤气厂等6个厂；Texaco水煤浆气化工艺已在我国鲁南、上海焦化、渭化、淮化、浩良河、金陵石化、南化等9个厂投入生产，情况良好；Shell干粉加压气化技术在我国已经有双环、洞氮、枝江、安庆、柳化等5个厂投产，还有10余个项目正在安装，将于今后几年陆续投产；多喷嘴水煤浆气化已在山东华鲁恒升、兖矿国泰2个厂投运，还有7个厂家正在安装，最晚在2009年投产；GSP干煤粉气化技术在神华宁夏煤业集团和山西兰花煤化工有限责任公司的煤化工厂也将投入建设；加压两段干煤粉气流床气化技术已通过中试验收，华能集团“绿色煤电”项目2000t/d级和内蒙古世林化工有限公司1000t/d级的气化装置正在
大型煤化工项目常见煤气化技术性能对 比 【摘要】煤化工是一种利用煤作为原料，经过一段时间的化学加工，将其从 固态转变成更便于利用的液态和气态，这个转变的进程需要借助煤气化技术。煤 炭气化技术在煤炭行业中的应用十分广泛，技术水平和技术要求都很高，但其使 用成本也很高，这将会在很大程度上制约煤炭的推广和发展。本文论述了目前大 型煤化工项目常见煤气化技术性能对比，希望对煤炭工业的整体发展和提高有所 裨益。 关键词：大型煤化工项目；煤气化技术；性能对比 0.引言 虽然我国的煤炭工业技术已达到了国际先进的程度，但其工艺流程复杂，而 且易爆炸，所以在制造中必须要注意其安全性。在煤炭工业中，一旦发生了什么 事故，所带来的影响将会远超一般的炸药和泄漏，从而给周围的生态和人类带来 极大的伤害，所以煤炭工业的安全才是整个工业的重中之重。中国拥有大量的煤矿，而天然气的短缺，使得中国的能源消耗在60%以上。因此，确保煤矿的利用 效率，可以保证能源的长远安全供给。保证煤矿利用的集中化、煤制氢等高增值 清洁技术，是一种高效清洁技术。目前国内的大型煤炭工业工程大多是利用气流 床加压气化技术，本文将针对代表性技术进行分析。 1.煤气化技术的基本原理 众所周知，物质的形态变化有三种，分别是固相、液态和气，而原本属于固 态模式的煤炭在经过特殊处理工作后，自身便会从固体转变为气体，能够真正的 解决人类的使用需求。其工作原理是：将固体煤送入反应器，调节装置的温度和 气压，再加入适量的氧化剂，以此来将煤炭进行形态上的转变，但是这种的流程，仅仅是制造出粗制的水煤气，想要得到更高纯度的一氧化碳，还必须进行脱碳和
具有自主知识产权的三种煤气化技术对比 王洪营;杨悦敬;杨国栋;顾朝晖 【摘要】国内自主知识产权的气化技术主要有多喷嘴对置式水煤浆气化技术,航天炉气化技术,清华炉气化技术。本文从进料方式、喷嘴个数以及衬里形式几个方面就三种工艺中的一些技术特点做对比。%The coal gasification technology that possess independent intellectual property mainly includes coal -water sullry gasification with opposed multi -burner, space furnace gasification technology, tsinghua furnace gasification technology. In this paper, from feed way, number of nozzles and lining form, the technical feactures of three process are compared. 【期刊名称】《河南化工》 【年(卷),期】2012(000)017 【总页数】4页(P26-29) 【关键词】多喷嘴对置式气化炉;航天炉;清华炉 【作者】王洪营;杨悦敬;杨国栋;顾朝晖 【作者单位】河南心连心化肥有限公司,河南新乡453731;河南心连心化肥有限公司,河南新乡453731;河南心连心化肥有限公司,河南新乡453731;河南心连心化肥有限公司,河南新乡453731 【正文语种】中文 【中图分类】TQ546
根据国内氮肥行业“十二五”发展要求，今后将逐步采用以粉煤加压气化、新型水煤浆气化等为代表的先进煤气化技术对现有的采用间歇式固定床煤气化技术的合成氨等煤化工企业进行技术改造，以实现煤炭的清洁高效利用，提高合成氨等煤化工行业的能效水平和清洁生产水平。目前国内具有自主知识产权的先进煤气化技术，如航天炉技术、多喷嘴水煤浆气化技术、清华炉技术等，都已建成了一定数量的工业化装置，并有数十台气化炉投入实际运行，具备全面推广的条件。现就国内几种具有自主知识产权的气化技术的一些特点进行对比与探讨。 1 技术及业绩简介 1.1 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华东理工大学和兖矿集团共同开发的新型水煤浆气化技术。其特点为:采用水煤浆进料方式，四个对置式喷嘴进料，气化炉采用耐火砖隔热形式，出气化室合成气体与渣采用冷激流程与渣水处理工艺［1］。 自山东华鲁恒升多喷嘴气化炉于2005年投运以来，兖矿国泰，兖矿鲁南，江苏灵谷，江苏索普，新能凤凰，神华宁煤，宁波万华，以及于2012年1月20日投运的安徽华谊，多喷嘴气化炉已经成功在9家企业22台气化炉投入运行。而2008年与美国Valero企业签订技术许可合同，更是成功将其技术成功推广至国外。1.2 航天炉气化技术 航天炉气化技术是由航天长征化学工程股份有限公司(原北京航天万源煤化工工程技术有限公司)开发的新型粉煤气化技术。其特点为采用干粉进料方式，单个进料喷嘴置于气化炉顶部，采用盘管式水冷壁，出气化室合成气体与渣采用冷激流程与渣水处理工艺［2］。 自河南濮阳龙宇，安徽晋煤中能(临泉)一期于2008年投运以来，近几年来发展迅速，山东鲁西化工，安徽临泉二期，河南中新化工航天炉装置现都已投产。而在建
一、概述 煤气化技术的开发与应用大约经历了200年的发展历史。煤气化技术按固体和气体的接触方式可分为固定床、流化床、气流床和熔融床4种，其中熔融床技术还没有实际应用开发，各种煤气化炉的模式见图1。 图1 各种煤气化炉模式图 1. 固定床。固定床气化炉是最早开发出的气化炉，如图1（a）所示，炉子下部为炉排，用以支撑上面的煤层。通常，煤从气化炉的顶部加入，而气化剂（氧或空气和水蒸气）则从炉子的下部供入，因而气固间是逆向流动的。特点是单位容积的煤处理量小，大型化困难。目前，运转中的固定床气化炉主要有鲁奇气化炉和BGC- 鲁奇炉两种。 2.流化床。流化床气化炉如图1（b）所示，在分散板上供给粉煤，在分散板下送入气化剂（氧、水蒸气），使煤在悬浮状下进行气化。流化床气化炉不能用灰分融点低的煤，副产焦油少，碳利用率低。 3.气流床。气流床气化炉如图1（c）所示，粉煤与气化剂（O2、水蒸气）一起从喷嘴高速吹入炉内，快速气化。特点是不副产焦油，生成气中甲烷含量少。气流床气化是目前煤气化技术的主流，代表着今后煤气化技术的发展方向。气流床按照进料方式又可分为湿法进料（水煤浆）气流床和干法进料（煤粉）气流床。前者以德士古气化炉为代表，还有国内开发的多元料浆加压气化炉、多喷嘴（四烧嘴）水煤浆加压气化炉；后者以壳牌气化炉为代表，还有GSP炉以及国内开发的航天炉、两段炉、清华炉、四喷嘴干粉煤炉。
二、三种先进的煤气化工艺 我国引进并被广泛采用的三种先进煤气化工艺——鲁奇气化炉、壳牌气化炉、德士古气化炉。 1.鲁奇气化炉（结构见图2）属于固定床气化炉的一种。鲁奇气化炉是1939年由德国鲁奇公司设计，经不断的研究改进已推出了第五代炉型，目前在各种气化炉中实绩最好。德国SVZ Schwarze Pumpe公司已将这种炉型应用于各种废弃物气化的商业化装置。我国在20世纪60年代就引进了捷克制造的早期鲁奇炉并在云南投产。1987年建成投产的天脊煤化工集团公司从德国引进的4台直径3800mm的Ⅳ型鲁奇炉，先后采用阳泉煤、晋城煤和西山官地煤等煤种进行试验，经过10多年的探索，基本掌握了鲁奇炉气化贫瘦煤生产合成氨的技术，现建成的第五台鲁奇炉已投产，形成了年产45万吨合成氨的能力。国内鲁奇炉在用厂家有云南解放军化肥厂、哈尔滨煤机厂和河南义马煤气厂，在建的厂家有山西潞安矿、新疆广汇和大唐国际等。 图2 鲁奇气化炉结构 2.德士古气化炉（结构见图3）属于湿法进料气流床的一种，最早引进该技术的是山东鲁南化肥厂，1993年投产。目前，我国已有山东鲁南、上海焦化、 陕西渭化、安徽淮化、金陵石化、南化公司等近30台（套）装置投运，有些已具有10多年运行经验，到目前为止运行基本良好，显示了水煤浆气化技术的先进性。但是，德士古气化炉对煤质限制比较严格，成浆性差和灰分较高，还存在耐火砖成本高、寿命短和煤烧嘴易受磨损等问题。
合成氨厂煤气化炉选型分析 李武军赵冠山解玉丽 （河南省五金矿产进出口公司郑州市450003) (安阳钢铁公司焦化厂455000) 摘要对Ф3.0m、Ф3.3m、Ф3.6m煤气化炉从结构、操作控制、消耗、投资进行了综合比较，总结了煤气化炉近几年的技术改追情况，提出了两种推荐使用方案。 关键词煤气化炉选型 在我国，一般中小型企业的煤气化炉都选择固定层煤气化炉，近年来，各中型企业针对煤气化炉的运行情况做了不同程度的技术改造，积累了丰富的操作使用经验，使煤气化炉的自动化程度和产气量有所提高，煤种适应性更强，下面就Ф3.0m、Ф3.3m、Ф3.6m煤气化炉的一些性能特点做一些比较。 1 设备结构方面特性 Ф3.6m煤气化炉炉篦采用多边扇型炉篦，该炉篦的特点是：炉篦高度低，仅有1.325m，通风量均匀，破渣能力基本能适应生产需要，但缺点是中心管带出物较多；而Ф3.0m煤气化炉炉篦采用较多的是均布型炉篦，该炉篦的特点是：破渣能力强，通风量均匀，适应于劣质煤种和小颗粒煤(焦)，但缺点是炉篦较高，达1.85m，减少了气化炉的有效空间；Ф3.3m造气炉是资江氮肥厂自行开发的一种和H223Ⅲ压缩机相配套的煤气化炉，开发设想是一炉保一机生产，该炉篦是在Ф3.0m煤气化炉的基础上开发的，性能和Ф3.0m炉篦大致相同。 2 操作控制特性 Ф3.6m造气炉北方中型厂使用较多，该炉在原料使用上有一定的要求，一般适用于烧山西晋城煤，烧优质原料时，炉子好控制，炉温稳定，产气量大；但对劣质原料，该炉难以控制，炉况较差，产气量低，此时炉篦的排渣能力即破块能力跟不上，需要人工辅助扒块，甚至出现炉子结死的情况。而对于Ф3.3m和Ф3.0m煤气化炉，在原料方面也显示出较大的适应性，无论是优质原料还是煤质较差的原料都能使用，炉况基本不会出现大的波动，还可以达到相应的产气量。由于Ф3.0m的煤气化炉配套的燃烧室大，蓄热量也大，所以Ф3.0m煤气化炉使用二次风时给操作带来不稳定的困难，一般厂家的Ф3.0m煤气化炉都不使用二次风，这样会造成一定的浪费和污染。而Ф3.6m造气炉的燃烧室配套较好，使用二次风的情况还可以。 3 消耗及技术经济指标比较 Ф3.6m的煤气化炉配套的风机型号一般为D1100-11，其风压低，为21kPa 左右；而Ф3.0m造气炉配套的风机，型号一般多为D700-13，其风压可以达到28kPa，由于风压高，吹风强度大，相对制气时间较长，炉篦破渣能力强，返焦率低，消耗较低，截面积产气量较高。根据煤气化炉采用高风压具有很多优点，一些中型企业在Ф3.6m煤气化炉上进行了高风压试生产，取得了很好的效果。 3.1 煤气化炉消耗及技术经济指标比较(以安阳化肥厂为例、见表1) 表1 煤气化炉吨氨消耗及技术经济指标比较
煤气化技术简介及装置 分类 本页仅作为文档封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March
煤气化技术简介及装置分类 煤气化是清洁利用煤炭资源的重要途径和手段。目前，国内自行开发和引进的煤气化技术种类众多，但总体上可以分为以下三大类： 一、固定床气化技术 以鲁奇为代表的加压块煤气化技术。鲁奇加压气化炉是由联邦德国鲁奇公司于1930年开发的，属第一代煤气化工艺，技术成熟可靠，是目前世界上建厂最多的煤气化技术。鲁奇气化炉是制取城市坑口煤气装置中的心脏设备。它适应的煤种广﹑气化强度大﹑气化效率高﹑粗煤气无需再加压即可远距离输送。鲁奇气化技术的特点为：采用碎煤加压式填料方式，即连接在炉体上部的煤锁将原料制成常温碎煤块，然后从进煤口经过气化炉的预热层，将温度提高至300℃左右。从气化剂入口吹进的助燃气体将煤点燃，形成燃烧层。燃烧层上方是反应层，产生的粗煤气从出口排出。炉篦上方的灰渣从底部出口排到下方连接的灰锁设备中，所以气化炉与煤锁﹑灰锁构成了一体的气化装置。鲁奇炉的代表炉型即第三代MARK－IV/4型Ф3800mm加压气化炉, 炉体由内外壳组成，其间形成50mm的环形水冷夹套，是一种技术先进﹑结构更为合理的炉型。我公司为河南义马、大唐克旗等制做了多台鲁奇式气化炉。 图1 鲁奇加压块煤气化装置
二、流化床气化技术 以恩德炉、灰熔聚为代表的气化技术。恩德炉粉煤流化床气化技术是朝鲜恩德“七.七”联合企业在温克勒粉煤流化床气化炉的基础上，经长期的生产实践，逐步改进和完善的一种煤气化工艺。灰融聚流化床粉煤气化技术根据射流原理，在流化床底部设计了灰团聚分离装置，形成床内局部高温区，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量的灰渣。目前，中科院山西煤化所山西省粉煤气化工程研究中心开发的加压灰熔聚气化工业装置已经成功应用于晋煤集团天溪煤制油分公司1 0万吨/年煤基MTG合成油示范工程项目，该项目配备了6台灰熔聚气化炉（5开1备），气化炉操作压力0.6MPa，日处理晋城无烟煤1600吨，干煤气产量125000Nm3/h（配套30万吨/年合成甲醇）。 图2 灰熔聚气化反应装置 三、气流床气化技术 1、以壳牌、GSP、科林、航天炉、伍德、熔渣-非熔渣为代表的气流床技术 壳牌干煤粉气化工艺于1972年开始进行基础研究，1978年投煤量150 t／d的中试装置在德国汉堡建成并投人运行。1987年投煤量250～400
煤气化技术的分类与选择 煤气化是指以煤炭为原料，在高温条件下与氧气、空气、水蒸气等发生不完全燃烧反应生成可燃气，可燃气可作为城市煤气、工业燃料气和化工原料气等。煤气化技术主要分为固定床、流化床和气流床，各种煤气化技术在煤种、煤气用途和环保方面都各有特点，通过这些特点可以方便地选择适宜的煤气化技术。 煤气化分类特点选择 一、前言 中国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一，煤炭储量远远大于石油和天然气的储量，随着近年来我国原油进口量的逐年增加，为保障国家能源安全，加紧煤炭资源的开发利用已经是大势所趋。煤气化是煤炭资源利用的一种基本方法，是指以煤炭为原料，在高温条件下与氧气、空气、水蒸气等发生不完全燃烧反应生成可燃气，可燃气可作为城市煤气、工业燃料气和化工原料气等[1]。 二、煤气化技术的分类 煤气化技术种类繁多，按照气化炉的类型可分为固定床气化、流化床气化、气流床气化三种[2]：固定床气化技术是起
源最早的煤气化技术，块状煤从上部落入气化炉并形成固定床层，空气和水蒸气等气化剂从底部通入并穿过床层，块煤保持固定状态并逐渐燃烧，剩余灰渣在床层中逐渐下移并在气化炉底部排出，目前较为流行的固定床气化技术有常压固定床气化（UGI）、鲁奇（Lurgi）炉加压气化等；流化床技术选用碎煤为原料，通过氮气和蒸汽吹送进入气化炉，氧气或富氧空气从炉体底部高速通入炉内，并使碎煤在炉体内部呈流化状高速湍动，同时发生剧烈气化反应，炉内火焰中心温度约为1200℃，灰渣在高温作用下开始熔融并积聚成球，灰渣球重量逐渐变大最终通过炉底部排出，较成熟的流化床技术有U-GAS 气化、灰融聚气化等；气流床技术以粉煤或水煤浆为原料，气化原料与气化剂一起通过喷嘴进入气化炉，气化剂与煤粉或水煤浆高速喷出并充分混合，在气化炉内发生火焰型非催化部分氧化反应，炉内火焰中心温度约为20__℃，灰渣完全融化并在炉底排出，应用较为广泛的主要是Shell气化，GSP气化。 三、各煤气化技术的特点 （一）煤气化技术对原料煤的要求 由于煤炭在气化炉中的状态不同，各煤气化技术对原料煤有不同的要求[3]：固定床中的原料煤在床层中的相对位置保持不变，停留时间很长，因此要求原料煤符合以下要求：必须是块煤，有较大粒径，保证原料煤在气化剂作用下依然可以形