常压气流床粉煤气化：1、K-T炉.

煤气化技术煤气化已有100多年的发展历史，先后开发了200多种气化工艺或气化炉型，有工业化应用前景的十余种。

煤气化可分为完全气化和不完全气化两大类：完全气化是指煤及其它固体原料与气化剂进行一步法化学反应，生成可燃气或合成气；不完全气化是指固体原料进行热加工时，除生成可燃气外还有含碳固体产物（如煤炼焦过程）。

这些产物又可进行加工利用。

国外为了提高燃煤电厂热效率，减少环境污染，对煤气化联合循环发电技术作了大量工作，促进了煤气化技术的开发。

目前已成功开发出了对煤种适应性广、气化压力高、生产能力大、气化效率高、污染少的新一代煤气化工艺，主要有荷兰壳牌（Shell）的粉煤气化工艺、德国克鲁伯—考柏斯（Krupp—Koppers）的Prenflo工艺，美国德士古（Texaco）和Destec 的水煤浆气化工艺以及德国黑水泵的GSP工艺等。

本章着重介绍我厂油改煤改造工程所引进的Shell粉煤气化工艺技术。

第一节煤气化技术分类及其发展一、煤气化技术分类最常用的气化分类方法是按煤和气化剂在气化炉内的相对运动来划分，大体可分成三种：逆流：固定床、移动床。

煤（焦）由气化炉顶部加入，自上而下经过干燥层、干馏层、还原层和氧化层，最后形成灰渣排出炉外；气化剂自下而上经灰渣层预热后进入氧化层和还原层（两者合称气化层）。

代表炉型为常压UGI炉和加压Lurgi炉，主要用于制取城市煤气。

固定床气化的局限性是对床层均匀性和透气性要求较高，入炉煤要有一定的粒(块)度及均匀性。

煤的机械强度、热稳定性、粘结性和结渣性等指标都与透气性有关，因此，固定床气化炉对入炉原料有很多限制。

并逆流或返混流：流化床、沸腾床。

气化剂由炉底部吹入，使细粒煤（＜6mm）在炉内呈并逆流反应，通常称为流态化或沸腾床气化。

煤粒( 粉煤)和气化剂在炉底锥形部分呈并流运动，在炉上筒体部分呈并流和逆流运动。

为了维持炉内的“沸腾”状态并保证不结疤，气化温度应控制在灰软化温度（ST）以下。

SHELL气化炉的工艺特点及现存问题本文主要介绍了shell粉煤加压气化工艺的特点以及在运行过程中出现的问题。

经过分析得出:shell工艺在煤种稳定的前提下,煤种适用范围才能广泛。

但大部分shell气化炉用户无法满足此要求。

壳牌气化炉在运行过程中,存在堵塞、堵渣、积灰、磨损和磨蚀、烧嘴罩泄露等问题需待解决。

标签：shell气化炉工艺特点存在问题0 引言随着我国经济持续快速稳定的发展,对能源的需求量逐年增加。

而我国能源结构缺油、少气、多煤。

据统计,我国一次能源消费中煤炭约占75%,在今后相当长的一段时间内煤炭仍是我国的主要能源,本世纪初,国家已经把煤炭的高效,洁净利用技术作为煤炭资源的利用的主要手段。

因此,各种先进的煤气化技术在我国均有应用业绩。

为了保护环境,拓宽原料煤种的范围,提高煤炭的综合利用效率,增加气化炉的单炉生产能力,降低煤耗和氧耗,保证气化炉安全稳定运行,国内外研究人员先后成功的开发了一些列先进的煤气化工艺技术,具有代表性的主要有,鲁奇加压固定床气化(Lurgi)工艺,干法粉煤进料的加压气流床SCGP(Shell)气化工艺和Texaco、GSP工艺,常压流化床气化(灰熔聚)工艺。

上述几种煤气化工艺中,Shell 粉煤加压气化工艺其技术经济性具有明显的优势和较强的竞争力,我公司采用了Shell煤气化工艺。

1 Shell气化原理及技术特点原料煤经破碎机破碎后在热风干燥的磨机内磨制成100%<100m的煤粉,由粉煤贮罐,经粉煤喷吹罐,进入给煤罐,再由高压载气N2或者CO2送至气化炉喷嘴。

来自空分的高压氧气经预热后与过热蒸汽混合送入喷嘴。

煤粉、氧气和蒸汽在气化炉高温高压的条件下(气化温度约1400～1600℃)发生碳的部分氧化反应(碳转化率高达99%以上),生成CO+H2大于85%的高温煤气及一定量的飞灰,经废锅回收热量、干法除尘和湿法洗涤后的粗合成气送后序工段。

干法气化工艺具有如下技术特点:1.1 采用干煤粉进料,加压N2/CO2输送,连续性好,气化炉操作稳定。

《煤化工生产技术》课程标准总学时数：86 理论课时：62 实践课时：24适用专业：煤化工生产技术学分：4制定人：煤化工教研室制定日期：2014年4月一、课程性质本课程是煤化工生产技术专业的一门必修课。

本课的任务是使学生掌握煤化工生产的基本概念，了解煤化工安全生产方面的知识，深化空气深冷液化分离、煤气化、煤液化、甲醇生产技术及煤化学产品加工工艺等方面知识；培养学生的煤化工生产操作方面的专业能力，如正确地确定生产的工艺条件的能力，在煤化工安全生产操作规程下解决生产过程中一般工艺技术问题的能力以及正确操作煤化工的重要设备等；同时注重培养学生的社会能力和方法能力。

本课程是在学生完成化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、煤化学等基础课的学习后开设的，并通过专业实训与仿真实训强化学生的专业技能。

二、设计思路《煤化工生产技术》是以对企业技术骨干和管理人员关于工作任务的调查分析为依据，确立课程教学目标和内容；以培养就业能力为导向，课程内容与职业资格取证要求融通；以典型工作任务分析为基础，构建总体能力目标、具体能力目标和知识目标。

煤化工生产技术专业是以就业为导向、职业能力培养为目标，培养具有较强实践动手能力，具备必须的文化基础知识、煤化工工艺基本理论和从事煤化工生产操作、工艺运行、技术管理等工作的职业能力和综合素质，在生产、建设、管理、服务等一线工作精工艺、懂设备、懂管理的高素质技能型专门人才。

按照章节分为十一章，按工作任务工作岗位进行任务分解，形成6个学习情景：空气深冷液化分离；煤焦化技术；煤气化技术；煤液化技术；合成气合成天然气与甲醇技术；甲醇合成其他化学产品技术。

对工作过程的实施以工学结合方式实现。

在教学安排上，按周数进行。

采用教师授课、实训室实习、下厂参观及及顶岗操作，便于原理讲授与操作训练相结合。

每个学习情境内选取典型的工作任务，在教师指导下，课堂传授专业知识、课下掌握专业技能，把教师的教学过程与学生的学习过程、企业生产与工作过程联系起来，使学习内容充分体现企业实际需要，让学生在生产任务实施中训练操作技能、团队合作和沟通技能、工作能力和方法能力，体验企业工作过程和氛围，构建知识。

气流床气化技术研究现状刘庆旺煤炭是我国的基础能源和重要原料，在国民经济和社会发展中具有重要的战略地位，将长期是我国的主要能源。

煤气化技术是煤炭清洁转化的核心技术之一，是发展煤基化学品(氨、甲醇、二甲醚等)、煤基液体燃料、先进的lGCC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。

估计，我国“十一五”末期年气化用煤约1亿t。

以煤间接液化为例，规模为500万t/a的生产装置，气化用煤在2200-2500万t/a。

国内在建的甲醇装置、合成氨装置、煤制油装置和处于筹建中的煤制烯烃装置、煤制油装置、甲醇装置等，已展现了对煤气化技术的强劲需求。

在流派众多的煤气化技术中，气流床气化技术因煤种适应范围比较广、气化温度、压力高、易于大型化，成为煤气化技术发展的主流方向。

国际上有代表性的气流床气化技术主要有GE (Texaco)气化技术、Global E-Gas气化技术，以干粉煤为原料的Shell气化技术,Prenflo气化技术及GSP气化技术。

气流床气化法是20世纪50年代初发展起来的新一代煤气化技术，最初代表炉型为K-T炉。

其后随着Texaco, Shell等一批新型工艺的开发，气流床气化技术因其出色的生产能力和气化效率，在世界范围内得到了迅速推广和广泛的应用，尤其是在燃气联合循环中。

目前绝大多数1GCC电站所选择的均为气流床气化炉，主要炉型有Texaco, Shell, E-Gas(原Destec)以及Prenflo等。

气流床气化法使用极细的粉煤为原料，在气化炉内细颗粒粉煤分散悬浮于高速气流中，并随之并行流动，这种状态即称气流床。

气流床气化法属于高温气化技术，原料煤具有很大的比表面积，又处于加压条件下，因此气化反应速度极快，气化强度和单炉气化能力比前两类气化技术都高。

目前己经商业化的气化炉，每天可气化约2000-2600t煤。

在气流床的高温下，粉煤的干馏产物全部分解，粗煤气中不含焦油、酚及烃类液体等，有利于简化后续净化系统，对环境污染少。

一、填空题1、煤炭气化是煤或煤焦与（气化剂）在高温下发生化学反应将煤或煤焦中有机物转变为（煤气）的过程。

2、煤炭气化如果按固体燃料的运动状态分类可以分为：（移动床气化）、（流化床气化）、（气流床气化）、熔融床气化。

3、煤气化的基本条件包括：气化原料和（气化剂）；发生气化的反应容器，即煤气化炉或煤气发生炉；（气化炉内保持一定的温度）；维持一定的炉内压。

4、具体的气化过程所采用的炉型不同，操作条件不同，所使用的气化剂及燃料组成不同，但基本都包括几个主要的过程，即煤的（煤的干燥）、（煤的干馏）、（主要化学反应过程）。

5、一般认为，在煤的气化阶段中发生了下述反应：（燃烧反应）、（气化反应）、（甲烷生成反应）及其他反应。

6、在煤的气化过程中，影响化学平衡的因素主要有两个，首先是温度的影响：升高温度有利于（吸）热反应的进行；降低反应温度有利于（放）热反应反应的进行；其次是压力的影响：加压使平衡向体积（减小）或分子数（减小）的方向移动，加压有利于生产能力的提高。

7、一般来说，煤中挥发分越（高），转变为焦油的有机物就越多，煤气的产率下降。

8、不同煤种，其变质程度不同，随着变质程度的（增加），气化时所消耗的水蒸气，氧气等气化剂的数量也相应增大。

9、各种不同结构的气化炉基本上由三大部分组，即（加煤机构）、（炉体）和（除灰装置）。

10、德士古气化炉是一种以（水煤浆）进料的加压气流床气化装置，该炉有两种不同的炉型，根据粗煤气采用的冷却方法不同可分为（淬冷型）、（全热回收型）。

11、温克勒气化工艺流程包括（煤的预处理）、（气化）、（粗煤气的显热回收）、（煤气的除尘冷却）。

12、鲁奇炉的排渣方式主要有（固态排渣）和（液态排渣）两种。

13、所谓气流床，就是气化剂将煤粉夹带进人气化炉，进行（并流）气化。

14、煤气产率是指每千克（燃料）在气化后转化为（煤气）的体积，它也是重要的技术经济指标之一．15、汽氧比是指气化剂中（水蒸气）和（氧气）的组成比例。

K-T煤气化工艺简介
K-T煤气化工艺是最早工业化的常压气流床煤粉气化方法，又称GKT法。

一、工艺设备和流程
K-T煤气化法的工艺流程如图所示（P235）。

流程可分为5个部分：①粉煤制备（破碎及干燥）；②粉煤的给料；③气化炉；④废热回收；⑤煤气除尘冷却系统。

1．粉煤制备
从煤堆来的煤，先经破碎，再在风动磨煤机和干燥的密闭系统内进行细碎和干燥。

干燥后烟煤水分控制在1％，褐煤水分控制在8％～10％，粉煤粒度要求达到70％～90％通过200目筛孔。

干燥介质为427～482℃的烟道气。

选择次温度的目的在于使煤粒在气流干燥过程中，其温度不超过82℃，煤中挥发分不会释放，这样可以避免排放的部分循环烟道气污染环境。

在粉碎时
优点：
①煤中灰含量的限制多从经济上考虑，所以煤的许多性质对气化来说是无关紧要的，因此，煤种的选择余地大；
②煤气中CO和H2含量相当高，达90％；
③产物中无焦油、酚及烃类，甲烷含量甚低；
④生产灵活性大，可在较短时间开炉、停炉或改变生产负荷。

缺点：
①氧耗高；
②常压下操作（0.2~0.3Kpa），对于低活性的煤，达到高转化率有困难；
③常压下操作，回收煤气显热时热交换设备大而且不经济；
④低压下除尘效率不高；
⑤气体脱硫前，煤气尚需升压，显著增加了辅助动力的费用。

煤的气流床气化气流床气化炉，最为成熟的是常压操作Koppers-Totzek(K-T)法，后来又开发成功加压的shell 法以及Prenflo法，这些气化炉都是干煤粉进料的。

湿法进料的有属于第二代煤气化技术的德士古（Texaco）方法和Destec煤气化方法。

0 J! @1 t% ~. L7 K }0 Z$ A$ }6 L, a2 p& i1气流床气化原理所谓气流床，就是气化剂（蒸气与氧）将粉煤夹带入气化炉进行并流气化。

煤粉被气化剂夹带通过特殊的喷嘴进入反应器，瞬时着火，形成火焰，温度高达2000℃。

煤粉和气化剂在火焰中作并流流动，煤粉急速燃烧和气化，反应时间只有几秒种，可以认为放热与吸热反应差不多是同时进行的，在火焰端部，即煤气离开气化炉之前，碳已全部耗尽。

在高温下，所有的干馏产物都被分解，只含有很少量的CH4(0.02％)而且煤颗粒各自被气流隔开，单独地裂解，膨胀、软化、烧尽直到形成熔渣，因此煤粘结性对煤气化过程没有什么影响。

煤中灰分以熔渣形式排出炉外。

在部分氧化条件下，煤燃烧生成CO2和H2O之外还生成CO和H2（通过部分氧化反应CmHn＋m/2O2=mCO+n/2H2），粉煤中剩余的碳与CO2、水蒸气进行气化反应，生成CO 和H2，所以气化所得的煤气中含有CO、H2、CO2、H2O四个组分，而且在高温下（1500℃以上）由反应（CO＋H2O→CO2＋H2）的平衡确定煤气组成。

煤粉和气化剂进行并流气化，反应物之间的相对速度小，接触时间短，为了提高反应速度，强化生产，除了采用很高的反应温度外，还用纯氧-蒸气为气化剂，而且粉煤磨得很细，增加反应表面积，一般要求70％以上的煤粉通过小于75μm（200目）筛孔。

气流床气化是粉煤部分氧化法，其最重要的反应条件是氧煤比和反应温度。

反应温度一般取决于煤灰分的粘温性质。

通常用改变氧煤比或蒸气煤比的方法来调节气化炉温度。

氧煤比既是重要的反应条件，又涉及氧耗等经济指标。

合成氨发展的三个典型特点：1. 生产规模大型化2。

能量的合理利用。

用过程余热自产蒸汽推动蒸汽机供动力，基本不用电能3。

高度自动化Chp2。

原料气的制取2。

1 固体燃料气化法氢气的主要来源有：气态烃类转化、固体燃料气化和重质烃类转化。

煤气化技术装置的分类：（1）固定床气化（2）流化床气化（3）气流床气化固定床气化:UGI炉，鲁奇（Lurgi)炉和液态排渣的鲁奇炉流化床气化：Winkler气化炉;Lurgi循环流化床气化炉；U—Gas灰团聚流化床气化炉气流床气化：常压气流床粉煤气化即Koppers—Totzek（柯柏斯—托切克，简称K-T）炉；水煤浆加压气化,即Texaco(德士古）炉和Destec（现E-Gas）炉;粉煤加压气化，即SCGP（Shell 煤气化工艺）.固定床间歇制气：采用间歇法造气时，空气和蒸汽交替通入煤气发生炉.通入空气的过程称为吹风，制得的煤气叫空气煤气；通入水蒸气的过程称为制气,制得的煤气叫水煤气;空气煤气与水煤气的混合物称为半水煤气。

间歇式制半水煤气流程:a．空气吹风b．上吹制气c．下吹制气d．二次上吹e．空气吹净德士古气化装置包括煤浆制备、气化、灰水处理。

煤浆气化采用德士古水煤浆加压气化的激冷流程.气化工段关键设备气化炉(参见p56图1-2-39）气化炉分上下两部分，上部为燃烧室，燃烧室内安装三层耐火砖用来防止炉壁烧坏;下部为激冷室。

从燃烧室出来的工艺气通过下降管进入激冷室，激冷室上部有激冷环，下部下降管浸入水中，工艺气在水中冷激。

气化炉是德士古装置核心设备.碳洗塔的作用是洗涤从气化炉来的粗煤气，除去粗煤气中的含杂的灰分以及可容水的反应副产物，保证干净、含灰分少的粗煤气送到下一工段进行使用。

碳洗塔下部主要作用是洗涤，碳洗塔合成气入口管线伸入水下，粗煤气进入碳洗塔水下后，经过塔内灰水的洗涤再进入上部；碳洗塔上部有塔盘,采用筛板结构，用来对合成气进行可溶性气体以及灰分进行吸收.碳洗塔是德士古气化装置中,一个非常重要的中间过程装置.从气化炉出来的粗煤气经过碳洗塔的洗涤送到变换岗位，进行变换反应,或者送到火炬管线进行放空，所有这就对碳洗塔液位的稳定要求很高，碳洗塔液位高了,容易将水带到火炬管线中去；碳洗塔液位低，就会影响粗煤气的洗涤效果，会影响到变换炉的运行。