各种煤气化技术介绍

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1、煤气化技术晋煤金石技术处煤结构模型煤炭：复杂的有机含碳矿物（从褐煤到无烟煤），以碳为主，主要成份为C，H，O，N，S；高度芳香化；多少不等的无机矿物。煤以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等做气化剂，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。条件：气化炉、气化剂、热量原理CO+H2工业、民用燃气合成气氨甲醇油二甲醚烯烃…H2固体煤煤气化原理其目的就是获得清洁能源和化工原料气化产品--煤气新型煤化工的一个重要单元煤炭气化技术就是将固体煤变成气态烃,CO,H2气体等的技术煤气化是发展煤基液体燃料合成、先进的IGCC发电、多联产系统、制氢、燃料电池、直

2、接还原炼铁等过程工业的基础。煤气化过程CnHmOxNySz煤气化的过程（固定床为例）COCO2CH4H2NH3HCNH2SCOS••••煤在炉内的运行状态入炉煤的块度和状态气化剂种类供热方式操作压力常压气化、加压气化自热式、外热式、热载体供热空气-蒸汽气化、氧气-蒸汽气化、氢气气化粉煤气化、块煤气化、水煤浆气化移动床、流化床、气流床、熔融床气化分类煤气化发展史18世纪后半叶用煤生产民用煤气欧洲采用干馏方法生产干馏煤气用于城市街道照明1840年用焦炭制发生炉煤气用于炼铁1857年德国Siemens兄弟最早开发出用块煤生产煤气的炉子1875年用增热水煤气作城市煤气1882年德国设计了世界第一台常压

3、固定床空气间歇气化炉1913年美国气体改进公司对德国的气化炉进行改进，成为UGL炉1921年用合成气发电在当时属于高效的发电方式，英国成立能源气体公司。这一时期出现了Lurgi气化工艺（移动床）1932年采用合成气通过费-托合成（Fischer-Tropsch）合成法生产液体燃料活的成功，带动了煤气化工艺的发展1934年上海建成第一座煤气厂，用立式炉和增热水煤气炉生产城市煤气。同年，德国鲁尔化学公司创建第一个F-T合成油厂移动床的最大问题是不能解决细煤的气化，流化床气化工艺出现，问题迎刃而解。最著名的流化床是Winkler，大量用于合成氨工业。气化炉在高温下运行使气化技术得到进一步提高。由于温

4、度高，煤灰被融化以液态方式排出。在高温、氧气气化和液态排渣的经验上，气流床气化炉应运而生。最早的气流床是德国的Koppers-Totzek（K-T炉），出现于20世纪50年代。70年代Texaco水煤浆加压气化技术的工业化，大大推进了大型煤气化技术的发展。中国于20世纪30至40年代引进UGI炉，1950年后改烧无烟煤，主要用于制氨和甲醇，最多时候有千余家使用数千台炉子，主要原料是无烟煤和土焦。当时，UGI炉所生产出来的甲醇大约占全国煤基氨厂总产量的9/10以上。60年代至今，实现工业化的技术有水煤浆气化（Texaco）、碎煤加压气化（Lurgi）、灰熔聚流化床气化以及干粉加压气化（Shell

5、）。国内情况三种床的模型移动床及其炉内料层温度分布移动床固定床气化一般采用一定块径的块煤（焦、半焦、无烟煤）或成型煤为原料，与气化剂逆流接触，用反应残渣（灰渣）和生成气的显热，分别预热入炉的气化剂和煤，固定床气化炉一般热效率较高。多数固定床气化炉采用转动炉箅把灰渣从炉底排出，也有采用熔融排渣的固定床气化炉。1干燥层2干馏层3还原层4氧化层5灰渣层A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

6、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。B氧化层也称燃烧层或

7、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：C+O2→CO2C+O2→COCO+O2→CO2上面三个反应都是放热反应，因而氧化层的温度是最高的。考虑到灰分的熔点，氧化层的温度太高有烧结的危险，所以一般在不烧结的情况下，氧化层温度越高越好，温度低于灰分熔点的