气流床气化法

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。

以含碳化合物为原料的气流床气化技术的基础研究和应
用
气流床气化技术是一种将含碳化合物原料转化为气体燃料的技术。

该
技术的基础研究和应用已经得到了广泛的关注和研究，其应用领域也
越来越广泛。

气流床气化技术的基础研究主要包括气化反应机理、气化反应动力学、气化反应热力学等方面。

其中，气化反应机理研究是气流床气化技术
研究的核心，它可以揭示气化反应的本质和规律，为气化反应的优化
和控制提供理论基础。

气化反应动力学研究可以探究气化反应的速率
和影响因素，为气化反应的优化和控制提供实验依据。

气化反应热力
学研究可以揭示气化反应的热力学特性，为气化反应的优化和控制提
供理论基础。

气流床气化技术的应用领域主要包括能源、化工、环保等方面。

在能
源领域，气流床气化技术可以将含碳化合物原料转化为气体燃料，如
合成气、液化石油气等，用于发电、供热等方面。

在化工领域，气流
床气化技术可以将含碳化合物原料转化为化学品原料，如甲醇、乙二
醇等，用于生产化学品。

在环保领域，气流床气化技术可以将含碳化
合物原料转化为无害物质，如二氧化碳、水等，用于减少污染物排放。

总的来说，气流床气化技术的基础研究和应用已经取得了很大的进展，其应用领域也越来越广泛。

未来，随着技术的不断发展和完善，气流
床气化技术将会在更多的领域得到应用，为人类的生产和生活带来更
多的便利和效益。

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。

气流床气化工艺摘要：煤炭气化是煤利用的主要内容之一，而气流床气化是煤炭气化的一种重要形式。

本文立足我国煤炭气化现状，对目前国际上比较成熟先进的气化工艺（Texaco气化工艺法、shell煤气化工艺法）做了简单介绍。

同时，也阐明了我国未来煤气化的发展方向。

关键词：气流床；煤气化；气化炉；气化工艺；加压气化；环境；引言随着中国经济的快速增长，对能源的需求在与日俱增。

我国是一个多煤贫油少气的国家，如何充分高效率的利用质量参差不等、数量有限且不可再生的煤炭资源是一个摆在国人面前的世纪问题，这关乎民生，也关系到国家的长足发展。

另外，煤炭的开发利用带来了严重的环境问题，这是亟待解决的。

气流床煤气化工艺为煤的洁净高效利用提供了一种可能的途径，这也是本文着重要讨论的。

1、煤炭气化概述气流床气化是一种并流式气化。

气化剂（氧气与蒸汽）将煤粉（70%以上的煤粉通过200目筛孔）夹带入气化炉，在1600~1800℃高温下将煤进一步转化为CO、H2、CO2等气体，残渣以熔渣形式排出气化炉。

也可以将煤粉制成煤浆，用泵送入气化炉，在气化炉内，煤炭细粉粒与气化剂经特殊喷嘴进入反应室，会在瞬间着火，直接发生火焰反应，同时处于不充分的氧化条件下。

因此，其热解、燃烧以及吸热的气化反应，几乎是同时发生的。

随着气流的运动，未反应的气化剂、热解挥发物及燃烧产物夹裹着煤焦粒子高速运动，运动过程中进行着煤焦颗粒的气化反应。

这种运动形态，相当于流化领域例对固体颗粒的“气流输送”，习惯上称为气流床气化。

1.1 气流床气化技术特点1)煤种适应性强．入炉煤以粉状(或湿式水煤浆状)喷入炉内，各个微粒被高速气流分隔，并单独完成热解、气化及形成熔渣，无相互作用，不会在膨胀软化时造成黏结，即不受煤的黏结性影响．原则上各种煤都可用于气流床气化，但炉内气化温度应高于煤的灰熔点，以利于熔渣的形成．此外，从经济角度来看，应选择褐煤等挥发分高而固定碳少的煤，可大大改善气化条件；人炉的原料煤越细越好，煤粒越小，比表面积越大，气化速度越快，反应时间越短，碳转化率也越高．2)反应物在炉内停留时间短，反应时间约为1s～3 s．随煤气夹带出炉的飞灰中含有未反应完的碳，采取循环回炉的方法可以提高碳转化率；而且由于煤粉在气化炉内停留时间极短，为了完成反应，必须维持很高的反应温度．所以常常采用纯氧作为气化剂，气化温度可高达1 500℃，灰渣以熔融状态排出，熔渣中含碳量低．液体熔渣的排渣结构简单，排渣顺利．但是炉壁衬里受高温熔渣流动侵蚀，易于损坏，影响寿命．3)为了达到1 500℃左右的气化温度，氧气耗量较大，影响经济性．随着高温下蒸汽分解率的提高，蒸汽耗量有所减少．4)出炉煤气温度很高，显热损失大，可用废热锅炉回收热量，提高热效率．为了防止黏性灰渣进入废热锅炉，可先用循环冷煤气将出炉煤气激冷到900℃～1 100℃，并分离出灰渣，再进入废热锅炉．5)出炉煤气的组分以C0，H2，C02和H2O为主，CH4含量很低，热值并不高．产品中不含焦油．煤气产品中有效成分高，不产生含酚废水，烟气净化装置简单．1．2影响气流床气化的主要因素1)高气化温度．气化温度可达1 500℃以上．炉内高温是由煤粉在纯氧下燃烧或部分燃烧释放的热量而保持的，与此同时，碳粒与水蒸气或C02发生吸热的还原反应．提高炉内温度有利于加快反应速度，提高气化强度和生产能力．同时，由于炉内反应速度的提高，炉中的煤粉即使在很短的时间内也能完全气化，获得很高的碳转化率。

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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。

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。

气流床气化技术的现状及对比1 技术简介气流床煤气化就是煤浆或煤粉和气化剂（或氧化剂）以射流的形式喷入气流床气化炉内，在均匀高温下，快速转化为有效气体的过程，炉内的高温使煤中的灰熔解，作为熔渣排出。

现代气流床气化的共同点是加压（3.0～6.5MPa）、高温、细煤粒，但在煤处理、进料形态与方式、实现混合、炉壳内衬、排渣、余热回收等技术单元存在不同，从而形成了不同风格的技术流派。

气流床对煤种（烟煤、褐煤）、粒度、含硫、含灰都具有较大的兼容性，其清洁、高效代表着当今煤气化技术的发展潮流。

目前最具代表性的气流床气化技术有美国的Texaco 水煤浆加压气化技术和荷兰的Shell 干煤粉加压气化技术；另外，还有与上述气流床气化技术相似的Destec 水煤浆加压两段式气化技术及Prenflo 干煤粉气化技术。

1.1 Texaco 煤气化工艺Texaco 气化炉有两种结构，一种是直接激冷式气化炉，一种为装有煤气冷却器的气化炉。

美国Texaco 公司开发的水煤浆气化工艺是将煤加水磨成浓度为60 %～65 %的水煤浆，用纯氧作气化剂，水煤浆和纯度为95 %的氧气从安装在炉顶的燃烧喷嘴喷入气化室，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1 400 ℃左右，液态排渣，煤气中CO +H2 占80 %左右，不含焦油、酚等有机物质，对环境无污染，碳转化率为96 %～99 % ，气化强度大，炉子结构简单，能耗低，运转率高，而且煤种适应范围较宽，是目前较为先进的煤气化技术之一。

烧嘴是Texaco 气化工艺的关键部件，其寿命和运行状况直接决定着装置能否长周期经济运行。

烧嘴多为三通道结构，中间走煤浆，外层和内层走氧气，内层氧气通过量占总氧量的8 %～20 %。

气化炉内镶嵌耐火砖，使用寿命一般在6～18 个月，煤中灰分、烧嘴运行质量、炉内温度、开停车频度等都对耐火砖有较大的影响。

Texaco 水煤浆气化炉与1952 年开发成功的渣油气化炉相似。