西北院煤气化及多元料浆气化技术简介

国内最全的煤气化技术简介（最新整理）本文收集、整理、并汇总了国内当前大多数煤气化工艺（包括水煤浆、干煤粉、碎煤等加压气化工艺；固定床、流化床、气流床气化工艺；激冷流程、废锅流程；水冷壁、耐火砖等冷壁炉和热壁炉型），可作为煤化工、煤气化专业技术人员参考资料，是目前网络上公开交流的较为全面的一篇资料。

1、“神宁炉”粉煤加压气化技术（宁夏神耀科技有限责任公司）以高旋流单喷嘴大通量粉煤加压气化炉为目标载体，以多煤种理化特性数据为基础，构建了气化炉流场、传热分析等模型；基于燃烧器强动量传导机制，揭示了顶置式旋流气化场湍流燃烧的动力学机理；揭示了氧气和煤粉的强化反应规律，独创了高效无相变水冷壁反应室与“沉降-破泡式”激冷室相耦合的气化炉。

“神宁炉”干粉煤气化技术能源转化效率高，有效气成分≥91%，碳转化率≥98.5%。

固体灰渣好处理，灰渣中不含苯、酚、焦油等大分子有机物废物。

气化系统吨煤污水排放量控制在0.4—0.5t，废水处理后可完全回用。

高效、中空、高能点火系统，实现高压、惰性环境下点火成功率98%以上。

采用组合式燃烧器通道结构，控制火焰形成，确保气化炉内壁挂渣均匀。

2、“科林炉”CCG粉煤加压气化技术（德国科林工业技术有限责任公司）技术特点：（1）煤种适应性广：适用于各种烟煤、无烟煤、褐煤及石油焦等，对强度、热稳定性、结渣性、粘结性等没有具体要求。

对高灰分、高灰熔点、高硫含量的“三高”煤等低品质的煤种拥有很好的工业化业绩。

（2）技术指标高：因燃烧器采用多烧嘴顶置下喷的配置方式，原料在气化炉内碰撞混合更加充分，气化炉炉膛及顶部挂渣均匀，可实现较高的气化温度（1400～1700℃），碳转化率高达到99%以上，合成气中不含重烃、焦油等物质，有效合成气成分90～93%，冷煤气效率80～83%。

（3）投资低：根据项目规模不同，可提供日投煤量750吨/天至3000吨/天的不同气化炉炉型设计，主要设备制造已完全实现国产化，整个装置的投资建设成本低，建设周期短。

煤气化技术及工艺过程中元素平衡分析摘要：介绍了国内应用的典型煤气化技术；无论哪种煤气化工艺，元素平衡始终不变；分析了煤气化工艺过程中元素平衡及来源。

关键词：煤气化技术；元素；来源煤气化工艺是传统和现代煤化工的龙头和基础。

煤气化工艺是指把经过适当处理的煤送入反应器如气化炉内,在一定的温度和压力下,通过氧化剂(空气或氧气和蒸气)以一定的流动方式(移动床、流化床或气流床等)转化成气体，得到粗制水煤气，通过后续脱硫脱碳等工艺可以得到精制水煤气的过程[1]。

随着近几年煤气化工艺的不断发展，特别是国内开发出了多种能适应不同煤种的煤气化工艺。

但无论哪种煤气化工艺，元素平衡始终不能改变[2]。

因此，本文以某种长焰煤为例，分析了煤气化工艺过程中元素平衡及来源。

1煤气化技术大型工业化运行的煤气化技术，可分为固定床气化技术、流化床气化技术、气流床气化技术。

1.1 固定床气化技术在气化过程中，煤由气化炉顶部加入，气化剂由气化炉底部加入，煤料与气化剂逆流接触，相对于气体的上升速度而言，煤料下降速度很慢，甚至可视为固定不动，因此称之为固定床气化；而实际上，煤料在气化过程中是以很慢的速度向下移动的，比较准确的称其为移动床气化。

1.2 流化床气化技术以恩德炉、灰熔聚为代表的气化技术。

它是以粒度为0-10mm的小颗粒煤为气化原料，在气化炉内使其悬浮分散在垂直上升的气流中，煤粒在沸腾状态进行气化反应，从而使得煤料层内温度均一，易于控制，提高气化效率。

流化床气化技术是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，使灰熔聚气化反应装置灰渣团聚成球，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。

1.3 气流床气化技术目前的主流技术，以GE水煤浆气化技术、四喷嘴水煤浆气化技术、壳牌干煤粉气化、GSP气化技术和航天炉气化技术等为代表。

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。

影响水煤浆气化装置煤耗的因素及优化措施摘要：煤气化是煤炭清洁利用的核心技术之一，是煤化工产业的龙头。

近年来，随着新型洁净煤气化技术的兴起，其广泛应用于合成氨、甲醇、烯烃、乙二醇等产品的合成气制取及煤制油、煤制氢、煤制天然气等行业;在众多的煤气化技术中，水煤浆气化是工艺成熟、运行稳定、应用广泛的一种气化技术。

而水煤浆浓度作为水煤浆气化工艺的重要控制指标，直接影响着煤气化过程的氧耗、煤耗及整个气化装置的生产成本;高浓度水煤浆的制备，对于水煤浆气化装置降低消耗、提高生产能力、提升企业经济效益至关重要。

关键词：水煤浆气化装置；水煤浆浓度；原料煤煤种；优化措施1.煤浆提浓工艺流程某100万t/a煤制油项目煤浆提浓装置的工艺流程示意图见图1。

气化装置煤浆制备系统采用了9台CYM11000型细磨机，单台细磨机水煤浆处理量8t/h~18t/h，正常水煤浆处理量16t/h。

装置的年操作时间按8000h设计。

图1某100万t/a煤制油项目煤浆提浓装置的工艺流程示意图煤浆槽中的水煤浆通过配浆泵将小部分水煤浆和界区外来的工艺水混合后进入振动筛，将水煤浆的质量分数稀释至35%左右，稀释用水从生产供水总管线上直接抽取，利用流量计及配水调节阀控制水量的大小。

振动筛筛上物通过管道自流至地面的小推车，筛下物自流至粗浆槽，然后由粗浆泵将调制合格的粗浆输送至细磨机，经研磨合格后的细浆流入细浆槽，细浆槽的细浆通过细浆泵按照设定的比例和流量返回至棒磨机。

1.影响水煤浆气化装置煤耗的因素2.1原料煤制浆用原料煤首先应满足下游用户对煤质的要求。

原料煤煤质指标主要包括固定碳、水分、挥发分、灰分、灰熔点、发热量、元素分析、可磨性指数、化学活性等。

煤炭的总水分包括外水和内水。

内水是煤的结合水，以吸附态或化合态形式存在于煤中，是影响成浆性能的关键因素。

一般多用哈氏可磨性指数(HGI)表述煤的可磨性，它是指煤样与粉碎性为100的标准煤进行比较而得到的相对粉碎性数值，指数越高则越易粉碎。

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，要求原料为不粘结或弱粘结性、灰分小于25%-30%灰熔点高（ST大于1250C）、低温化学活性好的煤。

至今在国内已建和在建的装置共有9 套，14 台气化炉。

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。

各种气化炉型的比较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。

第3期2221年5月中氮肥M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressNu3May2221孑櫦櫦櫦櫦櫦櫦櫦櫦櫦毤辜煤气化技术it兄不不不不不^e不不沃多元料浆气化灰水处理工艺优化改进赵伯平（陕西陕化煤化工集团有限公司，陕西渭南717170）［摘要］陕西陕化煤化工集团有限公司2x307k/h合成氨装置配套3台（在用）多元料浆气化炉（两开一备），其采用灰水药剂法的灰水处理系统是在原设计基础上经适当的技术改造而形成的。

实际生产中，灰水处理系统易结垢，困扰着系统长周期、稳定运行；有时检修清理灰水处理系统后，气化装置投运初期就会出现入炉激冷水过滤器压差高、气化炉和碳洗塔排黑（水）管线易结垢而排水不畅的现象。

在分析灰水药剂法、化学药剂法、离子交换法、电化学处理法这4种常用气化灰水处理工艺之工艺流程及其优缺点的基础上，对陕西陕化（在用）多元料浆气化灰水处理系统提出优化改进设想一一采用“化学药剂法+电化学处理法”联合工艺处理气化灰水，可望实现灰水处理系统的良好运行，只是本优化设想的合理性、可行性还有待进一步商榷。

［关键词］多元料浆气化装置；灰水处理系统；结垢；灰水药剂法；化学药剂法；离子交换法；电化学处理法；优化设想［中图分类号］TQ546.5［文献标志码］B［文章编号］1704-9932（2021）73-0012-050引言陕西陕化煤化工集团有限公司（简称陕西陕化）2x300kt/a合成氨装置配套3套（在用）多元料浆气化装置（采用西北化工研究院自主研发的单喷嘴三流道预混式多元料浆气化工艺），3台（在用）气化炉两开一备，单台气化［收稿日期］2424-08-49［修稿日期］2222-05-17［作者简介］赵伯平（968—）,男，陕西彬县人,高级工程师。

炉设计投煤量1500t/d。

实际生产中，多元料浆气化装置灰水处理系统易结垢是困扰系统长周期、稳定运行的难题；有时检修清理灰水处理系统后，气化装置投运初期就会出现入炉激冷水过滤器压差高、排黑（水）管线排水不畅的现象。

多元料浆气化技术与GE煤气化技术比较一、相同点1.无论对哪种气化技术来讲，煤气化总体过程是以煤、氧和水反应生产CO+H2为主要气体组成的过程。

因此，西北化工研究院多元料浆气化过程与GE煤气化技术的气化原理、反应机理基本相同。

2.均属湿法加压气流床气化技术，属先进的煤气化技术。

3.两者同时期开发，研发时间长，技术成熟可靠，都有大型工业化装置并实现了长周期安全稳定运行。

4.由于设备国产化加工的规范性及国内设备生产厂家加工的装备条件，关键设备如气化炉外型尺寸大部分相似，这对推进国产技术快速产业化是有好处的。

5.加压气流床煤气化过程均是由气化及排灰排渣、废水回用、热量回收和煤气洗涤净化等单元组成的，因此两种气化技术从单元操作层面上讲，过程基本相同。

二、不同点1.西北化工研究院多元料浆气化技术从料浆制备、添加剂、烧嘴、气化炉、排灰排渣、粗煤气洗涤净化、废水处理及热量回收均有单独的专利和成熟完善的应用经验，同时对于多元料浆气化技术形成了气化全过程的发明专利，涵盖了该技术的所有组成部分，不仅从宏观上给予了专利保护，而且从微观上进行了界定和保护；GE煤气化技术仅是从宏观上进行了界定和知识产权保护，比如说气化炉就没有单独申请专利。

可以说，西北化工研究院多元料浆气化技术是目前湿法加压气流床气化技术最系统、最完整的系统专利技术。

2.西北化工研究院料浆制备技术形成了发明专利，而GE煤气化技术没有料浆制备专利，在国内三个厂采用GE煤气化技术使用了西北化工研究院的料浆制备技术，有侵权之行为。

3.GE煤气化技术在中国从1985年开始申请专利，目前大部分专利已过期，而西北化工研究院从1996年开始申请专利，目前处于专利保护期，因此西北化工研究院多元料浆气化技术更有时效性和保护的周密性、完整性。

4.多元料浆气化技术原料适应范围广，所有含C、H的物质都可制备成料浆作为气化原料，而GE煤气化技术仅为水煤浆。

5.西北化工研究院长期从事湿法技术开发，参与了国外先进气化技术引进、消化吸收的全过程，深知国外技术的不足，多元料浆气化技术是对湿法气化技术的创新、改进、完善和发展，更有利于实现装置长周期安全稳定运行和设备国产化。

多类水煤浆气化炉的基本概况比较一、Texaco水煤浆气化1945年美国德士古公司在洛杉矶蒙特贝洛建成第一套中试装置，20世纪70年代开发并推出具有代表性的第二代加压水煤浆气化技术，80年代投入工业化生产。

该水煤浆气化炉采用单喷嘴下喷式的进料方式，壁炉为耐火砖，采用水激冷流程净化除尘，在发电项目中采用废锅流程回收热量。

单炉目前最大日投煤量可达2000t操作压力有4Mpa、6.5Mpa和8.4Mpa，操作温度为1350左右，有效气体成分（CO+H2）含量为82%左右，它的主要优点流程简单、煤种适应性广、压力较高、气化强度高、有利于环保、技术成熟、投资较低（但专利转让费用高15.9元/kNm3）。

我国最早引进该技术的是山东鲁南化肥厂，于1993年投产，现在为多家企业所使用。

不足之处是该技术对煤质有较严格的限制（灰熔点<1250℃）、气化效率和碳转化率相对较低、比氧耗高、总能耗略高、耐火砖寿命短不足两年、喷嘴运行一般为50天左右，不足三个月要维护或更换，黑水管线易堵塞、结垢、磨蚀，激冷环、激冷室易出问题等。

为了提高经济性，得到较高的气化效率及较好的合成气组分，要求水煤浆浓度（58%—65%）且稳定性和流动性（黏度<1200mpa.s）较好。

1、典型的工艺技术数据：（1）气化压力： 2.7—6.5Mpa（2）气化温度：1300—1500℃（3）煤浆浓度：60%以上，粒度分布70%以上大于200目(4) 原料煤消耗：610（kg/kNm3有效气）(5) 氧耗：400（Nm3/kNm3有效气）(6) 碳转化率：95%—99%(7) 冷煤气效率：72%(8) 煤气组分：有效成分（CO+H2）78%—82%2、煤炭质量要求：（1）发热量：大于25MJ/kg（2）灰分：小于15%，最好小于12%（3）挥发分：大于25%（4）水分：内水≤8%（5）灰熔点：1300℃以下，最好小于1250℃（6）可磨性要好二、多喷嘴对置式水煤浆气化多喷嘴对置式水煤浆气化技术是华东理工大学研究开发，是对Texaco气化炉技术的改进，通过四个对称布置在气化炉中上部同一水平的工艺喷嘴将煤浆与氧气混合喷入炉内，使颗粒产生湍流弥散、震荡运动、对流加热、辐射加热、煤浆蒸发、颗粒中挥发物的析出、气相反应、灰渣的形成等过程。

7种煤气化工艺介绍目前国内可供选择的成熟或相对成熟的煤加压气化工艺很多，各种煤气化工艺的综合比较也有较多的文献、资料可供查阅，这里只简要叙述几种主要煤气化工艺的特点及现阶段存在的主要问题。

1、TEXACO水煤浆气化TEXACO水煤浆气化采用水煤浆进料、液态排渣、在气流床中加压气化，水煤浆与纯氧在高温高压下反应生成煤气。

气化炉主要结构是水煤浆单喷嘴下喷式，大部分是采用水激冷工艺流程，单炉容量目前最大可达日投煤量3000吨，操作压力大多采4MPa、6.5MPa，少数项目也已达到8.4MPa。

我国引进该技术最早的是山东鲁南化肥厂，于1993年投产，后来又有若干厂使用。

由于国内已经完全掌握了TEXACO气化工艺，积累了大量的经验，因此设备制造、安装和工程实施周期短，开车运行经验丰富，达标达产时间也相对较短，主要问题是对使用煤质有一定的选择性，同时存在气化效率相对较低、氧耗相对较高及耐火砖寿命短等问题，但随着在国内投运时间的延长部分问题已得到有效解决。

2、多喷嘴对置水煤浆气化本项技术是“九五”期间由华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司合作开发的。

2000年10月通过原国家石油和化学工业局组织的鉴定和验收。

示范装置为兖矿国泰化工有限公司，建成两套日投煤1150吨的气化炉，操作压力4.0MPa，生产24万吨/年甲醇，联产71.8MW发电，装置已于2005年10月投入运行。

该工艺仍属于水煤浆气化的范畴，与TEXACO的主要区别是由TEXACO单喷嘴改为对置式多喷嘴，强化了热质传递，气化效果较好，但多喷嘴需要设置多路控制系统，增加了设备投资和维修工作量。

由于是国内技术，工艺包及专有技术使用费较引进技术有较大幅度的降低。

3、SHELL粉煤气化气化炉主要结构是干煤粉多喷嘴上行废锅气化并采用冷炉壁，冷煤气回炉激冷热煤气，煤气冷却采用废锅流程。

由于壳牌气化技术上具有突出的优点，吸引了国内一些企业纷纷引进。

本工艺的最大缺点是投资高，设备造价过高；合成气换热采用废锅形式增加了投资，对需要水蒸汽成分的化工生产来看直接用水激冷更合理；干燥、磨煤、高压氮气及回炉激冷用合成气的加压所需的功耗较大等。

某企业煤炭气化原理及工艺流程描述该企业煤气化装置采用西北化工研究院的多元料浆气化专利技术，用于制取合成氨和甲醇的原料粗煤气。

气化压力为6.5MPa，系统包括备煤、气化及灰水处理。

含碳氢物质的原料煤破碎后与水、添加剂、PH调节剂一起送入磨机共磨制浆，制成浓度约为58.7%的料浆。

料浆经高压料浆泵加压进入气化炉后在6.5MPa（G）、1380℃左右的条件下与氧气发生剧烈的气化反应，生成以CO、CO2、H2为主的粗合成气。

多元料浆气化反应生成的粗合成气夹带气化原料中未转化组份和由部分灰形成的液态熔渣一起并流进入气化炉下部的激冷室。

激冷水与出气化炉渣口的高温气流接触，部分激冷水汽化对粗合成气和夹带的固体及熔渣进行淬冷、降温。

进入气化炉的激冷水中携带的较大固体颗粒经黑水过滤器除去。

熔渣被淬冷固化，并沉入气化炉底部水浴。

粗煤气与水直接接触进行冷却，大部分细灰留在水浴中。

粗煤气在激冷室中分离出部分粗煤气中夹带的水分，从气化炉旁侧的出气口引出，经气液分离器、文丘里洗涤器、洗涤塔除尘、洗涤后送往下游变换工段。

气化炉激冷室、气液分离器、洗涤塔的排放黑水经分别减压后送往灰水处理系统。

黑水经过高温、低温和真空闪蒸，高温闪蒸汽与系统循环水换热后分离出的气体送入变换气提塔，分离出的液体入脱气槽脱除其中的溶解气体，然后在泵的作用下送入洗涤系统循环使用。

低温闪蒸汽直接进入脱气槽做为脱气的热源；真空闪蒸汽的冷凝液回收，不凝气通过真空泵后排空。

闪蒸后的黑水逐级浓缩后送往澄清槽，经沉淀澄清后的灰水部分送往锁斗冲洗水罐、部分送往渣池、部分送往脱气槽，同时为了保持循环水中可溶性盐及腐蚀性离子的浓度平衡，将一部分灰水送往废水处理站进行处理。

澄清后分离出的浊液经澄清槽底泵送往真空带式过滤机，进一步分离出其中的细渣，滤液返回至澄清槽。

（1）料浆制备经破碎后颗粒尺寸小于20mm的合格的煤粉经过除铁器（01X0101）后被送入料仓（01VF0101A），再经煤称重进料机（01W0101A）计量送入磨机（01J0101A）。

16种⽓化炉⼯艺汇总！图⽚来源由⽓化炉团队成员提供鲁奇加压⽓化⼯艺鲁奇炉造⽓⼯艺流程简图◆◆◆技术特点1、以碎煤为原料，进⼊炉煤的处理费⽤低；2、耗氧率低；3、⽓化后煤⽓质量较好；4、煤⽓成分有利。

粗煤⽓中H2/CO的⽐为2.0，不经变换或者少量变换既可⽤于F-T合成，甲醇合成，天然⽓合成等⼯艺。

5、产物热回收⽅便。

6、⽓化⼯艺成熟，设备国产化率⾼，造价较低，在投资上较⽓流床占有较⼤优势。

BGL⽓化（液态排渣鲁奇炉）BGL⽓化⼯艺是在Lurgi⽓化⼯艺基础上发展起来的，最⼤的改进是将鲁奇的固态排渣改为熔融态排渣，提⾼了操作温度，同时也提⾼了⽣产能⼒，更适合灰熔点低的煤种。

BGL⽓化⼯艺流程简图◆◆◆技术特点1、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；2、煤料床顶部的⽓体温度⼀般为-450℃、因⽽不需要昂贵的热回收设备；3、⽓体出⼝处凝结的焦油和油类副产品可保护炉壁⾦属表⾯使之不受腐蚀，这样，炉壁使⽤低成本的碳钢就⾜够了；4、灰渣是质地紧密的固体物质，封存了微量元素。

灰渣⽆害并具⾮浸溶性，适于作建筑材料；5、⽓化过程中⽆飞灰产⽣；原始产品⽓的 CO2含量低；能够满⾜改变负荷的要求；6、⽓化炉可快速开机和关机；7、⽔蒸汽／氧⽓喷射系统(利⽤的是与⿎风炉⾥相似的喷嘴)可使焦油和油类副产品⽓化；8、喷嘴也可⽤来把其他废物喷⼊⽓化炉中进⾏焚烧；9、在⽓化炉底部的⾼温区，炉壁被⼀层固体灰渣所保护；10、煤中90％以上的能量被转化成可利⽤的燃料；11、原煤可被⽓化，粉煤可另加⼯成型煤投⼊或从喷嘴喷⼊；12、BGL设备不必由专门⽣产商提供部件⼀可确保当地供应部件；13、可利⽤成熟的⽓体处理技术予以脱除原始产品⽓中的硫；14、净化后的产品⽓可直接⽤作燃料⽓，其热值约为13MJ／m3，或⽤作各种化⼯⼯艺所需的原料⽓；15、⽓体出⼝温度低、⽆需产⽣⾼压⽔蒸汽，提⾼了⼯艺效率，并可灵活选择⽓化炉场地。

煤炭的高效清洁利用——煤气化技术煤炭是地球上储量最丰富、分布最广泛的化石燃料，中国富煤贫油少气，加之油价的上涨，能源消费更依赖煤炭。

陕西省是煤炭资源储藏量较大的主要省份，而陕北煤炭探明贮量超过2 000亿t，占陕西省煤炭资源的99%，储量大、易开采、质优价廉，可供开采几百年。

为此，国家和陕西省政府决定在陕北地区建设大型煤炭能源重化工基地，充分利用陕北的煤炭资源优势带动陕西经济的发展。

从能源供应现状看，合成氨、甲醇和未来的煤直接液化及醇醚燃料大都以煤气化制合成气为基础，在全国范围内，目前仅氨合成和甲醇合成的气化煤量已达4 000万t/a以上；预计今后煤制油所需气化煤量每年将达到亿吨；工业直接燃煤4亿t/a以上，为解决污染问题，其中相当部分须采用先进的煤气化方案，需气化煤量上千万吨每年；炼油工业为提高油品质量每年需耗氢100－200亿m3，煤气化是经济可靠的制氢方案，油品加氢需气化煤量1 000万t/a；在未来20年内，煤制油产量将达数千万吨，需增加1亿kW以上的装机容量，拟采用先进的煤气化技术为基础的联合循环发电系统，需气化煤量总计约1－2 亿t/a。

因此，煤的气化是实现煤炭综合利用和洁净煤技术的重要技术单元和主要手段，是发展现代煤化工、煤造油、燃料煤气等重要工业化生产的龙头。

1 煤气化技术发展现状1.1 煤气化技术的分类和特点按煤在气化炉内移动方式分成固定床（移动床）、流化床、气流床，表1列出了各类气化技术的主要特点。

表1 气化技术的主要特性气化技术固定床流化床气流床排灰形式干灰熔渣干灰灰团聚熔渣原料煤特性块煤块煤粉煤粉煤粉煤/水煤浆粒度/mm 13－50 5－50 0－8 0－8 0.2灰含量/% ＜20 ＜15 不限不限＜13灰熔点/℃＞1 250 ＜1 300 不限不限≦1 350操作压力/MPa 2.24 2.24 1.0 0.03－2.5 2.5－6.5操作温度/℃400－1 200 400－1 200 900－1 000 950－1 100 1 350－1 700 煤气温度低低中中高氧气消耗低低中中高蒸汽消耗高低中中高代表技术 Lurgi lurgiBGL 恩德粉灰团聚 Shell/Texaco 固定床加压气化（Lurgi）热效率（或冷煤气效率）高，氧耗量低，但适用于弱粘或不粘块煤，且煤气中含焦油、酚等物质，净化处理流程长、投资高，新建气化项目较少采用。

煤基烯烃及技术一、工艺工艺流程简图：乙二醇 聚乙烯 聚丙烯 混合烃 液化石油气 汽油 硫磺:一、原、燃料煤储运以烟煤/无烟煤为原料，并将原煤制粉/水煤浆后，再被送入炉中加压气化的大型装置。

其原料采纳有必然要求的烟煤/无烟煤，为了简化煤贮运系统的工艺流程，要求原、燃煤在配煤中心进行筛分破碎，原、燃煤（≤10mm的粒度）通过带式输送机送到装置区内。

二、气化工艺技术目前世界上以煤为原料，用氧气及水/蒸汽作为气化剂生产以CO+H2为要紧有效成份的煤气（粗合成气），再进一步生产甲醇和合成氨的工业化的气化工艺技术，有移动床、流化床和气流床三类。

现别离介绍其具有商业化业绩的煤气化方式如下：移动床(又称固定床)该气化技术采纳气体与块煤逆流接触模式，块煤向下移动，反映温度在600-1300℃之间，经常使用的有UGI间歇气化及鲁奇（Lurgi）加压气化，BGL加压气化(液态排渣)最近也有采纳。

（1）UGI间歇气化系在常压下操作，以块状优质无烟煤或焦炭为原料，先用空气吹入燃烧煤炭层，使其升温后，再送入蒸汽反映生成CO+H2，中断制气，由于吹风时期放出的吹风气和造气废水对环境造成严峻污染，且单炉产气量少，仅在我国中小型合成氨厂(含小型甲醇、联醇厂)中采纳。

此造气技术在国外早已被淘汰；基于环境污染问题国内新项目也禁用此造气技术。

（2）鲁奇气化在加压下采纳5－50毫米的块状褐煤为原料，以氧气及水蒸汽作为气化剂。

此气化技术虽可持续加压气化，但气化温度仅～900℃，生成的粗煤气中含有大量甲烷，此气体用作城市煤气比较适合。

用于制合成氨，那么在流程中经液氮洗涤后放出的大量甲烷馏份还要进行蒸汽转化及变换后才能作原料气利用。

因此流程复杂，加上因气化温度低，造气系统洗涤下来的废水中，含有大量的有机杂质——酚和氰等迫害物质，要回收及处置，但此处置难于达到环保要求，且又增加了生产本钱。

我国在70年代，引进过一套日产千吨的氨厂，采纳此气化技术；哈尔滨气化厂也引进过此气化技术联产城市煤气和甲醇。

洁净煤技术发展概况11　洁净煤技术发展概况李　璞1,段慕松2(11西北化工研究院煤气化研究所,陕西西安　710600;21西北工业大学,陕西西安　710072)摘要:煤炭是世界一次能源的重要组成部分,煤炭占世界能源的首位。

但是煤炭又是不洁净的能源。

它在为社会做出具大贡献的同时,在其开采、加工、储运和使用过程中,也产生一系列环境污染问题。

必须提高煤炭的利用率,减少燃煤对大气的污染,发展洁净煤技术,以解决中国煤炭在开发利用中效率低和污染严重的问题。

关键词:能源;效率;环境污染;洁净煤技术中图分类号:T Q536 文献标识码:C 文章编号:100626772(2005)0420011-03 收稿日期:2005-06-14 作者简介:李　璞(1958—),男,陕西潼关人,1983年大学毕业,工程师,现从事煤气化技术开发及自控仪表研究工作。

1　煤炭在能源中的作用和地位煤炭是世界一次能源的重要组成部分,煤炭占世界能源的首位。

在当今世界能源结构中,煤炭储量丰富,而石油、天然气相对贫乏。

中国能源探明总储量结构为:原煤能源8714%、原油能源218%、天然气能源013%、水能源915%。

由于煤炭资源大大超过石油和天然气资源,因此煤炭资源成为主要能源。

中国能源资源的种类分布见表1。

表1　中国能源资源的种类分布%能源名称煤炭水力石油、天然气总计按能源资源分布8714915311100按化石能源资源分布9413517100 煤炭在中国国民经济发展中的地位是举足轻重的,煤炭的消费占一次能源消费总量的75%,居主导地位。

但是煤炭又是不洁净的能源,它在为社会做出具大贡献的同时,在其开采、加工、储运和使用过程中,也产生一系列环境污染问题,危害生态平衡和人类生存。

这一影响的关系概况为:燃煤是S O 2的主要来源,占总量的90 以上,传统的煤炭开发和使用技术,由于其技术落后生产效率低,对生产和环境产生了严重的影响,制约着国民经济的可持续发展,为了保证国民经济的可持续发展,必须提高煤炭的利用率,减少燃煤对大气的污染,发展洁净煤技术,以解决中国煤炭在开发利用中效率低和污染严重问题。