（杭州 310027）
摘要：评述了煤气化技术的技术类型，分析了煤气化技术的发展趋势。 关键词：煤气化技术；技术类型；发展趋势 1.引言
能源问题是关系国民生计和人类命运的重大课题。当前我国的能源情势主要有以下几个特点：（1）能源储备结构特点为：富煤、少气、贫油；（2）总体储量大，但品质较低；（3）煤炭资源占能源生产与消耗总量的75%以上；（4）主要用于发电，火电占全国总装机容量的75%；（5）煤炭利用技术单一、落后；（6）污染大，面临严峻的减排压力。 面临这种形势，迫切需要开发新型、高效和清洁的煤炭利用技术，煤气化技术即为最有效的途径。本文简要评述煤气化技术的主要技术类型，并分析煤气化技术的未来发展趋势。
2.煤气化技术概论
2.1煤气化的定义
煤气化是指煤在特定的设备内，在一定的温度和压力下使煤中的有机物质与气化剂（如蒸汽、空气或氧气等）发生一系列的化学反应，将煤转化为含有C O 、2H 、4C H 等可燃气体和2C O 、2N 等非可燃气体的过程。
2.2煤气化技术分类停车场收费管理系统
煤气化技术的核心是气化炉，按煤在炉内的流体力学行为进行分类，目前技术相对成熟而且已被广泛采用的煤气化工艺主要有固定床、流化床和气流床3种。 （1）固定（移动）床气化。固定(移动)床气化，是指原料煤从炉顶加入，高温气体不断向上流动，煤与气化剂逆流接触，整个物料自上而下移动，相对固定。煤在高温气化剂作用下发生气化反应，生成高温煤气，最后从上部煤气出口出炉。常见的有间歇式气化（UGI ）和连续式气化（鲁奇Lurgi ）等。
（2）流化床气化。流化床气化，就是增大炉内向上的气流速度，使煤粉处于沸腾悬浮状态，但又不被带出气化炉的操作。以粒度为0-10 mm 的小颗粒煤为气化原料，煤与气化剂
并、逆流接触，煤粒在气化炉内悬浮分散在上升的气流中，在沸腾状态进行气化反应，煤料层内温度均一、易于控制。与固定床气化相比，流化床气化的优点是气一固和固一固接触充分，传热、传质速率大，设备大型化。常见的有温克勒(Winlder)、灰熔聚(U —Gas 、AFB)、循环流化床(CFB)等。
（3）气流床气化。在高温高压条件下，粉煤或水煤浆与气化剂同时由喷嘴喷入气化炉燃烧室内，煤料与气化剂并流接触，迅速气化，产生粗煤气和熔渣。因炉内气、固两相的流速基本相同，故称为气流床气化。典型工艺有Texaco 水煤浆气化、shell 干粉煤气化和GSP 加压气流床气化。
2.3 气化炉的性能指标
衡量气化炉性能的技术指标除煤种适应性、负荷适应性、单台炉的容量(日处理量或年处理量)、煤气含尘量、煤气中有害物质的可去除性、气化炉关键部件寿命等外，还包括以下主要能量指标，它们是衡量气化炉性能的重要指标。
(1)碳转化率。碳转化率表示煤中所含碳元素在气化炉中转化为煤气成分的百分数，碳转化
率=转化成煤气成分的碳量÷煤中的碳量。目前性能良好的气化炉的碳转化率可达99％以上。
(2)冷煤气效率。冷煤气效率=所生成煤气的化学能÷气化用煤的化学能。若按低位发热量为依据进行计算，目前性能良好的气化炉的冷煤气效率已达到80％以上。对于C-2H O -2O 、C-2C O -2O 、C-2H O -空气三个体系来说，其冷煤气效率依次降低，因此，纯氧/蒸
汽气化是煤气化未来的发展方向。冷煤气效率还随蒸汽过剩系数与煤气出口温度的提高而降低。
(3)热煤气效率。热煤气效率=(所生成煤气的化学能+在气化炉产生蒸汽时所利用的热能)÷气化用煤的化学能。目前性能良好的气化炉的热煤气效率可达91％-95％。
(4)能量转化效率。能量转化效率=[(所生成煤气的化学能+煤气燃烧前的物理焓+在气
订舱系统
化炉产生蒸汽时所利用的热能)一(气化用煤的物理焓+供气化炉的气化剂的物理焓+供煤气
净化系统用的蒸汽和水的焓)]÷气化用煤的化学能。
3.几种典型的煤气化技术
3.1鲁奇气化炉
鲁奇炉为固定床加压气化、干化排渣，气化压力1.8-3.0 MPa，用氧气+蒸汽作气化剂。鲁奇炉要求原料煤有较高的活性、较弱的粘结性和一定的粒度，能使用含水分和灰分很高
的煤。其缺点是：煤气中甲烷含量高，用于化工合成时需专门加以处理；煤气中夹带焦油
和酚等杂质，给煤气净化和污水处理带来复杂性。
鲁奇(Lurgi)固定床气化工艺成熟可靠，气化温度900～1050℃，包括焦油在内的气化
效率、碳转化率、气化热效率都较高，氧耗是各类气化工艺中最低的，原料制备、排渣处
理成熟。煤气热值是各类气化工艺中最高的，它最适合生产城市煤气。若选择制合成气存
在以下问题：①煤气成分复杂，合成气中含有甲烷7％～10％，如果将这些甲烷转化为
H自保温砖
2和CO，势必增大投资，成本高；②有大量污水需要处理。污水中含大量焦油、酚、氨、
脂肪酸、等，因此要建焦油、酚、氨回收装置和生化处理装置，会增加投资和原材
料消耗；③该气化技术需15-50mm的块煤。块煤价格高，将增加成本。
3.2恩德气化炉
恩德粉煤气化技术是朝鲜恩德七七联合企业对原温克勒炉作了多项改进形成的实用新
型粉煤气化技术，已有30多年的使用历史。该技术成熟可靠。产品已系列化，单炉生产能力可达40000 3m／h，设备已完全实现了国产化。与温克勒炉相比，主要改进有以下几点。
(1)采用喷嘴布风。将温克勒炉的底部改为锥体结构，一次风喷嘴代替原有的布风炉箅，解决了底部结渣、偏流的问题．使煤粉均匀沸腾，从而提高了气化炉运行的稳定性，气化
炉运转率可达90％以上。
(2)煤气带出物循环回炉。在炉体中上部增设二次风喷嘴，使从床层下部夹带的细粒粉煤进一步气化，并使原料在炉底下部产生的挥发分进一步裂解成甲烷等煤气组分；在煤气
出口增加了旋风分离器和返料装置，将煤气中的粗颗粒飞灰返回炉内参加反应，减少了煤
气中的粉尘带出，降低了灰渣残炭(降低到20％以下)，提高了煤的利用率和气化过程的整
体碳转化率。
(3)将废热锅炉位置移至旋风除尘器后。改进后减轻了炉内带出物对废热锅炉炉管的磨损。
改进后的恩德粉煤气化技术具有以下特点：
(1)流化床的气、固相接触好，加强了热传导和热交换，强化了传热过程，单炉气化强度大于固定层煤气发生炉。
（2）恩德炉适用煤种丰富，主要有长焰煤、褐煤、不粘或弱粘煤，原料煤来源丰富、价格低廉，与固定层煤气发生炉使用的焦炭或块煤相比，煤气制造成本显著降低。
(3)恩德炉气化过程中床层温度900-1050℃，温度分布均匀，因此气化过程中因煤炭热解而产生的焦油及其他重质碳氢化合物的裂解比较完全，使得出炉粗煤气中焦油、酚类等
含量相当低，从而简化了煤气净化系统，减轻了对环境的污染。
(4)气化炉生产负荷可在设计负荷的40％-110％范围内调节，操作弹性大，运行可靠，开、停车操作方便。
(5)气化炉由内衬耐火材料的炉体和可拆卸的喷嘴组成，不需太多的维修保养即可获得较高的连续运转率；废热锅炉在旋风分离器之后，减少了煤气中夹带的粉尘对炉管的磨损，减少了维修工作了，延长了废热锅炉的寿命和检修周期。
(6)由于粗煤气温度很高，因此利用废热锅炉回收煤气中的余热自产蒸汽量大，提高了气化过程的整体热效率。
(7)气化炉的气化效率可达65％，介于固定床煤气化工艺和德士古水煤浆气化工艺之间，与加压鲁奇炉相当；有效气(CO+玻璃杯设备
H)含量高，达65％-70％，甲烷含量<2％。
2
(8)可采用不同的气化剂(如空气、富氧或氧气+蒸汽为气化剂)生产出不同组成和热值的煤气，煤气用途较广，用于民用燃料气、工艺合成气、水煤气以满足不同用户的需求。
3.3德士古气化炉
20世纪50年代初期，美国德士古公司在重油部分氧化气化基础上，成功开发了德士
古水煤浆加压气化技术。该技术中，将原料煤、水及添加剂等送人磨机磨成水煤浆，由高
脉动压力传感器一次性奶茶杯压煤浆泵送人气化炉喷嘴，与来自空分的氧气经烧嘴一起送人炉内，在高温高压下发生部
分氧化反应。离开气化炉的粗合成气和熔渣进入激冷室，粗合成气经第一次洗涤并被水淬
冷后，温度降低被水蒸气饱和后出气化炉，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。德士古水煤浆气化炉的温度为1350～1400 ℃，操作压力已达8.7 MPa。80年代末至今，中国共引进4套Texaco水煤浆气化装置，均用于生产合成气，中国在水煤浆气化领域积累了丰富的设计、安装、开车以及新技术研究开发经验与知识。
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