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二、常压气流床粉煤气化(K-T炉)K-T法是柯柏斯托切克(Koppers—Totzek)的简称，1936年由德国柯柏斯（Koppers）公司的托切克（Totzek）工程师提出了常压粉煤部分氧化的原理并进行了初步试验，因而取名为柯柏斯－托切克（Koppers－Totzek）炉，简称K－T炉。
1948年由联邦德国Koppers 公司、美国Koppers公司和美国矿务局共同在美国密苏里州进行中试，中试规模为36t／d 干煤粉，用以生产“费－托”合成气。
第一台工业化装置于1952年建于芬兰，以后在西班牙、日本、比利时、葡萄牙、希腊、埃及、泰国、前民主德国、土耳其、赞比亚、南非、印度、波兰等17个国家20家工厂先后建设了77台炉子，主要用于生产合成氨和燃料气。
经过工业化验证，是一种十分成熟常压粉煤气化制合成气的气化技术。
1、K-T炉气化炉有双头和四头两种结构。
双头K-T气化炉如图4-42所示。
炉身是一圆筒体，用锅炉钢板焊成双壁外壳，通常衬有耐火材料。
在内外壳的环隙间产生的低压蒸汽，同时把内壁冷到灰熔点以下，使内壁挂渣而起到一定的保护作用。
粉煤、氧气、蒸汽在炉头进行燃烧反应，火焰中心温度高达2000℃，在炉上部出口处约1400～1600℃，约有50％至60％的液态渣被气流带出，在缓慢冷却过程中，灰渣会黏附于废热锅炉表面，甚至结成大块渣瘤，破坏炉子的正常操作。
为避免炉出口或废热锅炉结渣，必须在高温煤气中喷水，使气流温度在瞬间降至灰的软化温度（ST）以下，并使液渣固化以防粘壁。
在高温气化环境条件下，炉子的防护除了用挂渣来起一定的作用外，更重要的是耐火材料的选择。
最初采用硅砖砌筑，经常发生故障，后改用含铬的混凝土。
后来用的加压喷涂含铬耐火喷涂材料，涂层厚达70mm，寿命可达3～5年。
采用以氧化铝为主体的塑性捣实材料，效果也较好。
图4-42 K-T气化炉。
国内气化炉市场“百家争鸣”, 煤化工“心脏”的国产化成功之作展开全文■ 信息来源| 最国产10年前国内煤化工核心装置——气化炉, 基本靠引进国外先进技术。
10年后的今天, 国内自主煤气化技术发展迅速, 尤其以水煤浆气化技术的国产化, 使我们国内大型项目摆脱了对进口技术的依赖。
气化炉作为化工项目的心脏投资巨大, 年处理原煤25万吨的气化炉进口品牌单台造价接近1亿人民币, 而国产化后的价格仅为进口的三分之一。
目前国内煤化工应用的气化炉大约有40种, 截止2020年我国对煤气化炉的需求量将达到2250套, 中国已经成为世界上最大的煤气化炉市场。
煤化工气化炉根据煤的性质和对煤气的不同要求有多种气化方法, 按照煤颗粒的运动状态相应的气化设备有固定床（移动床）气化炉、流化床(沸腾床)气化炉、气流床煤气化炉。
从煤的相态上来分辨, 两种主流气化炉分别为, 水煤浆和干煤粉。
随着国产气化技术的逐步提升, 一系列国产新炉型的陆续投产实现长周期运行, 加之进口炉型昂贵的专利费和过高的前期投资, 新项目逐渐采用了价格便宜, 操作简单的国产炉型, 一些国外炉型逐渐没落。
•固定床气化炉：进入国内市场最早, 投资高, 对蒸汽需求量大, 产气量略小。
•主要供应商有:美国UGI: 我国以煤炭为原料的合成氨厂的造气炉绝大多数是基于UGI 炉型发展起来的。
它的优点是设备简单, 易于操作。
缺点是: 因常压操作生产强度低, 生产需要高压的合成气时能耗高, 对煤种要求比较严格, 通常须采用有一定粒度要求的无烟煤或焦炭。
炉子为直立圆筒形结构, 下部有水夹套, 上部内衬耐火材料, 炉底设转动炉篦以利排灰渣。
国内主要应用项目：晋煤集团, 湖北三宁, 丰喜集团合成氨项目德国鲁奇（Lurgi): 生产能力大, 以块煤为原料, 尤其适应褐煤, 碳转化率高, 调节负荷方便, 缺点是投资大, 结构复杂, 加工难度高。
主要国内应用项目：大唐煤制气, 新疆广汇能源, 河南义马等项目德国BGL（液态排渣鲁奇炉）:BGL炉是英国BG公司和德国鲁奇联合开发的炉型, 与其他以氧气为主的气化系统相比, BGL气化炉耗氧量较低, 从而使总效率明显提高。
三种煤气化炉技术介绍一、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。
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。
第六章气流床气化工艺气流床气化法是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。
之后随着shell、Texaco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广泛的应用，尤其是在燃气联合循环中。
目前绝大多数IGCC电站所选的是气流床气化炉，主要炉型为Texaco、Shell、E-Gas(原Destec)以及Prenflo 等。
第一节概述表6-2 三种气化技术比较二气流床气化原理1 气化原理（1）粉煤的干燥及裂解与挥发物的燃烧气化•可以认为煤粉中的残余水分瞬间快速蒸发，同时发生快速的热分解脱除挥发分，生成半焦和气体产物（CO 、及其他碳氢化合物）。
•生成的气体产物中的可燃成分在富氧条件下，迅速与氧气发生燃烧反应，并放出大量的热，使粉煤夹带流温度急剧升高，并维持气化反应的进行。
42222CH N S H CO H 、、、、n m H C 22242222222222222222)2/()2/()2/()4/(CO O H O CH OH O H CO O CO H n mCO O m H C O H n mCO O n m H C n m n m +=+=+=++=++=++（6-1）（6-2）（6-3）（6-4）（6-5）二气流床气化原理1 气化原理（2）固体颗粒与气化剂（氧气、水蒸气）间的反应•氧与剩余焦粒发生燃烧和气化反应。
•炽热的半焦与水蒸气进行还原反应，生成CO 和。
2H CO O C CO O C 22222=+=+2222222CO H O H C CO H O H C +=++=+（6-6）（6-7）（6-8）（6-9）二气流床气化原理1 气化原理（3）生成的气体与固体颗粒间的反应•高温的半焦颗粒，除与气化剂水蒸气和氧气进行气化反应外，与反应生成气也存在气化反应。
•煤中的硫，在高温还原性气体存在的条件下，与和CO 反应生成和。
气流床气化工艺摘要：煤炭气化是煤利用的主要内容之一，而气流床气化是煤炭气化的一种重要形式。
本文立足我国煤炭气化现状，对目前国际上比较成熟先进的气化工艺（Texaco气化工艺法、shell煤气化工艺法）做了简单介绍。
同时，也阐明了我国未来煤气化的发展方向。
关键词：气流床；煤气化；气化炉；气化工艺；加压气化；环境；引言随着中国经济的快速增长，对能源的需求在与日俱增。
我国是一个多煤贫油少气的国家，如何充分高效率的利用质量参差不等、数量有限且不可再生的煤炭资源是一个摆在国人面前的世纪问题，这关乎民生，也关系到国家的长足发展。
另外，煤炭的开发利用带来了严重的环境问题，这是亟待解决的。
气流床煤气化工艺为煤的洁净高效利用提供了一种可能的途径，这也是本文着重要讨论的。
1、煤炭气化概述气流床气化是一种并流式气化。
气化剂（氧气与蒸汽）将煤粉（70%以上的煤粉通过200目筛孔）夹带入气化炉，在1600~1800℃高温下将煤进一步转化为CO、H2、CO2等气体，残渣以熔渣形式排出气化炉。
也可以将煤粉制成煤浆，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，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、热解挥发物及燃烧产物夹裹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，相当于流化领域例对固体颗粒的“气流输送”，习惯上称为气流床气化。
1.1 气流床气化技术特点1)煤种适应性强．入炉煤以粉状(或湿式水煤浆状)喷入炉内，各个微粒被高速气流分隔，并单独完成热解、气化及形成熔渣，无相互作用，不会在膨胀软化时造成黏结，即不受煤的黏结性影响．原则上各种煤都可用于气流床气化，但炉内气化温度应高于煤的灰熔点，以利于熔渣的形成．此外，从经济角度来看，应选择褐煤等挥发分高而固定碳少的煤，可大大改善气化条件；人炉的原料煤越细越好，煤粒越小，比表面积越大，气化速度越快，反应时间越短，碳转化率也越高．2)反应物在炉内停留时间短，反应时间约为1s～3 s．随煤气夹带出炉的飞灰中含有未反应完的碳，采取循环回炉的方法可以提高碳转化率；而且由于煤粉在气化炉内停留时间极短，为了完成反应，必须维持很高的反应温度．所以常常采用纯氧作为气化剂，气化温度可高达1 500℃，灰渣以熔融状态排出，熔渣中含碳量低．液体熔渣的排渣结构简单，排渣顺利．但是炉壁衬里受高温熔渣流动侵蚀，易于损坏，影响寿命．3)为了达到1 500℃左右的气化温度，氧气耗量较大，影响经济性．随着高温下蒸汽分解率的提高，蒸汽耗量有所减少．4)出炉煤气温度很高，显热损失大，可用废热锅炉回收热量，提高热效率．为了防止黏性灰渣进入废热锅炉，可先用循环冷煤气将出炉煤气激冷到900℃～1 100℃，并分离出灰渣，再进入废热锅炉．5)出炉煤气的组分以C0，H2，C02和H2O为主，CH4含量很低，热值并不高．产品中不含焦油．煤气产品中有效成分高，不产生含酚废水，烟气净化装置简单．1．2影响气流床气化的主要因素1)高气化温度．气化温度可达1 500℃以上．炉内高温是由煤粉在纯氧下燃烧或部分燃烧释放的热量而保持的，与此同时，碳粒与水蒸气或C02发生吸热的还原反应．提高炉内温度有利于加快反应速度，提高气化强度和生产能力．同时，由于炉内反应速度的提高，炉中的煤粉即使在很短的时间内也能完全气化，获得很高的碳转化率。
3组主要⽓化⼯艺及8种典型⽓化炉图⽂详解！ ⼀、⽓化简介 ⽓化是指含碳固体或液体物质向主要成分为H2和CO的⽓体的转换。
所产⽣的⽓体可⽤作燃料或作为⽣产诸如NH3或甲醇类产品的化学原料。
⽓化的限定化学特性是使给料部分氧化；在燃烧中，给料完全氧化，⽽在热解中，给料在缺少O2的情况下经过热降解。
⽓化的氧化剂是O2或空⽓和，⼀般为蒸汽。
蒸汽有助于作为⼀种温度调节剂作⽤；因为蒸汽与给料中的碳的反应是吸热反应（即吸收热）。
空⽓或纯O2的选择依⼏个因素⽽定，如给料的反应性、所产⽣的⽓体⽤途和⽓化炉的类型。
⽓化最初的主要应⽤是将煤转化成燃料⽓，⽤于民⽤照明和供暖。
虽然在中国（及东欧）⽓化仍有上述⽤途，但在⼤多数地区，由于可利⽤天然⽓，这种应⽤已逐渐消亡。
最近⼏⼗年中，⽓化主要⽤于⽯化⼯业，将各种碳氢化合物流转换成'合成⽓'，如为制造甲醇，为⽣产NH3提供H2或为⽯油流氢化脱硫或氢化裂解提供H2。
另外，⽓化更为专门的⽤途还包括煤转换为合成汽车燃料（在南⾮应⽤）和⽣产代⽤天然⽓（SNG）（⾄今未有商业化应⽤，但在70年代末和80年代初已受到重视）。
⼆、⽓化⼯艺的种类 有多种不同的⽓化⼯艺。
这些⼯艺在某些⽅⾯差别很⼤，例如，技术设计、规模、参考经验和燃料处理。
最实⽤的分类⽅法是按流动⽅式分，即按燃料和氧化剂经⽓化炉的流动⽅式分类。
正像传统固体燃料锅炉可以划分成三种基本类型（称为粉煤燃烧、流化床和层燃），⽓化炉分为三组：⽓流床、流化床和移动床（有时被误称为固动床）。
流化床⽓化炉完全类似于流化床燃烧器；⽓流床⽓化炉的原理与粉煤燃烧类似，⽽移动床⽓化炉与层燃类似。
每种类型的特性⽐较见表1。
表1 各种⽓化炉⽐较 * 如果在⽓化炉容器内有淬冷段，则温度将较低。
1.⽓流床⽓化炉 在⼀台⽓流床⽓化炉内，粉煤或雾化油流与氧化剂（典型的氧化剂是氧）⼀起汇流。
⽓流床⽓化炉的主要特性是其温度⾮常⾼， 在⼀台⽓流床⽓化炉内，粉煤或雾化油流与氧化剂（典型的氧化剂是氧）⼀起汇流。
煤间接液化中的煤气化技术煤气化技术是一个比较成熟的技术，从1880年德国设计了世界上第一台常压移动床空气间歇气化炉到现在开发出的各种气化技术，煤气化技术已经在全世界特别是中国的煤化工工业中遍地开花。
目前已经工业化的煤气化技术主要有三类：以Lurgi技术为代表的固定床气化技术、以HTW技术为代表的流化床气化技术和以Texaco、Shell、中国多喷嘴对置气化技术为代表的气流床气化技术。
气流床气化炉气化温度与压力高、负荷大，煤种适应范围广，是目前煤气化技术发展的主流。
国外已工业化的煤气化气流床煤气化技术主要有以水煤浆为原料的GE（Texaco）气化技术、Global E-Gas气化术，以干粉煤为原料的Shell气化技术、Prenflo气化技术、GSP气化技术等。
下面我们将主要介绍几种气化气流床技术：干煤粉加压气化技术GSP加压气化技术：采用 GSP 气化炉，入炉前煤必须经过干燥、磨细这两个步骤。
将处理后的原料煤从气化炉顶部输入，从底部排渣。
炉内有水冷壁内件，属于单烧嘴下行制气。
目前世界上采用 GSP 气化工艺技术的有 4 家，但都没有用于气化煤炭。
由于采用水激冷流程，GSP 气化炉的投资比Shell 气化炉省，更适用于煤化工生产。
已开工正常生产的项目有神华宁夏煤业集团有限责任公司的甲醇制烯烃项目、山西兰花煤化工有限公司合成氨及甲醇项目、加拿大能源公司的IGCC 项目和美国能源公司的天然气项目。
Shell煤气化技术：如右图Shell气化炉内部。
Shell煤气化技术是目前世界上第二代煤气化工艺中比较先进的一种。
加压条件下将煤粉、氧气及少量水蒸汽并流从气化炉下部进入气化炉内，可以在短时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理化学过程，同时气化产物中 CO2的含量很少，生产以H2和 CO 为主的合成气。
Shell煤气化技术可用于气化褐煤、烟煤、无烟煤、石油焦等高灰熔点的煤。
在操作过程中如需添加助熔剂，则可以将助熔剂和原料煤在磨煤机中混磨。
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、H2、CO2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。
