气化过程是煤的一个热化学加工过程。它是以煤为原料，以氧气（空气、富氧或工业纯氧）、水蒸汽或氢气等作气化剂（或称气化介质），在高温条件下通过化学反应将煤中的可燃部分转化为可燃性气体的工艺过程。气化所得的可燃气体称为煤气，进行气化的设备称为气化炉。煤气的成分取决于燃料、气化剂的种类以及进行气化过程的条件。 碳与氧之间的化学反应
• C + O2 = CO2
• 2C + O2柴火无烟灶 = 2CO
• C + CO2 = 2CO
• 2CO + O2 = 2CO2
在一定温度下，碳与水蒸气发生的化学反应
• C + H2O = CO + H2
• C + 2H2O = CO2 + 2H2
这是制造水煤气的主要反应，也称为水蒸汽分解反应，两反应均为吸热反应。反应生成的CO可进一步和水蒸汽发生如下反应
CO + H2O = COmmbbs2 + H2
煤气中的甲烷，一部分来自煤中挥发物的热分解，另一部分则是气化炉内的碳与煤气中的氢反应以及气体产物之间的反应的结果。
• C + 2H2 = CH4
• CO + 3H2 = CH4 + H2O
• 2CO + 2H2 = CH4 + CO2
• CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O
上述生成甲烷的反应，均为放热反应。
煤中其他元素与气化剂的反应
煤中还含有少量元素氮（N）和硫（S）。他们与气化剂O2、H2O、H2以及反应中生成的气态反应物之间可能进行的反应如下
• S + O2 = SO2
• SO2 + H2 = H包装箱制作2S + 2H2O
• 2H2S + SO2 = 3S + 2H2O
• C + 2S = CS2
• 大规模生产 CO + S = COS
• N2 + 3H2=2NH3
• N2 + H2O + 2CO = 2HCN + 1.5O2
移动自组网• N2 + XO2 = 2NOx
煤气化分类
煤气化方法的分类多种多样：
按操作过程的连续性：间歇操作和连续操作两类；
按排渣方式：熔融排渣和固态排渣两类；
国内一般是按煤在炉内的过程状态来划分，可分为固定床(或称移动床)、流化床(或称沸腾床)、气流床(或称气流夹带床)和溶浴床四类方法。
固定床：适于块状非粘结或弱粘结性煤，而粘结性较强的则应有搅拌装置，煤在炉内的停留时间一般为1-1.5小时，热效率、碳转化率和冷煤气效率较高，但单位容积处理量小，操作复杂。它的代表是鲁奇炉。
鲁奇炉
流化床：可用各种粘结性的碎煤，因为粒度小，与气化剂接触面大．在炉内停留时间以分计，单位容积处理量较大，它的代表是温克勒炉。
温克勒炉
气流床：采用粉煤，在灰熔点以上操作，反应速度高，在炉内停留时间以秒计，单位容积处理量大，碳转化率可达90％以上，在工业上的代表是K-T炉和德士古炉。
德士古炉
溶浴床：采用粉煤，操作温度更高，1600～1700℃，反应速度也更高，碳转化率达99％，但此方法并没实现工业化，只处于试验阶段。其代表是鲁摩尔单筒、奥托鲁摩尔双筒和沙尔奥托等气化炉。
• 1 常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术：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、吹风放空气对大气污染严重。从发展看，属于将逐步淘汰的工艺。
• 2 常压固定层无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术：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。锦纶6切片
常压固定层间歇式气化炉
• 4 灰熔聚流化床粉煤气化技术：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。操作压力尚偏低，有待进一步做提高气化压力的试验。现在单炉气化能力较低。
• 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。要求原料煤属不粘结或弱粘结性、灰分小于25-30%，灰熔点高（ST大于1250℃）、低温化学活性好。属硫化床汽化炉。
• 6 GE德士古（Texaco）水煤浆加压气化技术：属气流床加压气化技术，单炉生产能力大。对原料煤适应性较广，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压蒸汽，适用于联合循环发电；另一种是水激冷型，制得的合成气的水气比高达1.4，适用于制氢、制合成氨、制甲醇等化工产品。专利属美国GE公司。
• 7 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。其基本生产装置与水煤浆加压气化技术相仿，属气流床单烧嘴下行制气。
• 8 多喷嘴（四烧嘴）水煤浆加压气化技术：是在“九五”期间华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司承担了国家重点科技攻关课题“新型（多喷嘴对置）水煤浆气化炉开发”。属气流床多烧嘴下行制气。第一套工业化装置能力750t/d，2005年在山东德州华鲁恒升化工集团投运。
• 9 壳牌（Shell）干煤粉加压气化技术：是干煤粉加压气化技术，属于气流床加压气化技术。可气化褐煤、烟煤、无烟煤、石油焦及高灰熔点的煤。属多烧嘴上行制气。
• 10 GSP干煤粉加压气化技术：属于气流床加压气化技术，入炉原料煤为经过干燥、磨细后的干煤粉，干煤粉由气化炉顶部进入，属单烧嘴下行制气。气化炉内有水冷壁内件。
• 11 两段式干煤粉加压气化技术：是西安热工研究院有限公司开发成功的，其特点是采用两段气化，以四个对称的烧嘴向气化炉底部喷入干煤粉，生成的煤气上行至气化炉中部，再喷入占总煤量15-20%的煤粉和过热蒸汽，利用下部上来的煤气显热进行二段气化。
• 12HT-L航天炉：是航天十一所借鉴荷兰SHELL、德国GSP、美国TEXACO煤气化工艺中先进技术，配置自己研发的盘管式水冷壁气化炉。
• 13清华炉：是熔渣-非熔渣气化，分段进氧。原料（水煤浆、干煤粉或者其它含碳物质）通过给料机构和燃料喷嘴进入气化炉的第一段，采用纯氧作为气化剂，采用其它气体如O2或与O2以任意比例相混合的CO2、N2、水蒸汽等作为预混气体调节控制第一段氧气的加入比例，使第一段的温度保持在灰熔点以下；在第二段再补充部分氧气，使第二段的温度达到煤的灰熔点以上并完成全部的气化过程。
清华炉
• 15 WHG煤气化工艺：是中国五环工程有限公司与河南煤业化工集团公司在借鉴和吸收国外先进的粉煤气化技术的基础上进行自主创新的具有自主知识产权的先进粉煤气化工艺。
• 16 WISON-SHELL新型混合气化技术：是惠生和壳牌公司联合开发的一种粉煤加压气化、激冷流程的新型煤气化工艺。
原料煤种的选择
• （1）就地取材、就近取材、定点供应是煤化工项目选择煤种首先要考虑的问题。
• （2）综合考虑煤质，煤价，选择合适的原料。
• （3）首先要考虑含灰量低的、灰熔点低的煤。
• （4）综合工厂全流程的技术经济比较，及煤质和供应条件选择好煤气化工艺。
关于煤气化装置的环保问题
• （1）熔渣激冷后排出的粗渣，只要妥善堆放及到综合利用出路（如作为筑路等建筑材料或用作水泥原料），对环境不会产生污染。
• （2）煤厂扬尘及装置飞灰如何综合利用是值得企业关注的大问题。如果不到固定用户而随意堆放，将对周围环境产生污染
• （3）系统排出的黑水，经絮凝沉降回收利用，尚有部分灰水需经除氨、除氰处理后才能外排。
• （4）少部分从黑水闪蒸排出的含H2S废气，可以回收综合利用或送火炬燃烧排放。
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