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气化炉的原理
气化炉是一种将固体燃料转化为气体燃料的装置，也称为煤气化炉。
气化炉的工作原理是将固体燃料加热至高温状态下，通过控制氧气的供应量，使得固体燃料部分氧化产生一氧化碳和氢气等可燃气体。
这些可燃气体可以作为燃料直接燃烧，也可以用于生产合成气、合成甲醇等化工产品。
在气化炉的操作过程中，固体燃料会经过干燥、热解、气化等多个阶段。
首先，固体燃料在气化炉中受热，发生干燥反应，将其中的水分蒸发出来。
接着，固体
燃料在高温状态下进行热解反应，产生可燃气体和固体残渣。
最后，在缺氧或低氧气氛下，可燃气体继续进行气化反应，产生一氧化碳、二氧化碳、氢气等可燃气体。
气化炉有多种类型，如固定床气化炉、流化床气化炉、旋转床气化炉等。
不同类型的气化炉在操作原理、反应温度、反应时间、产物组成等方面存在差异。
固定床气化炉是气化炉的一种常见类型，其特点是固体燃料在气化过程中不动，气体
通过燃料床中的孔隙流动，燃烧产生的热量加热燃料。
流化床气化炉则是将固体燃料在气流中悬浮，燃料与气体充分接触，气化效率更高。
总之，气化炉的原理是通过高温状态下对固体燃料进行干燥、热解和气化等反应，产生可燃气体，可用于直接燃烧、合成气或化工产品等多种用途。
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。
流化床煤气化技术的研究进展煤气化技术有多种分类法，按煤的进料状态可分为干块进料、干粉进料和煤浆进料。
煤层中燃料运动状态，可分为固定床＜亦称移动床）、流化床、气流床和熔融床. 按床层压力等级，可分为低压＜＜ 0.3MPa ）、中压＜0.3 MPa〜4.5 MPa）和高压＜＞ 4.5MPa ）。
按排渣状态，可分为干法＜固态）、熔聚和熔渣＜液态）。
目前，应用较广泛的煤气化技术有如下几种：1）加压固定床气化技术加压鲁奇炉是典型的加压固定床气化技术，技术成熟，能利用高灰分煤，并且能在 2.41 MPa 压力下运行，适合合成液体燃料合成所需要的操作压力，可节约投资和能耗，但过程中产生大量的焦油和酚。
为克服上述缺点，又进行了新的开发，主要技术升级包括进一步提高压力、提高温度和两段引气。
2）流化床气化技术温克勒气化工艺是典型的流化床技术，最早用于工业生产，第一台工业生产装置于 1926 年投入运行。
这种炉型存在严重的缺陷，只能利用高活性褐煤，排灰含碳多，飞灰带出碳损失严重，致使碳利用率降低。
针对这些问题开发了新的流化床技术，如高温温克勒＜HTW ）、灰熔聚气化＜KRW , U-gas）和循环流化床气化工艺。
3）水煤浆气流床气化技术水煤浆气流床气化又称湿法进料气流床气化，其中 Texaco 炉是一种率先实现工业化的水煤浆气流床气化技术，其进料方式简单，工程问题较少，具有大的气化能力，可以实现高压力＜8 MPa〜10MPa）操作。
但冷煤气效率较低，氧耗较高。
为了降低过程氧耗，提高冷煤气效率，在 Texaco 气化技术基础上发展了两段进煤煤气化工艺。
4）干粉进料气流床气化技术干粉进料气流床气化技术相对湿法进料具有氧耗低，煤种适应广和冷煤气效率高等优点•其代表技术有Shell, Prenflo和日立气流床等。
Shell SCGP工艺是在K-T炉的基础上所开发的加压 K-T 气化炉。
Prenflo 气化工艺与 Shell SCGP 基本相同，只是炉体设计有所不同。
流化床气化一般要求原煤破碎成<10mm粒径的煤，<1mm粒径细粉应控制在10%以下，经过干燥除去大部分外在水分，进气化炉的煤含水量<5%为宜。
流化床更适合活性高的褐煤、长焰煤和弱黏烟煤，气化贫煤、无烟煤、焦粉等需提高气化温度和增加煤粒在气化炉内的停留时间。
固体干法排渣，为防止炉内结渣除保持一定的流化速度外，要求煤的灰熔点ST应大于1250℃，气化炉操作温度(表温)一般选定在比ST温度低150~200℃的温度下操作比较安全。
1926年第一个流化床煤气化工业生产装置——温克勒煤气化法在德国投入运转。
以后在世界各国共建有约70台温克勒气化炉。
早期的常压温克勒气化实际是沸腾床气化炉，存在氧耗高、碳损失大(超过20%)等缺点，因此至今仍在运转的已不多。
1、温克勒(Winkler)气化炉气化炉组成：流化床(下部的圆锥部分)、悬浮床(上部的圆筒部分，为下部的6~10倍)。
原料由螺旋加料器加人圆锥部分腰部。
如图1所示。
图1 温克勒(Winkler)气化炉矸石灰(30%左右)自床层底部排出；其余飞灰由气流从炉顶夹带而出。
一次气化剂(60%~70%)由炉箅下部供入，二次气化剂(30%~40%)由气化炉中部送入。
二次气化剂的作用是，在接近灰熔点的温度下，使气流中夹带碳粒得到充分的气化。
二次气化剂用量与带出未反应的碳成比例(过少：未反应碳得不到充分气化而被带出，气化效率下降；过多：产品被烧)。
操作温度一般为900℃左右，操作压力约为0.098MPa(常压)，原料粒度为0~10mm，褐煤、弱黏煤、不黏煤和长焰煤等，但活性要高。
温克勒气化工艺单炉生产能力大，气化炉结构简单，可气化细颗粒煤(0~10mm)，出炉煤气基本上不含焦油，运行可靠，开停车容易。
但是该种炉型气化温度低，气化炉设备庞大，热损失大(煤气出炉温度高)，煤气带出物损失较多(气流中夹带碳颗粒)，粗煤气质量较差。
2、高温温克勒(HTW)气化法提高了操作温度。
流化床气化炉性能介绍
本气化炉属于流化床小型试验装置，分为送风部分、水蒸气生成部分、反应器主体、旋风分离装置、气体冷却部分和尾部烟道等几部分组成。
1）送风部分和反应器主体带有加热装置，2）炉体配有测温和测压装置，以便观测炉内各反应区的温度和炉膛内压力的变化。
3）给料部分采用有变频电机带动的螺旋加料机直接送料。
试验台可实现生物质单独气化及生物质和煤共气化，气化剂可采用空气气化和空气--水蒸气混合气化两种气化方式。
实验台简图如下：
1--鼓风机2--转子流量计3--涡街流量计4--蒸汽发生器5--空气-蒸汽预热混合器6--螺旋排渣机7--流化床反应器8--螺旋给料机9--加热装置10--灰仓11--截止阀12--旋风分离器13—取样口14--冷却装置15--煤气表16--引风机
1.试验台的技术指标值：
气化效率>75%，生物质气体热值>10MJ/Nm3，气体中CO含量<20%，焦油含量<10mg/Nm3。
2.试验台具有如下特点
1)尖端技术
采用先进的“流化床及循环流化床锅炉高温空气床下点火系统（专利）”实现流化床点火；
2)适用原料范围广泛
本试验装置适用原料广泛，如：烟煤、褐煤及谷壳、玉米秆、稻秆、麦秆、芝麻秆、花生壳、树枝、锯末、杂草等一切生物质可燃性农、林废弃物；
3)对反应条件要求低
可实现常温常压下气化，无需加入催化剂；
4)洁净环保
添加煤共气化可更大提高反应器内气化温度，使焦油能够充分裂解，实现接近无焦油排放。
3.适用范围
本气化试验台中试装置可实现200户村级规模的农村地区集中供气、集中供热。
6.2 煤的气化z一.气化原理z二.气化工艺z三.应用设备z四.煤气化技术应用1一、气化原理z0. 煤气化定义及分类z1. 煤气化过程z2.煤气化的分类方法z3.煤性质对气化的影响z4.气化过程的指标3煤气化定义及分类z定义：•汽化剂通过炽热的炭层对固体燃料（煤）进行热加工获得煤气的过程。
z气化剂：•氧气（空气、富氧空气和纯氧气）•水蒸气•氢气1. 煤气化过程z煤气化原理图•固定床气化z 化学反应过程z煤气化时硫和氮的基本反应煤气化原理图制气主要发生在氧化层和还原层5氧化层还原层煤气化时硫和氮的基本反应72.煤气化的分类方法z煤气的热值•低热值煤气化方法＜8374 KJ/m3•中热值煤气化方法：16747－33494 KJ/m3•高热值煤气化方法：>33494 KJ/m3z按反应器类型分•移动床（固定床）：逆流操作•流化床：介于上述两种情况之间•气流床：并流操作•熔融床：处于试阶段移动床气化炉9流化床气化炉气流床气化炉113. 煤性质对气化的影响z①煤的反应活性•指在一定的条件下，煤炭与不同气化介质（如二氧化碳、氧、水蒸气和氢）相互作用的反应能力。
z②煤的粘结性•煤受热后会相互粘结在一起的性质。
•移动床：不粘结性煤•流化床：不粘性或弱粘结性煤•气流床：可使用粘结性煤，煤粒之间接触少z③结渣性13①煤的反应活性z定义：•指在一定的条件下，煤炭与不同气化介质（如二氧化碳、氧、水蒸气和氢）相互作用的反应能力。
•反应活性又称为反应性。
z实验室评价煤活性的方法有两种：•采用热天平，在一定的反应条件下，由失重曲线得到比反应速率进行比较；•取脱去挥发分的煤焦，装人反应管，通人定量的CO2，测定不同温度下CO2还原率作为对CO2反应性的指标。
③结渣性z定义：•煤中矿物质，在气化和燃烧过程中，由于灰分软化熔融而变成炉渣的性能称为结渣性。
z结渣率的测定：•实验室测定时，取粒度为3-6 mm 的煤样，通人空气使之燃烧，燃尽冷却后，取出灰渣称重，其中粒度大于6 mm 的渣块占灰渣总量的百分数称为结渣率。
