固体燃料气化

第一章固体燃料气化概述所谓造气就是用气化剂对固体或其他原料进行热加工的过程，其生成物为可燃性气体（煤气）。固体燃料为各种煤和焦炭；气化剂有空气、富氧空气、氧和水蒸汽、CO2。进行气化的设备称为煤气发生炉。固体燃料气化生成的煤气可分为：1、空气煤气：以空气为气化剂制的煤气。2、混合煤气：以空气和适量水蒸汽混合为气化剂制的煤气。3、水煤气：以水蒸汽为气化剂制的煤气。4、半水煤气：是以空气（或富氧空气）和适量的水蒸汽固体燃料有：1、无烟煤2、粘结性烟煤与不粘结性烟煤（包括贫煤、炼焦煤、气煤、气焰煤、肥煤、焰煤）3、褐煤

4、木质褐煤

5、泥煤6、由粘结性烟煤或不同结焦性能的混合煤制得的焦炭和半焦，以及从褐煤制得的半焦7、由粉煤制成的型煤8、碳化煤球等常压固定层煤气炉生产合成氨原料气时，必须使用无烟煤煤与焦炭。造气车间的任务就是生产合格的（氢氮比符合合成氨要求的）半水煤气。烟煤无烟煤褐煤泥煤（泥炭）煤的组成对气化反应的影响1、水分

固体燃料的水份以三种形式存在即吸附水、游离水和化合水。煤里的水份含量多少与煤化（即煤腐殖化）程度有关，煤化程度越低则煤里的水份就越高，煤的质地就越致密，这种水份称之为物理吸附水或固有水份；煤的外在水份（附着水份）是指地下水和雨水附着在煤上的水份。煤的外在水份和分析取样水份之和称为煤的全水份。煤的化合水份（结合水份）在煤中是以结晶水形式存在的，与煤化程度无关，即使加热到100℃化合水也不会析出。水分高，有效成分少，气体产率低。气化过程水蒸气带出增加，煤的消耗定额增加2、挥发份在一定温度下干馏（隔绝空气）析出的气体（碳氢化合物），在气化过程中能分解变成氢气、甲烷以及焦油蒸汽等。它与煤化程度有关，煤化程度越低挥发份越高，含量少的1~3%，多的达50%以上，一般来讲挥发份高的煤粘结性较强，挥发份低的煤粘结性较差，挥发份较高的燃料其机械强度、热稳定性一般都比较差。3、灰份固体燃料完全燃烧后所剩余的残留物，灰份主要的组分为二氧化硅、三氧化二铝、四氧化三铁、氧化钙、氧化镁等物质，这些物质的含量对灰熔点有决定性影响。固定层煤气炉一般要求燃料的灰份含量不超过30%，灰份含量过高，相对地减少了有效碳使煤的发热值降低，而且在燃烧或气化过程中会妨碍气化剂与碳的接触，影响气化剂的扩散，同时降低了燃料的化学活性，灰份含量过高时不仅使气化条件复杂化，还加重了排灰机械的负荷，使设备磨损加剧。4、硫份煤中的硫份在气化过程中转化为含硫气体，不仅腐蚀设备管道，而且使催化剂中毒。5、固定碳固体燃料中除去灰份、挥发份、水份和硫份以外，其余可燃性物质称为固定碳，它是固体燃料中的有效物质。煤的性质对气化反应的影响1、化学活性煤的化学活性也称为反应能力，是指煤与气化剂反应的活性。2、热稳定性又叫抗热强度，可以理解为固体燃料在落入高温区时保持其块度的性质，该性质除了与煤形成年代有关外，主要与煤化程度有关3、机械强度指煤破碎的难易程度，一般来说，煤的机械强度与煤的形成年代有关，年代愈久，强度愈大。机械强度差的煤其热稳定性必然也差。4、粘结性有些煤（烟煤）在加热到一定温度时，炭质受热分解而成塑性状态，继而出现软化、熔融现象，产生热分解后的液态产物，在炭粒之间的接触和膨胀压力的作用下，使炭粉相互粘结在一起而变成多孔性硬块，即所谓焦炭，这种煤称为粘结性煤。无烟煤不发生或稍微发生熔融粘结现象，而在放出挥发份后其本身成为粉末状的残渣，这种煤称为不粘结性煤。煤的粘结性会破坏气化层中气体的分布，使气化操作无法进行。

工业上以固体燃料为原料，制取合成氨原料气的方法:

(1)固定层间歇气化法

用水蒸汽和空气为气化剂，交替地通过固定的燃料层，使燃料气化，制得半水煤气。(2)固定层连续气化法

以富氧空气（或氧气）与蒸汽的混合气为气化剂，连续通过固定的燃料层进行气化。燃料层的分区(1)干燥层：在燃料层的顶部。(2)干馏层：燃料在此受热分解逐渐焦碳化。(3)气化层：气化反应发生的主要区域。分氧化层和还原层。(4)灰渣层：在炉底，能预热和均匀分布自炉底进入的气化剂。(5)自由空间：干燥层上面，没有燃料的空间，起聚积煤气的作用。3.气流层气化法

在高温下，以氧和水蒸气混合气为气化剂，与粒度小于0.1mm的粉煤并流气化，生产有效成分（H2+CO）高达80%～85%的煤气。4.水煤浆加压气化法（德士古水煤浆气化法）将原料煤和水按一定比例，加到磨煤机中磨成水煤浆，经加压后和氧气一起由喷嘴喷入气化炉内，进行气化反应，制得水煤气。第二节

固定层间歇气化法制取

半水煤气的基本原理一、燃料层的分区(1)干燥层：在燃料层的顶部。(2)干馏层：燃料在此受热分解逐渐焦碳化。(3)气化层：气化反应发生的主要区域。分氧化层和还原层。(4)灰渣层：在炉底，能预热和均匀分布自炉底进入的气化剂。(5)自由空间：干燥层上面，没有燃料的空间，起聚积煤气的作用。二、固体燃料气化的基本原理1.以空气为气化剂

C+O2=CO2+QC+0.5O2=CO+QCO+0.5O2=CO2+QC+CO2=2CO-Q（可逆）氧化反应速度极快，不可逆，空气中的O2迅速消耗，生成物中CO2的浓度急速上升，并放热量。这过程在氧化层里进行。所以氧化层的厚度比较薄。CO2的还原反应可逆，吸热，在还原层进行。在还原层CO2的浓度逐渐下降，而CO的浓度逐渐增加。由于CO2的还原反应速度比碳的氧化反应速度慢得多，所以还原层就比氧化层要厚得多。C+CO2=2CO-Q

该反应为可逆反应，平衡常数为计算可知：随反应温度升高，CO平衡含量增加，CO2平衡含量下降；当温度高于900℃时，CO2含量已经很少，几乎全部转化成CO。CO和CO2的平衡组成与温度的关系如右图。

反应速度

氧化层里碳与氧的燃烧反应非常迅速。因此，加大吹风速度，增加氧的加入量，对氧化层内的燃烧反应是有利的。还原层里CO2还原成CO的反应速度较慢。提高反应温度，能加快二氧化碳的还原速度。温度越高，二氧化碳的还原速度愈快。燃料的化学活性愈高，灰分含量愈低，二氧化碳被还原为一氧化碳的反应速度愈快。

2.以水蒸气为气化剂

C+H2O(g)=CO+H2-QC+2H2O(g)=CO2+2H2-QCO+H2O(g)=CO2+H2+QC+2H2=CH4+Q

四反应均为可逆反应，计算其平衡组成可知：图2-40.1013MPa碳-蒸汽反应的平衡组成

图2-50.2026MPa碳-蒸汽反应的平衡组成

（1）随着温度的升高，CO和H2的含量增加，CO2、CH4和H2O的平衡含量下降，0.1MPa下温度高于900

时，产物中，含有等量的CO和H2，其他组成含量接近于零。（2）随着压力的提高，气体中CO2、CH4和H2O的平衡含量增加，而CO和H2的含量减少。（3）所以，欲制得CO和H2的含量高的水煤气，应在低压、高温下进行，而生产CH4含量高的高热值煤气，应在高压、低温下进行。碳与水蒸汽的反应速度，主要取决于温度和燃料的化学活性。燃料的化学活性愈高，反应速度愈快。燃料的化学活性一般按无烟煤、焦碳、褐煤、木炭的顺序递增。温度升高，能加快反应速度。但温度受燃料灰熔点的限制，不可能提得很高，因此实际生产中水蒸气的分解率一般为40%～60%。

3.以空气和水蒸汽同时为气化剂以蒸汽与空气同时为气化剂，燃料层中气体组成的变化如下：在灰渣层，气化剂只被预热，不发生化学反应；在氧化层，主要发生碳的氧化反应，氧的含量急剧下降，CO2的含量急剧上升，并有一定的CO开始生成，蒸汽的含量变化不大，在还原层，主要进行水蒸气的分解及CO2的还原反应，因此蒸汽和CO2含量迅速下降，H2和CO含量迅速增加。三、半水煤气的制造1、半水煤气生产的特点

半水煤气中(CO+H2)/N2=3.1--3.2.

从气化系统热平衡看，碳和空气反应是放热反应，碳和水蒸气反应是吸热反应，若外界不提供热量，要维持系统自热平衡，则得不到组成合格的半水煤气，若获得组成合格的半水煤气，则系统不能维持自热平衡。这可通过以下计算证明：假如气化过程只生成氢和一氧化碳，2C+O2+3.76N2=2CO+3.76N2+220.9kJ

而碳和水蒸气反应为：C+H2O(g)=CO+H2-131.4kJ

若系统达到自热平衡，总反应为：

3.68C+O2+1.68H2O(g)+3.76N2=3.68CO+1.68H2+3.76N2

计算可得，(CO+H2)/N2=1.43，远小于3.1—3.2，为了解决这一矛盾，通常采用下列方法：1.间歇制气法2.富氧空气（或纯氧）气化法3.外热法1.间歇制气法用水蒸汽和空气为气化剂，交替地通过固定的燃料层，使燃料气化，制得半水煤气。通入空气的目的是与C燃烧，提供热量，并为合成氨提供N2。通入蒸汽的目的是与灼热的C反应，得到H2和CO。具体的生产过程：将固体燃料由煤气炉顶部加入，从炉底通入空气进行吹风阶段，吹风气大部分放空，小部分回收。然后通入蒸汽进行制气阶段，生成的水煤气与回收的吹风气混合后得到半水煤气。随着制气过程的进行，燃料层温度下降，需要再次通入空气升温。2.富氧空气（或纯氧）气化法以富氧空气（或氧气）与蒸汽的混合气为气化剂，连续通过固定的燃料层进行气化。简化了流程，提高了煤气炉的生产能力。但需要制氧设备，生产1t氨耗氧（标准状态）量为300~500m3。3.外热法目前处于研究阶段。四、间歇法制半水煤气的工作循环

间歇法制造半水煤气时，空气和蒸气交替送入。自上一次开始送入空气到下次开始送入空气为止，称为一个工作循环。每个工作循环包括五个阶段。①吹风阶段：

吹入空气，提高燃料层温度，吹风气放空。为了回收利用吹风气中CO的反应热量，将吹风气送入燃料室，并加入适量的空气，与一氧化碳燃烧放出热量储于燃料室的储热砖内，吹风气从烟囱放出。在下吹制气阶段，气化剂进入煤气炉之前，先通过燃烧室吸收储存的热量，提高气化剂的温度。②一次上吹制气阶段：

从煤气炉底部通入混有合适量空气的蒸气进行气化反应，燃料层下部温度下降，上部升高。制气阶段给蒸气中加入空气的目的主要是为了得到氮气，制得半水煤气，故称为加氮空气。③下吹风阶段：将蒸气和加氮空气自上而下送入进行气化反应，使燃料层温度趋于均衡。在制气阶段，如果蒸气和加氮空气只自下而上的通过燃料层，由于气化剂温度比较低和气化反应大量吸热，将使气化层底部的燃料温度降低，甚至熄灭，由于气化层变薄，而燃料层上部不断地被高温煤气加热，使气化层上移，煤气炉上部温度升高，煤气带走地显热损失增加。所以，在上吹制气阶段之后，必须改变气流方向。④二次上吹气阶段：将底部残余的半水煤气排净，为送入空气创造安全条件。当下吹制气刚结束后，煤气炉下部及燃料层内残留着半水煤气，如果立即吹风，空气和半水煤气在炉底部相遇，就会发生爆炸。因此，当下吹制气阶段之后，蒸气和加氮空气再次改变方向，自下而上通过燃料层进行二次上吹制气，二次上吹阶段也能生产半水煤气，但主要防止爆炸。⑤空气吹净阶段：

吹净煤气炉上部空间及管道中的半水煤气并回收，此部分吹风气也回收，作为氮的来源。二次上吹后，煤气炉上部空间及管道中充满着半水煤气，如果随着转入吹风阶段就立即放空，不仅损失半水煤气，而且半水煤气排出烟囱时和空气混合，遇到火星也可能引起爆炸。因此，再转入吹风之前，从炉底部吹入空气，所产生的空气煤气与原来残余的半水煤气一并送入气柜，加以回收。然后转入吹风阶段，重复循环。煤气128397465水蒸气加氮空气空气吹风气间歇制半水煤气各阶段气体流向示意图89

间歇气化法制半水煤气的工作循环？第三节

间歇法制半水煤气的工艺条件

1.温度

操作温度一般指氧化层温度，简称炉温。炉温高，蒸气分解高，煤气产率高、质量高、制气效率高。但是炉温是由吹风阶段确定的，炉温高加快了CO2还原成CO的反应速度。吹风气中CO含量增高放出的热量少，带走的热量多，热损失大，吹风效率下降。

此外，炉温高于所用燃料的灰熔点时，将造成结疤。在正常生产中，炉温应比灰熔点低50℃左右。工业上采用的炉温范围一般为1000--1200℃。炉面中心燃料呈暗灰色，四周为鲜红色——正常火色。判断燃料层温度？2.吹风速度

提高吹风速度，给氧化层提供更多的氧，加速碳的燃烧反应使炉温提高；同时缩短CO2在还原层的停留时间，降低吹风其中CO的含量，故减少热损失。但吹风过大，容易将小颗粒燃料吹出炉外，损失增大，并易使燃料层出现风洞，气化条件严重恶化。对内径2.74m的煤气炉，吹风量为18000-32000Nm3/h。3.蒸气用量

煤气炉内蒸气送入时间愈长和流量愈大，则煤气产量愈多。但是，蒸气送入时间过长或流量过大，会使炉温迅速下降，对制气不利。蒸气流量过大，与燃料接触时间短，蒸气分解率低，煤气中未分解的水蒸气和二氧化碳增加，煤气质量降低；并且未分解的水蒸气从燃料层带走的热量多，热损失大。蒸气流量过小，虽然增加了蒸气与燃料层的接触时间，能获得优质的煤气，但降低了煤气炉的的生产能力。蒸气的适宜用量一般是：内径2.74m煤气炉为5-7t/h。4.燃料层高度

在制气阶段，燃料层较高，蒸气分解率高，而且有利于煤气中二氧化碳的还原反应，制出的煤气质量好。在吹风阶段，燃料层高，空气与燃料接触时间长，二氧化碳易被还原成一氧化碳，热损失大；同时燃料层阻力大，使输送空气的动力消耗增加。若燃料层太薄，吹风时容易形成风洞，并且对制气过程不利。对直径2.74m煤气炉，一般由风帽算起，燃料层高度为1.6-1.8m。燃料粒度大，或热稳定性较好，燃料层空隙大，其阻力小，应适当提高燃料层高度5.循环时间及其分配如果循环时间长，则气化层温度和煤气的产量、质量波动大。循环时间短，气化层的温度波动小，煤气的产量和质量也较稳定，但阀门开关占有的时间相对加长，缩短设备的有效生产时间，而且因阀门开关过于频繁，容易损坏。一般循环时间为2~3min。循环中各阶段的时间分配吹风时间以使燃料层具备较高温度为原则。上、下吹制气时间，以维持气化层稳定和保证煤气质量为原则。一般下吹时间较上吹的时间长。二次上吹和空气吹净的时间，以能够达到排净煤气炉下部空间和上部空间残留煤气为原则，一般很少改变不同燃料气化时，每一工作循环中各阶段时间的分配范围不同。一般为吹风阶段22-30%，上吹阶段24-27%，下吹阶段35-42%，二次上吹7-9%，空气吹净3-4%。6.气体成分

气体成分要求（H2+CO）/N2=3.1~3.2。调节氮含量的方法是改变加氮空气量，或空气吹净时间，改变被回收的吹风气量。此外，应尽量降低半水煤气中甲烷、二氧化碳和氧气的含量，特别是要求O2<0.5%

。注：在联醇生产中，气体成分要调整。7.二次空气用量合理使用二次空气，可使燃料的消耗降低。空气用量过小，不能充分回收CO的燃烧热；但用量过大，不仅过剩的空气将带走热量，而且具有爆炸危险。在实际生产中，要求加入二次空气以后，出燃料室的吹风气中，一氧化碳和氧的含量均小于1%。8.对固体燃料的要求

机械强度及热稳定粒度：一般要求粒度在15～80mm，要过筛，分档使用。

灰分：燃料中灰分含量愈低愈好，一般要求小于25%。熔点：灰熔点愈高愈好，一般要求灰分的软化温度大于1250℃。挥发分：燃料中挥发分的含量愈少愈好，一般要求不超过9%。化学活性

第四节

间歇法制半水煤气的

工艺流程和主要设备一、工艺流程中型氨厂生产流程主要特点：利用燃烧室回收吹风气中一氧化碳和其他可燃气体的燃烧热，预热下吹制气阶段的蒸汽和加氮空气，利用废热锅炉回收吹风气和上吹煤气的显热，产生水蒸气；制气阶段给蒸气中配入加氮空气，可直接得到半水煤气；吹风气全部放空，有利于煤气中氢氮比的调节和稳定燃料层温度。半水煤气去气柜1-煤气发生炉；2-燃烧室；3-洗气箱(水封)；4-废热锅炉；5-洗气塔；6-烟囱一、间歇法制半水煤气的工艺流程1.工艺流程—吹风阶段1-煤气发生炉；2-燃烧室；3-洗气箱(水封)；4-废热锅炉；5-洗气塔；6-烟囱半水煤气去气柜2.工艺流程—上吹制气阶段1-煤气发生炉；2-燃烧室；3-洗气箱(水封)；4-废热锅炉；5-洗气塔；6-烟囱半水煤气去气柜1-煤气发生炉；2-燃烧室；3-洗气箱(水封)；4-废热锅炉；5-洗气塔；6-烟囱半水煤气去气柜3.工艺流程—下吹制气阶段4.工艺流程—二次上吹制气阶段1-煤气发生炉；2-燃烧室；3-洗气箱(水封)；4-废热锅炉；5-洗气塔；6-烟囱半水煤气去气柜5.工艺流程—空气吹净阶段1-煤气发生炉；2-燃烧室；3-洗气箱(水封)；4-废热锅炉；5-洗气塔；6-烟囱半水煤气去气柜必须指出：在制气阶段，每当变换上、下吹时，加氮空气阀门适当迟开早关一些。避免加氮空气与半水煤气相遇发生爆炸或半水煤气中氧含量增高。小型氨厂生产流程见挂图1-11问：1、吹风气余热系统包括哪些？2、工艺特点有？二、主要设备1.煤气发生炉其结构分：炉体；

夹套锅炉；底盘；机械除灰装置；传动装置。1-炉体；2-安全阀；3-保温材料；4-夹套锅炉；5-炉篦；6-灰盘接触面；7-底盘；8-保温砖；9-耐火砖；10-液位计；11-蜗轮；12-蜗杆；13-油箱2.燃烧室

燃烧室的主要是回收CO等可燃性气体的燃烧热，并回收吹风气及上吹煤气的显热，积蓄在蓄热砖中，预热下吹蒸汽和加氮空气。另外，燃料室也可除去煤气中夹带的部分细粒灰尘。3.废热锅炉

废热锅炉的作用是回收吹风气和上吹煤气的热量，副产0.5~1.2MPa蒸汽。进口气体的温度约450~700℃，经冷却后降到210℃左右。废热锅炉炉身倾斜7°。4.洗气箱洗气箱又称水封箱。作用是防止在停止制气时水封槽以后的煤气倒回煤气炉系统而发生爆炸，并使煤气得到初步冷却和洗涤。5.洗气塔

洗气塔的作用是洗涤煤气中的灰和一部分可溶性气体，如硫化氢、二氧化碳等，以减少煤气对设备的腐蚀和灰尘堵塞设备。同时，达到冷却、除尘、洗涤的目的。6.气柜气柜的作用是储存一定数量的煤气，使之混合均匀，并保证原料气净化及压缩、合成等工序的连续式生产，对均衡系统负荷，有一定缓冲的作用。7、自动加料机：自动加料机用以自动地、周期性地将燃料加入煤气炉内，代替煤气生产过程中的间歇式人工加料，实现了煤气炉加料自动化。既降低了操作人员劳动强度，又提高了煤气炉的产气量。本车间用经过改造的间歇式Ⅱ型自动加料机，其结构如图6—7所示。8、电除尘器靠高压电晕放电使得粉尘荷电，荷电后的粉尘在电场力的作用下到达到集尘板/管。第五节生产操作技术1.5.1开车1.煤气发生炉的点火与烘炉的主要操作步骤(1)首先要向夹套锅炉、废热锅炉汽包加水至液位计高度的2/3处，开启汽包放空阀，关闭其蒸汽出口阀。(2)向洗气塔内加水，控制水封溢流正常。(3)检查微机处于安全停车状态。(4)在煤气发生炉炉箅上加入大块炉渣后再加木柴。(5)关闭除炉心通风门以外的手动阀、方门、圆门、人孔和旋塞(考克)。(6)向炉内投点着火的油棉纱引火，木柴烧旺后陆续加木柴和白煤，白煤烧旺后停加木柴。(7)温升控制要求(以上气道温度为准)：点火至110℃之间，每小时温升小于10℃，110℃恒温24h；110℃至240℃之间每小时升温小于20℃，240℃时恒温24h；240℃至450℃间，每小时升温小于30℃，450℃时恒温8h，烘炉完成。非新砌炉点火升温速率可适当加快。(8)烘炉升温速率由加炭量和炉底部炉心通风门或方门的开启度来控制。2.煤气发生炉系统的原始开车应注意以下问题(1)对照图纸及说明书，全面检查和验收系统。(2)按规程进行单体试车合格。(3)系统的吹净、清洗工作及气密试验、试漏工作应按规程进行，确保合格。(4)气柜置换前应用空气进行升降试验。(5)煤气发生炉的点火烘炉应按规程进行，严禁升温过快。(6)系统置换应彻底，不留死角。3.制备惰性气(1)控制煤气发生炉在薄炭层，低炉温的条件下进行，并保持火层平面分布均匀。(2)每次加入炭量不宜太多，约占正常生产1/3～1/2。(3)检查系统内外条件是否符合操作规程的要求，确保正常。(4)开启微机进行制惰性气操作。待气体成分合格(O2<0.5％；CO+H2<5％)时，闭合“加氮”开关，控制机运行到吹风4％时，回收惰性气至系统，制惰完毕。(5)人工操作。在操作过程中，空气和蒸汽轮流吹入，吹空气是为了制惰性气，可送入系统；吹蒸汽是为了降低炉温，由烟囱放空。吹空气阶段，开吹风阀，吹风气由烟囱放空，稍吹片刻，关烟囱阀，向系统送惰性气体，气体由洗气塔顶部放空。当炉温升到一定程度后，开烟囱阀，同时开蒸汽总阀和上吹蒸气阀，进行上吹降温，气体由烟囱放空，然后关闭上吹蒸汽阀，开启下吹蒸汽阀降温。待炉温降到工艺要求时，再做二次上吹和吹净操作后，开吹风阀，关闭烟囱阀，进行惰性气制造。直至在洗气塔放空管处取样分析合格。4.煤气发生炉不熄火状态下的开车操作(1)调节夹套，废热锅炉汽包液位至正常位置。(2)使微机控制系统处于正常停车状态，使油压控制系统正常运行。(3)调节洗气塔水封溢流正常。(4)关闭炉盖。(5)关闭夹套、废热锅炉汽包放空阀，并立即打开蒸汽出口阀，调节减压后蒸汽压力，符合工艺指标。(6)开启下行煤气管及灰斗蒸汽吹净阀，待炉底吹净后，关闭蒸汽吹净阀。(7)闭合微机“电源”开关和“启动’’开关，开始制气操作。(8)启动炉条机。(9)待运转正常后，联系好吹风气回收系统，闭合“回收”开关，将吹风气送往吹风气回收系统。(10)注意：系统检修后的开车，应先进行系统气密试验、试漏和置换合格，再按(1)至(9)的步骤操作。1.5.2停车1.煤气发生炉临时停车操作(1)断开微机“启动开关”，控制机将运行到吹风8秒处(设定值)停机，煤气发生炉各阀处于安全停车位置。(2)检查煤气发生炉各阀处于安全停车位置后，开炉盖点火，待炉口冒火后，开启加炭蒸汽吸引阀。若单炉系统需检修而煤气发生炉不熄火的停车，还应继续按以下(3)至(7)项重点进行操作。(3)煤气发生炉暂停运行后，关闭洗气塔进口阀，将阀门前法兰拆开，使其与生产系统隔绝。(4)按规程开炉制合格的惰性气体，进行单炉系统置换，直至洗气塔进口阀前法兰折开处取样分析合格。(5)断开微机“启动’’开关使煤气发生炉各阀处于安全停车位置。开炉盖点火，待炉口冒火后，开启加炭蒸汽吸引阀，停炉条机，关闭上、下吹蒸汽阀。煤气发生炉停用(不熄火)，进行养炉。炉口温度高时，应及时加炭压火。(6)开启夹套，废热锅炉汽包放空阀，关闭其蒸汽出口阀，并保持一定液位。(7)拆除需检修设备、管道的有关法兰，并用排风机进行空气置换，直至需检修部位取样分析氧含量大于20％为合格。

2.紧急停车操作(1)断开微机“电源开关”，使煤气发生炉停炉，各控制阀在正常停车位置。(2)开启下行煤气管及灰仓蒸汽吹净阀进行吹净。(3)待炉底吹净后，关蒸汽吹净阀，开启炉盖点火，待炉口冒火后，开启蒸汽吸引阀。(4)开启夹套、废热锅炉汽包放空阀，关闭蒸汽出口阀，并保持一定液位。(5)如停车时间较长，则应关闭上、下吹蒸汽阀和蒸汽总阀。停炉条机、空气鼓风机和油压泵。(6)如短时间内能恢复生产，可采取闷炉的办法，但开车时必须检查微机控制系统，各控制阀必须在正常停车位置上。(7)紧急停车后，可根据具体情况，按临时停车方法处理。3.煤气发生炉系统长期停车的操作要点(1)系统惰性气体置换按临时停车步骤停车后，开启气柜放空阀，将气柜内的半水煤气放完后，关闭放空阀，然后，制取惰性气体全系统进行置换，直至合格。如果单系统大修而另外还有系统生产时，可将洗气塔出口阀关严并插盲板，切断煤气来源，置换的气体可由洗气塔顶放空阀处进行放空。(2)煤气发生炉熄火①减少停车前的1～2次加炭量，加快炉条机转速，适当加大上、下吹蒸汽用量，减少吹风空气量，使炭层高度降至夹套高度齐平，使炉温降低。②按临时停车步骤停车后，打开炉盖，关闭上、下吹手轮蒸汽阀和蒸汽总阀，开启夹套、废热锅炉汽包放空阀，关闭其蒸汽出口阀。③向汽包内适量加入冷却水，并不断排放，冷却炉体，但注意降温速率不应过快，以免损坏设备。④加快炉条机转速，打开灰仓方门把炭扒净停炉条机。(3)系统空气置换①将煤气发生炉的炉盖、圆门、方门打开，使其自然通风，冷却炉膛内部温度。当炉内温度降至120℃以下时，便可开空气鼓风机，向气柜内送空气置换惰性气，直至在气柜放空管取样分析，氧含量大于20％为合格。如果单系统大修，可参照惰性气的置换方法，在洗气塔顶部放空。②停空气鼓风机、油泵，打开煤气发生炉炉盖和所有方门、圆门，继续向夹套汽包内加冷却水，使炉体冷却至常温。③关闭洗气塔加水阀，然后将洗气塔塔内的水放净。④开启气柜放空阀，拆除人孔盲板，排净水槽内的水。1.5.3不正常现象及处理方法1.正常生产时系统阻力增大(1)造成系统阻力增大的原因①上、下行煤气阀打开时动作不正常或不到位，使煤气受阻；②废热锅炉漏火，造成液封，引起阻力增大；③除尘器排灰不及时，除尘效果不好，使灰尘带入废热锅炉入口或系统管道内、弯头处，积灰严重，使阻力增加；④洗气塔内液位过高，造成液封；⑤气柜入口水封排放不及时，形成水封；

(2)处理方法如下：①检查上、下行煤气阀动作是否正常，如打不开或打开时不到位，停炉检修阀门；②排放废热锅炉下部积水，维持生产，如泄漏严重，停炉更换、检修废热锅炉；③清理除尘器内的灰尘，定时排放除尘器内的积灰；④排放洗气塔内的液位，查清引起液位高的原因，进行处理，保持塔内一定的液位。⑤排放气柜入口水封的积水，避免积水形成水封。2.半水煤气中氧含量高(1)造成半水煤气中氧含量高的原因如下：①吹风阀和下行阀关闭不到位，使空气漏入系统内；②炉内温度低，氧在燃料层内燃烧不完全；③燃料层太薄或吹风强度大，造成燃料层吹翻或形成风洞，入炉空气燃烧不完全，当回收吹风气氮时，进入系统；④上吹加氮阀或下吹加氮阀关闭不到位，使空气漏入煤气系统。(2)处理方法：检查吹风阀、下行煤气阀，上、下吹加氮阀，动作是否到位，分别取样分析下吹、上吹制气时的煤气成分，提高燃料层厚度，减慢下灰速度，逐渐提高燃料层温度，如炉内结疤或形成风洞，要稳定炉温使其恢复正常，如阀门动作不到位，停炉检修阀门。3.煤气发生炉内结疤判断煤气发生炉内结疤的方法是：在停炉加煤时，用探火棒插炭层时比较难插，炭层软化，有时黏结产生挂壁，炉上温度偏高，有时炉下温度也偏高，下灰难度较大，炉顶炉底压差大，发气量降低，供气不足，气体质量差。造成的原因：当原料质量发生变化时，如粒度细小、杂质多、机械强度和热稳定性差，工艺操作条件未能及时调节，吹风强度偏大，蒸汽用量少，都易造成炉内温度超过燃料的灰熔点温度而结疤。处理方法：首先分析引起炉内结疤的原因，针对原因，适当加大蒸汽用量，减少吹风气量和吹风时间，加快炉条机转速排渣，如结疤严重难以处理时，停炉组织人工打疤。4.煤气发生炉内出现空洞当出现半水煤气成分中氧含量高，严重时会影响安全生产，被迫减量或停车；半水煤气中有效气体成分降低，二氧化碳含量升高；产气量降低，供气不足，燃料消耗增加时，则可判断煤气发生炉内出现空洞。造成煤气发生炉内出现空洞的原因，主要是由于燃料层太薄；燃料粒度不均匀在炉内分布不均；吹风压力大，空速大；炉内温度过高形成结块或结疤，造成煤气发生炉内出现空洞。当发现煤气发生炉内出现空洞时，找出原因，然后根据找出的原因，加以处理，如果是燃料层太薄，提高燃料层高度；适当降低吹风压力和空速；清除炉内的结块或结疤，使炉况恢复正常。5.炉口爆炸炉口爆炸的原因主要是：燃料含水分过高，入炉后产生煤气；燃料的挥发分含量高，停炉时炉上温度偏低；停炉加炭时，未开蒸汽吸引，打开炉盖未点火会引起爆炸；炉内燃料层有结块现象，残余煤气未能吹净；加炭时，压灭炉内火苗，使燃料中馏分和水煤气得不到燃烧；长时间停炉，炉内空气煤气得不到排除，也得不到燃烧而在炉内上部空间形成爆炸性气体，并达到爆炸范围。预防的方法是，在停炉时尽可能将炉上温度控制的高一点，停炉后打开蒸汽吸引，打开炉盖后点火引燃炉口处的煤气。6.炉底爆炸炉底爆炸的原因是：二次上吹时间短或蒸汽量少；二次上吹开始时，上吹蒸汽阀未开或阀门动作慢，造成炉底煤气未吹净；吹风阀漏气，下吹时煤气与空气混合发生爆炸。预防和处理的办法是：合理的控制二次上吹时间，保持蒸汽压力，注意二次上吹蒸汽阀动作是否到位，如不到位，应及时检修阀门；检查吹风阀是否漏气，如漏气检修调整蒸汽阀门。7.炉渣残炭含量高造成炉渣残炭高的原因主要有以下几个方面：(1)煤气发生炉上吹时问长或蒸汽用量大，造成气化层上移，燃料未能完全燃烧进入灰渣区；(2)原料粒度不均匀，粒度大小相差太大或煤矸石多，含粉量大，造成燃料层温度低，燃料不能完全燃烧；(3)炉内结疤或有风洞，出现漏炭现象；(4)加炭不均匀，造成炉截面炭层高低相差太大，炭层阻力不同；(5)炉箅通风面积小或通风不均匀，破渣能力差；(6)灰盘转速太快，燃料未能燃烧完全即进入灰渣层。8.气柜猛升猛降(1)造成气柜猛升的原因①罗茨鼓风机跳闸，脱硫岗位大减量或因突发事故紧急停车；②吹风时阀门动作失误，吹风气进入气柜；③气柜出口水封槽积水过多，产生液封，气体送不出去；④洗气塔冷却水中断，高温气体送入气柜。(2)气柜猛升的处理办法①与有关岗位联系，注意气柜高度，以放空控制气柜高度在安全标志之内；②检查吹风阀，如阀门故障，停炉检修阀门，如电磁阀故障，检修电磁阀；③及时排放气柜出口水封的积水；④当洗气塔断水时，首先采取停炉，查清断水的原因，排除故障，待供水正常后，再开车。(3)气柜猛降的原因①后岗位用气量加大，未及时联系；②洗气塔下部水封液位过低，气体从溢流管排出；③洗气塔断水，煤气倒流；④气柜入口水封槽积水过多，产生液封，使气体封住而不能进入气柜；⑤煤气发生炉出现结块或结疤现象，影响产气量；⑥吹风气回收阀未关严，煤气漏入吹风气回收系统。(4)气柜猛降的处理办法①加强与后岗位的联系，及时调节气量；②提高洗气塔下部水封的液位，防止跑气；③查出洗气塔断水的原因，及时处理，保证供水正常；④清除气柜入口水封积水；⑤及时处理煤气发生炉内的结块或结疤，尽快恢复正常制气，提高产气量；⑥检查吹风气回收阀到位情况，必要时停炉检修阀门。固定层加压连续气化煤的气化方法煤气的用途多种多样，制取煤气的控制方式也多种多样。以压力控制方式分类煤气化可分为常压气化法和加压气化法；以气化原料在气化炉内的运动方式分类，气化又可分为移动床气化、流化床气化和气流床气化；根据排渣方式，煤的气化可分为固态排渣气化法和液态排渣气化法。

(1)固定层间歇气化法

用水蒸汽和空气为气化剂，交替地通过固定的燃料层，使燃料气化，制得半水煤气。(2)固定层连续气化法

以富氧空气（或氧气）与蒸汽的混合气为气化剂，连续通过固定的燃料层进行气化。间歇气化法生产半水煤气的缺点？对燃料要求高、热损失大、气化效率低制气时间少，制气能力较低操作管理复杂连续气化法的优点？流程简单，操作方便，效率高，设备生产能力大降低了动力消耗反应速度快，气化强度大，生产能力高加压下气化剂流速相应较低，燃料带出量少，因而可用粒度小、机械强度&热稳定性差的燃料固定层加压气化是将粒度为5~50mm范围的碎煤，在1~3MPa的压力、900~1200℃温度下与气化剂逆流气化的反应过程。碎煤温度、压力、气化剂煤气一、基本原理在燃料层中发生的反应及变化：1、灰渣层氧+过热蒸汽预热1000℃以上灰渣冷却到400~500℃灰中含碳量一般3~5%2、燃烧层

C+O2=CO2+QC+0.5O2=CO+Q燃烧反应放热，气化剂加热到1200~1500℃（主要）3、气化层

C+H2O(g)⇄CO+H2-QC+2H2O(g)⇆CO2+2H2-QC+CO2

⇆2CO-QCO+H2O(g)⇆CO2+H2+QC+2H2⇆CH4+QCO+3H2⇆CH4+H2O+Q（控制反应）燃烧反应放出CO2燃烧用高活性煤反应速率：P↑4、干馏层煤被上升的高温煤气由300℃→700~800℃当温度由300℃→500~600℃，煤开始软化，焦油分解当温度→600~800℃，CH4及其他烃类从煤中↑5、干燥层上升的煤气将煤加热到200~300℃，水分蒸发出来二、工艺条件1、温度C+H2O(g)⇄CO+H2-QC+2H2O(g)⇆CO2+2H2-QT↑，反应向→移动，（CO+H2）↑C+2H2⇆CH4+QCO+3H2⇆CH4+H2O+QT↑，反应向←移动，CH4↓T↑，反应速度↑，H2O消耗↓，蒸汽分解率和设备生产能力↑（主要因素）（平衡）温度燃烧层，气体T=1200~1500℃，但层薄，煤炭灰分停留时间短，不足将灰分加热至气体温度。故气化炉内灰分仅轻微烧结，含少量炉渣快。气化层温度<燃烧层温度，&自下而上逐渐T↓出口粗煤气T=650~700℃炉底灰渣T=400~500℃2、压力P↑，气化反应速度↑，气化强度P1/2↑加压操作，压缩1体积O2→5~8体积同样压力的粗煤气，可以节省动力，P↑节省动力↑&煤气含尘量↓但是P↑，粗煤气中CH4↑P↑，对设备材料，技术要求↑，&蒸汽分解率↓工艺经济两方面考虑：2.4~3.1MPa3、蒸汽氧比气化剂中，蒸汽与氧气比例对气化温度及煤气组成有直接影响蒸汽氧比↑，燃料层温度↓，煤气中（CH4+CO+H2）↑煤气热值↑蒸汽氧比的选择与煤气用途有关：合成氨原料气：5~8kg/m³在操作中，当采用灰熔点低、活性高的煤时，蒸汽氧比采用指标上限；反之，下限4、对原料煤的要求（1）机械强度及热稳定性机械强度及热稳定性差，装运、气化过程中，容易破碎，使炉内阻力↑，气流分布不均，碎煤易被颗粒带出，气化操作恶化。（2）粒度粒度小，会怎样？粒度大，会怎样？大小不均匀会怎样？原料煤粒度大小适中&均匀粒度：4~50mm4、对原料煤的要求（3）粘结性煤在高温下干馏时粘结的性能。使煤粘在一起，失去透气性，妨碍气化剂均匀分布，使气化操作无法进行。自由膨胀系数：煤受热分解产生的胶体，在产生的气体作用下膨胀，此时煤的体积与原来体积之比粘结性↑，自由膨胀系数↑鲁奇炉可用煤炭的自由膨胀系数是多少？粘结性强的煤大分子有机质液态胶质体4、对原料煤的要求（4）灰分及灰熔点灰分↑，碳含量↓，运输费用、灰渣量↑灰分越少越好灰渣的熔点——灰熔点，越高越好，≥1200℃（5）化学活性化学活性↑，能在较低T下反应，耗氧少，&气化强度、气体质量↑煤的活性，越高越好（6）氯含量煤中的氯在气化时大部分进入气相。严重腐蚀钢材。煤中氯含量≤0.5%三、工艺流程挂图1-13问：1.工艺条件？2.如何操作煤锁定期加煤？3.自动出气化系统粗煤气的组成？（1）煤从煤仓经煤馏槽流入已为常压的煤锁内。此时煤锁下阀关，与气化炉隔离，上阀开与大气连通。（2）当煤锁加满煤后，关闭圆筒阀及煤锁上阀。（3）用来自煤气冷却装置的冷变换气进行煤锁充压，压力升至2.5MPa，再由由气化炉本内气体充压，使煤锁与气化炉压力相等。（4）打开煤锁下阀，使煤进入到气化炉内。（5）当煤锁空后，关闭煤锁下阀。（6）煤锁卸压，煤锁气卸至气柜作燃料气。当煤锁压力卸至常压时，打开煤锁上阀，加煤循环重新开始。CO2

26.5%、CO23.5%、H2

40.1%、CH47.5%、H2S0.05%、（N2+Ar）1.9%、CnHm0.45%四、鲁奇炉夹套锅炉煤分布器及搅拌器炉箅及传动装置煤锁及灰锁Mark-IV鲁奇炉结构图2气液分离器3炉体4洗涤冷却器5转动炉篦6炉篦传动轴7灰锁8膨胀冷凝器9水夹套10气化剂管线1煤锁五、操作要点1、气化炉煤层升温2、气化炉点火3、气化炉正常操作生产负荷的调整汽氧比的调整气化炉火层位置控制灰锁、煤锁的控制水煤浆加压气化一、水煤浆加压气化技术简介水煤浆气流床气化是指煤或石油焦等固体碳氢化合物以水煤浆或水炭浆的形式与气化剂一起通过喷嘴，气化剂高速喷出与料浆并流混合雾化，在气化炉内进行火焰型非催化部分氧化反应的工业过程。具有代表性的工艺技术有美国德士古发展公司开发的水煤浆加压气化技术、道化学公司开发的两段式水煤浆气化技术、中国自主开发的多喷嘴煤浆气化技术水煤浆气化制粗煤气技术的优点Œ可用于气化的原料范围比较宽。几乎从褐煤到无烟煤的大部分煤种都可采用该项技术，还可气化石油焦。煤液化残渣。半焦、沥青等原料，之后又开发了气化可燃垃圾、可燃废料的技术。水煤浆进料与干粉进料比较，具有安全并容易控制的特点。Ž工艺技术成熟、流程简单，过程控制安全可靠。操作弹性大，气化过程碳转化率比较高。粗煤气质量好，用途广。‘可供选择的气化压力范围宽。’单台气化炉的投煤量选择范围大。“气化过程污染少，环保性能好。水煤浆气化技术的缺点Œ炉内耐火砖冲刷侵蚀严重，选用的高铬耐火砖寿命为1～2年，更换耐火砖费用大，增加了生产运行成本。喷嘴使用周期短，一般使用60～90天就需要更换或修复，停炉更换喷嘴对生产运行高负荷运行有影响，一般需要有备用炉，增加了建设成本。Ž考虑到喷嘴的雾化性能及气化反应过程对炉砖的损害，气化炉不适宜长时间在低负荷下运行，经济负荷应在70%以上。水煤浆含水量太高，使冷煤气效率和煤气中的有效气体成分（CO+H2）偏低，氧耗、煤耗均比干法气流床气化高一些。总之，水煤浆气化技术在一定条件下有其明显的优势，当前仍是被广泛采用的新一代先进煤气化技术之一。2、水煤浆加压气化工艺中，气化炉燃烧室排出物一般通过两种不同的流程进行冷却：（1）激冷流程排出物在激冷室与水直接接触冷却工艺气水中的灰渣怎么处理？（2）废锅流程排出物经辐射锅炉，产生高压蒸汽，同时高温工艺气被冷却湿工艺气洗涤除去飞灰美国德士古发展公司水煤浆气化技术开发历程德士古水煤浆加压气化工艺发展至今已有50多年的历史。鉴于在加压连续输送粉煤的难度较大，1948年美国德士古发展公司受重油气化的启发，首先创建了水煤浆气化工艺，并在加州建设了第一套中试装置，这在煤气化发展史上是一个重大的开端。由于在20世纪50～60年代油价较低，水煤浆气化无法发挥资源优势，在加上工程技术上的问题，水煤浆气化技术的发展停顿了10多年，直到20世纪70年代初发生了第一次世界性石油危机才出现了新的转机。一些发达国家又开始重新开发所谓第二代煤气化技术，并取得了突破性进展，德士古水煤浆加压气化技术就是其中比较成功的一个。1973年德国鲁尔化学公司和鲁尔煤公司开始与美国德士古发展公司合作，进一步对该技术加以开发和完善。并于1975年在德国鲁尔公司内开始建设一台德士古水煤浆气化工业示范炉。1982年以后转入第二阶段的液化残渣试验，共气化了包括各种煤、石油焦及煤的德液化残渣在内的固体燃料20余种。二、气化炉内的反应原理水煤浆气化反应时一个很复杂的物理和化学反应过程，水煤浆和氧气喷入气化炉后瞬间经历煤浆升温及水分蒸发、煤热解挥发、残炭气化和气体间的化学反应等过程，最终生成以CO、H2为主要组分的粗煤气（或称合成气、工艺气）。灰渣采用液态排渣。一般认为，气化炉内的反应煤的裂解挥发分的燃烧气化反应裂解及挥发分燃烧区CmHnSr→（n/4-r/2）CH4

+（m-n/4-r/2）C+rH2S-Q挥发分与高浓度的O2完全燃烧，煤气中只含少量CH4（<0.1%），不含焦油、酚、高级烃等可凝聚产物由于O2浓度较低，煤焦一方面，与残余的O2发生燃烧反应→CO+CO2+Q另一方面，与H2O（g）、CO2→CO+H2在气相中，CO+H2与残余的O2发生燃烧反应→更多Q燃烧及气化区C气化过程的基本反应——部分氧化反应（O2不足）CmHnSr+m/2O2→mCO

+（n/2-r）H2+rH2S+Q本阶段释放大量热，为下一阶段吸热提供热量，使整个反应维持在1300~1500℃的高温下进行CmHnSr+（m+n/4-r/2）O2→（m-r）CO2

+n/2H2O+rCOS+Q气化炉中的氧已经完全消耗，这时主要进行的是煤焦、甲烷+H2O（g）、CO2→CO+H2变换反应：CO+H2O⇆CO2+H2+Q甲烷化反应：CO+3H2⇆CH4+H2O+Q气化区T↓有利平衡T↑P↓有利平衡，选P↑碳与O2燃烧反应C+O2→CO2+QC+1/2O2→CO+QCO2+H2⇆CO+H2O-Q碳与CO2的反应C+CO2→2CO-Q生成CH4的反应C+2H2→CH4+Q动力学控制T↑P↑速率加快表面反应速率决定气化炉的甲烷来自于？三、主要影响因素及工艺条件的选择煤质随着气化工艺选取的不同，其对煤品质的要求也不尽相同。高活性、高挥发份的烟煤是德士古水煤浆气化工艺的首选煤种。总水分、挥发分及固定碳、煤的灰分及灰熔点、灰渣粘温特性、助溶剂、发热量、煤的有机质含量总水分总水包括外水和内水。外水是煤粒表面附着的水分，来源于人为喷洒和露天放置中的雨水，通过自然风干即可失去。外水对德士古煤气化没有影响，但如果波动太大对煤浆浓度有一定影响，而且会增加运输成本，应尽量降低。煤的内水是煤的结合水，以吸附态或化合态形式存在于煤中，煤的内水高同样会增加运输费用，但更重要的是内水是影响成浆性能的关键因素，内水越高成浆性能越差，制备的煤浆浓度越低，对气化时的有效气体含量、氧气消耗和高负荷运行不利。挥发分及固定碳煤化程度增加，则可挥发物减少，固定碳增加。固定碳与可挥发物之比称为燃料比，当煤化程度增加时，它也显著增加，因而成为显示煤炭分类及特性的一个参数。煤中的挥发分高有利于煤的气化和碳转化率的提高，但是挥发分太高的煤种容易自燃，给储煤带来一定麻烦。煤的灰分及灰熔点灰分灰分虽然不直接参加气化反应，但却要消耗煤在氧化反应中所产生的反应热，用于灰分的升温、熔化及转化。灰分含有率越高，煤的总发热量就越低，浆化特性也较差。灰分含量的增高，不仅会增加废渣的外运量，而且会增加渣对耐火砖的侵蚀和磨损，还会使运行黑水中固含量增高，加重黑水对管道、阀门、设备的腐蚀，也容易造成结垢堵塞现象，因此应尽量选用低灰分的煤种，以保证气化运行的经济性。灰熔点煤灰的熔融性习惯上用4个温度来衡量，即煤灰的初始变性温度、软化温度、半球温度、流动温度。煤的灰熔点一般是指流动温度，它的高低与灰的化学组成密切相关。灰渣粘温特性灰渣粘温特性是指熔融灰渣的黏度与温度的关系。熔融灰渣的黏度是熔渣的物理特性，一旦煤种确定，它只与实际操作温度有关。熔渣在气化炉内主要受自身的重力作用向下流动，同时流动的气流也向其施加一部分作用力。煤种不同，灰渣粘温特性差异很大。T↑灰渣粘度↓流动性↑，但若粘度太低，炉砖损坏快T↓灰渣粘度↑流动性↓容易堵塞渣口T=煤灰熔点+30~50℃灰渣流动最佳粘度15~40Pa·s助溶剂助溶剂是做什么的？什么情况需要用到助溶剂？助溶剂的种类及用量要根据煤种的特性确定，一般选用氧化钙或氧化铁作为助溶剂。加入助溶剂后气化温度的降低将使单位产气量和冷煤气效率提高、氧耗明显降低，但同时也会使碳转化率稍有降低，排渣量加大，过量加入石灰石还会使系统结垢加剧助溶剂的加入能有效地改变熔渣的矿物组成、降低灰熔点和黏度，但加入量过大也会适得其反。发热量发热量及热值，是煤的主要性能指标之一，其值与煤的可燃组分有关。热值越高，每千克煤产有效气量就越大；要产相同数量的有效气煤耗量就

。越低煤的有机质含量C、H、O、N、S煤气化希望C和H含量越高越好，其他元素含量越低越好2、煤浆的性质及浓度煤浆浓度是指水煤浆中固体的含量，%。德士古气化法独特的一个极重要的工艺参数。因为水煤浆的浓度及成浆性能，对气化率、煤气质量、原料消耗、煤浆的输送及雾化等有很大的影响。对于煤浆的输送来说，因为煤浆泵的启动对煤浆的临界黏度有一定要求，一般水煤浆黏度控制在1Pa·s左右。选择输送煤浆的管径以煤浆的流变性能为重要依据。图1-15：煤浆浓度~粘度精磨粗磨未加添加剂添加剂未加添加剂添加剂添加剂成分？作用效果？两种添加剂？煤浆浓度~气化效率如果水煤浆浓度过低，则H2O↑，由于水分蒸发和被加热，吸热↑，气化炉T↓，使气化效率和煤气中（CO+H2）↓图1-16：煤浆浓度~气化效率煤浆浓度↑气化效率↑煤粒度越细，煤浆浓度↑，碳转化率&气化效率↑；但煤浆粘度↑，加料困难不同煤种都有最佳粒度和浓度水煤浆浓度选择的原则：保证不沉淀、流动性能好、粘度小的条件下，尽可能提高水煤浆浓度煤浆浓度~干煤气组成煤浆浓度↑，CO↑，H2不变，CO2↓综合以上各因素，添加剂为木质素磺酸钠时，煤浆浓度60%~65%3、氧煤比氧碳比是指气化过程中氧耗量与煤中碳消耗量的比值。（气化1kg干煤所用氧气的体积，标态）单位：m³/kg干煤氧煤比对碳转化率、冷煤气效率、煤气中CO2含量、产气率有影响。图1-18：氧煤比~碳转化率图1-19：氧煤比~冷煤气效率氧煤比↑冷煤气效率先↑后↓氧煤比↑碳转化率↑图1-20：氧煤比~产气率图1-21：氧煤比~气化温度图1-22：氧煤比~比煤耗比煤耗=单位时间内消耗的干煤量/单位时间生产（CO+H2）量，单位kg/km3(标态)氧煤比↑产气率先↑后↓氧煤比↑气化温度↑氧煤比↑比煤耗先↓后↑氧煤比与什么有关？它与煤的性质、煤浆浓度、煤浆粒度分布有关，理论上氧碳比1.0合适。显然，氧碳比愈高氧消耗量就愈大，这将影响经济指标氧煤比值一般在0.68～0.71之间。4. 气化压力

在煤气化的一次反应中，所有反应均为增大体积的反应，故增加压力，不利于反应进行。但工业普遍采用加压操作，原因：压力高，反应物浓度增加（单位体积物质量增加），反应速率快，生成气中CH4↓，气化效率↑采用加压气化、喷嘴雾化效果好，有利于CH4↓&碳转化率↑加压气化，气体体积↓，气化炉容积不变时气化炉生产强度↑。气化炉的生产能力与是成正比的。加压气化，生产出的煤气压力高，大大减小压缩煤气时的动力消耗。节约下游工艺单元合成气或H2压缩机功耗。加压气化，虽然气化炉反应为气体体积增大的反应，对平衡不利，但对逆变换反应无影响升高压力，有利于提高气化炉的单炉生产能力，一般在10MPa以下。炉内气化压力高低的确定还取决于产品煤气的用途。选择压力范围：2.7~8.5MPa。例如生产合成氨一般为8.5～10MPa；如用合成甲醇则为6～7MPa为适宜，这样后面的工序不需再增压。5.气化温度气化温度和气化压力对于气化过程的影响是很显著的。

为了提高气化温度和气化效率，缩短反应时间，与其他气流床气化方法一样，德士古炉的气化温度比较高，并且采取液态排渣。

操作温度必须大于煤的灰熔点，但是同时又须考虑炉壁耐火材料的耐高温性和使用寿命，因此，一般在1350～1500℃之间。当灰熔点高于1500℃时，就要添加助溶剂，使其灰熔点降低到1500℃以下。6.气化时间

固体的气化速率要比油气化慢得多，因此，煤气化所需时间比油气化长，一般为油气化的1.5～2倍。煤浆在德士古炉内的气化时间一般为3～10s之间，它取决于煤的颗粒度、活性以及气化温度和压力。四、工艺流程水煤浆加压气化过程分为：水煤浆制备、水煤浆气化和灰处理。（一）水煤浆制备工艺流程

水煤浆制备

水煤浆气化

灰处理水煤浆制备工艺挂图1、NaOH和石灰是？2、添加剂？水煤浆气化挂图1、水煤浆气化工艺流程按废热回收方式可分为？激冷流程：高温水煤气在激冷室与大量冷却水直接接触，水煤气被急速冷却，并除去大部分煤渣，同时水迅速蒸发进入气相，煤气中水蒸气达到饱和状态。对于要求将CO全→H2的合成氨厂，适宜激冷流程，这样在激冷室可得到变换所需H2O废热锅炉流程：高温水煤气进入废热锅炉，高温工艺气被冷却，同时得到高压蒸汽适宜煤气中CO和H2比值不用调整或略加调整的生产厂，例如发电或生产某些化工产品2、文丘里洗涤器作用文丘里洗涤器主要由喷管、喷头、喉管、扩散器等组成，其作用是充分润湿合成气中夹带的尘粒，以便在洗涤塔中被除去。3、洗涤塔的作用提供水浴和足够的气液分离空间，利用四块塔板的气液相传质作用，使合成气中的固体颗粒分离出来，起到洗气的作用，同时可以进一步降低合成气温度，保证合成气中的水气比能满足后工序的生产要求。4、水煤浆气化激冷流程图转画为流程框图灰处理工艺流程1、灰处理的任务？将气化过程送来的灰渣和黑水进行分离，回收的工艺水循环使用，灰渣及细灰作为废料，送出工段。2、闪蒸罐是做什么的？高、低压闪蒸的作用是降低黑水温度、浓缩黑水中含固量、解析少量酸性气体及回收热量。真空闪蒸的主要作用是进一步降低黑水温度、进一步浓缩黑水中含固量及解析酸性气体。3、分散剂？避免灰水在下油管线及换热器中沉积出固体4、沉降分离原理及作用？（1）原理：颗粒在沉降槽中的沉降大致可分为两阶段。在加料口以下一段距离内，颗粒浓度很低，颗粒大致作自由沉降。在沉降槽下部，颗粒浓度逐渐增大，颗粒在沉降槽搅拌器的作用下作干扰沉降，沉降速度很慢，在沉降槽中加入絮凝剂以加速沉降。沉降槽清液产率取决于沉降槽的直径。（2）作用：主要是用于从黑水中分离出较干净的灰水和含固量高的灰浆。5、絮凝剂是做什么的？加快固体粒子在沉降池中的重力沉降速度五、主要设备1、气化炉水煤浆加压气化炉是此项技术的核心设备。其上部是燃烧室，为一中空内衬耐火材料的立式圆筒形结构；下部根据不同需要，可为激冷室或为辐射废热锅炉结构。激冷型德士古气化炉燃烧室和激冷室外壳是连成一体的。顶部烧嘴口：供设置工艺烧嘴用燃烧室：中空圆形筒体带拱形顶部和锥形下部的反应空间激冷室急冷水入口：喷出的水沿下降管流下，形成一下降水膜，这层水膜可避免由燃烧室来的高温气体中夹带的熔融渣粒附着在下降管壁上激冷室内保持相当高的液位。夹带着大量熔融渣粒的高温气体通过下降管直接与水溶液接触，气体得到冷却，并为水汽所饱和。渣水出口：熔融渣粒淬冷成粒化渣，从气体中分离出来，被收集在激冷室下部，由锁斗定期排出。出气口：气体中夹带的渣粒约有95%从锁斗排出气化炉的结构特点：反应区实为一区间，无任何机械部分。由于反应温度甚高，炉内设有耐火衬里。为了调节控制反应物料的配比，在燃烧室的中下部设有测量炉内温度用的高温热电偶4支。为了及时掌握炉内衬里的损坏情况，在炉壳外表面装设表面测温系统。激冷室外壳内壁采用堆焊高级不锈钢的办法来解决腐蚀问题。气化炉气化效果的好坏取决于燃烧室形状及其与工艺烧嘴结构之间的匹配。而气化炉的寿命则与炉内衬耐火材料材质和结构形式的选择有关。2、工艺烧嘴（喷嘴）工艺烧嘴和气化炉同属水煤浆加压气化装置的核心设备，二者的结构和几何尺寸属于专利。工艺烧嘴的功能和要求工艺烧嘴的主要功能是借高速氧气流的功能将水煤浆雾化并充分混合，在炉内形成一股有一定长度黑区的稳定火焰，为气化创造条件。工艺烧嘴的设计要求有以下几个方面：烧嘴接受的物料量是由工艺条件决定的，这是烧嘴设计的基本依据。采用的气流雾化形式是由水煤浆性质决定的。雾化了的水煤浆与氧气混合的好坏，直接影响气化效果。由于反应在有限的炉内空间进行，因此炉子结构尺寸要与烧嘴的雾化角和火焰长度相匹配，以达到有限炉子空间的充分和有效的利用。工艺烧嘴的寿命在正常运行期间，烧嘴头部煤浆通道出口处的磨损是不可避免的。当氧煤浆通道因磨损而变宽以后，工艺指标变差，就必须更换新的工艺烧嘴，这个运行周期就是工艺烧嘴的连续运行天数。无论国内、国外，目前的运行水平可以达到两个月左右，但一般均45天定期检查更换。这就是气化炉避免不了定期停车的原因，也就是气化炉一定要设备用炉的理由。3、煤浆设备及输送设备在煤浆设备及输送流程中的主要设备有称量给料机、球磨机、煤浆泵、煤浆槽搅拌器及煤浆振动筛等。流程的配置和设备的选型都是为了设备能泵送的合格煤浆。煤浆的规格，是由实验室对个别煤种进行的制浆试验确定的。六、气化系统的生产操作气化装置系统在所有设备安装完毕，单体设备试车和运转试验合格，系统联动试车发现的问题已解决后，方可进行化工试车——原始开车。（一）原始开车（1）原始开车前的检查准备工作首先制定试车方案，并按期要求逐条逐步地进行核检查，执行人和检查人要分开，责任到人。多次训练，拆除预热烧嘴、安装预热烧嘴的工作，以便达到半小时内完成更换烧嘴工作要求。原始开车前的检查准备工作1、对照PID图，系统的全面检查工艺管线是否合乎要求。2、设备、管道内的清洗和吹除结束，系统地气密性试验合格。3、氧气管线的吹除和清洗工作合格后充N2保持微正压。4、转动设备润滑油系统及油位检查正常，并盘车灵活。5、电气保护及绝缘检查合格，根据要求送电备用。6、气化炉头所有的给料阀、吹扫阀，必须按要求进行泄露检查，规定双向密封的阀门要进行两个方向的检验。原始开车前的检查准备工作7、仪表和控制系统的检查。调节阀的行程，运行方向及故障位置是否合理正确；利用组态模拟工艺信号检查控制系统，特别是连锁系统的控制仪表，都必须模拟试验。8、气化炉安全系统和阀门必须每次开车前在DCS控制屏上检查一遍并做一次试验运行。9、所有压力联锁阀应进行试验并调整压力。10、检验和校正气化炉表面温度传感系统。11、检验和校正气化装置的气体分析仪。12、水、电、气、汽及原料煤等公用设施都已完成，并能供应正常。原始开车前的检查准备工作

13、检查界区内所有工艺阀门均关闭。凡是临时盲板均已拆除，操作盲板也已就位。

14、再次对生产现场做清理工作，特别是易燃易爆物品不得留在现场。

15、用于开车的通讯器材、工具、消防和气防器材已准备就绪。

16、接收各物料至各使用单元最后一道阀前，并调整压力、温度等指标到符合界区各系统的要求。

17、试运行磨煤机及制浆系统，制得合格水煤浆。原始开车前的检查准备工作

18、煤浆槽有合格煤浆后，试运行高压煤浆泵并利用液位变化校正煤浆流量计。

19、试运行激冷水系统，检验备用激冷水泵的自启动及辅助激冷水阀的动作。

20、试运行其它的自启动系统。如：高压灰水泵、冷凝液泵等。

21、试运行锁斗，充分检查锁斗的逻辑控制系统。原始开车前的检查准备工作

22、烧嘴冷却水系统检查并用软管连接后试车，检查内容如下：

⑴供水流量、压力

⑵备用水泵切换供水功能

⑶消防水泵的自启动供水试验

⑷事故水槽贮水与供水试验

⑸出软、硬管供水切换情况原始开车前的检查准备工作

23、全面检查气化炉安全系统

⑴必须分别检查开车、停车的每一个功能，以确保其正常。

⑵检验停车启动器

⑶测定每一个与气化炉安全系统有关的阀门动作时间

⑷验证只有烧嘴冷却水系统故障停车触发器造成气化系统停车时，烧嘴冷却水进、出口阀关闭

⑸验证锁斗的事故阀关闭是由于激冷室液位低低触发器造成的。原始开车前的检查准备工作

24、清理、检查工艺烧嘴，并记录所有尺寸，建立档案。

25、利用模拟态做火炬的点火试验。（2）气化炉的烘炉气化炉烘炉=气化炉预热升温气化炉的燃烧室内衬耐火材料，筑炉后新的耐火材料应根据耐火材料制造厂家说明，必须在筑炉后14天内进行大约一周时间的自然干燥养护，然后安装好预热烧嘴，通入柴油与压缩空气燃烧进行烘炉，具体步骤如下：气化炉的烘炉1、开辅助激冷水泵向激冷环供循环水，冷却激冷环、下降管。激冷水流量必须不小于正常流量的50%。2、打开气化炉水封槽的手动阀并导通盲板，当水封槽充满水后溢流到渣沟。水封槽水封高度可用挡板调节，以维持激冷室液位处于下降管和上升管下口之间，不得超过下降管下口，否则造成水封影响抽引器正常工作发生回火。3、当清水池水位上升至正常，应启动冲洗水泵及灰水冷却器，将水送到污水处理工序，激冷环的冷却水就这样循环起来。4、若V1205不能满足排放要求，可同时打开开工管线去真空闪蒸罐的阀门。5、预热水循环路线。6、洗涤塔气体出口所有阀门及人孔必须关闭，以防气体倒流。7、打开抽引器的进口阀，倒通其后盲板，缓慢打开抽引器的低压蒸汽阀，抽引器开始工作并调节抽引程度。8、点燃预热烧嘴，烘炉开始并连续进行，需要的柴油量和压缩空气量要及时调节，以满足下述烘炉进度表。对于炉内耐火砖已经过烘烤的气化炉开车，我们称为正常开车，它可根据耐火材料制造商推荐的额定速率约50℃/hr，一直升到1400℃，并在1400℃恒温最少4小时后开车。9、当气化炉温度升到开车温度后需待2—3天才能化工投料，可继续维持这一温度。若开车还要延长一段时间再进行，应停止加热让其缓慢降温。气化炉膛温度250℃以上时，必须保持激冷水循环。10、烘炉后的气化炉，应避免水汽进入气化炉。正常开车原始开车前的准备工作已完成，气化炉炉膛温度已达到开车温度，即可进行正常开车。1、煤浆、氧气、氮气吹扫在烧嘴旁的手动切断阀是关闭的；去火炬的煤气压力控制阀处于手动位置并关闭，去变换的手动调节阀也是关闭的，盲板导通。2、建立洗涤塔液位及黑水循环系统打开辅助激冷水泵到洗涤塔的双道球阀向底部送水，至正常后，启动建立水泵向激冷环和文丘里洗涤器供水。通过激冷室液位控制阀向真空闪蒸罐排水，同时关闭去水封槽切断阀，并加好盲板，这样，激冷室黑水循环起来了。3、向各水冷器加循环冷却水，包括烧嘴冷却水冷却器，锁斗冲洗水冷却器，真空闪蒸罐顶冷凝器，高压闪蒸冷凝器，废水冷凝器，使循环水泵循环起来，开车后视回水温度及时调节各循环水流量。正常开车4、启动锁斗循环系统5、启动冷凝液泵向洗涤塔供水启动急冷水泵向激冷室供水，调好液位将系统热水加入沉淀池和灰水槽，启动灰水泵，向洗涤塔给料槽供水，然后启动洗涤塔给料槽向洗涤塔供水，建立灰水循环。

6、开烧嘴冷却水系统，通过软管与准备使用的工艺烧嘴相连，使烧嘴冷却水循环起来。7、更换好工艺烧嘴正常开车8、启动闪蒸系统在黑水进入高压闪蒸罐前须置换闪蒸系统并导通黑水路线，做好接收黑水的准备。⑴高压闪蒸系统置换。置换方法：利用高压闪蒸罐底部的低压氮气向高闪系统充压，用压力调节阀放空泄压，在短时间内反复充压、泄压来置换闪蒸管线。⑵启动真空闪蒸系统利用真空闪蒸罐冲洗液位计的脱盐水建立液位至20%后，打开高压闪蒸罐的低压氮气双阀，中控打开，对真空闪蒸罐及管线反复憋压，泄压置换，置换。置换后，按单体操作规程启动真空泵，用前导淋控制压力为-0.05MPa。正常开车9、在气化炉投料前，必须点燃火炬长明灯，做好接收放空气的准备。10、建立煤浆循环。11、投料前，现场应检查、确认下列阀门状态正确无误12、接收氧气。确认空分操作正常，氧气纯度合格，联系总调度，气化准备接收氧气。13、投料前中