项目五：粉煤加压气化过程

干煤粉加压气化技术作为一种重要的煤气化技术，干煤粉加压气化技术的应用对于保证系统运行的稳定性与经济性具有重要作用。

本文首先介绍了干煤粉加压气化技术特点，然后具体探讨了干煤粉加压气化工艺流程，以期为相关技术与研究人员提供参考。

标签：干煤粉；加压气化技术；研究煤碳资源的清洁使用是当前国内经济与社会发展的必然选择。

为满足当前可持续发展的需求，煤炭的洁净使用应以科学发展观为主旨，采用现代科学技术，以开拓煤炭资源发展的新型化工业道路。

作为清洁煤发电与煤化工行业的关键技术，干煤粉加压气化技术具有比氧耗小、冷煤气效率高、自耗功小、净化系统与煤气冷却器成本低等特点。

因此，加强有关干煤粉加压气化技术的研究，对于改善煤气化技术应用质量具有重要的理论和现实意义。

1 干煤粉加压气化技术特点干煤粉加压气化炉通常选用冷壁结构。

气化炉内的某段反应区安设4个对称的烧嘴，煤粉与气化剂利用烧嘴流通进入气化炉，在炉内产生撞击流，以在呢刚强传质与传热进程，保证气化反应顺利完成。

另一段反应区安设2个对称烧嘴，将水蒸气与煤粉通入进去，采用高温煤气显热段实施煤热解和焦炭的气化反应。

渣口一般安设在底部高温段，选用液态排渣技术。

气化炉二段反应是指在采用高温煤气显热段开展气化与热解的同时，减小高温煤气温度，以降低激冷煤气量与激冷压缩机载荷。

干煤粉加压气化技术的特点有：（1）气化炉选用水冷壁结构，以渣抗渣，不存在耐火砖衬里，具有较长的使用寿命；（2）两段反应区实行焦炭的气化反应、煤的挥发分与热解，采用一段高温煤气进行显热，且同时能减小煤气温度，进而降低激冷气压缩机系统规模；（3）选用多个烧嘴方式，改善了气化工作的稳定性与负荷调节性能；（4）反应区温度多控制在1400～1600℃之间，气化压力可达到3MPa，碳转化率可达到99%，煤气中的CO与H2含量等气成分能够高达90%。

相比国外发达技术，冷煤气效率可提升2%，比氧耗可降低15%～20%。

煤气品质较高，不存在酚及焦油等杂质；（5）后续工艺可配合采用激冷流程或废锅流程，以适用于不同工艺方案[1]。

航天炉粉煤加压气化技术分析摘要：本文主要介绍了航天炉粉煤加压气化技术的工艺原理、技术特点及控制技术，以供参考。

关键词：航天炉；技术特点；结构一、航天炉煤气化的工艺原理原料煤经过磨煤、干燥后储存在低压粉煤储罐，然后用N2(正常生产后用CO2输送)通过粉煤锁斗加压、粉煤给料罐加压输送，将粉煤输送到气化炉烧嘴。

干煤粉(80℃)、纯氧气(200℃)、过热蒸汽(420℃)一同通过烧嘴进入气化炉气化室，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(1—10 s)。

该反应系统中的放热和吸热的平衡是自动调节的，既有气相间反应，又有气固相间的反应。

1400—1600℃的合成气出气化室通过激冷环、下降管被激冷水激冷冷却后，进入激冷室水浴洗涤、冷却，出气化炉的温度为210～220℃，然后经过文丘里洗涤器增湿、洗涤，进入洗涤塔进一步降温、洗涤，温度约为204℃、粉尘含量小于10×10-6的粗合成气送到变换、净化工段。

[1]二、航天炉的主要设备1、气化炉HT—L炉的核心设备是气化炉。

HT—L炉分上下两个部分：上部是气化室，由内筒和外筒组成，包括盘管式水冷壁、环行空间和承压外壳。

盘管式水冷壁的内侧向火面焊有许多抓钉，抓钉上涂抹一层耐火涂层，其作用是保护水冷壁盘管、减少气化炉热鼍损失。

盘管式水冷壁的结构简单，材质为碳钢，易制作且造价较低。

水冷壁盘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5．4MPa(G)的中压蒸汽，将热量迅速移走，使水冷壁盘管内水温始终保持一恒定的范围。

下部为激冷室，包括激冷环、下降管、破泡条和承压外壳。

激冷室为一承压空壳，外径和气化室一样，上部和水冷壁相连的为激冷环，高温合成气经过激冷环和下降管煤气温度骤降。

向下进入激冷室，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中，顺锁斗循环水排入灰锁斗。

粗合成气从激冷室上部引出。

2、烧嘴HT—L炉烧嘴是一个组合烧嘴，由一个主烧嘴、一个点火烧嘴和一个开工烧嘴组成。

粉煤加压气化技术简介一、背景“九五”期间华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂（水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心）、中国天辰化学工程公司共同承担了国家“十五”科技攻关计划课题“粉煤加压气化制合成气新技术研究与开发”，建设具有自主知识产权的粉煤加压气化中试装置。

装置处理能力为15～45吨煤/天，操作压力2.0～2.5Mpa，操作温度1300～1400℃。

该课题于2001年年底启动，2002年10月完成研究开发阶段中期评估，中试装置进入设计施工阶段。

2004年7月装置正式投运，首次在国内展示了粉煤加压气化技术的运行结果，填补了国内空白，技术指标达到国际先进水平。

中试装置于2004年12月6日至9日顺利通过科技部组织的现场72 小时运行专家考核，2004年12月21日于北京通过科技部主持的课题专家验收。

同年，该成果入选2004年度煤炭工业十大科学技术成果。

二、装置流程与技术优势1、整个工艺流程如图1，具体流程为：原煤除杂后送入磨煤机破碎，同时由经过加热的低压氮气将其干燥，制备出合格煤粉存于料仓中。

加热用低压氮气大部分可循环使用。

料仓中的煤粉先后在低压氮气和高压氮气的输送下，通过气化喷嘴进入气化炉。

气化剂氧气、蒸汽也通过气化喷嘴进入气化炉，并在高温高压下与煤粉进行气化反应。

出气化炉的高温合成气经激冷、洗涤后并入造气车间合成气管线。

熔融灰渣在气化炉激冷室中被激冷固化，经锁斗收集，定期排放。

洗涤塔出来的黑水经过二级闪蒸，水蒸汽及一部分溶解在黑水中的酸性气CO2、H2S 等被迅速闪蒸出来，闪蒸气经冷凝、分离后与气化分厂生产系统的酸性气一并处理，闪蒸黑水经换热器冷却后排入地沟，送气化分厂生产装置的污水处理系统。

图1 粉煤加压气化中试装置单元流程图2、整个工艺流程与其他技术的指标差异如下表1。

将该粉煤气化技术与其它几种气流床水煤浆气化技术以及荷兰的Shell粉煤加压气化技术相比较，可以看出粉煤加压气化技术消耗低，碳转化率高，在气化炉条件或煤种相同情况下，比水煤浆气化技术节氧16~21％，节煤2~4％，有效气成份高6~10个百分点。

附件2军民科技融合项目（2014年度军用技术专民用推广目录）重点推荐项目1. 粉煤加压气化技术【技术领域】节能环保【技术开发单位】中国航天科技集团公司第一研究院航天长征化学工程股份有限公司【技术简介】该技术是拥有自主知识产权、实现所有设备国产化的先进煤气化技术，打破了国外在该技术领域的长期技术垄断。

技术以干煤粉为原料，以纯氧和蒸汽为气化剂，加压气化，水激冷粗洗涤合成气，核心技术包括干煤粉水冷壁气化加水激冷工艺技术，粉煤浓相加压输送技术，多路煤粉进料、多层冷却结构的单烧嘴顶烧组合燃烧器技术等。

【主要技术指标】碳转化率99%、气化燃烧温度1400 ～1800 摄氏度、气化压力4MPa、冷煤气效率80% ～83%、比氧耗330 ～360。

【技术特点】与当前市场上的其它技术相比，该技术具有工艺先进、投资少、原料煤适应性强、合成气中有效气（CO+H2）成分含量高、运行维护成本低、环境污染少等优点，符合我国清洁能源发展的需要。

【技术水平】经全国石化联合会组织专家鉴定，总体技术水平处于国际领先。

【适用范围】煤制合成氨、煤制甲醇以及煤制油、煤制烯烃、煤制天然气、煤制乙二醇、煤制氢、IGCC 发电等多个领域。

【专利状态】申请专利120 项，其中发明专利62 项，实用新型专利58 项；申请国际专利27 项，已授权5 项。

【技术状态】已批量生产，处于市场化推广阶段。

【合作方式】（1）单项业务模式专利实施许可：按照用户工程项目建设目标要求，以普通实施许可方式许可用户使用航天煤气化装置内从磨煤干燥开始到合成气洗涤完成的一系列相关专利，专利费按照航天煤气化装置日产有效气量计价。

工程设计：为用户项目提供工程设计图纸和技术文件，包括工艺、管道、设备、土建、仪表、总图布置、公用工程等，用户根据提供的工程设计图纸和技术文件，自行组织或采取EPC 等方式进行工程项目的建设工作。

设备成套供应：为用户成套供应以气化炉、气化炉燃烧器为核心的专利专有设备。

粉煤加压气化技术
粉煤加压气化技术是一种将煤粉在高压下与氧气进行化学反应，产生大量合成气的技术。

该技术具有高效、节能、环保等优点，可以将煤转化为可用于化工、能源等领域的多种化学品和燃料。

该技术的核心是气化反应器，其构造与普通燃烧炉相似，但设计要求更高。

在反应器内，煤粉经过破碎、干燥、热解等过程，最终转化为一种或多种气体，主要包括一氧化碳、氢气、二氧化碳、甲烷等。

该技术的应用领域广泛，可以生产合成气、合成甲醇、合成氨、合成油和合成乙烯等化学品，也可以生产燃气、发电、加热等能源产品。

此外，该技术还可以与化工、冶金等行业的其他技术相结合，形成产业链，提高资源利用效率。

虽然该技术具有许多优点，但也存在一些挑战和问题。

例如，气化反应的过程中会产生大量的废水和废气，需要进行处理和净化；反应器的运行需要高压、高温等条件，需要耐磨、耐高温的材料支持；煤粉的质量和含硫、含灰等杂质的影响也会对气化反应产生影响。

总体而言，粉煤加压气化技术是一种重要的能源和化工技术，具有广阔的应用前景和发展空间。

未来，随着技术的不断进步和完善，该技术将逐渐成为可持续发展的重要支柱之一。

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粉煤加压气化工艺流程
原煤除杂后送入磨煤机破碎，同时由经过加热的低压氮气将其干燥，制备出合格煤粉存于料舱中。

加热用低压氮气大部分可循环利用。

料仓中的煤粉先后在低压氮气和高压氮气的输送下，通过气化喷嘴进入气化炉。

气化剂氧气、蒸汽也通过气化喷嘴进入气化炉，并在高温下与煤粉进行气化反应。

出气化炉的高温合成气经激冷、洗涤后并入造气车间合成气管线。

熔融灰渣在气化激冷室中被激冷固化，经锁斗收集，定期排放。

洗涤塔出来的黑水经过二级闪蒸，水蒸气及一部分溶解在黑水中的酸性气、等被迅速闪蒸出来，闪蒸汽经冷凝、分离后与其花分厂生产系统的酸性气体一并处理，闪蒸黑水经换热器冷却后排入地沟，送气化分厂生产装置的污水处理系统。

粉煤气化机理一、气化反应热力学粉煤加压气化炉是气流床反应器，也称之为自热式反应器，在加压无催化剂条件下，煤和氧气发生部分氧化反应，生成以CO 和H 2为有效组分的粗合成气，部分氧化反应一词是相对完全氧化而言的。

整个部分氧化反应是一个复杂的多种化学反应过程。

此反应的机理目前尚不能完全作以分析。

我们只可以大致把它分为三步进行。

第一步：裂解及挥发分燃烧。

当粉煤和氧气喷入气化炉内后，迅速被加热到高温，粉煤发生干储及热裂解，释放出焦油、酚、甲醇、树脂、甲烷等挥发分，水分变成水蒸气，粉煤变成煤焦。

由于这一区域氧气浓度高，在高温下挥发分完全燃烧，同时放出大量热量。

因此，煤气中不含有焦油、酚、高级姓:等可凝聚物。

第二步：燃烧及气化。

在这一步，煤焦一方面与剩余的氧气发生燃烧反应，生成CO 2和CO 等气体，放出热量。

另一方面，煤焦和水蒸气和CO 2发生气化反应，生成H 2和CO 。

在气相中，H 2和CO 又与残余的氧气发生燃烧反应，放出更多的热量。

第三步：气化。

此时，反应物中几乎不含有。

2。

主要是煤焦、甲烷等和水蒸气、CO 2发生气化反应，生成H 2和CO 。

其总反应可写为：C n H m +(n/2)O 2-nCO+(m/2)H 2+Q 气化炉中发生的主要反应可分为：CO+H 2O-CO 2+H 2+Q CO+3H 2-H 2O+CO 2+Q C+2H 2-CH 4+Q C+1/2O 2-CO+QC+O 2-CO 2+Q C+CO 2-2CO-Q C n H m -(n/4)CH 4+[(4m-n)/4]C-Q 气化炉内的反应相当复杂，既有气相反应，又有气-周双相反应，对于复杂物系的平衡，我们引入独立反应数的概念，只要讨论独立反应即可。

因为其他反应可通过独立反应的组合而替代。

所谓独立反应数，就是构成物系的物质数与构成物质的元素种数之差。

假定煤气化反应在气化炉出口组成达到平衡，气体中含有CO 2、CO 、H 2、。

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新型气流床粉煤加压气化技术发表时间：2019-03-27T14:47:16.167Z 来源：《基层建设》2019年第1期作者：王红英[导读] 摘要：我国有约占总储量20%以上的高硫煤、大量低热值的褐煤以及其他高灰熔点、成浆性不好的煤，为使企业具有更好的发展潜力，非常有必要大力发展高灰熔点、高含灰量、高硫煤的高效清洁利用的煤气化技术。

阳煤集团深州化工有限公司河北衡水 053800摘要：我国有约占总储量20%以上的高硫煤、大量低热值的褐煤以及其他高灰熔点、成浆性不好的煤，为使企业具有更好的发展潜力，非常有必要大力发展高灰熔点、高含灰量、高硫煤的高效清洁利用的煤气化技术。

气流床粉煤加压气化技术具有原料消耗低，碳转化率高，热效率高，煤种适应性强等优势。

我国具有自主知识产权的气流床粉煤加压气化技术中试装置在兖矿鲁南化肥厂运行成功，各项技术指标分别为：有效气体积分数89%~93%，碳转化率98%~99%，比氧耗0.30~0.32m3/m3，比煤耗0.53~0.54kg/m3，冷煤气效率≥84%。

基于此，本文主要对新型气流床粉煤加压气化技术进行分析探讨。

关键词：新型气流床；粉煤加压；气化技术1、前言气流床煤气化技术煤的适应性广、操作压力小、碳转化率高，生产的实力和规模较高，根据原料煤形态的不同可划分为水煤浆气化和粉煤气化2种类型，其中粉煤气化与水煤浆气化相比，碳转化率高，热效率高，适应性强，煤种适应性强等主要优势，近年来深受用户青睐。

2、工艺技术2．1工艺流程干煤粉与氧气以及部分蒸汽一起混合由气化炉上的烧嘴进入气化炉炉膛内，在炉内反应生成高温粗合成气，温度约为1400~1700℃，炉中气化压力为4．1MPa，粗合成气在气化炉内撞击混合后自下向上流动，在气化炉中部和上部被多个环形设置的两相流雾化喷射冷却装置喷出的水/气混合雾液部分冷激降温至800～900℃，，然后从气化炉顶部的管道进入冷却水浴式激冷器除尘降温至180～260℃，降温后的粗合成气进入文丘里洗涤器洗涤除尘，最后进入洗涤塔内，粗合成气内剩余的大部分灰尘在洗涤塔内被去除，最终得到180～260℃粗合成气从塔顶进入下一工序，为下游工序的使用，洗涤灰水从底部到灰水处理系统中。

科技成果——粉煤加压气化技术适用范围化工行业电力行业（IGCC）、城市煤气等行业现状同等产量条件下常压固定床技术：比氧耗380Nm3O2/kNm3（CO+H2）；有效气成分CO+H2，含量60%-70%；碳转化率78%；年消耗71万tce。

目前该技术可实现节能量98万tce/a，减排约259万tCO2/a。

成果简介1、技术原理粉煤加压气化技术通过将煤炭磨制成干燥的煤粉，用惰性气体连续送入带有水冷壁的气化炉，在4-6.5MPa压力和适当的温度条件下，通过精确控制煤、氧和水蒸气等原料的比例、分布等参数，经过一系列的物理化学反应生成以氢气和一氧化碳为主要成分的高温合成气及灰分熔渣，然后，经过激冷、分离、洗涤等工艺过程，分离出熔渣，得到纯净的饱和态合成气体。

2、关键技术（1）干煤粉水冷壁气化加水激冷工艺技术；（2）粉煤浓相加压输送技术；（3）多路煤粉进料、多层冷却结构的单烧嘴顶烧组合燃烧器技术；（4）气化炉设计技术；（5）炉壁测温技术；（6）气化炉炉膛火焰监测系统（7）控制及安保软件系统。

3、工艺流程固体煤炭-粉煤-加压输送至气化炉-CO+H2混合气。

主要技术指标比氧耗：300-360 m3O2/kNm3（CO+H2）；有效气成分CO+H2含量：89%-91%；碳转化率：>99%；冷煤气效率：80%-83%；煤气化热效率：95%。

技术水平获国家发明专利，已在河南濮阳龙宇化工20万t/a甲醇工业示范项目、安徽临泉化工20万t/a甲醇工业示范项目开车成功，正在实施山东瑞星化工90万t/a合成氨原料路线技改等项目。

典型案例典型用户：山东瑞星化工90万t/a合成氨项目、河南濮阳龙宇化工20万t/a甲醇工业示范项目、安徽临泉化工20万t/a甲醇工业示范项目典型案例1：山东瑞星化工有限公司建设规模：90万t/a合成氨一期30万t项目。

主要改造内容：采用先进的粉煤加压气化技术改造原有的常压固定床煤气化装置。

节能技改投资额1.6亿元，建设期3年。

粉煤加压气化技术粉煤加压气化技术是一种将煤粉在高压下加热反应，产生合成气的技术。

该技术的历史可以追溯到20世纪初，当时德国和美国的科学家们开始研究利用煤制气的方法。

第一章：技术的发展历程20世纪30年代，德国开始利用煤制气，以应对石油短缺的问题。

当时的技术是通过煤气化反应，将煤转化为合成气，再通过合成气制造液体燃料。

这种技术在二战期间得到了广泛应用。

20世纪50年代，美国开始研究粉煤加压气化技术。

该技术相比传统的煤气化技术，具有更高的效率和更低的成本。

该技术的发展在20世纪60年代得到了加速，美国成为了该技术的领先者。

随着时间的推移，粉煤加压气化技术得到了不断的改进和完善。

现代的粉煤加压气化技术已经成为了一种高效、环保的煤气化技术，被广泛应用于煤化工、煤电等领域。

第二章：技术的原理和特点粉煤加压气化技术的原理是将煤粉在高压下加热反应，产生合成气。

该技术的主要特点包括以下几个方面：1.高效：粉煤加压气化技术可以将煤粉转化为合成气，同时还可以回收煤气化过程中产生的热能，提高能源利用效率。

2.环保：粉煤加压气化技术可以减少煤矿开采对环境的影响，同时还可以减少燃煤产生的污染物排放。

3.灵活性：粉煤加压气化技术可以适应不同的煤种和煤质，同时还可以根据需要调整反应条件，实现灵活生产。

4.经济性：粉煤加压气化技术可以利用低质煤进行气化，降低原材料成本，同时还可以回收煤气化过程中产生的化学品和能源，提高经济效益。

第三章：技术的应用领域粉煤加压气化技术可以应用于多个领域，包括以下几个方面：1.煤化工：粉煤加压气化技术可以将煤转化为合成气，再通过合成气制造化学品和燃料，实现煤化工的高效生产。

2.煤电：粉煤加压气化技术可以将煤转化为合成气，再通过合成气发电，实现煤电的高效生产。

3.城市燃气：粉煤加压气化技术可以将煤转化为合成气，再通过净化和加压，生产城市燃气，实现城市燃气的高效供应。

4.环保治理：粉煤加压气化技术可以将煤气化过程中产生的污染物进行回收和处理，实现环保治理的目的。