Shell煤气化
Shell煤气化技术从20世纪70年代开始研究，在进行了多次小试、中试、示范化装臵建设基础上于1989年在荷兰德姆克勒联合循环发电厂建造了2. 5 ×105kW 工业化装臵，该装臵于1993年投入运行。
该技术属于气流床技术，工艺流程主要包括原料煤的预处理、煤的加压和投料、煤的气化、除灰、煤气净化、脱硫以及配套的水处理、空分、氮气系统等。装臵的造气压力为2. 0～4. 0 MPa，操作温度1400～1 600℃，采用液态排渣技术，渣中含碳量<1%，干煤粉进料，碳转化率达99% ，煤气中有效气含量约90% ，有效气比氧耗约340 m3 /1 000 m3(CO+H2 ) ，比煤耗约590 kg/1000 m3 (CO +H2 )。
对于Shell的煤气化技术，目前除国外的1套工业化装臵以外，国内从2001年起已有广西柳州化肥厂、中石化湖南洞庭氮肥厂、中国神华煤制油有限公司、中石化湖北枝江化肥厂、中石化安徽安庆化工总厂、大连大化公司合成氨厂、云南云天化集团、云南云沾化集团等多家单位引进了12 套13台Shell炉工艺，生产能力从20～50万t/ a不等，基本都应用于合成氨和甲醇装臵。涉及到专利技术转让、设备国产化率低、关键设备需进口等因素，使该技术成为目前国内投资最高的煤气化装臵，20万t/ a合成氨装臵配套的煤气化系统，投资约3. 5亿～4亿元，其中空分系统投资约1亿元。
Shell煤气化技术的技术优势与不足体现在以下几个方面：(1) 煤种适应性较广，对原料煤几乎没有要求，从无烟煤、烟煤、褐煤到石油焦均可气化，对煤的灰熔融性适应范围宽，即使是高灰分、高水分、高含硫量的煤种也可适应。这是其他煤气化技术难以比拟的。然而该技术对于灰熔点较高的煤种需加入助熔剂(石灰)以降低煤的熔点，因此从经济运行角度考虑，煤种还是要有所选择。(2) 采用加压气化，氧耗低，单炉生产能力大，适合大型化生产，目前单台设备投煤量可达到2 000 t/d，相应合成氨生产能力可达到1 500 ～1 600 t/d。(3) 由于采用了水冷壁结构，无需耐火砖衬里，同时气化炉内无运转部件，配套气化炉烧嘴使用寿命长，一般可达1年以上，使该设备连续运转周期长，无需备炉，这也是与其他煤气化技术的一个较大不同点。由于国内同类型装臵的开车时间较短，这一优势还需要通过实际运行情况来验证。(4) Shell气化炉使用多个喷嘴，数量一般为4～6个，采用成双对称布臵，从而使装臵的操作弹性较大。(5) 高温制气使气
化反应进行得很彻底，因此所得煤气中副产物很少，不含重烃，对环境污染较小。
(6) 该气化技术的关键设备需要在国外制造，同时喷嘴、煤粉阀等完全依赖进口，装臵国产化率低，使该气化装臵的投资在目前国内煤气化技术中投资最高，产品成本中折旧所占比例较大。Shell煤气化装臵建设周期较长，一般需要3 年甚至更长。这是该技术的一个最大不足。(7) 由于采用干法进料，具有碳转化率高、热效率高、热损失小、能耗低、有效气含量高等优点。虽然有效气含量高，但由于气化炉热利用采用废锅流程，使所产煤气中氢碳比太低，约为0. 5，而甲醇生产所需的氢碳比超过2，合成氨生产要求全部CO和CO2进行变换，因此该装臵所产煤气需在后续的变换工序消耗大量蒸汽来完成CO的变换。如果仅从气体成分角度考虑，该技术更适合于发电装臵，而不适合生产甲醇和合成氨等化工产品。(8) 该技术目前国外仅有1套工业化装臵用于联合循环发电，没有用于合成氨和甲醇的实际生产装臵，因此对于国内引进该技术用于生产合成氨和甲醇，相应缺乏有针对性的设计和生产经验，从而使装臵投资加大，工艺复杂，使该装臵的优势难以充分发挥。
Shell煤气化技术主要具有下列显著特点：气化温度较高（1400～1600℃），转化率高、残碳含量低、煤的适用范围较宽。另外，该工艺成熟，自动化程度高，气化炉易维护。Shell煤气化技术是目前世界上较为先进的煤气化工艺之一。
Shell煤气化工艺采用干煤粉进料系统。Shell煤气化干粉进料的煤粉磨制中，块煤经预破碎后进入煤的干燥系统，使煤中的水分小于2%，然后，进入磨煤机中被制成煤粉。对烟煤，煤粉细度R90一般为20%~30%，磨煤机在常压下运行，制成粉后用N2气送入煤粉仓中；然后，进入2级加压锁斗系统；再用高压N2气，以较高的固气比将煤粉送至4个气化炉喷嘴，煤粉在喷嘴里与氧气（95%纯度）混合并与蒸汽一起进入气化炉反应。Shell煤气化技术对粉煤输送线的稳定性要求高，在相同时间内要求煤种质量稳定。原煤的干燥和磨煤系统与常规电站基本相同，但送料系统是高压N2浓相输送。与水煤浆不同，Shell煤气化整个系统必须采取防爆措施。
两段式干煤粉加压气化
自1994年开始，西安热工研究院就开始进行干煤粉气流床气化技术的研究。在国家电力公司和科技部的资助下，西安热工研究院于1997 年建成了中国国内第一套干煤粉加压气化特性试验装臵并进行了试验研究。该装臵的气化能力为0.7～1.0 t/d 煤粉，压力为3.0MPa。利用该装臵完成了14种中国典型动力煤种的干煤粉加压气化试验研究。研究的目标是积累中国主要动力煤在干粉气化状态下的气化数据库，形成一套干煤粉加压气化评价方法，对不同煤种在干煤粉加压气化条件下的气化反应特性进行了评价，研究了煤粉气化的着火和熔渣特性、煤种与煤气成分的关系以及操作条件与气化特性的规律等等。小型气化试验研究的成果为更大型的气化装臵的设计和运行提供了依据，小型试验装臵见图3-3。
在进行干煤粉加压气化小试的基础上，西安热工研究院提出了两段式干煤粉加压气化工艺，并在中国科技部“十五”863 计划的支持下，以西安热工研究院为牵头单位，联合国内其他六家研究院所和生产单位，于2004 年在陕西渭河化肥厂建成日处理36～40t 煤的两段式干煤粉加压气化中试装臵。2005 年完成试验研究，中试装臵如图3-4所示。2006 年5 月16日通过中国科技部的验收。
西安热工研究院在该装臵上完成了若干种煤的气化试验研究，取得了充分的煤气化过程数据。试验煤种的灰分试验范围为5％～30％，挥发分试验范围为8％～40％，灰熔点试验范围为1100℃～1600℃，覆盖了从褐煤、烟煤、贫煤到无烟煤的各种煤种。不同煤种的气化煤气成分见表3-3。
表3-3 不同煤种的气化煤气成分
试装臵气化试验达到的气化指标如下：碳转化率98.9％，冷煤气效率为83.2％，比氧耗298.6Nm3/1000Nm3(CO+H2)，比煤耗518kg/1000 Nm3(CO+H2)，有效气成分（CO+H2）为91.7％。与主要进口煤气化工业装臵的合成气成分指标的对比显示：两段式气化炉的煤气成分明显好于水煤浆进料的TEXACO 气化炉，与干法进料的SHELL气化炉相当，在部分成分上甚至高于SHELL气化炉。具体比较指标及结果见表3-4：
表3-4 与主要进口煤汽化炉合成气成分指标对比
目前该技术已经进入工程放大阶段，计划首先建设日气化原煤2000吨级的“绿色煤电”煤气化发电示范装臵，预计2009年投运。另外，在化工行业中，已与内蒙世林化工有限公司签订技术转让合同，目前已进入施工设计阶段。另外，1000吨/天级两段式干煤粉加压气化炉（激冷流程）已经应用于山西华鹿煤炭化工有限公司年产30万吨甲醇项目。
两段式干煤粉加压气化技术是一种先进可行的具有广阔应用前景的气化技术，是具有自主知识产权的加压气流床气化技术。
归结起来，两段式干煤粉加压气化技术具有以下特点：（1）加压操作，两段式气化，气化温度高；（2）干煤粉进料，煤种适应范围广；（3）碳转化率高，冷煤气效率高，耗氧低，总热效率高达98%左右。气体产品相对洁净，不含重烃，煤气中有效气体（CO+H2）体积分数高达90%以上。
高灰熔点（粉）煤加压气化
高灰熔点（粉）煤加压气化是兖矿集团承担的十一五“863”项目，针对我国煤炭中高灰（平均23%）、高灰熔点（流动温度大于1500℃）的煤占总储量的50%左右的情况，研究和开发适应高灰、高灰熔点煤的新型工业气化技术，以满足未来大规模气化需求，具有重要的战略意义。
高灰熔点（粉）煤加压气化技术开发项目的研究目标是建成一套日处理1000吨煤，具有自主知识产权的加压气流床气化工业示范装臵，对高灰熔点煤排渣关键技术和设备进行试验研究，完成中国典型高灰熔点煤的工业示范装臵气化试验，通过长周期运行稳定性考核，主要技术指标达到国外同类技术水平。
该项目的研究内容是通过千吨级工业示范装臵的建立和运行，重点研究工业规模高灰熔点粉煤输送与供料过程，排渣工艺、加压气流床气化工艺及关键设备和工程放大技术，过程控制系统及系统模拟，示范装臵设计、调试与优化运行，研究解决影响示范装臵长周期、稳定、高效运行的技术问题。
主要的技术指标如下：（1）单台气化炉日处理煤量≥1000吨；（2）采用灰熔点（FT）≥1500℃的煤种为气化原料煤；（3）碳转化率≥98%（干煤粉），≥95%（水煤浆）；（4）冷煤气效率≥79%（干煤粉），≥73%（水煤浆）；（5）合成气有效气成分（CO+H2）含量≥89%（干煤粉），≥80%（水煤浆）；（6）比氧耗≤350 Nm3O2/1000 Nm3(CO+H2) （干煤粉），≤380 Nm3O2/1000 Nm3(CO+H2)（水煤浆）；（7）满负荷考核连续稳定运行≥72小时。
兖矿贵州能化公司计划2010年前在贵州建成处理量1200吨/天的工业示范装臵，目前兖矿在山东滕州的水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心建立了一套中试装臵。
灰熔聚流化床粉煤气化
流化床粉煤气化工艺是众多煤气化方法之一。我国在20世纪50年代就从国外引进了Winkler煤气化技术，并经长期不断改进，运行水平不断提高，但始终没有成为一种国内主流的煤气化技术。
目前全国绝大部分中、小化肥和化工企业仍采用固定床气化炉，其原料煤主要为山西、宁夏等地的无烟块煤，运输费用以及涨价因素导致原料煤成本大幅度上升，企业经济效益受到较大影响。采用灰熔聚循环流化床粉煤气化技术，企业可使用当地价格相对较低的粉煤，实现原料煤本地化，节约运输费用，降低产品成本，让利于农民，达到支援农业、反哺农业的目的。
灰熔聚流化床粉煤气化技术由我国自主开发，并已实现了工业化运用。该技术具有以下特点：（1）煤种适应性广，可实现气化原料本地化；（2）操作温度适中，无特殊材质要求；（3）操作稳定，连续运转可靠性高；（4）工艺流程简单，气化炉及配套设备结构简单，造价低，维护费用低；（5）产品气中不含焦油和挥发份，洗涤水净化容易；（6）设备投资低，气化条件温和，消耗指标低，煤气成本低。
从1994年起，中科院山西煤化所已进行了加压灰熔聚流化床气化技术小型装臵的研究开发，气化炉设计压力1.5MPa(表压)，直径200mm(后改用为300mm)，处理能力3t/d，完成了神木煤、无烟煤和石油焦加压气化试验。已取得的阶段性成果表明，2400mm工业气化炉加压到1.0MPa时，单炉处理量可达500t煤/d，配套10万t/a合成氨或甲醇；加压到2.5MPa~3.0MPa时，单炉处理量可达1000t煤/d，配套20万t/a合成氨或甲醇。
2004年在山西省发改委的支持下中科院山西煤化所与山西晋城无烟煤业集团合作成立了“山西省粉煤气化工程研究中心”。2005～2006年设计并建立了可获得工业放大数据和经验的大型加压灰熔聚流化床粉煤气化半工业装臵。2007年初完成建设，经半年的设备调试和完善，进行了17次实验，2007年12月完成了1.0MPa压力的长周期试验，取得了较好的数据并积累了运行经验。
中科院山西煤化所在3．0MPa 半工业化加压灰熔聚流化床粉煤气化技术平台上完成1.OMPa 的72小时长周期加压试验，设备运行平稳，达到了预期技术指标，标志着加压灰熔聚流化床粉煤气化技术取得重大突破。这次试验以晋城无烟煤为原料，煤处理量2.5吨／小时(60吨／天)，操作温度为1020℃~1050℃，试验结果为：碳转化率—87％，煤气产率—1.8Nm3干煤气／kg 煤，有效气体(CO+H 2)含量65％~66％。结果表明：1.0MPa 工业气化装臵(Φ2.4m)处理能力将可达到600吨煤／日，单台炉可配套12万吨甲醇(或氨)／年系统。图3-6为加压灰熔聚流化床粉煤气化技术半工业化装臵照片：
陕西秦晋煤气化工程设备有限公司、陕西秦能天脊科技有限公司在部分借鉴陕西煤化所灰熔聚流化床粉煤气化技术的基础上也独立研究开发具有自主知识产权的灰熔聚循环流化床粉煤气化技术(CAGG TM ) 。在常压灰熔聚循环流化床粉煤气化技术的基础上，
陕西秦晋煤气化工程设备有限公司和陕西秦能天脊科技图3-6 加压灰熔聚流化床粉煤气化技术半工业化装臵
有限公司的加压技术的开发也一直在进行着。陕西秦能天脊科技有限公司联合相关单位，正在进行加压(3. 0 MPa)工艺开发单( PDU)的开发研究工作。目前PDU 的设计方案已编制完成，正在进行专家评审，PDU装臵有望2007年下半年开工建设。届时，我国将拥有自己的加压PDU装臵，可开展煤质活性评价以及煤种试烧试验工作，为加压(3. 0 MPa)粉煤气化技术的中试开发提供详实的基础设计数据。加压(3. 0 MPa)粉煤气化技术的成功开发，将可以满足国内广阔的煤化工市场以及煤气化整体联合发电( IGCC)的要求。
在现阶段中、小规模煤气化装臵原料结构调整中又掀起了利用流化床气化法进行原料煤本地化改造的热潮。2004年国家发改委、中氮协会、小氮协会等已正式将此技术向全国中、小化肥企业推荐，其市场前景良好。
在常压灰熔聚循环流化床粉煤气化技术工业示范装臵成功运行的基础上，目前工业化装臵的市场推广工作进展顺利，已签定技术许可合同的项目有天津碱厂油改煤项目、天脊潞化甲醇补碳项目、平煤飞行公司合成氨改造项目(一期、二期)以及太化集团合成氨改造项目等。天津碱厂油改煤项目已于2005年9月成功开车。天脊潞化项目详细设计工作已结束，预计2007年下半年投料运行。平煤飞行公司项目(一期)计划2006年下半年投料运行，二期工程预计在2007年上半年投料运行。太化集团项目目前正在进行详细设计工作，关键设备订货已结束，计划2006年下半年投料运行。另有若干项目已进入可行性报告编审阶段，山东、河南、湖南以及山西多家化肥企业经过考察已有合作意向。
灰熔聚循环流化床粉煤气化技术在燃料气领域的应用灰熔聚循环流化床粉煤气化技术除用于合成氨(或甲醇)原料气生产以外，还可以用于工业燃料气的生产，并且根据对燃料气压力的不同要求，将气化炉操作压力提高至0. 3～0. 5MPa，并保证可靠、稳定地运行。另外，根据对燃料气热值的不同要求，可进行纯氧、富氧或空气造气。
灰熔聚循环流化床粉煤气化技术制氢及羰基合成随着国家环保要求的不断提高，对成品油的质量要求越来越高，成品油需加氢以制得高质量油料。一般炼油厂用炼油过程中所得干气即可实现加氢能力的平衡，而目前石化企业普遍加氢能力不足。用炼油企业的副产品——石油焦进行气化制氢是可选方案之一，但国内尚无石油焦气化制氢的工业化运行业绩。另外，石油焦的市场价格远高于粉煤，
与粉煤相比，石油焦气化制氢经济性不足。
因此，煤制氢技术将成为石化行业补充氢源的理想选择。相对于国外煤气化技术，具有我国自主知识产权的灰熔聚循环流化床粉煤气化技术的投资、消耗、成本低并且产业化装臵已成功运行，单套制氢能力分别为12 500 m3 /h (标态，常压) 、32 000 m3 /h (标态，加压) ，可满足不同规模的氢源要求，市场应用前景广阔。另外，灰熔聚循环流化床粉煤气化技术用二氧化碳代替部分水蒸气进行气化，以提高煤气中的一氧化碳产量，可作为羰基合成的
在使用该项技术时，炉煤粉的筛分干燥十分重要，煤中水份大于8%则进煤不畅，并且使气化炉进煤量时大时小，操作难以稳定。一般要求入炉煤含水小于5%，粒度小于1毫米的细粉占比重不要大于20%，最好控制在10%以下。
灰熔聚流化床粉煤气化对原料煤的具体要求为：（1）入炉煤的粒度≤6 mm，
（2）其中≤1 mm的不超过40%，≤0. 14 mm的不超过10% ，≥6 mm的不超过1%；
灰熔点要高，一般要求ST≥1250 ℃为好，若太低，将影响气化炉能力的发挥；（3）焦渣特性≤ 6，以2～4为最好；（4）水分< 5% （指煤的外表水分），以确保入炉煤的输送畅通；（5）灰分≤40%便可使用，但灰分为18%～20%时最佳。
航天炉煤气化
国产航天炉气化技术又称HT-L粉煤气化技术，由中国航天科技集团公司下属北京航天石化技术装备工程公司开发。航天炉煤气化技术特性如下: （I）干煤粉进料：20 ～90微米煤粉颗粒惰性气体输送：氮气或二氧化碳高压气化炉：2.0～4.0MPa。其优点表现在：⑴干煤粉进料气化效率高严格控制进料煤粉的水含量。与湿法比较，1Kg水煤浆可以减少蒸发0.35Kg水，节约～2600KJ 的能量，折算标煤0.113Kg（5500Kcal/Kg），占进煤量的17％。粉煤气化比水煤浆气化：冷煤气效率提高10％，氧耗量降低15～25％。有效气产量提高6％。⑵先进成熟的干煤粉密相输送技术悬浮速度7～10m/s，固气比480Kg/m3，载气量少。⑶强化燃烧，提高了单位体积的产气率，气化强度高在同样生产能力下，与常压炉相比，设备尺寸最小，结构紧凑，占地面积小，燃烧效率提高。
（II）气化炉膛允许操作温度：1400 ～1900℃，其优点表现在：⑴煤种适应性范围广煤的灰熔点可选范围宽（1250 ～1650℃），气化原料可选范围广；⑵碳转化率高、粗合成气品质好，CH4含量低碳转化率设计值≥99.5%，出口合成气有效气体(CO+H2)体积≥90%，CH4体积≤130PPm。⑶提高反应速率，可缩短反应停留时间高温、高压提高反应速率。与水煤浆气化工艺比，更容易达到平衡状态。平均炉内停留时间10S。⑷干煤粉纯氧燃烧，提高火焰中心温度，火焰短燃烧器火焰的中心温度：1800～2150℃。
（III）单烧嘴顶烧组合燃烧器优点：⑴燃烧火焰、炉内物料流场与炉膛结构有较好的符合炉内煤粉热解区、火焰燃烧区、烟气射流区、烟气回流区以及二次反应区分布合理。反应停留时间满足气化要求⑵燃烧负荷调节范围大负荷调节范围：60%～120 %⑶燃烧器结构设计合理、具有良好的燃烧性能中心氧与旋流煤粉混合充分，煤粉反应完全；火焰形状、稳定性好；⑷安装、调试、维护方便集高能电点火装臵、液化气(柴油）点火烧嘴、火检为一体，独立冷却水外盘管，拆装维护方便。⑸精良的加工制造工艺关键材料采用进口材料或同类特制国产材料，焊接和组装工艺严格按规范执行，整体热处理消除热应力。⑹烧嘴的设计寿命大大延长水冷夹套式烧嘴冷却方案，可保证烧嘴长周期运行稳定可靠。设计寿命20年，烧嘴头部局部维护时间6月一次。
（IV）密闭式盘管水冷壁辐射室结构，设计寿命20年优点：⑴水流量分布均
匀“四进四出”结构可以保证管程流阻分布均匀。⑵控制盘管内水汽化率，调节炉内热平衡水汽化率6.5%，蒸汽产量～22000Kg/H（满负荷）。⑶盘管焊接接头少单根直管可达12m。⑷盘管轴向热膨胀量较小盘管热应力分析表明，径向热膨胀量6mm。⑸多组冷却水盘管便于维护和更换烧嘴盘管、渣口盘管分别进水，易于调节和更换⑹制造加工工艺成熟专用盘管热弯、焊接、组装、检验生产线。
（V）“自我修复式”耐火材料结构，维护量少优点：⑴“自我修复式”耐火材料结构，提高材料的使用寿命水冷壁外可以形成稳定的固渣层3～5mm，“以渣抗渣”，抵抗气体和熔渣的冲刷和磨损⑵水冷壁降低耐火材料的蚀损率保证SiC材料的使用温度＜1400℃，保证高温强度不降低⑶耐火材料的组合结构，降低炉膛散热损失炉内向外依次有液渣、固渣、SiC耐火材料、水冷壁、惰性气体保护层、高铝不定型耐火材料、外保温层，散热损失小⑷耐火材料的选材具有低的气孔率、较高的高温强度、较好的热稳定性不定型耐火材料最大粒径小于4mm，高温耐压强度≥85N/mm2，永久热变形≤0 .73%，有效的不定型结构设计⑸耐火材料的施工、养护、维护和更换方便，价格低
（VI）急冷、水浴式合成气冷却及洗涤方案，可靠性好优点：⑴技术方案成熟可靠Texaco工艺成熟结构，理论分析和模拟计算结果与实际情况符合很好。⑵对急冷环有成熟的工程业绩和分析数据对急冷环结构有长期的研究，形成独有的急冷环技术。⑶合成气急冷效果明显降低合成气流速、保持液膜厚度有助于急冷。
⑷除渣、除灰效果明显水浴比喷淋、气体降温更有利于合成气中固相的除去⒌合成气中增加的饱和水可直接用于变换工序
（VII）燃烧效率高、环保性能好优点：⑴冷煤气效率、热效率都高于湿法工艺控制煤粉进料水含量降低能量消耗，冷煤气效率比湿法提高10％，热效率提高6％⑵高温煤气化，C转化率高于湿法工艺C转化率≥99.5%，比湿法工艺提高1%，降低固渣排放⑶纯氧燃烧，比常压炉降低空气排烟损失额定工况热效率不小于95%⑷盘管冷却水副产中压蒸汽回收炉内燃烧热量3~5%⑸控制N2进炉量，可以降低NOx的排放固气比达12:1，载气量较少⑹废水有害成分极少，生化处理后可直接排放；固渣捕集完全，可用做建筑材料或深埋，对环境无其他污染。
（VIII）连续运行时间长、生产调幅能力强优点：⑴采用成熟的工艺路线充分吸收现有煤化工工艺及粉煤锅炉成熟技术，生产工艺流程容易打通，降低投资
风险和研制周期；⑵关键设备有大量的工程业绩和专业制造厂家Texaco炉、燃烧器、水冷壁等都已国产化和在其他类似的工业产品中使用，产品的质量可以保证⑶粉煤燃烧器的使用周期长烧嘴头部的冷却条件比Texaco 炉好，冷却盘管降低烧嘴头部的局部温度，可以延长材料的使用寿命⑷粉煤燃烧器更换维护方便⑸炉膛操作比Shell炉方便单烧嘴的点火、燃烧负荷调节、控制系统都比多烧嘴优越⑹水冷壁提高耐火材料的使用寿命，更换维护简便
归结起来，国产航天炉煤气化技术具有一下显著特点：（1）干煤粉进料，惰
（2）加压操作（2.0~4.0MPa），高温煤气化（1400~1900℃）；性气体输送（N2或CO2）；
（3）碳转化率高（≥99%），冷煤气效率高（≥82%），有效气体成分（≥90%）；（4）煤种适应范围广，控制系统自动化程度高，燃烧效率高，环保性能好；（5）具有自主知识产权，主要设备可完全实现国产化。
航天炉煤气化工艺采用干法进料，运用先进成熟的干煤粉密相输送技术，用高压氮气或加压CO2输送入气化炉。悬浮速度7～10 m/s，固气比480 Kg/m3，载气量少。干煤粉粒度为20～90微米，煤的灰熔点可选范围宽1250～1650℃，气化原料可选范围广。该工艺过程对煤的特性，如煤的粒度、粘结性、含水量、含硫量、含氧量及灰分含量均不敏感。
恩德炉煤气化
恩德炉粉煤流化床气化技术是朝鲜咸竟北道恩德郡的七七化工厂在原温克勒粉煤流化床气化炉的基础上，逐步改进和完善的一种煤气化工艺。该煤气化技术由辽宁恩德工程建设有限公司于20世纪90年代引进中国。
恩德炉型以粉煤为原料，采用不同的气化剂，可生产空气煤气、半水煤气和水煤气，分别用于工业加热炉煤气、民用燃料和化工合成气。目前该装臵已经全部实现国产化。恩德炉的造气系统主要包括原料煤配臵、造气、气体的初步净化以及配套的空分装臵。生产工艺为常压气化，操作温度在900～1 000 ℃之间，采用固态排灰方式，灰渣含碳量< 10% ，所产煤气有效气含量为65%～70%。对于气量40 000 m3 /h的装臵，如果采用1台造气炉，整套煤气化系统投资约8 000万元，其中恩德炉投资约3 200万元，空分系统投资3 000万元。如果采用2台20 000 m3 /h 的造气炉，整套系统投资约9000万元。该技术采用的原料主要是褐煤、长焰煤、不黏性和弱黏性烟煤，不仅要求煤的灰分少于25%～30% ，灰熔点高( ST大于1250℃) ，而且要求低温化学活性好(在950℃时大于85% ，在1000℃时大于95%)。目前该设备生产能力主要有10000、20000、40000 m3/h 3种。考虑到设备的检修对装臵运行稳定性的影响，一般1套装臵需采用2台或2台以上造气炉，从而避免在1台设备出现故障时不会造成装臵停车。
恩德炉目前在国内的应用装臵有18套，其中7套以上用于合成氨装臵。国内第1套恩德炉的造气装臵于2001 年在江西景德镇投产，装臵规模为10000 m3/h，随后黑龙江黑化集团有限公司、吉林长山化肥集团有限公司、安徽淮化集团有限公司、黑龙江倍丰集团宁安化工公司、吉林北方气体等化工企业的恩德炉煤气化装臵相继建成投产。
恩德炉气化的优势和不足体现在：(1)由于恩德炉造气技术可以全部做到国产化，故投资相对较少，10 万t/ a合成氨装臵投资约7 000万～8 000万元，与其他连续造气方式相比，投资较低；(2) 该炉型采用褐煤和长焰煤为原料，价格比山西白煤低，从而可以降低造气成本，但对原料煤的黏性等指标要求较严格。目前该煤种主要分布在吉林、内蒙古、广西、云南、河南义马等地，在国内的分布并不广泛，因此该造气方式由于原料的限制在较大程度上影响了它的推广。这也
是该炉型一个较为主要的缺陷；(3) 该炉型最大能力发气量为40 000 m3 /h。由于为常压气化方式，一方面对于取代国内普遍应用的固定床间歇气化造气炉有较大优势，另一方面也使该炉型在装臵的大型化方面受到一定限制；(4) 考虑到装臵的运行稳定性，一般1套装臵需采用2台以上造气炉，从而导致投资增多、占地增大，操作复杂程度增加。
多元料浆煤气化
多元料浆加压气化技术是西北化工研究院提出的，具有自主知识产权的煤气化技术。对该技术的研究开始于20世纪60年代后期，历时30多年，属于湿法气流床加压气化技术。
多元料浆的基本原理是在水煤浆中加入一定的石油焦或油等其他可燃碳质原料，替代水煤浆中的一部分水，使气化过程所需的水分更接近于气化反应工艺条件所需要的水蒸气量，增加入炉料浆中的含碳有效反应物浓度，提高所生成煤气中CO、H2的含量，减少氧气和原料煤的消耗，从而降低能耗和生产成本，提高经济效益。
多元料浆加压气化通过加入固体或液体含碳物质(煤/石油焦/石油沥青/油/煤液化残渣等)与流动相(水/废液/废水)通过添加助剂(分散剂/稳定剂/pH 值调节剂/湿润剂/乳化剂)所制备的料浆，与氧气进行部分氧化反应，生成以CO和H2为有效组分的原料气，可用于合成氨、合成甲醇、制氢、合成油品、联合循环发电等。其基本生产装臵与水煤浆加压气化技术相仿，属气流床单烧嘴下行制气。典型的多元料浆组成为煤60%～65%，油料10%～15%，水20%～30%，黏度不大于2500cP。
多元料浆气化技术于2001年实现工业应用。截止到2006年6月底，多元料浆气化技术已在中国大陆十多套工业装臵上实现工业应用，涉及3万～30万t/ a合成氨、20万～60万t/ a甲醇以及50万t/ a煤制油装臵，目前国内已经有3套工业装臵平稳运行，属于较有前途的煤气化方式，但在原料上仍有一定限制性。
多元料浆加压气化技术具有原料适应性广、气化指标先进、技术成熟可靠、投资费用低等特点。该技术也已实现单线500 t/ d 的气化炉加激冷流程的工业化运行。
GE水煤浆煤气化
GE德士古( Texaco)水煤浆加压气化技术是在20世纪50年代初期，由美国德士古公司在重油部分氧化气化基础上开发成功的，随后在日本、瑞典和意大利等国实现工业应用。1998年该公司和中国水煤浆气化及煤化工中心合资成立德士古气化服务有限公司，介绍推广该公司水煤浆加压气化技术。
该技术属气流床加压气化技术，工艺流程主要包括煤的研磨和煤浆制备、煤浆储运、煤气化及合成气洗涤、渣水处理系统以及配套的空分等部分。气化炉热量利用有激冷、废锅、激冷和废锅结合3种流程，可以根据产品选择合适的流程。生产合成氨和甲醇的生产装臵一般采用激冷流程，所得煤气的汽气比和氢碳比均较高。气化炉采用湿法进料，液体排渣技术，煤浆含水量约30%～40%。装臵的造气压力在2.5～6.5MPa，4.0MPa装臵较为普遍。气化炉操作温度为1300～1400℃，比原料煤的灰熔点高50～100℃。有效气比氧耗为336～410m3/km3，比煤耗为550～620 kg/km3。气体有效成分80%～84% ，碳转化率超过97%。由于是高温气化，气体中含甲烷很低(CH4含量≤0.1% )，无焦油，对环境影响小，便于气体净化。
我国于1989年在兖矿鲁南化肥厂引进了第1套德士古水煤浆加压气化装臵，目前上海焦化厂、陕西渭河化肥厂、淮南化肥厂、吉化公司化肥厂和金陵石化等十多家企业采用德士古煤气化技术用于生产合成氨和甲醇等化工产品。由于采用加压气化，气化炉结构简单，因此单炉生产能力高，目前国内装臵最大投煤量为1000 t/d，国际最大装臵投煤量为2 000 t/d，1台气化炉产甲醇20万～30万t/ a。该装臵在国内已有多年使用经验，设备国产化率较高，可达90%以上，因此装臵投资相对较低。1套投煤量为500 t/d、气化压力为4. 0MPa的气化炉系统投资约7000 万元; 1套投煤量为1 000 t/d、气化压力为4.0MPa的气化炉系统投资约11000万元。该技术的特点之一是对煤种的适应性广，气煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、高硫煤以及低灰熔点的劣质煤、石油焦等均能用作气化原料，但并不是所有煤种均适合。为了保证系统长周期稳定运行，灰分低、灰熔点低、黏温特性好的煤比较适应该技术，一般要求原料煤灰分控制在20%以下，灰熔点在1300℃以下。
GE德士古水煤浆加压气化技术存在的优势和不足体现在以下方面：(1) 德士古工艺在我国已有十多年的生产应用经验，在该工艺技术涉及到的设计、设备制
作、安装、装臵开车、操作等方面均具有丰富经验，技术成熟可靠，设备国产化率高。(2) 目前影响德士古气化装臵长周期稳定运行的关键因素是气化炉烧嘴运行周期短。气化炉烧嘴运行周期一般不超过2个月，烧嘴即因为喷头磨损、裂纹等问题而需要更换。这是造成德士古气化装臵必需有备炉的主要原因，从而导致装臵投资增加，运行费用增加。(3) 目前国外向火面耐火砖使用寿命达2年，国内耐火砖使用寿命约1年，耐火砖更换费用占整个装臵维修费用的1 /2以上，更换时间超过1个月。(4)该工艺存在黑水系统结垢、气化炉带水等问题，影响了装臵的连续稳定运行。(5) 该技术的煤气化炉仅有1个烧嘴，因此操作弹性相对较低，归结起来，GE水煤浆气化工艺的特点体现在以下方面：将煤加水磨成浓度为60%～65%的水煤浆，用纯氧作气化剂，在高温、高压下进行气化反应，气化压力在3.0～8.5 MPa，气化温度约1400℃，煤气成分CO+H2为80%左右，碳转化率96%～99%。该技术煤气化强度大，气化炉结构简单。
水煤浆气化工艺过程包括水煤浆制备、水煤浆加压气化和灰水处理三部分。水煤浆制备一般采用湿法棒磨或球磨。磨煤机的选型往往和介质类型、给料颗粒大小、给料湿度、给料速率等参数有关。
多喷嘴对臵式水煤浆煤气化
多喷嘴对臵式水煤浆煤气化由华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司等单位联合开发,具有国内自主知识产权,是在德士古水煤浆气化技术的基础上进行改进的一种气流床加压气化技术,相当于国产德士古技术。该技术第1套示范化装臵于2005年10月在兖矿鲁南化肥厂正式投入运行,装臵配套2台气化炉,日投煤量1000 t,年产甲醇24万t并配套发电项目,目前已正常运行1年多,属较新的煤气化技术。
目前除兖矿鲁南化肥厂采用该技术生产甲醇以外, 2004年在华鲁恒生建设了第2套投煤量650t/d,操作压力6. 5 MPa的煤气化装臵,目前运转正常。国内多家企业也已采用或拟采用多喷嘴对臵式水煤浆气化技术建设煤化工装臵或IGCC发电装臵,拟建装臵有江苏灵谷集团年产40万t/ a合成氨项目、滕州凤凰化肥有限公司60万t/ a醇氨项目、镇江索普集团60万t/ a醋酸配套造气项目。该技术目前在国内推广速度较快,使用前景亦较好。
该技术属气流床加压气化装臵,湿法进料,液态排渣。煤气化系统主要由水煤浆制备装臵、四喷嘴对臵煤气化装臵、煤气初步净化装臵、含渣水处理装臵及配套空分装臵等部分组成。气化压力为3.0～6.5MPa,操作温度1200～1300℃,残渣含碳量≤5% ,有效气含量≥83%,碳转化率≥98% ,有效气(CO+H2)比氧耗360～380 m3 /km3 ,有效气比煤耗540～570 kg/km3。
多喷嘴对臵式水煤浆煤气化技术的优势与不足主要体现在以下几个方面：(1)由于该技术是在原德士古煤气化技术的基础上发展起来的,因此,德士古技术的一些优点,如原料煤适应性较广,单台设备生产能力大等优势均得到较好继承。
(2)该技术针对德士古技术存在的主要问题,如单喷嘴造成开车率低、操作弹性小,耐火砖寿命短造成运行费用高,气化炉带水等进行了改进,从目前运行情况来看,上述问题均有明显改善。(3)该技术拥有自主知识产权,因此相对比引进技术的专利使用费大幅降低,同时在设备、材料国产化方面也有较大提高。该技术采用的喷嘴、耐火砖均为国产,降低了运行费用,缩短了供货周期。(4)由于采用四喷嘴技术,煤气化装臵投资较高,超过德士古技术的20%～30%。(5)装臵运行过程中出现的气化炉拱顶砖冲刷严重和拱顶超温等问题,影响了装臵的运行稳定性。(6)该技术属新开发的技术,目前工业化装臵运行时间相对较短,设计、操作经验较少,有些
数据需经过较长时间的运行后才能较真实的体现出来。
多喷嘴对臵式水煤浆煤气化是在德士古水煤浆煤气化技术基础上发展而来，并在原有技术上作了进一步改进，因而该技术具有德士古煤气化技术的特点。原料煤的选择以及煤粉磨制等方面应具有相似性。
咸阳职业技术学院生化工程系毕业论文（设计） 50wt/年煤气化工艺设计 1.引言 煤是由古代植物转变而来的大分子有机化合物。我国煤炭储量丰富，分布面广，品种齐全。据中国第二次煤田预测资料，埋深在1000m以浅的煤炭总资源量为2.6万亿t。其中大别山—秦岭—昆仑山一线以北地区资源量约2.45万亿t，占全国总资源量的94%；其余的广大地区仅占6%左右。其中新疆、内蒙古、山西和陕西等四省区占全国资源总量的81.3%，东北三省占 1.6%，华东七省占2.8%，江南九省占1.6%。 煤气化是煤炭的一个热化学加工过程，它是以煤或煤焦原料，以氧气（空气或富氧）、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可燃性的气体的过程。气化时所得的可燃性气体称为煤气，所用的设备称为煤气发生炉。 煤气化技术开发较早，在20世纪20年代，世界上就有了常压固定层煤气发生炉。20世纪30年代至50年代，用于煤气化的加压固定床鲁奇炉、常压温克勒沸腾炉和常压气流床K-T炉先后实现了工业化，这批煤气化炉型一般称为第一代煤气化技术。第二代煤气化技术开发始于20世纪60年代，由于当时国际上石油和天然气资源开采及利用于制取合成气技术进步很快，大大降低了制造合成
气的投资和生产成本，导致世界上制取合成气的原料转向了天然气和石油为主，使煤气化新技术开发的进程受阻，20世纪70年代全球出现石油危机后，又促进了煤气化新技术开发工作的进程，到20世纪80年代，开发的煤气化新技术，有的实现了工业化，有的完成了示范厂的试验，具有代表性的炉型有德士古加压水煤浆气化炉、熔渣鲁奇炉、高温温克勒炉（ETIW）及干粉煤加压气化炉等。 近年来国外煤气化技术的开发和发展，有倾向于以煤粉和水煤浆为原料、以高温高压操作的气流床和流化床炉型为主的趋势。 2.煤气化过程 2.1煤气化的定义 煤与氧气或（富氧空气）发生不完全燃烧反应，生成一氧化碳和氢气的过程称为煤气化。煤气化按气化剂可分为水蒸气气化、空气（富氧空气）气化、空气—水蒸气气化和氢气气化；按操作压力分为：常压气化和加压气化。由于加压气化具有生产强度高，对燃气输配和后续化学加工具有明显的经济性等优点。所以近代气化技术十分注重加压气化技术的开发。目前，将气化压力在P＞2MPa 情况下的气化，统称为加压气化技术；按残渣排出形式可分为固态排渣和液态排渣。气化残渣以固体形态排出气化炉外的称固态排渣。气化残渣以液态方式排出经急冷后变成熔渣排出气化炉外的称液态排渣；按加热方式、原料粒度、汽化程度等还有多种分类方法。常用的是按气化炉内煤料与气化剂的接触方式区分，主要有固定床气化、流化床气化、气流床气化和熔浴床床气化。 2.2 主要反应 煤的气化包括煤的热解和煤的气化反应两部分。煤在加热时会发生一系列的物理变化和化学变化。气化炉中的气化反应，是一个十分复杂的体系，这里所讨论的气化反应主要是指煤中的碳与气化剂中的氧气、水蒸汽和氢气的反应，也包括碳与反应产物之间进行的反应。 习惯上将气化反应分为三种类型：碳—氧之间的反应、水蒸汽分解反应和甲烷生产反应。 2.2.1碳—氧间的反应 碳与氧之间的反应有： C+O2=CO2（1）
主流煤气化技术及市场情况系列展示（之五） 壳牌煤气化技术 技术拥有单位：壳牌全球解决方案国际私有有限公司 壳牌是世界知名的国际能源公司之一。壳牌煤气化技术可以处理石油焦、无烟煤、烟煤、褐煤和生物质。气化炉的操作压力一般在，气化温度一般在1400～1700摄氏度。在此温度压力下，碳转化率一般会超过99%，冷煤气效率一般在80～83%。对于废热回收流程，合成气的大部分显热可由合成气冷却器回收用来生产高压或中压蒸汽；如配合采用低水气比催化剂的变化工艺，在变换单元消耗少量蒸汽即可保证变换深度要求，剩余大量蒸汽可送入全厂蒸汽管网，获得可观的经济效益。 目前，壳牌全球解决方案国际私有有限公司负责壳牌气化技术的技术许可，工艺设计以及技术支持。2007年壳牌成立了北京煤气化技术中心，2012年初，壳牌更是将其全球气化业务总部也从荷兰移师中国，这充分体现了壳牌对中国现代煤化工蓬勃发展的重视，同时壳牌也能更好地利用其全球气化技术能力，贴近市场，为中国客户提供更加快捷周到的技术支持。目前，在北京的壳牌煤气化技术团队可提供从研发、工程设计、培训、现场技术支持以及生产操作和管理的全方位技术支持和服务。 一、整体配套工艺 根据不同的煤质特性以及用户企业的不同生产需求和规划，壳牌开发了下面3种不同炉型： 壳牌废锅流程是当前工业应用经验最丰富的干粉气化技术。它的效率和工艺指标的先进性已经得到了验证和认可，而且在线率也在不断创造新的世界纪录，大部分客户已实现满负荷、长周期、安全、稳定运转。如果业主比较关注热效率,全厂能效和环保效益的话，采用壳牌废锅流程并配合已成功应用的低水气比变换技术应该是最合适稳妥的方案。 壳牌上行水激冷流程特别适合处理有积垢倾向的煤种；适合大型项目，此外投资低，可靠性高。对于比较关注在线率和低投资的业主，采用壳牌上行水激冷流程应该是最合适稳妥的方案。
精心整理 煤气化工艺流程 1、主要产品生产工艺 煤气化是以煤炭为主要原料的综合性大型化工企业，主要工艺围绕着煤的洁净气化、综合利用，形成了以城市煤气为主线联产甲醇的工艺主线。 主要产品城市煤气和甲醇。城市燃气是城市公用事业的一项重要基础设施，是城市现代化的重要标志之一，用煤气代替煤炭是提高燃料热能利用率，减少煤烟型大气污染，改善大气质量行之 化碳 15%提 作用。 2 。净化 装置。合成甲醇尾气及变换气混合后，与剩余部分出低温甲醇洗净煤气混合后，进入煤气冷却干燥装置，将露点降至-25℃后，作为合格城市煤气经长输管线送往各用气城市。生产过程中产生的煤气水进入煤气水分离装置，分离出其中的焦油、中油。分离后煤气水去酚回收和氨回收，回收酚氨后的煤气水经污水生化处理装置处理，达标后排放。低温甲醇洗净化装置排出的H2S到硫回收装置回收硫。空分装置提供气化用氧气和全厂公用氮气。仪表空压站为全厂仪表提供合格的仪表空气。 小于5mm粉煤，作为锅炉燃料，送至锅炉装置生产蒸汽，产出的蒸汽一部分供工艺装置用汽
，一部分供发电站发电。 3、主要装置工艺流程 3.1备煤装置工艺流程简述 备煤工艺流程分为三个系统： （1）原煤破碎筛分贮存系统，汽运原煤至受煤坑经1#、2#、3#皮带转载至筛分楼、经节肢筛、破碎机、驰张筛加工后，6~50mm块煤由7#皮带运至块煤仓，小于6mm末煤经6#、11#皮带近至末煤仓。 缓 可 能周期性地加至气化炉中。 当煤锁法兰温度超过350℃时，气化炉将联锁停车，这种情况仅发生在供煤短缺时。在供煤短缺时，气化炉应在煤锁法兰温度到停车温度之前手动停车。 气化炉：鲁奇加压气化炉可归入移动床气化炉，并配有旋转炉篦排灰装置。气化炉为双层压力容器，内表层为水夹套，外表面为承压壁，在正常情况下，外表面设计压力为3600KPa（g），内夹套与气化炉之间压差只有50KPa（g）。 在正常操作下，中压锅炉给水冷却气化炉壁，并产生中压饱和蒸汽经夹套蒸汽气液分离器1
第一章煤的组成和性质 一、煤的形成 煤是一种固体可燃有机岩。它是由植物遗体转变而来的大分子有机化合物。大量堆集的古代植 物残体在复杂漫长的生物、地球化学、物理化学作用下，经过不断的繁衍、分解、化合、聚集后， 植物中的碳、氢、氧以二氧化碳、水和甲烷的形式逐渐放出而生成含碳较多，含氧较少的成煤植物， 再经煤化作用依次形成为：泥炭→褐煤→烟煤→无烟煤→超级无烟煤。 二、煤的元素分析和工业分析： 1、煤的元素分析主要包括：碳、氢、氧、氮、硫五种元素。 ●碳是其中的主要元素。煤中的碳含量随煤化程度增加而增加。年轻的褐煤含碳量低，烟煤次之， 无烟煤最高。 ●氢是煤中的第二大元素，其燃烧时可以放出大量的热量。煤中的氢含量随煤化程度加深而减少； 褐煤最高，无烟煤最低，烟煤居中。 ●氧也是组成煤有机质的一个重要元素。氧元素在煤的燃烧过程中并不产生热量，但能与氢生成 水，吸收燃烧热。是动力用煤的不利元素。它在煤中的含量随煤化程度的加深而降低。 ●氮在煤中的含量比较少，随煤化程度变化不大。主要于成煤的植物品种有关。 ●硫是煤中的最有害杂质。燃烧时会生成二氧化硫，它不仅腐蚀金属设备，而且对环境有污染。 硫随成煤植物的品种和成煤条件不同而有较大的变化，与煤化程度关系不大。 2、煤的工业分析：水分、灰分、挥发分、固定碳。 ●水分：根据水在煤中的存在状态，人们把煤中水分分为：外在水、内在水、结晶水和化合水。 煤种的水对煤的工业利用和运输都是不利的。在水煤浆制备过程中，内水过高（8％）不利于 制的高浓度的煤浆。 ●灰分：煤中所有的可燃物质完全燃烧后以及煤中的矿物质在高温下产生分解、化合等复杂反应 后剩下的残渣。这些残渣几乎全部来自于煤中的矿物质。它的含量也是煤气化的主要控制指标 之一。灰分含量越高，相对碳的含量就低，粗渣和飞灰量增大。灰水处理工号的负担加大。 ●挥发分：煤在一定的温度下加热后将分解出水、氢、碳的氧化物和碳氢化合物。人们把除去分 解水后的分解物称作挥发分。挥发分随煤化程度的增加而降低的规律非常明显。利用挥发分可 以计算煤的发热量和焦油产率。原料挥发分髙时，制的的煤气中甲烷等碳氢化合物含量高，不 利于合成氨生产。挥发分中的焦油等物凝结后，易堵塞管道和阀门。这也就是常压固定床煤气 炉必须使用无烟煤或焦炭的缘由。 ●固定碳：煤样在900℃左右的温度下隔绝空气加热7分钟后，残余物扣除灰分后所得的百分率 即为煤的固定碳含量。 3、灰分及灰熔点：
四种煤气化技术及其应用 李琼玖,钟贻烈,廖宗富,漆长席,周述志,赵月兴 (成都益盛环境工程科技公司,四川成都610012) 摘要:介绍了4种煤气化工艺技术,包括壳牌工艺、德士古水煤浆气化工艺、恩德工艺、灰熔聚流化床气化工艺,对其技术特点、工艺流程、主要设备及应用实例进行了详细阐述,并对4种工艺进行了对比。 关键词:煤气化;壳牌工艺;德士古;恩德工艺;灰熔聚工艺;煤气炉 中图分类号:TQ546文献标识码:A文章编号:1003-3467(2008)03-0004-04 Four Coal Gasification Technologi es and Their Applicati on L I Q iong-ji u,ZHONG Y i-lie,LIAO Zong-fu, QI Chang-xi,ZHOU Shu-zhi,ZHAO Yue-xing (Chengdu Y i s heng Envir on m ent Eng i n eering Techo logy C o.Ltd,Chengdu610012,China) Abst ract:Four coal gasificati o n technologies,inc l u d i n g Shell techno logy,Texaco coa l-w ater sl u rry gasif-i cati o n,Enticknap pr ocess,ash agg l o m erati o n fl u i d ized bed gasification technology are intr oduced,and the technical features,technolog ical process,m ai n equipm ent and app lication exa m p le o f the four techno l o g i e s are descri b ed in detai.l K ey w ords:coal gasification;She ll techno logy;Texaco;Enticknap process;ash agglo m erati o n tech-nology;gas stove 1壳牌粉煤气化制取甲醇合成气 1.1壳牌工艺技术的特点 壳牌煤气化过程(SCGP工艺)是在高温加压下进行的,是目前世界上最为先进的第FG代煤气化工艺之一。按进料方式,壳牌煤气化属气流床气化,煤粉、氧气及蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内,在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。一般认为,由于气化炉内温度很高,在有氧存在的条件下,碳、挥发分及部分反应产物(H2、CO等)以发生燃烧反应为主;在氧气消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应,过程进入到气化反应阶段,最终形成以CO、H2为主要成分的煤气离开气化炉。 壳牌粉煤气化的技术特点:1干煤粉进料,加压氮气输送,连续性好,气化操作稳定。气化温度高,煤种适应性广,从无烟煤、烟煤、褐煤到石油焦均可气化,对煤的活性几乎没有要求,对煤的灰熔点范围比其它气化工艺更宽。对于高灰分、高水分、含硫量高的煤种同样适应。o气化温度约1400~1700e,碳转化率高达99%以上,产品气体相对洁净,不含重烃,甲烷含量极低,煤气中有效气体(CO+H2)高达90%以上。?氧耗低,与水煤浆气化相比,氧气消耗低,因而与之配套的空分装置投资可减少。?单炉生产能力大,目前已投入运转的单炉气化压力为3MPa,日处理煤量已达2000t。?气化炉采用水冷壁结构,无耐火砖衬里,维护量少,气化炉内无转动部件,运转周期长,无需备炉。?热效率高,煤中约83%的热能转化在合成气中,约15%的热能被回收为高压或中压蒸汽,总的热效率为98%左右。?气化炉高温排出的熔渣经激冷后成玻璃状颗粒,性质稳定,对环境几乎没有影响。气化污水中含氰化合物少,容易处理,必要时可做到零排放,对环境保护十分有利。à壳牌公司专利气化烧嘴可根据需要选择,气化压力2.5~4.0M Pa,设计保证寿命为8000h,荷兰De m ko lec电厂使用的烧嘴在近4年 收稿日期:2007-10-13 作者简介:李琼玖(1930-),男,教授级高级工程师、研究员,长期从事化工设计、建设、生产工程技术工作,主编5合成氨与碳一化学6、5醇醚燃料与化工产品链工程技术6专著,发表论文百余篇,电话:(028)86782889。
煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体，液体，固体燃料以及化学品的过程，生产出各种化工产品的工业。 煤化工包括煤的一次化学加工、二次化学加工和深度化学加工。煤的气化、液化、焦化，煤的合成气化工、焦油化工和电石乙炔化工等，都属于煤化工的范围。而煤的气化、液化、焦化（干馏）又是煤化工中非常重要的三种加工方式。 煤的气化、液化和焦化概要流程图 一.煤炭气化
煤炭气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。 煤的气化的一般流程图 煤炭气化包含一系列物理、化学变化。而化学变化是煤炭气化的主要方式，主要的化学反应有： 1、水蒸气转化反应C+H2O=CO+H2 2、水煤气变换反应CO+ H2O =CO2+H2 3、部分氧化反应C+0.5 O2=CO 4、完全氧化（燃烧）反应C+O2=CO2 5、甲烷化反应CO+2H2=CH4 6、Boudouard反应C+CO2=2CO 其中1、6为放热反应，2、3、4、5为吸热反应。 煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。 煤炭气化按气化炉内煤料与气化剂的接触方式区分，主要有： 1) 固定床气化：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。 2) 流化床气化：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。 3) 气流床气化。它是一种并流气化，用气化剂将粒度为100um以下的煤粉带入气化炉内，也可将煤粉先制成水煤浆，然后用泵打入气化炉内。煤料在高于其灰熔点的温度下与气化剂发生燃烧反应和气化反应，灰渣以液态形式排出气化炉。 4) 熔浴床气化。它是将粉煤和气化剂以切线方向高速喷入一温度较高且高度稳定的熔池内，把一部分动能传给熔渣，使池内熔融物做螺旋状的旋转运动并气化。目前此气化工艺已不再发展。 以上均为地面气化，还有地下气化工艺。 根据采用的气化剂和煤气成分的不同，可以把煤气分为四类：1.以空气作为气化剂的空气煤气；2.以空气及蒸汽作为气化剂的混合煤气，也被称为发生炉煤气；3.以水蒸气和氧气作为气化剂的水煤气；4.以蒸汽及空气作为气化剂的半水煤气，也可是空气煤气和水煤气的混合气。 几种重要的煤气化技术及其技术性能比较 1.Lurgi炉固定床加压气化法对煤质要求较高，只能用弱粘结块煤，冷煤气效率最高，气化强度高，粗煤气中甲烷含量较高，但净化系统复杂，焦油、污水等处理困难。 鲁奇煤气化工艺流程图
煤气化及多元料浆气化技术简介 (西北化工研究院) 2007-03-07 多元料浆新型气化技术属湿法气流床加压气化技术，是指对固体或液体含碳物质(包括煤/石油焦/沥青/油/煤液化残渣)与流动相(水、废液、废水)通过添加助剂(分散剂、稳定剂、PH值调节剂、湿润剂、乳化剂)所制备的料浆，与氧气进行部分氧化反应，生产CO+H2为主的合成气。水煤浆加压气化属多元料浆气化的特定型式。 1 开发背景 本院在多年煤气化技术研究基础上，特别是水煤浆加压气化技术开发研究及工业化应用积累的经验和教训，结合国内市场背景及需求情况，本项技术开发基于以下几方面原因： (1)配合实现国家”煤代油”的能源发展战略。 (2)解决水煤浆加压气化技术在工业化应用过程中暴露的问题，更有利于实现装置长周期安全稳定运行，克服水煤浆气化技术缺陷。 (3)获得自主知识产权、节省技术引进费。 (4)实现气化原料多样化，扩大原料使用范围。 在国家、中石化、中石油及企业的支持下，先后承担并完成了“煤油水混合料浆制备及气化研究”、“煤焦水乳化制浆及气化研究”、“煤沥青水浆制备及气化研究”和国家科技部攻关项目“多元料浆新型气化技术开发研究”。并同相关企业进行了卓有成效的研究，成功开发了多元料浆新型气化技术(MCSG)，并实现工业化应用。 2 技术特点、创新点和关键技术 多元料浆新型气化技术使用工艺氧气，对固态或液态含碳物质所制备的料浆进行部分氧化反应，生产合成气(CO+H2)。 工艺技术包括： 料浆制备 料浆气化 粗煤气洗涤净化 灰水处理 主要技术特点： (1)通过不同原料(特别是难成浆原料)的制浆技术研究，大大提高料浆的有效组成，降低气化过程的消耗。 (2)该技术原料适应性广，包括煤、石油焦、石油沥青、渣油、煤液化残渣、生物质等含碳物质以及纸浆废液、有机废水等。 (3)长距离料浆输送技术，解决了高浓度、高粘度料浆难输送的问题。 (4)新型结构的气化炉，具有结构简单，操作安全易控的特点，而且有利于热量回收和耐火材料保护，使用周期延长两倍左右。 (5)富有特色的固态排渣和液态排渣工艺技术，不仅解决了高灰熔点原料的气化难题，而且从技术角度解决了原料适应性问题。 (6)通过配煤技术，优化资源配置，既解决了原料成浆性问题，又解决了灰熔点问题，为多元料浆主要特色之一。 (7)独具特色的灰水处理技术(Ⅰ～Ⅲ级换热闪蒸技术)，减少了设备投资，简化了工艺流程。 (8)成熟完善的系统放大技术，解决了不同规模、不同压力等级装置的气化工程化问题。 (9)设备完全立足于国内，投资少，效益显著。 (10)三废排放少，环境友好，属洁净气化技术。
煤气化工艺流程 1、主要产品生产工艺 煤气化是以煤炭为主要原料的综合性大型化工企业，主要工艺围绕着煤的洁净气化、综合利用，形成了以城市煤气为主线联产甲醇的工艺主线。 主要产品城市煤气和甲醇。城市燃气是城市公用事业的一项重要基础设施，是城市现代化的重要标志之一，用煤气代替煤炭是提高燃料热能利用率，减少煤烟型大气污染，改善大气质量行之有效的方法之一，同时也方便群众生活，节约时间，提高整个城市的社会效率和经济效益。作为一项环保工程，（其一期工程）每年还可减少向大气排放烟尘1.86万吨、二氧化硫3.05万吨、一氧化碳0.46万吨，对改善河南西部地区城市大气质量将起到重要作用。 甲醇是一种重要的基本有机化工原料，除用作溶剂外，还可用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺、硫酸二甲酯、对苯二甲酸二甲酯、丙烯酸甲酯等一系列有机化工产品，此外，还可掺入汽油或代替汽油作为动力燃料，或进一步合成汽油，在燃料方面的应用，甲醇是一种易燃液体，燃烧性能良好，抗爆性能好，被称为新一代燃料。甲醇掺烧汽油，在国外一般向汽油中掺混甲醇5～15%提高汽油的辛烷值，避免了添加四乙基酮对大气的污染。 河南省煤气（集团）有限责任公司义马气化厂围绕义马至洛阳、洛阳至郑州煤气管线及豫西地区工业及居民用气需求输出清洁能源，对循环经济建设，把煤化工打造成河南省支柱产业起到重要作用。 2、工艺总流程简介： 原煤经破碎、筛分后，将其中5～50mm级块煤送入鲁奇加压气化炉，在炉内与氧气和水蒸气反应生成粗煤气，粗煤气经冷却后，进入低温甲醇洗净化装置
，除去煤气中的CO2和H2S。净化后的煤气分为两大部分，一部分去甲醇合成系统，合成气再经压缩机加压至5.3MPa，进入甲醇反应器生成粗甲醇，粗甲醇再送入甲醇精馏系统，制得精甲醇产品存入贮罐；另一部分去净煤气变换装置。合成甲醇尾气及变换气混合后，与剩余部分出低温甲醇洗净煤气混合后，进入煤气冷却干燥装置，将露点降至-25℃后，作为合格城市煤气经长输管线送往各用气城市。生产过程中产生的煤气水进入煤气水分离装置，分离出其中的焦油、中油。分离后煤气水去酚回收和氨回收，回收酚氨后的煤气水经污水生化处理装置处理，达标后排放。低温甲醇洗净化装置排出的H2S到硫回收装置回收硫。空分装置提供气化用氧气和全厂公用氮气。仪表空压站为全厂仪表提供合格的仪表空气。 小于5mm粉煤，作为锅炉燃料，送至锅炉装置生产蒸汽，产出的蒸汽一部分供工艺装置用汽，一部分供发电站发电。 3、主要装置工艺流程 3.1备煤装置工艺流程简述 备煤工艺流程分为三个系统： （1）原煤破碎筛分贮存系统，汽运原煤至受煤坑经1#、2#、3#皮带转载至筛分楼、经节肢筛、破碎机、驰张筛加工后，6~50mm块煤由7#皮带运至块煤仓，小于6mm末煤经6#、11#皮带近至末煤仓。 （2）最终筛分系统：块煤仓内块煤经8#、9#皮带运至最终筛分楼驰张筛进行检查性筛分。大于6mm块煤经10#皮带送至200#煤斗，筛下小于6mm末煤经14#皮带送至缓冲仓。 （3）电厂上煤系统：末煤仓内末煤经12#、13#皮带转至5#点后经16#皮
德士古煤气化工艺和炉型的选择 2008-02-24 09:27 以合成氨为例，使用人然气为原料的合成氨产量约占世界总产量的700}0。美国和前苏联两大人然气生产国以人然气为原料的合成氨和甲醇约占其木国总产量的90%以上，我国与世界情祝略有不同，人然气价格高，比中东高出4- 8倍，药为美国的1. 2- 1. 5倍，而其产量仅为美国的1/20，原苏联的1/ 30。因此，在利用和开采上都受到一定限制。我国煤炭资源丰富，日‘煤炭产地价格便宜，如山西、内蒙占、陕西几大煤炭产地，同等热值的煤价仅为世界煤价的2/ 3。以煤为原料民合成气生产己有150年的历史，选择适宜煤炭气化技术，不仅是有效地利用煤炭资源的重要途径，也是其工艺是否经济合理的关键环节。 1煤气化工艺的选择 以煤为原料制取合成氨原料气的技术主要有4种:德士占水煤浆气化、谢尔粉煤气化、鲁奇碎煤气化和 U G1常压气化。 U Gl常压气化技术成熟，工艺可靠，但必须使用无烟块煤，设备能力低，二废量大等缺点，不能满足大型化的要求。鲁奇气化技术虽然技术成，在我国已有大型化装置运转，但其最大缺点是气化温度低，产生的苯、酚、焦汕、废水等有害物质难以处理，污染大，原料可利用率低，粗合成气中甲烷含量高， 只适于作城市煤气，不宜作合成气。 谢尔干粉煤气化技术，虽然炭转化率高，有效气体成分高，水冷壁寿命为25年，喷嘴设计寿命为1年;但山于是干粉进料，气化压力不能太高，操作有一定难度，目前世界上工业装置只有1套生产粗煤气用于联合循环发电，另外该技术全而依赖进口，关键设备}+}内不能制造，技术支撑率较低， 用于生产合成气风险较大。 德士占水煤浆气化技术除氧耗高外，有如卜特点:①中一台炉处理煤量大，生产能力高;C气化压力高，合成气压缩功耗省，合成氨能耗低;C有效气(co+ Hz)含量高，适于作合成气;}k的适应性宽，可利用粉煤，原料利用率高;墓艺废量小，污染环境轻，废渣可做水泥原料;⑧国内已有4套装置运行，可借鉴的生产管理经验多;7科研部门已掌握了该技术，技术支撑率高，大部分设备国内能制造，设备能国产化。德士占 的最大缺点是，烧 嘴寿命短为45 d，但国内史换时间仅为4h，耐火砖每年需史换1次，史换时间为45 d,在两台气化炉生产，不考虑备用炉卜检修期内基木上能保持生产的进行。 鉴于德士占有以上特点，新建大型合成氨国产化工程气化部分采用德士占水煤浆气化技术。 2气化压力的选择 对于德士占水煤浆技术采用4. OMYa和6. 5 MYa两种工艺，气化消耗、采用6. 5 MYa气化具有 以卜优点: 1)气化压力高，煤气中有效气量略有卜降，氧气用量、原料煤消耗略有增加，增减幅度小于0. 20}0 ,影响甚微。但气化反应是体积增大的反应，压缩1. 0m3的氧气，相当于压缩3. 1 m3的煤气效果，可见提高操作压力可节省压缩功，还可缩小设备体积，使布置史为紧凑。 2) 6. 5 MPa气化时气化炉为2台，而4. OMPa气化为3台，后者设备增加17台，不仅增加了设备 投资，而I I.增加了日常维护管理的作业量。
13种煤气化工艺的优缺点及比较 我国是一个缺油、少气、煤炭资源相对而言比较丰富的国家，如何利用我国煤炭资源相对比较丰富的优势发展煤化工已成为大家关心的问题。近年来，我国掀起了煤制甲醇热、煤制油热、煤制烯烃热、煤制二甲醚热、煤制天然气热。有煤炭资源的地方都在规划以煤炭为原料的建设项目，这些项目都碰到亟待解决原料选择问题和煤气化制合成气工艺技术方案的选择问题。现就适合于大型煤化工的比较成熟的几种煤加压气化技术作评述，供大家参考。 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1100℃左右，中心局部高温区达到1200-1300℃，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100-200℃，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1250℃）、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。属流化床气化炉，床层温度在1000℃左右。目前最大的气化炉，用富氧气化，最大产气量为40000m3/h半水煤气。缺点是气化压力为常压，单炉气化能力还比较低，产品气中CH4含量高达1.5%-2.5%，飞灰量大、对环境的污染及飞灰综合利用问题有待解决。 6、GE德士古（Texaco)水煤浆加压气化技术 GE德士古（Texaco)水煤浆加压气化技术，属气流床加压气化技术，原料煤经磨制成水煤浆后用泵送进气化炉顶部单烧嘴下行制气，原料煤运输、制浆、泵送入系统比Shell和GSP等干粉煤加压气化要简单得多，安全可靠、投资省。单炉生产能力大，目前国际上最大的气化炉日投煤量为2000t，国内已投产的最大气化炉日投煤量为1000t。国内设计中的气化炉能力最大为1600t/d。该技术对原料煤适应性较广，气煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、高硫煤及低灰熔点的劣质煤、石油焦等均能作气化原料。但要求原料煤含灰量较低，煤中含灰量由20%降至6%，可节省煤耗5%左右，氧耗10%左右。另外，要求煤的灰熔点低。由于耐火砖衬里受高温抗渣的限制，一般要求煤的灰熔点在还原性气氛下的T4＜1300 ℃，对于灰熔点稍高的煤，可以添加石灰石作助熔剂，降低灰熔点。还要求灰渣粘温特性好，粘温变化平稳，煤的成浆性能要好。气化压力从2.7、4.0、6.5到8.5 MPa 皆有工业性生产装置在稳定长周期运行，装置建成投产后即可正常稳定生产。气化系统的热利用有两种形式，一种是废热锅炉型，可回收煤气中的显热，副产高
煤气化制甲醇工艺流程 1 煤制甲醇工艺 气化 a）煤浆制备 由煤运系统送来的原料煤干基（<25mm）或焦送至煤贮斗，经称重给料机控制输送量送入棒磨机，加入一定量的水，物料在棒磨机中进行湿法磨煤。为了控制煤浆粘度及保持煤浆的稳定性加入添加剂，为了调整煤浆的PH值，加入碱液。出棒磨机的煤浆浓度约65%，排入磨煤机出口槽，经出口槽泵加压后送至气化工段煤浆槽。煤浆制备首先要将煤焦磨细，再制备成约65%的煤浆。磨煤采用湿法，可防止粉尘飞扬，环境好。用于煤浆气化的磨机现在有两种，棒磨机与球磨机；棒磨机与球磨机相比，棒磨机磨出的煤浆粒度均匀，筛下物少。煤浆制备能力需和气化炉相匹配，本项目拟选用三台棒磨机，单台磨机处理干煤量43～ 53t/h，可满足60万t/a甲醇的需要。 为了降低煤浆粘度，使煤浆具有良好的流动性，需加入添加剂，初步选择木质磺酸类添加剂。 煤浆气化需调整浆的PH值在6～8，可用稀氨水或碱液，稀氨水易挥发出氨，氨气对人体有害，污染空气，故本项目拟采用碱液调整煤浆的PH值，碱液初步采用42％的浓度。 为了节约水源，净化排出的含少量甲醇的废水及甲醇精馏废水均可作为磨浆水。 b）气化 在本工段，煤浆与氧进行部分氧化反应制得粗合成气。 煤浆由煤浆槽经煤浆加压泵加压后连同空分送来的高压氧通过烧咀进入气化炉，在气化炉中煤浆与氧发生如下主要反应： CmHnSr+m/2O2—→mCO+（n/2-r）H2+rH2S CO+H2O—→H2+CO2 反应在6.5MPa（G）、1350～1400℃下进行。 气化反应在气化炉反应段瞬间完成，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等气体。 离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴，被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉；气体经文丘里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段。 气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分离出来，排入锁斗，定时排入渣池，由扒渣机捞出后装车外运。 气化炉及碳洗塔等排出的洗涤水（称为黑水）送往灰水处理。 c）灰水处理 本工段将气化来的黑水进行渣水分离，处理后的水循环使用。 从气化炉和碳洗塔排出的高温黑水分别进入各自的高压闪蒸器，经高压闪蒸浓缩后的黑水混合，经低压、两级真空闪蒸被浓缩后进入澄清槽，水中加入絮凝剂使其加速沉淀。澄清槽底部的细渣浆经泵抽出送往过滤机给料槽，经由过滤机给料泵加压后送至真空过滤机脱水，渣饼由汽车拉出厂外。 闪蒸出的高压气体经过灰水加热器回收热量之后，通过气液分离器分离掉冷凝液，然后进入变换工段汽提塔。 闪蒸出的低压气体直接送至洗涤塔给料槽，澄清槽上部清水溢流至灰水槽，由灰水泵分别送至洗涤塔给料槽、气化锁斗、磨煤水槽，少量灰水作为废水排往废水处理。 洗涤塔给料槽的水经给料泵加压后与高压闪蒸器排出的高温气体换热后送碳洗塔循环
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。此技术适合于就近有褐煤的中小型氮肥厂改变原料路线。 6.GE水煤浆加压气化技术 属气流床加压气化技术，原料煤运输、制浆、泵送入炉系统比干粉煤加压气化简单，安全可靠、投资省。单炉生产能力大，目前国际上最大的气化炉投煤量为2000t/d，国内已投产的气化炉能力最大为1000t/d。设计中的气化炉能力最大为1600t/d。对原料煤适应性较广，气煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、高硫煤及低灰熔点的劣质煤、石油焦等均能用作气化原料。但要求原料煤含灰量较低、还原性气氛下的灰熔点低于1300℃，灰渣粘温特性好。气化系统不需要外供过热蒸汽及输送气化用原料煤的N2或CO2。气化系统总热效率高达94%～96%，高于Shell干粉煤气化热效率（91%～93%）和GSP干粉煤气化热效率（88%～92%）。气化炉结构简单，为耐火砖衬里，制造方便、造价低。煤气除尘简单，无需价格昂贵的高温高压飞灰过滤器，投资省。国外已建成投产6套装置15台气化炉；国内已建成投产7套装置21台气化炉，正在建设、设计的还有4套装置13台气化炉。 已建成投产的装置最终产品有合成氨、甲醇、醋酸、醋酐、氢气、CO、燃料气、联合循环发电，各装置建成投产后，一直连续稳定长周期运行。装备国产化率已达90%以上，由于国产化率高、装置投资较其他加压气化装置都低，有备用气化炉的水煤浆加压气化与不设备用气化炉的干煤粉加压气化装置建设费用的比例大致为Shell法 : GSP法 : 多喷嘴水煤浆加压气化法 : GE水煤浆法=（2.0～2.5）:（1.4～1.6）:1.2:1.0。缺点是气化用原料煤受气化炉耐火砖衬里的限制，适宜于气化低灰熔点的煤；碳转化率较低；比氧耗和比煤耗较高；气化炉耐火砖使用寿命较短，一般为1～2年；气化炉烧嘴使用寿命较短。 7.多元料浆加压气化技术
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
气化工艺各有千秋 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。此技术适合于就近有褐煤的中小型氮肥厂改变原料路线。 6.GE水煤浆加压气化技术 属气流床加压气化技术，原料煤运输、制浆、泵送入炉系统比干粉煤加压气化简单，安全可靠、投资省。单炉生产能力大，目前国际上最大的气化炉投煤量为2000t/d，国内已投产的气化炉能力最大为1000t/d。设计中的气化炉能力最大为1600t/d。对原料煤适应性较广，气煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、高硫煤及低灰熔点的劣质煤、石油焦等均能用作气化原料。但要求原料煤含灰量较低、还原性气氛下的灰熔点低于1300℃，灰渣粘温特性好。气化系统不需要外供过热蒸汽及输送气化用原料煤的N2或CO2。气化系统总热效率高达94%～96%，高于Shell干粉煤气化热效率（91%～93%）和GSP干粉煤气化热效率（88%～92%）。气化炉结构简单，为耐火砖衬里，制造方便、造价低。煤气除尘简单，无需价格昂贵的高温高压飞灰过滤器，投资省。国外已建成投产6套装置15台气化炉；国内已建成投
煤气化技术及其工业应用 摘要：我国是一个以煤炭为主要能源的国家，煤炭气化技术的发展对我国的经济建设和可持续发展都有具有重要意义。本文介绍了我国的煤化工行业的发展现状以及煤气化技术的工业应用。 关键词:煤化工,煤气化技术,工业应用 我国是一个以煤炭为主要能源的国家。近几十年来，煤炭在我国的一次能源消费中始终占据主要地位，以煤为主的能源格局在相当长的时间内难以改变。中国传统的煤炭燃烧技术存在综合利用效率低，能耗高、煤炭生产效率低、成本高、环境污染严重等问题，煤炭气化技术的发展对我国的经济建设和可持续发展都有具有重要意义。 以煤气化为基础的能源及化工系统，不仅能较好的提高煤转化效率和降低污染排放，而且能生产液体燃料和氢气等能源产品，有效缓解交通能源紧张。煤气化技术正在成为世界范围内高效、清洁、经济地开发和利用煤炭的热点技术和重要发展方向。煤炭的气化和液化技术、煤气化联合循环发电技术等都已得到工业应用。 煤气化技术包括:备煤技术、气化炉技术、气化后工艺技术三部分，其核心是气化炉。按照煤在气化炉内的运动方式，气化方法可划分为三类，即固定床气化法、流化床气化法和气流床气化法，必须根据煤的性质和对气体产物的要求选用合适的煤气化方法。 1煤气化工艺概述 煤炭气化是煤洁净利用的关键技术之一，它可以有效的提高碳转化率、冷煤气效率，降低气化过程的氧耗及煤耗。煤气化工艺是以煤或煤焦为原料，氧气(空气、富氧、纯氧)、水蒸气或氢气等作气化剂(或称气化介质)，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煤气的热化学加工过程。 目前世界正在应用和开发的煤气化技术有数十种之多，气化炉也是多种多样，最有发展前途的有10余种。所有煤气化技术都有一个共同的特征，即气化炉内煤炭在高温下与气化剂反应，使固体煤炭转化为气体燃料，剩下的含灰残渣排出炉外。气化剂为水蒸气、纯氧、空气、CO2和H2。煤气化的全过程热平衡说明总的气化反应是吸热的，因此必须给气化炉供给足够的热量，才能保持煤气化过程的连续进行。 煤气化根据供热原理大致可分为3种： （1）热分解(约500-1000℃)：加热使煤放出挥发分，再由挥发分得到焦油和燃气(CO、CO2、H2、CH4)，必须由外部供热，残留的固态炭(粉焦和焦炭等)作它用； （2）部分燃烧气化(约900-1600℃)：煤在氧气中部分燃烧产生高温，并加入气化剂(H2O、CO2等)，产生可燃气(CO、CO2、H2)和灰分；