湿法加压气流床气化技术

气流床加压气化工艺介绍一、工艺原理本煤气化技术属气流床加压气化工艺。

浓度60.5%的水煤浆通过煤浆给料泵加压与高压氧气（纯度99.6%）通过四个对称布置在气化炉中上部同一水平面的工艺喷嘴对喷进入气化炉燃烧室。

对喷撞击后形成6个特征各异的流动区，即射流区、撞击区、撞击流股、回流区、折返流区和管流区组成。

利用煤的部分氧化释放出热量，维持在该煤种灰熔点温度以上进行气化反应。

炉内温度约1350℃，反应过程非常迅速，一般在4—10秒内完成。

（1）射流区：流体从喷嘴以较高速度喷出后，由于湍流脉动，射流将逐渐减弱，直至与相邻射流边界相交。

同时受撞击区较高压力的作用，射流速度衰减加快，射流扩张角也随之加大，此后为撞击区。

（2）撞击区：当射流边界交汇后，在中心部位形成相向射流的剧烈碰撞运动，该区域静压较高，且在撞击区中心达到最高。

此点即为驻点，射流轴线速度为零，由于相向流股的撞击作用，射流速度沿径向发生偏转，径向速度（即沿设备轴向速度）逐渐增大。

撞击区内速度脉动剧烈，湍流强大、混合作用好。

（3）撞击流股：四股流体撞击后，流体沿反应器轴向运动，分别在撞击区外的上方和下方形成了流动方向相反，特征相同的两个流股。

在这个区域中，撞击流股具有与射流相同的性质，即流股对周边流体也有卷吸作用，使该区域宽度沿轴向逐渐增大，轴向速度沿径向衰减，直至轴向速度沿径向分布平缓。

（4）回流区：由于射流和撞击流股都具有卷吸周边流体的作用，故在射流区边界和撞击流股边界，出现在回流区。

（5）折返流区：沿反应器轴线向上运动的流股对拱顶形成撞击流，近炉壁沿着轴线折返朝下运动。

（6）管流区：在炉膛下部，射流、射流撞击、撞击流股，射流撞击壁面等特征消失，轴向速度沿径向分布保持不变，形成管流区。

水煤浆、氧气进入气化室后，相继进行雾化、传热、蒸发、脱挥发份、燃烧、气化等六个物理和化学过程，前五个过程速度较快，已基本完成，而气化反应除在上述五区中进行外，主要在管流区中进行。

气流床粉煤加压气化制备合成气新技术
气流床粉煤加压气化制备合成气新技术
随着我国工业化的进程，合成气在替代高污染的燃料及原料方面发挥
着重要作用。

考虑到粉煤的低值利用，研究了一种新的气流床粉煤加
压气化制备合成气技术。

实验结果表明，气流床加压气化制备合成气，粉煤的热值可以达到5.2MJ/kg，热效率可以达到83.2%，气化产率可
以达到78.2%，空气比率可以达到1.15。

综合考虑气化热效率、产气率、空气比率等指标，在此条件下，粉煤可以达到最佳的加压气化效果。

该技术克服了粉煤加压气化过程中的碱金属煤渣结垢、碱金属活性剂
流失等问题，通过改变活性剂的浓度，可以提高粉煤加压气化合成气
的产量及气化效率。

此外，该技术还能够有效抑制煤中硫、氮等有害
物质的排放，减少环境污染。

总之，气流床粉煤加压气化制备合成气技术在提高粉煤利用率，减少
有害物质排放方面具有重要意义，有助于综合利用粉煤资源，有助于
实现低碳、绿色发展。

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。

煤化工基础知识一、煤化工以煤炭为原料经化学方法将煤炭转化为气体、液体和固体产品或半产品，而后再进一步加工成一系列化工产品或石油燃料的工业，称之为煤化工。

二、元素分析全面测定煤中所含化学成分的分析叫元素分析。

对燃烧有影响的成分包括碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分，各化学元素成分用质量白分数表示。

三、煤的工业分析是利用煤在加热燃烧过程中的失重进行定量分析，测定煤的水分、挥发分、固定碳和灰分的成分。

四、煤里面都含有水分，水分的含量和存在状态与外界条件和煤的内部结构有关。

根据水在煤里面的存在状态，将煤中水分分别称为外在水分、内在水分以及同煤中矿物质结合的结晶水、化合水。

五、在煤的工业分析中测定的水分可分为收到基水分和分析基水分两种。

六、煤的灰分是指煤完全燃烧后剩下来的残渣。

这些残渣儿乎全部来自于煤中的矿物质。

煤的组成以有机质为主体，有机质主要曲碳、氢、氧、氮、硫5种元素组成。

七、煤的热解一干憎所谓煤的热解，是指在隔绝空气的条件下，煤在不同温度下发生的一系列物理、化学变化的复杂过程。

其结果是生成气体（煤气）、液体（焦油）、固体（半焦或焦炭）等产品。

煤的热解也称为煤的干憎或热分解。

按热解最终温度不同可分为:高温干镭900-1050?,中温干® 700—800?,低温干500-600?o八、煤的铝甑(zeng)低温干憎试验为了评定煤的炼油适合性以及干憎产物，常用铝甑低温干谓试验方法。

要点是: 将煤样装在铝甑中，以一定程序加热到510?,保持一定时间，测定所得的焦油、热解水和半焦和煤气的产率。

评价煤的低温干燥焦油产率时用空气干燥基指标Tarado Tar ad, 12%称为高油煤，Tarad=7—12%称为富油煤，Tarad?7%称为含油煤。

九、煤气化炉的分类1、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。

2、固定床的特点是简单可黑。

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。

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
气流床气化工艺是一种高效的能源转化技术，它可以将各种固体燃料转化为可燃气体，如煤、木材、废弃物等。

这种技术的优点在于它可以将废弃物转化为能源，减少了废弃物的数量，同时也减少了对传统能源的依赖。

气流床气化工艺的基本原理是将固体燃料放入气流床中，通过高温气流的作用，将燃料分解成可燃气体。

这种技术的优点在于它可以在不使用氧气的情况下进行气化，从而减少了氧气的消耗，同时也减少了氧气的污染。

气流床气化工艺的应用范围非常广泛，可以用于生产燃气、合成气、液体燃料等。

在燃气生产方面，气流床气化工艺可以将煤、木材等固体燃料转化为燃气，从而减少了对传统燃气的依赖。

在合成气方面，气流床气化工艺可以将煤、木材等固体燃料转化为合成气，从而用于化学工业、石化工业等领域。

在液体燃料方面，气流床气化工艺可以将煤、木材等固体燃料转化为液体燃料，从而用于汽车、船舶等领域。

气流床气化工艺的发展前景非常广阔，它可以为我们提供更加清洁、高效的能源转化技术。

同时，气流床气化工艺也可以为我们解决废弃物处理的问题，从而减少了对环境的污染。

因此，我们应该加强对气流床气化工艺的研究和开发，推广其应用，为我们的经济发展和环境保护做出贡献。

GSPGSP 加压气流床气化技术融合了干法、湿法进料两种气化工艺技术的优点。

具体过程如下：粉煤及气化剂经组合喷嘴进入气化炉，喷嘴置于气化炉上端这不同于壳牌气化炉喷嘴布置。

粉煤在燃烧的同时放出大量热量供自身气化，生成粗煤气及熔渣，而后进入下部激冷室，熔渣在激冷室内被激冷水冷却后通过渣锁斗定期排入渣池，此过程与texco过程相似。

粗煤气被冷却到220℃左右并接近饱和状态，由激冷室上部排出，经两级串联的文丘里洗涤器分离后使粗煤气含尘量降至1mg/m3，送至合成单元。

下图是GSP工艺流程图。

1、GSP气化技术通过干法加料，采用多级组合进料技术, 粉体密相气体输送, 由常压、加压、变压、加料器和称重计量几个单元组成, 各单元间均由球形阀联结, 并配有压力、温度和料位等指示仪器。

该组合进料技术要求原料破碎至0.2mm 以下的粒级含量达80%以上, 粉体由载气通过输送管送入储仓, 载气经除尘过滤后排出系统, 两个加压锁斗交替充入粉体并使气体增压至 4.0MPa, 而且在后续过程形成加压连续输送, 粉体经过加压、料位检测进入加料器, 并经过秤重计量送入气化炉燃烧气化。

干法进料过程如图2。

图2 干法进料过程示意图2、GSP气化烧嘴设计采用多层内水夹套、多通道设计，共设计有6层通道，多种进料雾化方式,是GSP 气化技术的两大关键设备之一。

该烧嘴独有的特点就是每个通道都设计有各自的水夹套来冷却，使烧嘴受热均匀，温度始终保持在一个较低水平，极大地延长了烧嘴使用寿命，烧嘴中心管既可以是干粉通道，又可以是氧化剂通道，是GSP气化喷嘴独有的特点，是所有干法和湿法气流床气化喷嘴所不具有的。

图3 烧嘴结构图3、GSP 气化炉GSP气化炉为水冷壁炉, 分为colling screen 和cooling wall两种形式, 是GSP 气化技术的两大关键设备之一，采用单喷嘴顶喷式进料, 粗煤气激冷流程，底部液态排渣。

由气化喷嘴、水冷壁气化室和激冷室组成，整个气化炉主体为圆筒型结构，气化炉外壁带水夹套，其中气化室有水冷壁抓丁挂渣和砌筑耐火砖两种类型，规模大小不等。

气流床煤气化技术1、Texaco水煤浆加压气化技术Texaco气化工艺最早开发于20世纪40年代后期。

由美国德士古(Fexaco)石油公司开发，该技术现属美国GE公司所拥有，又称为GE气化技术，国外已于20世纪80年代成功用于商业运行，1983年美国EASTMAN生产甲醇、醋酸酐，1984年日本UBE生产氨；1984年、1996年美国在Coo l‐water和Tampa建成IGCC装置；我国鲁南化肥厂于1993年建成首套德士古气化装置用于生产氨。

兖矿鲁南化肥厂的德士古气化装置，是我国从国外引进的第一套德士古煤炭气化装置，采用水煤浆进料在加压下来生产合成氨的原料气体。

目前Texaco气化装置在第二代气流床技术中，建设装置最多、商业运行时间最长、用于化工生产技术成熟可靠。

德士古气化是第二代气流床水煤浆气化技术的代表，以水煤浆单烧嘴顶喷进料，耐火砖热壁炉，激冷流程为主。

(1)Texaco水煤浆气化工艺原理Texaco水煤浆气化属气流床气化工艺技术，即水煤浆与气化剂(纯氧)在气化炉内特殊喷嘴中混合，高速进入气化炉反应室，遇灼热的耐火砖瞬间燃烧，直接发生火焰反应。

微小的煤粒与气化剂在火焰中作并流流动，煤粒在火焰中来不及相互熔结而急剧发生部分氧化反应，反应在数秒内完成。

在上述反应时间内，放热反应和吸热反应几乎是同时进行的，因此产生的煤气在离开气化炉之前，碳几乎全部参与了反应。

在高温下所有干馏产物都迅速分解转变为均相水煤气的组分，因而生成的煤气中只含有极少量的CH4。

Texaco水煤浆气化炉所得煤气中含有CO、H2、CO2和H2O四种主要组分，它们存在平衡关系：CO+H2O⇋ CO2+H2。

在气化炉的高温条件下，上述反应很快达到平衡，因此气化炉出口的煤气组成相当于该温度下一氧化碳水蒸气转化反应的平衡组成。

(2)Texaco水煤浆气化主要设备①Texaco气化炉气化炉为一直立圆筒形钢制耐压容器，内壁衬以高质量的耐火材料，可以防止热渣和粗煤气的侵蚀。

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气流床气化工艺气流床气化工艺是一种先进的生物质能源转化技术，通过在高温气流中将固体生物质转化为可燃气体，同时产生热能。

这一技术在能源利用和环保方面有着重要的应用前景，对于推动清洁能源发展、减少化石能源消耗具有重要意义。

气流床气化工艺的原理是利用高温气流对生物质进行气化反应，将生物质中的碳、氢、氧等元素转化为可燃气体，主要成分包括一氧化碳、氢气、甲烷等。

这些可燃气体可以用作燃料供给发电机组发电，也可以用于工业生产中的燃烧或化学反应。

在气流床气化工艺中，生物质被送入气化炉中，通过控制气化温度、气化压力和气流速度等参数，实现生物质的快速热解和气化过程。

在高温气流的作用下，生物质中的大分子有机物被分解成小分子气体，并释放出热能。

同时，气化炉中的气氛是还原性的，有利于生成一氧化碳等可燃气体。

气流床气化工艺与传统燃煤发电相比具有诸多优势。

首先，生物质是可再生资源，气化过程不会增加二氧化碳等温室气体的排放量，有利于减少对环境的污染。

其次，气流床气化技术可以实现生物质资源的高效利用，提高能源利用效率。

再者，气化产生的可燃气体可以替代天然气、煤炭等传统燃料，降低能源成本，减少对非可再生资源的依赖。

气流床气化技术在生物质能源、城市垃圾处理、工业废物处理等领域得到了广泛应用。

在生物质能源领域，气流床气化技术可以处理各类生物质原料，如秸秆、木屑、废弃木材等，实现生物质能源的高效利用。

在城市垃圾处理领域，气流床气化技术可以将垃圾转化为可燃气体和灰渣，实现垃圾资源化利用。

在工业废物处理领域，气流床气化可以处理各类有机废物，减少废物排放对环境的影响。

总的来说，气流床气化工艺是一种具有广阔应用前景的生物质能源转化技术。

通过将生物质转化为可燃气体，实现能源利用和环保的双重目标，有助于推动清洁能源发展，减少对化石能源的依赖。

随着技术的不断进步和应用领域的拓展，气流床气化技术将在未来发挥更加重要的作用，为可持续发展做出贡献。

气流床气化技术特点煤气化是发展洁净煤技术的重要途径。

目前已实现工业化的煤气化技术主要有固定(移动)床气化技术、流化床气化技术和气流床气化技术。

而1000 t/d 以上规模的煤气化装置基本都是采用的气流床气化技术，该技术已成为国内外大规模、高效率煤气化技术的首选技术1、气流床气化技术特点气流床气化又称同向气化或并流气化，属高温气化范围。

以过热蒸汽和氧气为气化剂，携带煤浆或煤粉颗粒通过特殊喷嘴高速喷入气化炉内，瞬间发生火焰反应，气化反应区温度高达2000 ℃，煤粉立即气化，转化为煤气和熔渣，出炉煤气温度1400 ℃左右。

其主要特点如下：(1)气化温度高、强度大，混合充分，（气化强度高，生产能力大）气化炉中部温度为1500～1600 ℃，气体停留时间约为1.0～1.5 s(2)煤种适应性强，气化指标好，有效成分高（更宜选用活性高、地质年龄低、粒度较细、低灰熔点和低灰分的煤）。

灰的质量分数＞30％、灰熔点FT（流动温度）在1450 ℃以上时，则运转困难。

(3)耗氧量大；采用煤粉气力输送能耗大，设备磨损严重。

(4)出炉煤气温度很高，显热损失大；此法的缺点是飞灰带出物的质量分数约为10％之多(5)需配套余热回收及除尘等辅助装置。

（6）对于干粉煤气化技术，煤灰的粘温特性是非常重要的指标，它与气化炉水冷壁渣层特性具有很大的关联性，一般希望粘温曲线比较平缓，以便气化炉的操作窗口较大。

否则，厚度薄的渣层将缩短气化炉水冷壁的寿命，厚度厚的渣层将容易造成堵渣，严重时要停炉处理。

（7）均匀的原料煤是保证一体化现代煤化工装置连续、稳定运行的重要条件，由于煤炭品质的不均匀性，现代煤气化技术要求，最好对原料煤进行均质化，而均质化又受到场地和操作成本的限制。

因此，希望选定的煤气化技术能适应特定的原料煤，并对煤质波动有较强的适应性。

水煤浆和干粉煤技术为主的加压气流床技术由于技术先进，气化压力较高，符合大型化要求，近年来发展较快。

水煤浆加压气流床气化的代表性技术包括GEGP（原Texaco）、多元料浆、多喷嘴对置和E-GAS。