(选学)分析固定床气化技术

固定床气化：1.1 鲁奇固定床气化技术鲁奇公司从1930年开始开发此项技术，经过不断改进，比较成熟的是直径为3.8m,压力为3.0-4.0MPa的MARK Ⅳ型气化炉。

其后，由与南非萨索尔合作开发了MARK Ⅴ型气化炉。

在美国、南非有应用。

国内较早使用鲁奇炉的有山西天脊，河南义马，云南解化、哈气化、兰州煤气厂。

鲁奇炉的特点是带有夹套锅炉固态排渣的加压煤气化炉，也称为碎煤加压气化。

煤种要求：使用块煤（6-50mm），热稳定性好，不能有黏结性，灰熔点不能太低，煤种适应性差1.1.1 优点：1.1.1.1 业绩多、运行稳定1.1.1.2 副产品附加值高（副产品：焦油、中油、石脑油、粗酚、氨）1.1.1.3 粗煤气中含10%-12%甲烷，甲烷合成负荷低，投资省1.1.1.4 氧耗低，空分投资省，备煤系统相对简单1.1.1.5 设备国产化率高1.1.2 缺点：1.1.2.1 煤锁阀和灰锁阀检修频繁1.1.2.2 酚、氨回收系统开车困难1.1.2.3 气化流程长，操作性对复杂1.1.2.4 污水量大、成分复杂，处理难度大，达标排放不易，投资高1.1.2.5 煤种适应性差鲁奇炉总装图1.2 BGL熔渣气化炉BGL气化炉炉体简单，在炉内壁加入了耐火砖衬，外面靠水夹套保护。

在炉体下部沿周向安装了一组喷嘴，将混合氧气、水蒸汽高压喷入炉内，形成炉内局部高温燃烧区（2000℃），气化区温度在1400-1600℃（反应温度700-1400，鲁奇炉700-1100），较鲁奇炉大幅度提高了气化率，成倍提高了气化强度。

最大的优势是将蒸汽使用量减少到鲁奇炉耗量的10%-15%,蒸汽分解率超过90%，绝大部分水蒸汽参与气化，极大减少了废水量。

与气流床相比，又兼具了鲁奇炉的特点，无需为气化水而消耗大量氧气，仅比鲁奇炉耗氧多10-20%。

但气化反应速度快，强度大大增强，生产能力比同样大小的鲁奇炉高2-3倍。

煤种要求：使用块煤或型煤（6-50mm），热稳定性好，不能有黏结性，灰熔点不能太低，煤种适应性差1.2.1 优点：1.2.1.1 设备完全国产化1.2.1.2 副产品附加值高1.2.1.3 粗煤气中含6.2%左右的甲烷，甲烷合成负荷低，投资省1.2.1.4 污水处理量比鲁奇炉少1.2.1.5 设备国产化高1.2.2 缺点：1.2.2.1 煤锁阀检修频繁1.2.2.2 运行业绩少1.2.2.3 酚、氨回收系统开车困难1.2.2.4 装置用水量大1.2.2.5 气化流程长，操作性对复杂1.2.2.6 污水成分复杂，处理难度大，达标排放不易，投资高1.2.2.7 煤种适应性差。

2、固定床气化的过程原理 固定床气化炉内的气化过程原理如图4-17所示。

图4-17 固定床气化的原理可见， 在固定床气化炉中的不同区域中，各个反应过程所对应的反应区 域界面比较明显。

当炉料装好进行气化时，以空气作为气化剂或以空气（氧气、富氧空气）与水蒸气作为气化剂时，炉内料层可分为六个层带，自上而下分别为：空层、干燥层、干馏层、还原层、氧化层、灰渣层，气化剂不同，发生的化学反应不同。

由于各层带的气体组成不同，温度不同，固体物质的组成和结构不同，因此反应的生成物均有一定的区别。

各层带在炉内的主要反应和作用都不同。

(1)灰渣层 灰渣层中的灰是煤炭气化后的固体残渣，煤灰堆积在炉底的气体分布板上具有以下三个方面的作用。

①由于灰渣结构疏松并含有许多孔隙，对气化剂在炉内的均匀分布有一定的好处。

②煤灰的温度比刚入炉的气化剂温度高，可使气化剂预热。

③灰层上面的氧化层温度很高，有了灰层的保护，避免了和气体分布板的直接接触，故能起到保护分布板的作用。

灰渣层对整个气化操作的正常进行作用很大，要严格控制。

根据煤灰分含量的多少和炉子的气化能力制定合适的清灰操作。

灰渣层一般控制在100~400mm 较为合适，视具体情况而定。

如果人工清灰，要多次少清，即清灰的次数要多而每次清灰的数量要少，自动连续出灰效果要比人工清灰好。

清灰太少，灰渣层加厚，氧化层和还原层相对减少，将影响气化反应的正常进行，增加炉内的阻力；清灰太多，灰渣层变薄，造成炉层波动，影响煤气质量和气化能力，容易出现灰渣熔化烧结，影响正常生产。

灰渣层温度较低，灰中的残碳较少，所以灰渣层中基本不发生化学反应。

(2)氧化层 也称燃烧层或火层，是煤炭气化的重要反应区域，从灰渣中升上来的预热气化剂与煤接触发生燃烧反应，产生的热量是维持气化炉正常操作的必要条件。

氧化层带温度高，气化剂浓度最大，发生的化学反应剧烈，主要的反应为：22CO O C →+CO O C 222→+2222CO O CO →+上面三个反应都是放热反应，因而氧化层的温度是最高的。

煤炭气化技术是煤化工产业化发展很重要的单元技术。

煤炭气化技术在中国被广泛应用于化工、冶金、机械、建材等工业行业和生产城市煤气的企业，气化的核心设备气化炉大约有9000多台，其中以固定床气化炉为主。

近20年来，中国引进的加压鲁奇炉、德士古、水煤浆气化炉等，主要用于生产合成氨、甲醇或城市煤气。

中国先后从国外引进的煤炭气化技术多种多样。

如引进的水煤浆气化装置有1987年投产的鲁南煤炭气化装置(二台炉、一开一备，单炉日处理450吨煤，2.8MPa)，1995年投产的吴泾煤炭气化装置(四台炉，三开一备，单炉日处理500t煤，4.0 MPa)、1996年投产的渭河煤炭气化装置(三台炉，二开一备，单炉日处理820t煤，6.5MPa)，2000年7月投产的淮南煤炭气化装置(三台炉，无备用，单炉日处理500t煤，4.0MPa)等。

进行煤炭气化的设备叫气化炉。

按照燃料在气化炉内的运动状况来分类是比较通行的方法，一般分为移动床(又叫固定床)、沸腾床(又叫流化床)、气流床和熔融床等。

图4-16 三种典型气化工艺过程（a）固定床，800～1000℃，块煤（3～30mm或6～50mm）；（b）流化床，800～1000℃，碎粉煤（1～5mm）；（c）气流床，1500～2000℃，煤粉（小于0．1mm）此外，气化炉在生产操作过程中，根据使用的压力不同，又分为常压气化炉和加压气化炉；根据不同的排渣方式，可以分为固态排渣气化炉和液态排渣气化炉。

不论采用何种类型的气化炉，生产哪种煤气，燃料以一定的粒度和气化剂直接接触进行物理和化学变化过程，将燃料中的可燃成分转变为煤气，同时产生的灰渣从炉内排除出去，这一点是不变的。

然而采用不同的炉型，不同种类和组成的气化剂，在不同的气化压力下，生产的煤气的组成、热值以及各项经济指标是有很大差异的。

气化炉的结构、炉内的气固相反应过程及其各项经济指标，三者之间是紧密联系的。

一、固定床气化工艺简介1、固定床气化的特点移动床（固定床）是一种较老的气化装置。

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固定床气化技术
佚名
【期刊名称】《能源与节能》
【年(卷),期】2016(000)003
【摘要】碎煤固定层加压气化采用的原料煤粒度为6 mm~50mm,气化剂采用水
蒸汽与纯氧作为气化剂。

该技术氧耗量较低,原料适应性广,可以气化变质程度较低
的煤种（如褐煤、泥煤等）,得到各种有价值的焦油、轻质油及粗酚等多种副产品。

该技术的典型代表是鲁奇加压气化技术和BGL碎煤熔渣气化技术。

该气化技术的
优点：a）原料适应范围广,除黏结性较强的烟煤外,从褐煤到无烟煤均可气化.
【总页数】1页(P4-4)
【正文语种】中文
【中图分类】TQ546.2
【相关文献】
1.固定床间歇富氧煤气化技术应用体会 [J], 荣守朋;马丹
2.BGL固定床熔渣气化技术简介 [J], 曾杰;张兴芳
3.国内主要固定床煤气化技术简介 [J], 刘琰
4.常压固定床纯氧连续气化技术应用探究 [J], 田星
5.关于应重新认识固定床间歇煤气化技术的建议 [J], 顾宗勤
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常压固定床富氧连续气化技术及成本分析摘要近几年我国正在大力推行节能降耗，减少污染。

富氧燃烧和富氧气化已在该领域显现出它非常美好的前景。

目前富氧气化的应用领域大多是在合成氨、炼钢和冶金等部门，并且技术应用已经很成熟，的确富氧燃烧和富氧气化有许多优势，没有推广的主要原因主要是制氧设备的投资成本和运行稳定性、安全性。

但随着科技的进步和社会的发展，相信在不久的将来，更多的行业都会见到它的出现。

关键词富氧气化制氧技术成本分析气化工艺一、引言20世纪60年代开始，中国的一些化肥厂相继对其常压固定水煤气发生炉进行技术改造，成功开发出常压固定床富氧连续气化技术。

随气化剂中氧浓度的增加，气化炉的气化强度、气化效率、煤气有效成分得以大幅度提高。

最早尝试性进行富氧连续气化改造试验的厂家，一般都是利用本厂深冷空分富余的氧气，在老的间歇造气炉上进行“富氧空气—水蒸气”连续气化制取合成氨原料气，但是利用深冷空分制氧，系统投资和制氧成本都比较高，受制氧技术发展的影响，常压固定床富氧连续气化技术推广较慢，目前随着变压吸附制氧技术的发展和推广，降低了制氧设备的造价，同时制氧成本也随之降低，大大推动了连续富氧气化技术的发展。

二、技术可行性分析富氧气化和空气气化的相比的工艺特点灰渣含碳量大大降低（含碳量大约在10％左右），转化率大大提高;带出物减少，碳利用率提高;气化效率明显提高;适用煤种更广;煤气质量显著提高（热值的提高和灰份的减少）;富氧气化炉的生产能力高，气化过程中，燃料在炉内停留时间短。

（对煤粒度要求应尽可能均匀。

三、富氧气化工艺及成本分析1、富氧连续气化工艺流程（以半水煤气富氧气化工艺为例）原料焦炭经破碎、筛分后，由皮带运输机送到煤气发生炉顶部焦炭料仓里，由加料斗经自动加焦机定时连续加入固定层煤气发生炉。

蒸汽和富氧空气连续进入炉中，焦炭和富氧空气进行不完全燃烧产生大量的热量，温度升高，供蒸汽在炽热的炭中分解，制得半水煤气。

固定床气化合成气组成一、引言随着我国经济的快速发展，能源需求日益增长，煤炭作为一种重要的能源资源，在保障国家能源安全方面具有不可替代的作用。

然而，传统的煤炭利用方式存在污染环境、能源利用率低等问题。

为了提高煤炭利用效率，减少环境污染，研究新型煤气化技术成为当前能源领域的重要课题。

固定床气化合成气组成技术作为一种清洁、高效的煤炭利用方式，得到了广泛关注。

本文将对固定床气化合成气组成技术进行详细阐述，以期为我国煤炭清洁利用提供参考。

二、固定床气化合成气组成技术原理固定床气化合成气组成技术是一种以煤炭为原料，通过气化反应将煤炭转化为合成气（一氧化碳和氢气）的高效利用方式。

在固定床气化过程中，煤炭与氧气进行反应，生成合成气、二氧化碳和水。

反应产物经过冷却、分离和净化处理，得到高纯度的合成气。

固定床气化合成气组成技术具有气化效率高、投资成本低、操作简便等优点。

三、固定床气化合成气组成技术优势1.高效利用煤炭资源：固定床气化合成气组成技术可以将煤炭转化为高价值的合成气，提高煤炭利用率，降低能源消耗。

2.环保性能优越：固定床气化过程可以有效减少煤炭直接燃烧产生的污染物排放，降低对环境的影响。

3.灵活调整合成气组成：通过调整气化条件，如氧气与煤炭的摩尔比、气化温度等，可以实现对合成气组成的灵活调整，满足不同应用场景的需求。

4.设备投资低、运行成本低：固定床气化合成气组成设备结构简单，投资成本较低；同时，操作简便，运行成本较低，有利于企业降低生产成本。

四、固定床气化合成气组成技术应用前景1.合成气作为清洁能源：高纯度的合成气可以作为清洁能源应用于发电、供暖等领域，替代传统的煤炭、天然气等能源，降低碳排放。

2.合成气用于化工生产：合成气作为一种重要的化工原料，可用于生产甲醇、合成氨、烯烃等化学品，满足我国化工产业需求。

3.合成气制氢燃料电池：固定床气化合成气组成技术生产的氢气具有高纯度、低杂质的特点，可用于氢燃料电池等新能源领域，推动我国能源结构转型。

固废热解气化技术固定床气化技术调研固废热解气化技术--固定床气化技术调研垃圾气化按照加热方式可分为内热式和外热式。

局部垃圾在缺氧环境下燃烧产生热量称为内热式；原料完全隔绝空气进行反响，加热反响器的热量由外部加热装置提供，是外热式。

相对于内热武，外热式生产的燃气热值高，具有更好的开展前景，但内热式技术简单，易于使用。

根据气化反响的工艺可分为一级气化、二级气化和多级气化。

根据是否使用催化剂可以分为非催化气化和催化气化，常用的催化剂为碳酸盐催化剂、金属氧化物催化剂等。

根据气化介质的种类分为空气气化、氧气气化、混合介质气化和空气加氢气化等。

根据气化反响器的类别可分为流化床气化、固定床气化、旋风别离床气化等，在实际中应用最多的是流化床和固定床气化炉。

这两种气化装置各有优缺点，两种气化炉技术特性如表 1.1 所示。

固定床气化反响器内为气固两相流，使得下部物料产生的高温气化气可以对上部的物料的进行枯燥，但由于物料是固定不流动的，因此存在反响颗粒局部堆积搭桥，从而导致内部混合效果差，反响不完全，造成局部高温以及低转化率。

流化床气化反响器一般物料混合效果较好，使得燃料和氧化剂之间传热传质好并且具有较高的转化率。

固定床气化炉由一个容纳原料反响的炉膛和承托反响料层的炉栅组成。

固定床中物料都要经过加热枯燥、热解、氧化和复原，最终生成可燃气体混合物。

固定床气化炉已经成为传统型的气化处理装置，运行在 1000℃左右。

较常见的是上吸式和下吸式固定床。

现在国内外也有人研究两段式分部气化，将物料热解和气化分开进行可以保证焦油的充解。

上吸式固定床结构简单，热效率高，但是产生的焦油也更多，对设备正常运行会产生不良影响。

如图 1 所示，物料原料从气化炉的上部进入炉膛，气化剂从炉底送入炉膛。

产生的可燃混合气体从上部出口引出。

图 1 上吸式固定床气化炉示意图下吸式固定床能够较好地解决焦油的问题，但是所产生的气体热值相对于上吸式固定床来说较低。

各种煤气化技术介绍煤气化技术是将煤转化为合成气的一种技术，合成气主要由一氧化碳（CO）和氢气（H2）组成。

煤气化技术可以实现煤炭资源的高效利用，并且合成气还可以作为化工原料、能源供应和替代燃料等多个领域的重要能源。

下面将介绍几种常见的煤气化技术。

亚煮煤气化技术主要是通过在水中煮沸煤炭来实现煤气化过程。

这种技术具有操作稳定性好、产气质量高、煤耗低等特点。

亚煮煤气化技术可以适用于各种不同性质的煤炭，并可以通过调节操作参数来获得不同产气组成和质量。

2. 固定床煤气化（Fixed Bed Gasification，FBG）固定床煤气化技术是将煤炭放置在固定床上，通过通过煤床中的氧气进行燃烧，从而实现煤的气化。

这种技术具有气化效率高、产气质量稳定、操作灵活等特点。

固定床煤气化技术主要适用于高炉煤气和干、湿煤气的生产。

3. 流化床煤气化（Fluidized Bed Gasification，FBG）流化床煤气化技术是将煤炭与气化剂一起放置在气化反应器中，通过气体的上升速度和反应器中的床层来实现气化过程。

这种技术具有反应温度均匀、气化效率高、适用于多种煤种等特点。

流化床煤气化技术主要适用于高硫煤和高灰煤的气化过程。

4. 上升管煤气化（Entrained Flow Gasification上升管煤气化技术是将煤炭和气化剂一起注入到气化反应器中，通过气化剂的速度和反应器中的温度来实现气化过程。

这种技术具有高气化效率、适用于多种煤种等特点。

上升管煤气化技术主要适用于低灰、低硫和低磷的煤气化过程。

5. 行动床煤气化（Moving Bed Gasification，MBG）行动床煤气化技术是将煤炭放置在一个倾斜的床上，通过流化床的气流来实现气化过程。

这种技术具有气化效率高、产气质量好等特点。

行动床煤气化技术主要适用于低灰和低硫煤的气化过程。

总体来说，煤气化技术具有可替代性化石燃料、高效能源利用和多种资源转化等优势，对于能源的可持续发展具有重要意义。

固定床煤气化技术讨论（二）杜始南江西化工设计院昌昱造气技改设计所2011-5-11 我国的常压固定床煤气化技术水平可以说是代表了世界的。

但目前看来设备结构差别不少，工艺操作各有说法，消耗水平和发气能力差距极大，技术改造的方向又众说纷纭。

兹将固定床气化技术的几个工艺设备问题，结合工作经验教训进行简单地分析，以供大家讨论时参考。

本文是固定床煤气化技术讨论（一）的继续。

（11）关于入炉蒸汽缓冲罐许多人要求在造气炉入炉蒸汽总管增加安装蒸汽缓冲罐。

他们想减少蒸汽入炉时的波动。

安装后却没有人去看看究竟有没有作用。

有位专家在他的文章中热心地指导造气蒸汽系统增加缓冲设施的设计。

他说：“单炉蒸汽管道设臵，蒸汽流速35m/s,四炉一组，蒸汽总管从一端进入，总管截面积要大于单炉蒸汽管道截面积的六倍，蒸汽总管从四炉中间进入，总管截面积要大于单炉蒸汽管道的4倍。

缓冲罐容积每台炉缓冲容积10，蒸汽减压阀通经在DN250-350之间，这样的配臵可以使蒸汽在阶段转换时瞬间及时补充。

”句句话都是要求增大蒸汽容积空间。

以为只要有容积装着蒸汽，里头的蒸汽就会自动补充欠缺。

实际上是使用者的一厢情愿，对稳定入炉蒸汽压力并没有什么作用。

因为，间歇制气造气炉入炉蒸汽量的波动是由于一台炉用汽或一台炉不用汽造成的，用汽量波动值总是在当时总汽量的25%以上。

而且用汽或不用汽很性急，总是要求供汽者立马作到。

蒸汽缓冲罐不像煤气柜那样是能保持恒压的，因为煤气柜是有配重的，所以它能自恒压。

煤气柜能保证压缩机一段入口保持跟气柜一样的压力。

蒸汽缓冲罐则不可能。

蒸汽缓冲罐也不像动力油的油压缓冲罐那样里面有充着高压氮气的胶囊，一旦动力油不足。

高压氮气释放压力将油加压。

蒸汽缓冲罐只是个容积罐，跟入炉蒸汽总管一样有容积而已。

一点缓冲作用都不起。

安装这么一个东西浪费投资，多占地方，多散失些热量。

自然，管理者还增加了麻烦。

解决入炉蒸汽波动最好的办法，还是每台炉各自安装一个蒸汽减压阀直径从入炉蒸汽总管取汽比较好。