碎煤加压气化概述

晋煤金石藁城分公司晋城高硫煤碎煤加压气化试车总结【摘要】介绍了藁城分公司60万 t/a 合成氨项目碎煤加压气化装置的试车及开车情况；指出了装置存在的问题；从工艺及设备方面提出了下步开车保证长周期稳定运行的建议及措施。

【关键词】碎煤加压气化；试车；总结；1 碎煤加压气化概况晋煤金石藁城分公司60万 t/a合成氨项目是以煤气为原料制取合成氨的大型装置。

煤气生产采用国内首次以晋城无烟煤为设计煤种的碎煤加压气化工艺制取合成氨原料气，碎煤加压气化炉单炉产干煤气量为38400 NM3/h。

其工艺流程见图1。

图1 碎煤加压气化装置流程碎煤加压气化是一种固定床自热式逆流连续气化工艺，原料煤经筛分后5－50mm的煤加入气化炉，以蒸汽和氧气为气化剂，在2.95-3.06MPa压力下，进行气化反应生成粗煤气。

粗煤气经气化炉上部出气口后进入洗涤冷却器，将粗煤气中的大部分粉尘和焦油洗涤下来，并且将粗煤气激冷到203℃并饱和，洗涤冷却后的粗煤气进入废热锅炉进一步回收粗煤气中的显热，温度降至181℃后送入变换装置。

气化炉底部的灰通过旋转炉篦上的两把刮刀刮入灰锁，经灰锁排至渣沟，用水力冲至渣池。

该气化装置2013年7月设备安装完毕, 2013年9月完成设备、管道冲洗、吹扫以及气密、设备调试等工作,具备投料试车条件后，于2013年10月29日点火成功，顺利产出合格粗煤气。

装置开车成功,为气化晋城高硫煤积累、总结大量重要运行数据及宝贵经验，但是在试车过程中同样存在较多问题，作者就该装置运行情况及问题的解决、相应的技改方案、建议等情况进行总结。

2主要设计参数2.1原料采用晋城15#无烟煤，煤的性能参数（见表1）2.2 原料粒度（见表2）2.3 工艺控制参数（见表3）2.4 消耗（见表4）2.5 产品（见表5）表11Mt % Mad%Aad%Vad%Qgr,ad（分析基高位发热量）MJ/kgQnet,ar（收到基低位发热量）MJ/kg焦渣特征1-8GRI（粘结指数）6.12 2.46 18.98 6.54 26.92 25.53 1 0Cad Had Oad Nad St,ad71.78 1.90 1.92 0.52 2.44表2＞ 100 mm ＞50mm 5-50mm ≤5%0 % ≤5% ≥90% ＜5mm表3气化炉操作压力 3.06Mpa（g）气化炉操作温度6336Nm3/h（纯度99.6％）汽氧比5－6氧气流量6336Nm3/h（纯度99.6％）粗煤气出口温度550～650℃气化剂温度320～350℃气化炉顶部法兰温度150℃洗涤冷却器出口温度203℃废热锅炉出口煤气温度181℃粗煤气中CO2含量25～30％（体积）灰粒度稍有烧结灰渣残碳量＜6%表4表5粗煤气 115261 Nm 3/h 181℃ 3010 KPa干煤锁气 MAX: 24000 Nm 3/h 1729 Nm 3/h 50℃105 KPa含尘煤气水 54190 Kg/h 199℃ 2400 KPa开车含尘煤气水21675 Kg/h 130℃ 500 KPa 低压含尘煤气水 14811 Kg/h 60℃ 500 KPa低压蒸汽 75000 Kg/h 161℃ 600 KPa·注：1.粗煤气成份为干基成份；2.气体体积为标况。

碎煤加压固定床气化技术进展,中国造气网,煤气化,造气,固定层,水煤浆,粉煤气化,富氧气化,...1 碎煤加压固定床气化技术发展历程碎煤加压固定床气化技术最早为德国鲁奇(Lurgi)公司开发，鲁奇气化炉由此得名。

鲁奇炉的改进是鲁奇气化技术发展的核心，主要经历了三个阶段。

第一阶段(1930年～1954年)，第一代气化炉直径2.6 m，主要用于生产城市煤气，气化炉的结构特点是有内衬和边置灰斗，不设膨胀冷凝器，气化剂通过炉篦的主动轴送入，该炉型只能气化非黏结性煤，且气化强度较低，产气量5000 m3／h·台～8000 m3／h·台，我国云南解放军化肥厂引进的就是第一代鲁奇炉。

第二阶段(1954年～1969年)，第二代鲁奇炉扩大了用煤范围，可气化弱黏结性烟煤，取消了内衬，改进了布气方式和增加了破黏装置，边置灰斗调为中置灰斗，气化炉直径扩大到2.8 m、3.7 m两种，单炉生产能力得到提高，产气量分别达14000 m3／h·台～17000 m3／h·台、32000 m3／h·台～45000 m3／h·台。

第三阶段(1969年至今)，为了进一步扩大用煤范围，使之达到气化一般黏结性煤的目的，推出了Mark-Ⅳ型气化炉，改进了布煤器和破黏装置，可气化除焦煤外的所有煤种，气化强度进一步得到提高，气化炉直径3.8 m，产气量35000 m3／h·台～65000 m3／h·台，我国原山西化肥厂和义马煤气厂引进的均为第三代Mark-Ⅳ型鲁奇炉。

此后，南非萨索尔(Sasol)在1980年开发了Mark-Ⅴ型气化炉，气化炉内径4.7 m，产气量达10万m3／h·台。

液态排渣的BGL气化技术也是Lurgi气化炉的升级版，BGL在气化强度、煤气组成、煤气水产率方面均有很大的提高和改善。

2 碎煤加压固定床气化技术工艺流程及特点典型的碎煤加压固定床气化技术工艺流程见图1。

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一、Lurgi（鲁奇）加压气化炉鲁奇碎煤加压气化技术是20世纪30年代由联邦德国鲁奇公司开发的，属第一代煤气化工艺，技术成熟可靠，是目前世界上建厂数量最多的煤气化技术。

正在运行中的气化炉达数百台，主要用于生产城市煤气和合成原料气。

德国Lurgi加压气化炉压力2.5~4.0MPa，气化反应温度800~900℃，固态排渣，一小块煤（对入炉煤粒度要求是6mm以上，其中13mm以上占87%，6~13mm占13%）原料、蒸汽-氧连续送风制取中热值煤气。

气化床层自上而下分干燥、干馏、还原、氧化和灰渣等层，产品煤气经热回收和除油，含有约10%~12%的甲烷和不饱和烃，适宜作城市煤气。

粗煤气经烃类分离和蒸汽转化后可作合成气，但流程长，技术经济指标差，对低温焦油及含酚废水的处理难度较大，环保问题不易解决。

鲁奇炉的技术特点有以下几个方面：①鲁奇碎煤气化技术系固定床气化，固态排渣，适宜弱粘结性碎煤（5~50mm）。

②生产能力大。

自工业化以来，单炉生产能力持续增长。

例如，1954年在南非沙索尔建立的10台内径为3.72m的气化炉，其产气能力为1.53×104m3/(h·台)；而1966年建设的3台，产气能力为2.36×104m3/(h·台)；到1977年所建的13台气化炉，平均产气能力则达2.8×104m3/(h·台)。

这种持续增长，主要是靠操作的不断改进。

③气化炉结构复杂，炉内设有破黏和煤分布器、炉篦等转动设备，制造和维修费用大。

④入炉煤必须是块煤，原料来源受一定限制。

⑤出炉煤气中含焦油、酚等，污水处理和煤气净化工艺复杂、流程长、设备多，炉渣含碳5%左右。

至今世界上共建有107台炉子，通过扩大炉径和增设破黏装置后，提高了气化强度和煤种适应性。

煤种涉及到次烟煤、褐煤、贫煤，用途为F-T合成、天然气、城市煤气、合成氨，气化能力8000~100000m3/h，气化内径最大5.0m，装置总规模1100~11600t/d。

浅谈碎煤加压气化工艺煤气水预分离内蒙古赤峰市 025350摘要：近年来，国家对环境保护越来越重视，特别是煤化工生产过程中的“三废”治理是国家环境保护的一个严格控制环节。

碎煤加压气化工艺中煤气化废水(以下简称气水)的处理工艺也是其成熟技术的重要组成部分。

预分离是煤气水处理的首要环节，分离效果不仅影响气化过程的正常进行，也影响后续处理环节能否达到国家排放标准的要求。

因此，气水预分离对整个碎煤加压气化工艺系统的正常运行至关重要。

关键词：煤气水；煤焦油；闪蒸；沉降分离；1.1 煤气水主要来源煤气水主要来自碎煤加压气化及下游单元。

碎煤加压气化炉内底部输入的气化剂（蒸汽＋氧气）自下而上与燃料煤在气化炉里逆流接触，在操作压力2.95Mpa～3.05 Mpa下经一系列化学反应生成ＣＨ４、ＣＯ２、Ｈ２、ＣＯ及Ｈ２Ｓ等成分复杂的合成粗煤气，同时将热量传递给逐渐下降的煤层，以500℃～600℃离开气化炉。

离开气化炉的粗煤气经洗涤冷却器喷淋冷却，降至204℃左右，再经废热锅炉冷却，气液混合物被冷却至180℃左右，粗煤气经气液分离后，送出气化界区进入到变换冷却装置。

粗煤气携带的大部分未分解的有机物被冷凝洗涤下来，洗涤冷凝混合液作为大部分煤气水送往煤气水分离装置。

另一部分煤气水来自变换冷却单元粗煤气的冷却和洗涤所产生的冷凝洗涤液。

粗煤气经来自煤气水分离装置高压煤气水洗涤，分离出的煤气水与经过冷却装置的粗煤气洗涤降温产生的煤气水混合返回到煤气水分离装置的油分离器。

另外，进入低温甲醇洗的粗煤气经冷却及石脑油处理的煤气水也输入到煤气水分离装置。

1.2 煤气水的预分离过程（1）气-液两相的分离溶解性气体与煤气水分离是利用减压闪蒸过程来完成的，分离效率由过程中的闪蒸压力和闪蒸温度决定的。

对闪蒸压力的分析可知，闪蒸过程是利用降低液体压力使溶解气体析出，实现气液分离。

在煤气水闪蒸过程中随着煤气水压力降低，一方面溶解性气体的溶解度降低；另一方面煤气水沸点也降低，随着沸腾进行溶解气从液相中析出。

煤气化技术简介我国是富煤炭、缺油气、可再生能源总量有限的国家,在我国的煤炭储量中劣质煤占总储量的80％以上.近些年，煤化工在全球范围内得到了迅速发展;生产合成气的原料主要有煤、石油焦、石油和天然气，但石油焦、石油和天然气在当地无资源，相比较而言，煤炭资源丰富,对于我国这样一个煤炭资源相对丰富的国家，煤化工在我国化学工业中将占有越来越重要的地位。

煤气化生产的合成气，是制备合成氨、甲醇、液体燃料、天然气等多种产品的原料，煤气化工艺技术的进步带动着煤化工技术的整体发展，可以保证以煤为原料生产合成气制作下游产品的可靠性和稳定性。

煤气化是一个热化学过程。

以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等作气化剂,在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程.煤气化是煤化工的“龙头”,也是煤化工的基础。

煤气化工艺是生产合成气产品的主要途径之一,通过气化过程将固态的煤转化成气态的合成气，同时副产蒸汽、焦油、灰渣等副产品.一、煤气化技术分类及概况目前以煤为原料生产合成气的煤气化技术按照气化炉内物料流动方式来划分,主要有三大类：固定床（或称为移动床）、流化床和气流床。

其中具有代表性的煤气化技术如下：各种气化技术已经发展多年，但在目前的情况下，并没有一种气化技术可以适用于所有的工程项目。

气化技术的选择要综合从原料煤种、装置规模、产品方案、业主的详细要求，从整个工厂的角度具体分析确定气化方法。

固定床气化的煤质适应范围较广,除黏结性较强的烟煤、热稳定性差的煤以及灰熔点很低的煤外，从褐煤到无烟煤均可气化.固定床气化的缺点是单炉产气量略小，反应温度较低，蒸汽的分解率低,气化装置需要大量的蒸汽。

气化装置所产生的废水中还含有大量的酚、氨、焦油，污水处理工序流程长,投资高大。

由于出气化炉的煤气中的甲烷含量较高，对于煤制城市煤气或天然气项目,有较高的优势.碎煤固定层加压气化采用的原料煤粒度为6～50mm，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。

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主流煤气化技术及市场情况系列展示（之八）鲁奇碎煤固定床加压气化技术技术拥有单位：德国鲁奇公司上世纪30年代,德国鲁奇公司开发出碎煤固定床加压气化技术,应用于煤气化项目。

其关键设备为FBDB（Fixed Bed Dry Bottom,固定床干底）气化炉,俗称鲁奇炉。

几十年来，经过持续不断地改进与创新，鲁奇公司先后开发出第一代鲁奇炉（1936～1954年）、第二代鲁奇炉（1952～1965年）、第三代鲁奇炉Mark4和Mark5（1969～2008年），在此基础上，又推出第四代鲁奇炉Mark+（已于2010年8月完成该炉的基础工艺及机械设计）。

同时，为满足气体排放标准，解决废水达标排放难题，鲁奇公司相继开发出高效的煤气化尾气处理和酚氨废水处理工艺技术。

一、技术特点鲁奇公司第四代FBDB气化炉Mark+的开发目标是：增加气化炉的生产能力（为Mark4的两倍）;增加设计压力到6MPag，以保证气化过程更好的经济性。

同时，将从Mark4操作上获得的改进，以及鲁奇设计安装的干渣和湿渣排灰气化炉（包括低到高阶煤、不黏煤或黏结煤，还包括生物质和各种废物气化）上获得的经验，反映在Mark+的设计上。

通过应用成熟的技术和创新的设备，上述目标已全部实现。

气化炉Mark+和Mark4综合比较见下表。

在更高压力下，Mark+主要改进项目包括煤锁、气化炉、灰锁系统、洗涤冷却器、废热锅炉、下游冷却系统等。

最显著的改进为：采用双煤锁、使用气化炉缓冲容积，实现煤锁全面控制；增加床层高度。

改进气化炉内件（包括炉箅、波斯曼套筒、粗合成气出口、内夹套），以及鲁奇专有的煤分布器和搅拌器。

Mark+气化炉的设计压力提高到6MPag。

对于煤制天然气项目，这将带来整个气化岛投资成本和操作成本的降低。

如对年产40×108Nm3的煤制天然气项目，气化炉台数可比Mark4减少一半，气化岛投资节省17%，全厂可减少设备约300台，煤制天然气（SNG）成本可望下降10%。

煤气化技术简介我国是富煤炭、缺油气、可再生能源总量有限的国家，在我国的煤炭储量中劣质煤占总储量的80％以上。

近些年，煤化工在全球范围内得到了迅速发展；生产合成气的原料主要有煤、石油焦、石油和天然气，但石油焦、石油和天然气在当地无资源，相比较而言，煤炭资源丰富,对于我国这样一个煤炭资源相对丰富的国家,煤化工在我国化学工业中将占有越来越重要的地位.煤气化生产的合成气，是制备合成氨、甲醇、液体燃料、天然气等多种产品的原料，煤气化工艺技术的进步带动着煤化工技术的整体发展，可以保证以煤为原料生产合成气制作下游产品的可靠性和稳定性。

煤气化是一个热化学过程。

以煤或煤焦为原料，以氧气(空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等作气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程。

煤气化是煤化工的“龙头”，也是煤化工的基础。

煤气化工艺是生产合成气产品的主要途径之一，通过气化过程将固态的煤转化成气态的合成气，同时副产蒸汽、焦油、灰渣等副产品. 一、煤气化技术分类及概况目前以煤为原料生产合成气的煤气化技术按照气化炉内物料流动方式来划分,主要有三大类:固定床（或称为移动床）、流化床和气流床.其中具有代表性的煤气化技术如下：各种气化技术已经发展多年,但在目前的情况下，并没有一种气化技术可以适用于所有的工程项目。

气化技术的选择要综合从原料煤种、装置规模、产品方案、业主的详细要求，从整个工厂的角度具体分析确定气化方法。

固定床气化的煤质适应范围较广,除黏结性较强的烟煤、热稳定性差的煤以及灰熔点很低的煤外，从褐煤到无烟煤均可气化。

固定床气化的缺点是单炉产气量略小，反应温度较低，蒸汽的分解率低，气化装置需要大量的蒸汽。

气化装置所产生的废水中还含有大量的酚、氨、焦油，污水处理工序流程长，投资高大。

由于出气化炉的煤气中的甲烷含量较高，对于煤制城市煤气或天然气项目，有较高的优势。

碎煤固定层加压气化采用的原料煤粒度为6～50mm，气化剂采用水蒸汽与纯氧作为气化剂。

鲁奇碎煤加压气化工艺分析一、鲁奇加压气化发展史鲁奇炉是德国鲁奇煤气化公司研究生产的一种煤气化反应器。

该炉型的发展经历了漫长的过程，其发展过程可分为三个阶段。

1、第一阶段：任务是证明煤炭气化理论在工业上实现移动床加压气化。

1936年至1954年，鲁奇公司进行了34次试验。

在这基础上设计了MARK—Ⅰ型气化炉。

该炉型的特点是炉内设有耐火砖，灰锁置于炉侧，气化剂通过炉篦主轴通入炉内。

炉身较短，炉径较小。

这种炉气化强度低，产气量仅为4500~8000Nm3/h，而且仅适用于褐煤气化。

2、第二阶段：任务是扩大煤种，提高气化强度。

为此设计出了第二代气化炉，其特点是（1）改进了炉篦的布气方式。

（2）增加了破粘装置，灰锁置于中央，炉篦侧向传动，(3)去掉了炉膛耐火砖。

炉型有MARK—Ⅱ型与MARK—Ⅲ型。

单台炉产气量为14000~17000Nm3/h。

3、第三阶段：任务是继续提高气化强度和扩大煤种适用范围。

设计了MARK—Ⅳ型炉,内径3.8米，产气量35000~50000Nm3/h，其主要特点是：（1）增加了煤分布器，改进了破粘装置，从而可气化炼焦煤以外的所有煤。

（2）设置多层炉篦，布气均匀，气化强度高，灰渣残炭量少。

（3）采用了先进的制造技术与控制系统，从而增加了加煤排灰频率，运转率提高到80%以上。

4、第四代加压气化炉：第四代加压气化炉是在第三代的基础上加大了气化炉的直径（达Ф5m），使单炉生产能力大为提高，其单炉产粗煤气量可达75000m3（标）/h（干气）以上。

目前该炉型仅在南非sasol公司投入运行。

今后鲁奇炉的发展方向：（1）降低汽氧比，提高气化层温度,扩大煤种适用范围，灰以液态形式排出，从而提高蒸汽分解率，增加热效率，大幅度提高气化强度，气化强度可由2.4t/m2h提高到3-5t/m2h.煤气中的甲烷可下降到7%以下。

（2）提高气化压力，根据鲁尔—100型炉实验，当压力由2.5Mpa提高到10.0Mpa,煤的转化率及气化强度可成倍增加，氧与蒸汽的消耗减少，煤的粒度也可以减少。

碎煤加压气化炉配煤掺烧出现的问题及处理摘要：碎煤加压气化炉以6～100mm的块煤为原料，块煤从气化炉顶部加入，水蒸气和氧气混合组成的气化剂由气化炉底部通入，与煤逆流接触完成气化过程。

生产中，气化炉所用原料煤由配套的煤矿供应，因某煤矿一直开采量不足，无法满足气化装置的生产需求，煤化工决定采购周边煤矿进行掺烧，但掺烧煤以后，气化炉出现了一些问题，以下就有关问题及其处理措施作一介绍。

关键词：碎煤加压气化炉；配煤掺烧；原因分析;处理措施引言为了顺应时代要求，要符合国家生态保护的发展需求。

面对煤价上涨、煤质远不如从前的现实状况，要做好配煤掺烧的相关工作还是有一定的难度。

为此相关企业要设置出适用的管理方式，不断向前发展，努力做到经济效益、社会效益和环境效益三赢的局面。

1碎煤加压气化炉的结构与原理1.1碎煤加压气化炉结构简介碎煤加压气化炉是一个结构复杂的组合设备，由炉体与煤锁、灰锁等辅助设备组成。

1.1.1炉体炉体的主要功能是燃烧过程的反应器，使气化剂与原料煤接触均匀，从而生成粗煤气。

气化炉为双层容器，内表层为水夹套，外表面为承压壁，其设计压力为３．６ＭＰａ，内夹套与外表层压差设计为０．１５ＭＰａ。

在正常操作下，用中压锅炉给水冷却气化炉壁，并在夹套内自然循环后回收气化反应热，产生的中压蒸汽经夹套蒸汽分离器分离液滴后作为气化剂的补充。

1.1.2辅助设备气化炉的辅助设备由煤仓、煤锁、灰锁、布煤器、搅拌器、炉篦等组成。

煤仓为常压设备，容积２００ｍ３，其储量可满足气化炉在正常负荷下操作约３ｈ。

煤锁与灰锁均为压力容器。

通过法兰与气化炉连接，再由上下阀的开、闭配合，使煤锁、灰锁进行充压、卸压的循环操作，以实现将煤加入高压气化炉及将高压的灰排至灰锁的目的。

布煤器为中空圆盘，通锅炉给水冷却，盘上开有两个斜度的长方形布料孔，随着布煤器的转动，上部冷圈内的原料煤均匀布于床层，冷圈为夹套结构，夹套内通入锅炉给水冷却，仓壁设有刮刀，清除有可能积聚在壳体表面的焦油、煤尘。