適用于直接還原鐵煤制氣方案

適用于直接還原鐵的煤制氣方案2014年11月蘇州適用于直接還原鐵的煤制氣方案1鋼鐵行業(yè)現(xiàn)狀氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)提綱鋼鐵行業(yè)現(xiàn)狀提綱2鋼鐵工業(yè)轉(zhuǎn)型升級勢在必行！?。?鋼鐵行業(yè)現(xiàn)狀1.2013年我國的粗鋼產(chǎn)量已達(dá)7.79億噸，占全球總產(chǎn)量的48.5%，鐵礦石對外依存度超過60%;2.鋼鐵行業(yè)整體虧損，生存艱難；3.鋼鐵工業(yè)污染物排放占到工業(yè)排放總量的45%以上，是大氣霧霾的重要成因；4.高爐煉鐵仍占絕對地位，對優(yōu)質(zhì)焦煤和優(yōu)質(zhì)鐵礦石依賴性強(qiáng)，消耗大量的優(yōu)質(zhì)資源。1連鑄熱處理爐連軋棒、板帶、管加熱爐焦煤鐵礦石焦化爐燒結(jié)爐高爐轉(zhuǎn)爐或電爐鋼水煉鐵工序煉鋼工序鐵水軋鋼工序熱處理工序連鑄坯深加工高爐煉鐵流程長、能耗高、污染大；煉鐵工序能耗約占鋼鐵生產(chǎn)過程總能耗70%，污染物排放占90%。鋼鐵工業(yè)轉(zhuǎn)型升級勢在必行！?。?鋼鐵行業(yè)現(xiàn)狀1.3氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2目前，氣基豎爐技術(shù)已實現(xiàn)工業(yè)化接近半個世紀(jì)。2013年產(chǎn)品直接還原鐵的產(chǎn)量為7522萬噸，78.6%為氣基豎爐生產(chǎn)。全球100多套氣基豎爐項目均由天然氣重整制取富氫氣體，集中在南美、中東等地區(qū)。對于我國“貧油少氣富煤”的能源結(jié)構(gòu)，需要開發(fā)以煤制備還原氣的氣基豎爐煉鐵工藝。2成熟的氣基豎爐工藝氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2目前，氣基豎爐技術(shù)已實現(xiàn)工業(yè)化4

國內(nèi)外氣基豎爐區(qū)別3天然氣-氣基豎爐工藝流程煤制氣-氣基豎爐工藝流程氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2國內(nèi)外氣基豎爐區(qū)別3天然氣-氣基豎爐工藝流程5滲碳：3Fe+CH4→Fe3C+2H23Fe+2CO→Fe3C+CO23Fe+CO+H2→Fe3C+H2O滲碳反應(yīng)爐頂氣出口還原氣進(jìn)口礦石進(jìn)口冷卻滲碳段赤鐵礦還原成磁鐵礦3Fe2O3+3H2→2Fe3O4+H2O3Fe2O3+CO→2Fe3O4+CO2磁鐵礦還原成氧化亞鐵Fe3O4+H2→3FeO+H2OFe2O3+CO→2FeO+CO2氧化亞鐵還原成金屬鐵FeO+H2→Fe+H2OFeO+CO→Fe+CO2

還原反應(yīng)Fe2O3+3H2

→2Fe+3H2O(g)△H=95,484kJFe2O3+3CO→2Fe+3CO2△H=-28,085kJ2氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)滲碳：滲碳反應(yīng)爐頂氣出口還原氣進(jìn)口礦石進(jìn)口冷卻滲碳段赤鐵礦還62152氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.1氣基豎爐對還原氣性質(zhì)的要求（1）還原性氣體（H2、CO）濃度高；（2）需要一定含量的甲烷氣，一般要求CH4含量2~5%，用于滲碳；（3）H2/CO不同的工藝要求不同，最低1.5，最高5.6；（4）還原氣壓力低（0.1—0.8MPaG）；（5）煤氣熱值要求一般約為2300kcal/Nm3。2152氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.1氣基豎爐對還原71622氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.2還原鐵所需還原氣來源下列氣體可作為還原氣：天然氣---天然氣經(jīng)過轉(zhuǎn)化，生成含有一氧化碳、氫氣和部分甲烷的還原氣。在伊朗、印度等還原鐵發(fā)展較快的國家大多采用天然氣為原料。國內(nèi)，天然氣供不應(yīng)求，價格高居不下，如采用天然氣為還原氣來源，勢必造成生產(chǎn)成本過高。焦?fàn)t氣---焦?fàn)t氣中含有約45%的氫氣、10%的CO和25%的甲烷，可以經(jīng)過甲烷轉(zhuǎn)化制造出還原氣，目前正在施工過程的中晉太行還原鐵項目采用此種氣源。煤熱解氣---煤熱解氣中含有約30%的氫氣、6%的CO和38%的甲烷，可以經(jīng)過甲烷轉(zhuǎn)化制造出還原氣。1622氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.2還原鐵所需還8122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.2還原鐵所需還原氣來源生物熱解氣---其性質(zhì)與煤熱解氣相似。垃圾熱解氣---其性質(zhì)與煤熱解氣相似。焦?fàn)t氣、煤熱解氣、生物熱解氣、垃圾熱解氣用于還原氣是一個很好的方向，可以變“廢”為寶。煤制氣---通過煤氣化、變換調(diào)整到合適的碳?xì)浔龋ㄟ^凈化提高有效氣含量。這種技術(shù)在煤化工領(lǐng)域有著大量的應(yīng)用實例。既然國內(nèi)油氣資源缺乏，且價格高居不下，焦?fàn)t氣、熱解氣受資源限制，因此，以低質(zhì)煤為原料制造還原氣是一個重要的研究方向。7122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.2還原鐵所需還原9182.3煤制氣流程122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)182.3煤制氣流程122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)101122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.4煤氣化煤氣化技術(shù)的發(fā)展可分為三個階段：

第一階段：早在二十世紀(jì)五十年代已實現(xiàn)工業(yè)化，后因天然氣、石油大量開發(fā)，煤氣化發(fā)展一度停止；第二階段：二十世紀(jì)七十年代初，國際上出現(xiàn)能源危機(jī)，發(fā)達(dá)國家出于對石油天然氣供應(yīng)緊張的擔(dān)憂，紛紛把煤氣化技術(shù)作為替代能源重新提到議事日程，并加快煤氣化新工藝研究；

第三階段：近十年來，國外很多公司為了提高燃煤電廠熱效率，減少對環(huán)境污染，對煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了大量的工作，因而促進(jìn)了煤氣化技術(shù)的開發(fā)。根據(jù)煤氣化爐的結(jié)構(gòu)特點和燃料在氣化爐內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)化時的運動方式，煤氣化工藝可分為三種類型：固定床（移動床）、流化床和氣流床。91122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.4煤氣化煤氣化技111122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.4.1常見的煤制氣技術(shù)101122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.4.1常見的煤制121122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.4.1.1固定床（移動床）氣化固定床煤氣化爐的主要特點是：爐內(nèi)氣體流速較慢，煤粒靜止，停留時間1~1.5h，操作條件為：溫度800~1000℃；分為常壓氣化和加壓氣化（4MPa）；原料煤粒徑3~30mm。用煤要求具有高活性、高灰熔點、高熱穩(wěn)定性。從上到下，按煤氣爐內(nèi)的生產(chǎn)特性分為三層：干燥層、干餾層和氣化層，床層無擾動，故稱固定床，隨著煤從頂部加入，各層逐次下移，故又稱移動床。固定床氣化可分為常壓氣化、加壓固態(tài)排渣氣化、加壓熔渣氣化。111122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.4.1.1固定床131122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)常壓固定床氣化常壓固定床氣化技術(shù)是一項古老的煤氣化技術(shù)，上20世紀(jì)30年代開始采用，原料是無煙塊煤或焦炭，中國山西晉城的塊煤或焦炭是上好原料。塊煤的粒度為25~75mm。固定床間歇氣化技術(shù)成熟、工藝可靠、投資較低、不需要空分制氧裝置。但氣化需要的無煙煤塊或焦炭價格較高，而篩粉煤堆積、資源利用率低、環(huán)保污染嚴(yán)重。固定床間歇氣化技術(shù)目前在中國的合成氨及工業(yè)煤氣行業(yè)仍有數(shù)千臺氣化爐在運轉(zhuǎn)。因為環(huán)保污染問題，這種造氣爐將逐步被淘汰。固定床富氧連續(xù)氣化是在間歇氣化基礎(chǔ)上發(fā)展起來的氣化技術(shù)，取消了吹風(fēng)氣，改善了環(huán)境影響。常壓固定床氣化單爐發(fā)氣量低、占地面積大，合成氣中含有一定量的氮氣，對還原氣的有效氣濃度有影響，對原料煤要求嚴(yán)格。但其投資最低。生成的水煤氣中，φ（CO+H2）體積分?jǐn)?shù)達(dá)80%~85%。甲烷含量1%左右。合成氣為常壓，作為還原氣壓力低，甲烷含量低，所需原料價格高。121122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)常壓固定床氣化常壓固定床14加壓固定床連續(xù)氣化(魯奇）魯奇碎煤加壓氣化技術(shù)產(chǎn)于20世紀(jì)40年代。魯奇氣化爐生產(chǎn)能力大，煤種適應(yīng)性廣，主要用于生產(chǎn)城市煤氣，用于生產(chǎn)合成氣的較少。采用魯奇氣化爐生產(chǎn)合成氣時，氣體成分中甲烷含量高為8%~10%，但氮氣很低，對甲醇生產(chǎn)極為有利。因含焦油、酚等物質(zhì)，氣化爐后需設(shè)置廢水處理及回收、甲烷分離轉(zhuǎn)化等裝置。魯奇氣化爐的技術(shù)特點如下：a、耗氧低，魯奇爐氣化工藝是目前各種采用純氧為氣化劑中耗氧最低的。b、冷煤氣效率高，冷煤氣效率代表了煤中的熱量轉(zhuǎn)化為煤氣中熱量的程度，魯奇爐氣化，最高可達(dá)93%，高于其他的煤氣化技術(shù)。c、該工藝污水排放中含有較多的焦油、酚類和氨。需要配備較復(fù)雜的污水處理裝置，環(huán)保處理費用很高。魯奇煤氣化技術(shù)近年來也在某些方面有所改進(jìn)，如排渣系統(tǒng)的改進(jìn)、三廢處理技術(shù)的改進(jìn)等。d、魯奇爐氣化效率較高，氣化壓力高、甲烷含量高（~10%），不太適合做還原氣（能量浪費），且污水難處理。1122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)13加壓固定床連續(xù)氣化(魯奇）魯奇碎煤加壓氣化技術(shù)產(chǎn)于20世紀(jì)415加壓固定床連續(xù)熔渣氣化（BGL）1122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)BGL（BritishGas-Lurgi

英國燃?xì)?魯奇）塊/碎煤熔渣氣化爐技術(shù)是在原魯奇固定床加壓氣化爐2型、3型和4型爐技術(shù)基礎(chǔ)上，開發(fā)出來的新型煤氣化技術(shù)。現(xiàn)代熔渣氣化技術(shù)具有氣化強(qiáng)度高、蒸汽利用率高、氣化效率高的優(yōu)勢，但又有氧耗高和建設(shè)成本高的缺點。BGL熔渣氣化技術(shù)將高溫熔渣氣化與加壓固定床氣化的技術(shù)結(jié)合在一起，兼具雙方的優(yōu)勢，克服各自的一些缺點，是一種即高效，又經(jīng)濟(jì)的氣化技術(shù)。BGL爐氣化效率較高，氣化壓力高、甲烷含量高（~6%），不太適合做還原氣（能量浪費），且污水較難處理。14加壓固定床連續(xù)熔渣氣化（BGL）1122氣基豎爐工藝介紹及煤16各種固定床氣化爐技術(shù)參數(shù)1122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)15各種固定床氣化爐技術(shù)參數(shù)1122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)1711222.4.1.2氣流床氣化它是一種并流氣化，用氣化劑將粒度為100um以下的煤粉帶入氣化爐內(nèi)，也可將煤粉先制成水煤漿，然后用泵打入氣化爐內(nèi)。煤料在高于其灰熔點的溫度下與氣化劑發(fā)生燃燒反應(yīng)和氣化反應(yīng)，灰渣以液態(tài)形式排出氣化爐。其代表工藝殼牌干煤粉氣化工藝于1972年開始進(jìn)行基礎(chǔ)研究，1978年投煤量150t/d的中試裝置在德國漢堡建成并投人運行.根據(jù)原料煤入爐的形式不同，可以分為：

水煤漿氣化：將煤磨成一定粒度，與水混合形成水煤漿，濃度一般在60%為宜。代表爐型：GE（德士古）、

華東理工大學(xué)對置式多噴嘴氣化技術(shù)等。

干煤粉氣化：將煤磨成一定粒度，用惰性氣（CO2/N2)將煤粉送到氣化爐中。

代表爐型殼牌干粉煤加壓氣化工藝、德國未來能源公司的GSP干粉煤加壓氣化工藝、航天爐。氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)1611222.4.1.2氣流床氣化它是一種并流氣化，用氣化181122GE（德士古）水煤漿加壓氣化工藝GE水煤漿加壓氣化法為目前世界上先進(jìn)的氣化技術(shù)之一，屬氣流床加壓氣化法。德士古公司自1957年在蒙特培羅（Monetebello）研究室開始以氧為氣化劑對煤、焦進(jìn)行氣化研究，1973年建立了一套投煤量15t/d的試驗裝置進(jìn)行加壓水煤漿氣化試驗。經(jīng)過30年的試驗及工業(yè)化過程，GE（德士古）水煤漿加壓氣化工藝已經(jīng)發(fā)展成為一項先進(jìn)、成熟可靠的煤氣化工藝。其特點是該工藝對煤的適應(yīng)范圍較寬，可利用粉煤，單臺氣化爐生產(chǎn)能力較大，氣化操作溫度高，液態(tài)排渣，碳轉(zhuǎn)化率高，煤氣質(zhì)量好，甲烷含量低，不產(chǎn)生焦油、萘、酚等污染物。排出粗灰渣可以用做水泥的原料和建筑材料。三廢處理簡單，易于達(dá)到環(huán)境保護(hù)的要求。生產(chǎn)控制水平高，易于實現(xiàn)過程自動化及計算機(jī)控制。中國已在渭河、魯南、上海焦化、淮南、黑龍江浩良河化肥廠等引進(jìn)該技術(shù)。氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)171122GE（德士古）水煤漿加壓氣化工藝GE水煤漿19多噴嘴對置式水煤漿加壓氣化工藝對置式多噴嘴水煤漿加壓氣化技術(shù)就是最先進(jìn)煤氣化技術(shù)之一。具有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)。2000年，華東理工大學(xué)，原魯南化肥廠（水煤漿工程國家中心的依托單位），中國天辰化學(xué)工程公司共同承擔(dān)的新型（對置式多噴嘴）水煤漿氣化爐中試工程經(jīng)過三方共同努力，于7月在魯化建成投料開車成功，11月經(jīng)過國家主管部門的鑒定及驗收。本技術(shù)并被列入《國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）》1122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)18多噴嘴對置式水煤漿加壓氣化工藝對置式多噴嘴水煤漿加壓氣化技術(shù)201122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)殼牌干粉煤加壓氣化技術(shù)荷蘭殼牌（Shell）公司1972年開始進(jìn)行煤氣化技術(shù)研究，于1993年建設(shè)了日處理煤2000噸的SCGP工業(yè)生產(chǎn)裝置。到目前，殼牌干煤粉加壓氣化工藝已經(jīng)有十幾套用于合成氨或甲醇等生產(chǎn)的裝置建成投產(chǎn)，這些裝置的實際操作證明殼牌SCGP工藝技術(shù)是可行的。Shell氣化工序以干煤粉為原料、純氧和水蒸汽為氣化劑，液態(tài)排渣，屬加壓氣流床氣化。原煤先行破碎，合格粒度的原料煤用膠帶輸送機(jī)輸送至磨煤機(jī)將煤磨成煤粉并經(jīng)干燥處理，再用氮氣或二氧化碳加壓送入貯罐，貯罐內(nèi)的煤粉與氧氣和蒸汽一起通過工藝燒嘴送進(jìn)氣化爐的燃燒室。噴入氣化爐的煤粉、氧氣和蒸汽的混合體在約4.0MPa壓力下，1400~1700℃的溫度范圍內(nèi)發(fā)生氣化的系列化學(xué)反應(yīng)。出Shell氣化爐的合成氣溫度1300~1500℃，用初步洗滌凈化的循環(huán)合成氣激冷冷卻至900℃，然后送入合成氣冷卻器（即廢熱鍋爐）進(jìn)一步冷卻，同時廢熱鍋爐副產(chǎn)中壓過熱蒸汽。191122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)殼牌干粉煤加壓氣化技術(shù)荷21航天爐干粉煤加壓氣化航天爐干粉煤加壓氣化技術(shù)是北京航天萬源煤化工工程技術(shù)有限公司研發(fā)的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的粉煤加壓氣化技術(shù)。該技術(shù)采用干粉煤氣體加壓輸送，純氧氣化，合成氣激冷洗滌流程。HT-L氣化爐是北京航天萬源煤化工工程技術(shù)有限公司的專利設(shè)備，氣化爐由上部的氣化室、下部的激冷室及氣化爐外殼組成。氣化工藝是以干粉煤為原料，純氧和水蒸汽作為氣化劑，液態(tài)排渣，加壓氣流床氣化。干煤粉、氧氣及蒸汽的混合物流經(jīng)燃燒器噴入氣化爐內(nèi)，在4.0MPa的壓力及1250～1750℃的溫度范圍內(nèi)，在氣化室發(fā)生部分氧化反應(yīng),產(chǎn)生粗合成氣。氣化室由水冷盤管和耐火襯里組成，正常工作時耐火襯里內(nèi)表面將形成固渣層和液渣層，用“以渣抗渣”方式保護(hù)水冷盤管和耐火襯里不受侵蝕。為了防止氣化爐內(nèi)不同部分由于耐火層失效而導(dǎo)致金屬溫度過高，安裝了表面溫度警報系統(tǒng)，用以探測這種耐火層失效。與其它結(jié)構(gòu)形式的氣化爐相比，由于不需要耐火磚絕熱層，使HT-L粉煤氣化爐運轉(zhuǎn)周期長，可靠性高。1122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)20航天爐干粉煤加壓氣化航天爐干粉煤加壓氣化技術(shù)是北京航天萬源煤22德國GSP干粉煤加壓氣化技術(shù)GSP干粉煤加壓氣流床工藝是20世紀(jì)70年代由當(dāng)時的前民主德國燃料研究所開發(fā)的。1984年在黑水泵氣化廠建成了單爐每天投煤量720t的示范裝置。這套以煤為原料的裝置一直運行到1991年德國統(tǒng)一。德國統(tǒng)一后由于各種原因GSP技術(shù)沒有及時向市場推廣，并將原料由煤改為焦油、油渣等?？屏止镜那吧碛扇剂涎芯克邪l(fā)部部長WOLF博士及其同事，以及黑水泵廠技術(shù)骨干發(fā)起成立，繼續(xù)煤氣化技術(shù)的開發(fā)?？屏諫SP氣化爐煤氣化工藝的原料是干煤粉進(jìn)料，用高壓氮氣或加壓CO2輸送入氣化爐，對煤種的適用范圍寬，能夠以當(dāng)?shù)孛悍N為原料，而且碳轉(zhuǎn)化率超過99％。該工藝過程對煤的特性，例如煤的粒度、粘結(jié)性、含水量、含硫量、含氧量及灰分含量均不敏感，但對于灰熔點較高的煤如灰熔點＞1400℃須加入助熔劑(石灰石)，改變?nèi)茉阅堋?122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)21德國GSP干粉煤加壓氣化技術(shù)GSP干粉煤加壓氣流床工藝是20231122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)氣流床氣化技術(shù)主要技術(shù)參數(shù)項

目GEShellGSP碳轉(zhuǎn)化率%96—98>9999有效成份

（CO+H2）較高>80%高>90%>88%氣流床氣化效率較高，氣化壓力高、甲烷含量低（<1%），不太適合做還原氣（能量浪費)。221122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)氣流床氣化技術(shù)主要技術(shù)參241122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.4.1.3流化床氣化技術(shù)流化床技術(shù)特點：爐內(nèi)氣體流速較大，煤粒懸浮于氣流中做相對運動呈沸騰狀，有明顯床層界限，停留時間數(shù)分鐘。操作條件：溫度為800~1000℃；壓力為常壓到2.5MPA；煤塊粒徑1~5mm；用煤要求具有高活性、高灰熔點。流化床技術(shù)主要包括：灰融聚流化床技術(shù)、溫克勒/恩德爐氣化和魯奇爐循環(huán)流化床技術(shù)、U-GAS技術(shù)。231122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.4.1.3流化床25灰融聚流化床氣化技術(shù)灰融聚流化床氣化技術(shù)是中國科學(xué)院山西煤化所在20世紀(jì)80年代初開發(fā)的。其氣化爐氣化壓力有常壓和加壓（1.0~1.5MPa）兩種，采用空氣或氧氣做氣化劑。該工藝根據(jù)射流原理，在流化床底部合計了灰團(tuán)聚分離裝置，形成床內(nèi)局部高溫區(qū)，使灰渣團(tuán)聚成球，借助中立的差異，使灰渣團(tuán)分離，提高炭利用率。山西晉煤集團(tuán)采用過此技術(shù)，使用情況不夠理想。1122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)24灰融聚流化床氣化技術(shù)灰融聚流化床氣化技術(shù)是中國科學(xué)26HTW（高溫溫克勒）德國溫克勒（winkler）流化床粉煤氣化技術(shù)，該技術(shù)壓力較低。高溫溫克勒氣化爐是低溫溫克勒氣化爐的一個改進(jìn)。氣化劑，通常是水蒸汽和空氣，或水蒸汽和氧氣，分兩個部分進(jìn)入氣化爐。第一部分氣化劑從底部送入，以維持流化床的氣化溫度；上部送入的氣化劑，可以把部分沒有反應(yīng)的焦粉和碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化為有用的氣體。為了提高碳的轉(zhuǎn)化率，在加壓流化床出口有一個旋風(fēng)分離器，由粗煤氣帶出去的小顆粒經(jīng)旋風(fēng)分離器捕集以后送回到氣化爐的底部。氣化劑（氧氣和水蒸汽）分兩部分送入氣化爐，底部的溫度在800℃左右，以避免灰渣熔融。上部的溫度提高到1000℃左右，以降低甲烷和其他碳?xì)浠衔锏暮浚僮鲏毫?.0MPa。1122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)25HTW（高溫溫克勒）德國溫克勒（winkler）流化床粉煤氣27U-GAS氣化U-GAS?氣化技術(shù)來自于美國氣體技術(shù)研究院（“GTI”），GTI始于20世紀(jì)40年代，至今已有約70年的歷史，是世界領(lǐng)先的循環(huán)流化床氣化技術(shù)供應(yīng)商，在美國、芬蘭等地建有中試裝置和工業(yè)化示范裝置。

U-GAS?氣化技術(shù)能夠采用低成本的褐煤、高灰煤、高硫煤、石油焦以及生物質(zhì)作為原料，因其低質(zhì)原料優(yōu)勢U-GAS?氣化技術(shù)與同類型其他氣化技術(shù)相比具有更好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。1122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)26U-GAS氣化U-GAS?氣化技術(shù)來自于美國氣體技術(shù)研究院（281122低階粉煤兩段流化床氣化技術(shù)由中科院過程所與北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司共同開發(fā)。具有以下特點：A、原料來源廣，粒度分布寬，適用性強(qiáng)?？梢杂脕硖幚硐粗忻?、弱粘結(jié)性煤、高灰煤、褐煤和長焰煤等低階煤；B、處理量靈活，操作彈性大，易于放大；C、設(shè)備構(gòu)造簡單、操作控制容易；D、三廢處理簡單、環(huán)境影響小。煤氣中無焦油，不需要凈化即可使用；E、較高的碳轉(zhuǎn)化率和氣化效率。氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)271122低階粉煤兩段流化床氣化技術(shù)由中科院過程所與北京神霧環(huán)291122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)低階粉煤兩段流化床氣化技術(shù)低階粉煤兩段流化床氣化技術(shù)——技術(shù)流程281122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)低階粉煤兩段流化床氣化技30低階粉煤兩段流化床氣化技術(shù)——技術(shù)指標(biāo)序號項目技術(shù)指標(biāo)1使用煤種及粒度小顆粒長焰煤、褐煤、非粘結(jié)性煙煤（如：大于6mm的粉煤應(yīng)該小于3%）2適應(yīng)煤水分5-35wt.%3水蒸氣使用量0-300kg/噸煤4碳轉(zhuǎn)化率，%>955氣化系統(tǒng)熱效率>90%6灰渣含碳量，%2-5%7操作負(fù)荷50-110%1122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)29低階粉煤兩段流化床氣化技術(shù)——技術(shù)指標(biāo)序號項目技術(shù)指標(biāo)1使用31熱解器氣化器低階粉煤兩段流化床氣化技術(shù)——反應(yīng)溫度1122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)30熱解器氣化器低階粉煤兩段流化床氣化技術(shù)——反應(yīng)溫度1122氣321122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.4.1.4煤氣化技術(shù)對比氣化技術(shù)GSPShellBGLLurgi神霧兩段流化床氣化爐氣化壓力MPag3～42～42．5～4.53～40-1.0適用煤種從褐煤到無煙煤全部煤種及石油焦等，灰熔點溫度＜1500℃，灰分1%～20%從褐煤到無煙煤全部煤種，灰熔點溫度＜1500℃，灰分8%～20%除主焦煤外所有煤種，含水35%以下，灰25%以下，灰熔點≥1200℃除主焦煤外所有煤種，含水35%以下，灰25%以下，灰熔點≥1200℃從褐煤到無煙煤全部煤種及石油焦等，灰熔點溫度≥1200℃單爐能力tcoal（ar）/d200020001450爐徑3.6m800-1000爐徑4m500-1500進(jìn)料原料煤規(guī)格粒度<0.2mm,水分：煙煤<2%（褐煤<10%）粒度<100μm,水分：<2%(煙煤)，6%（褐煤）粒度：6-50mm制成型煤粒度：6-50mm不需要預(yù)干燥粒度<6.0mm,5-35wt.%有效氣含量(H2+CO+CmHn)%88.891.791.366.377.5311122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.4.1.4煤氣化33氣化技術(shù)GSPShellBGLLurgi神霧兩段流化床氣化爐粗煤氣組成mol%H232.5CO56.2CO26.7CH40.1C2+0N24.1H2S+0.4H227.77CO63.94CO24.73CH4<0.1C2+0N23.49H2S+0.07H228.9CO55.5CO27.8CH46.3C2+0.6N20.4H2S+0.2H238.3CO14.5CO232.0CH412.5C2+0.8N21.5H2S+0.2O20.2H241.71CO34.04CO222.14CH41.80C2+0.00N20.21H2S+0.10煤氣化消耗指標(biāo)（1000Nm3有效氣）原料煤耗（kg）收到基干燥無灰基67653360150596259613168236444761122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)氣化技術(shù)GSPShellBGLLurgi神霧兩段流化床氣化爐341122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)氣化技術(shù)GSPShellBGLLurgi神霧兩段流化床氣化爐氧耗(Nm3)361342197191193蒸汽耗（kg）1691901381171副產(chǎn)蒸汽4.0MPag高壓蒸汽低壓蒸汽低壓蒸汽低壓蒸汽排渣液態(tài)，渣中幾乎不含碳液態(tài)，渣中幾乎不含碳液態(tài)，渣中幾乎不含碳干粉，灰渣殘?zhí)己俊?%干粉，灰渣殘?zhí)己?lt;5%廢水少，易處理少，易處理較少，較難處理多，難處理少，易處理國產(chǎn)化水平關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備引進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備引進(jìn)國產(chǎn)化率≥95%全部國產(chǎn)化全部國產(chǎn)化相對投資比較高最高最低低最低環(huán)境影響廢水易處理、費用較小廢水易處理、費用較小廢水需處理處理費用較大廢水量大處理費用最大廢水易處理、費用較小投資(萬元/10000Nm3)7500125005000450015001122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)氣化技術(shù)GSPShell351122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.4.1.5兩段流化床制備還原氣的技術(shù)優(yōu)勢原料來源廣，對灰熔點、灰分含量等要求低，褐煤、長焰煤、高灰煤均可作為氣化原。粗煤氣中含有一定量的CH4，經(jīng)凈化后還原氣CH4約2.6%，滿足還原鐵滲碳要求，客服了固定床氣化技術(shù)甲烷含量高和氣流床氣化技術(shù)不含甲烷氣的缺陷。氣化壓力小于1.0MpaG，制備的還原氣壓力不需要增壓或減壓裝置即可滿足豎爐工藝要求，能耗低于其他技術(shù)。投資低，6000萬元/40000Nm3粗煤氣。與固定床氣化技術(shù)相比，沒有含酚污水產(chǎn)生，三廢處理容易。與傳統(tǒng)流化床相比，解決了碳轉(zhuǎn)化率低的問題。與氣流床相比，氧耗低，操作簡單。331122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.4.1.5兩段流361122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.5變換（調(diào)節(jié)氫碳比）為了達(dá)到還原氣對氫碳比的要求，必須對原料氣進(jìn)行變換，變換主要作用是將粗煤氣中CO變換成H2，變換原理如下：

在催化劑的作用下，原料氣中的CO與H2O反應(yīng)生成CO2和H2。變換根據(jù)不同的氫碳比的要求，通過部分變換來調(diào)節(jié)還原氣對氫碳比的要求。Co-Mo系變換催化劑，操作溫度在190~500℃，稱為耐硫?qū)挏刈儞Q催化劑。如果Co-Mo系變換串聯(lián)在中高溫變換工藝之后一般稱為耐硫低溫變換工藝，寬溫變換催化劑操作溫區(qū)較寬，原料氣經(jīng)變換后CO可降至1.0%以下；耐硫低溫變換催化劑操作溫度一般在180~240℃，原料氣經(jīng)變換后CO可降至0.3%以下，Co-Mo系變換催化劑的抗硫毒能力極強(qiáng)，對總含硫量無上限要求。變換通常采用Co-Mo系變換催化劑。341122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.5變換（調(diào)節(jié)氫碳371122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.6氣體凈化為提高原料氣中的有效氣（CO、H2、CH4）的含量，將多余的CO2進(jìn)行脫除，并將對下游生產(chǎn)和設(shè)備有影響的硫化物脫除。氣體凈化根據(jù)不同的原料氣要求，原料氣的產(chǎn)量可以選擇不同的工藝膜分離變壓吸附溶液吸收（物理吸收方法有低溫甲醇洗、NHD工藝，化學(xué)吸收方法有栲膠、ADA、MDEA工藝）等工藝上述工藝都有成熟的技術(shù)和良好的業(yè)績，可根據(jù)不同的要求，靈活選擇。351122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.6氣體凈化為提高381122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.7結(jié)論煤氣變換、凈化技術(shù)從高壓到低壓都有成熟的技術(shù)可供選擇，關(guān)鍵是選擇適合制還原氣的煤氣化技術(shù)。從環(huán)保、能耗和投資綜合比較，中科院過程所和神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司共同開發(fā)的兩段流化床氣化技術(shù)更適合用于氣基豎爐制備還原氣。361122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.7結(jié)論煤391122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)372.7結(jié)論山西中晉太行礦業(yè)有限公司30萬噸直接還原鐵項目（在建）制還原氣工藝：低階煤在雙床氣化爐內(nèi)熱解、氣化，得到粗煤氣，經(jīng)過變換、脫硫脫碳，通過管式爐加熱后制得豎爐用還原氣。制還原氣工藝：利用煉焦過程中副產(chǎn)的焦?fàn)t煤氣（富含約25%的CH4，氮氣含量低），以豎爐爐頂氣中的CO2和飽和蒸汽為轉(zhuǎn)化劑，經(jīng)過重整反應(yīng)制得豎爐用還原氣。唐山國豐鋼鐵有限公司100萬噸直接還原鐵項目（洽談中）1122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)372.7結(jié)論山西中40謝謝！39謝謝！3941適用于直接還原鐵的煤制氣方案2014年11月蘇州適用于直接還原鐵的煤制氣方案42鋼鐵行業(yè)現(xiàn)狀氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)提綱鋼鐵行業(yè)現(xiàn)狀提綱43鋼鐵工業(yè)轉(zhuǎn)型升級勢在必行?。?！1鋼鐵行業(yè)現(xiàn)狀1.2013年我國的粗鋼產(chǎn)量已達(dá)7.79億噸，占全球總產(chǎn)量的48.5%，鐵礦石對外依存度超過60%;2.鋼鐵行業(yè)整體虧損，生存艱難；3.鋼鐵工業(yè)污染物排放占到工業(yè)排放總量的45%以上，是大氣霧霾的重要成因；4.高爐煉鐵仍占絕對地位，對優(yōu)質(zhì)焦煤和優(yōu)質(zhì)鐵礦石依賴性強(qiáng)，消耗大量的優(yōu)質(zhì)資源。1連鑄熱處理爐連軋棒、板帶、管加熱爐焦煤鐵礦石焦化爐燒結(jié)爐高爐轉(zhuǎn)爐或電爐鋼水煉鐵工序煉鋼工序鐵水軋鋼工序熱處理工序連鑄坯深加工高爐煉鐵流程長、能耗高、污染大；煉鐵工序能耗約占鋼鐵生產(chǎn)過程總能耗70%，污染物排放占90%。鋼鐵工業(yè)轉(zhuǎn)型升級勢在必行！?。?鋼鐵行業(yè)現(xiàn)狀1.44氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2目前，氣基豎爐技術(shù)已實現(xiàn)工業(yè)化接近半個世紀(jì)。2013年產(chǎn)品直接還原鐵的產(chǎn)量為7522萬噸，78.6%為氣基豎爐生產(chǎn)。全球100多套氣基豎爐項目均由天然氣重整制取富氫氣體，集中在南美、中東等地區(qū)。對于我國“貧油少氣富煤”的能源結(jié)構(gòu)，需要開發(fā)以煤制備還原氣的氣基豎爐煉鐵工藝。2成熟的氣基豎爐工藝氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2目前，氣基豎爐技術(shù)已實現(xiàn)工業(yè)化45

國內(nèi)外氣基豎爐區(qū)別3天然氣-氣基豎爐工藝流程煤制氣-氣基豎爐工藝流程氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2國內(nèi)外氣基豎爐區(qū)別3天然氣-氣基豎爐工藝流程46滲碳：3Fe+CH4→Fe3C+2H23Fe+2CO→Fe3C+CO23Fe+CO+H2→Fe3C+H2O滲碳反應(yīng)爐頂氣出口還原氣進(jìn)口礦石進(jìn)口冷卻滲碳段赤鐵礦還原成磁鐵礦3Fe2O3+3H2→2Fe3O4+H2O3Fe2O3+CO→2Fe3O4+CO2磁鐵礦還原成氧化亞鐵Fe3O4+H2→3FeO+H2OFe2O3+CO→2FeO+CO2氧化亞鐵還原成金屬鐵FeO+H2→Fe+H2OFeO+CO→Fe+CO2

還原反應(yīng)Fe2O3+3H2

→2Fe+3H2O(g)△H=95,484kJFe2O3+3CO→2Fe+3CO2△H=-28,085kJ2氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)滲碳：滲碳反應(yīng)爐頂氣出口還原氣進(jìn)口礦石進(jìn)口冷卻滲碳段赤鐵礦還472152氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.1氣基豎爐對還原氣性質(zhì)的要求（1）還原性氣體（H2、CO）濃度高；（2）需要一定含量的甲烷氣，一般要求CH4含量2~5%，用于滲碳；（3）H2/CO不同的工藝要求不同，最低1.5，最高5.6；（4）還原氣壓力低（0.1—0.8MPaG）；（5）煤氣熱值要求一般約為2300kcal/Nm3。2152氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.1氣基豎爐對還原481622氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.2還原鐵所需還原氣來源下列氣體可作為還原氣：天然氣---天然氣經(jīng)過轉(zhuǎn)化，生成含有一氧化碳、氫氣和部分甲烷的還原氣。在伊朗、印度等還原鐵發(fā)展較快的國家大多采用天然氣為原料。國內(nèi)，天然氣供不應(yīng)求，價格高居不下，如采用天然氣為還原氣來源，勢必造成生產(chǎn)成本過高。焦?fàn)t氣---焦?fàn)t氣中含有約45%的氫氣、10%的CO和25%的甲烷，可以經(jīng)過甲烷轉(zhuǎn)化制造出還原氣，目前正在施工過程的中晉太行還原鐵項目采用此種氣源。煤熱解氣---煤熱解氣中含有約30%的氫氣、6%的CO和38%的甲烷，可以經(jīng)過甲烷轉(zhuǎn)化制造出還原氣。1622氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.2還原鐵所需還49122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.2還原鐵所需還原氣來源生物熱解氣---其性質(zhì)與煤熱解氣相似。垃圾熱解氣---其性質(zhì)與煤熱解氣相似。焦?fàn)t氣、煤熱解氣、生物熱解氣、垃圾熱解氣用于還原氣是一個很好的方向，可以變“廢”為寶。煤制氣---通過煤氣化、變換調(diào)整到合適的碳?xì)浔?，通過凈化提高有效氣含量。這種技術(shù)在煤化工領(lǐng)域有著大量的應(yīng)用實例。既然國內(nèi)油氣資源缺乏，且價格高居不下，焦?fàn)t氣、熱解氣受資源限制，因此，以低質(zhì)煤為原料制造還原氣是一個重要的研究方向。7122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.2還原鐵所需還原50182.3煤制氣流程122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)182.3煤制氣流程122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)511122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.4煤氣化煤氣化技術(shù)的發(fā)展可分為三個階段：

第一階段：早在二十世紀(jì)五十年代已實現(xiàn)工業(yè)化，后因天然氣、石油大量開發(fā)，煤氣化發(fā)展一度停止；第二階段：二十世紀(jì)七十年代初，國際上出現(xiàn)能源危機(jī)，發(fā)達(dá)國家出于對石油天然氣供應(yīng)緊張的擔(dān)憂，紛紛把煤氣化技術(shù)作為替代能源重新提到議事日程，并加快煤氣化新工藝研究；

第三階段：近十年來，國外很多公司為了提高燃煤電廠熱效率，減少對環(huán)境污染，對煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了大量的工作，因而促進(jìn)了煤氣化技術(shù)的開發(fā)。根據(jù)煤氣化爐的結(jié)構(gòu)特點和燃料在氣化爐內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)化時的運動方式，煤氣化工藝可分為三種類型：固定床（移動床）、流化床和氣流床。91122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.4煤氣化煤氣化技521122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.4.1常見的煤制氣技術(shù)101122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.4.1常見的煤制531122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.4.1.1固定床（移動床）氣化固定床煤氣化爐的主要特點是：爐內(nèi)氣體流速較慢，煤粒靜止，停留時間1~1.5h，操作條件為：溫度800~1000℃；分為常壓氣化和加壓氣化（4MPa）；原料煤粒徑3~30mm。用煤要求具有高活性、高灰熔點、高熱穩(wěn)定性。從上到下，按煤氣爐內(nèi)的生產(chǎn)特性分為三層：干燥層、干餾層和氣化層，床層無擾動，故稱固定床，隨著煤從頂部加入，各層逐次下移，故又稱移動床。固定床氣化可分為常壓氣化、加壓固態(tài)排渣氣化、加壓熔渣氣化。111122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.4.1.1固定床541122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)常壓固定床氣化常壓固定床氣化技術(shù)是一項古老的煤氣化技術(shù)，上20世紀(jì)30年代開始采用，原料是無煙塊煤或焦炭，中國山西晉城的塊煤或焦炭是上好原料。塊煤的粒度為25~75mm。固定床間歇氣化技術(shù)成熟、工藝可靠、投資較低、不需要空分制氧裝置。但氣化需要的無煙煤塊或焦炭價格較高，而篩粉煤堆積、資源利用率低、環(huán)保污染嚴(yán)重。固定床間歇氣化技術(shù)目前在中國的合成氨及工業(yè)煤氣行業(yè)仍有數(shù)千臺氣化爐在運轉(zhuǎn)。因為環(huán)保污染問題，這種造氣爐將逐步被淘汰。固定床富氧連續(xù)氣化是在間歇氣化基礎(chǔ)上發(fā)展起來的氣化技術(shù)，取消了吹風(fēng)氣，改善了環(huán)境影響。常壓固定床氣化單爐發(fā)氣量低、占地面積大，合成氣中含有一定量的氮氣，對還原氣的有效氣濃度有影響，對原料煤要求嚴(yán)格。但其投資最低。生成的水煤氣中，φ（CO+H2）體積分?jǐn)?shù)達(dá)80%~85%。甲烷含量1%左右。合成氣為常壓，作為還原氣壓力低，甲烷含量低，所需原料價格高。121122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)常壓固定床氣化常壓固定床55加壓固定床連續(xù)氣化(魯奇）魯奇碎煤加壓氣化技術(shù)產(chǎn)于20世紀(jì)40年代。魯奇氣化爐生產(chǎn)能力大，煤種適應(yīng)性廣，主要用于生產(chǎn)城市煤氣，用于生產(chǎn)合成氣的較少。采用魯奇氣化爐生產(chǎn)合成氣時，氣體成分中甲烷含量高為8%~10%，但氮氣很低，對甲醇生產(chǎn)極為有利。因含焦油、酚等物質(zhì)，氣化爐后需設(shè)置廢水處理及回收、甲烷分離轉(zhuǎn)化等裝置。魯奇氣化爐的技術(shù)特點如下：a、耗氧低，魯奇爐氣化工藝是目前各種采用純氧為氣化劑中耗氧最低的。b、冷煤氣效率高，冷煤氣效率代表了煤中的熱量轉(zhuǎn)化為煤氣中熱量的程度，魯奇爐氣化，最高可達(dá)93%，高于其他的煤氣化技術(shù)。c、該工藝污水排放中含有較多的焦油、酚類和氨。需要配備較復(fù)雜的污水處理裝置，環(huán)保處理費用很高。魯奇煤氣化技術(shù)近年來也在某些方面有所改進(jìn)，如排渣系統(tǒng)的改進(jìn)、三廢處理技術(shù)的改進(jìn)等。d、魯奇爐氣化效率較高，氣化壓力高、甲烷含量高（~10%），不太適合做還原氣（能量浪費），且污水難處理。1122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)13加壓固定床連續(xù)氣化(魯奇）魯奇碎煤加壓氣化技術(shù)產(chǎn)于20世紀(jì)456加壓固定床連續(xù)熔渣氣化（BGL）1122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)BGL（BritishGas-Lurgi

英國燃?xì)?魯奇）塊/碎煤熔渣氣化爐技術(shù)是在原魯奇固定床加壓氣化爐2型、3型和4型爐技術(shù)基礎(chǔ)上，開發(fā)出來的新型煤氣化技術(shù)。現(xiàn)代熔渣氣化技術(shù)具有氣化強(qiáng)度高、蒸汽利用率高、氣化效率高的優(yōu)勢，但又有氧耗高和建設(shè)成本高的缺點。BGL熔渣氣化技術(shù)將高溫熔渣氣化與加壓固定床氣化的技術(shù)結(jié)合在一起，兼具雙方的優(yōu)勢，克服各自的一些缺點，是一種即高效，又經(jīng)濟(jì)的氣化技術(shù)。BGL爐氣化效率較高，氣化壓力高、甲烷含量高（~6%），不太適合做還原氣（能量浪費），且污水較難處理。14加壓固定床連續(xù)熔渣氣化（BGL）1122氣基豎爐工藝介紹及煤57各種固定床氣化爐技術(shù)參數(shù)1122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)15各種固定床氣化爐技術(shù)參數(shù)1122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)5811222.4.1.2氣流床氣化它是一種并流氣化，用氣化劑將粒度為100um以下的煤粉帶入氣化爐內(nèi)，也可將煤粉先制成水煤漿，然后用泵打入氣化爐內(nèi)。煤料在高于其灰熔點的溫度下與氣化劑發(fā)生燃燒反應(yīng)和氣化反應(yīng)，灰渣以液態(tài)形式排出氣化爐。其代表工藝殼牌干煤粉氣化工藝于1972年開始進(jìn)行基礎(chǔ)研究，1978年投煤量150t/d的中試裝置在德國漢堡建成并投人運行.根據(jù)原料煤入爐的形式不同，可以分為：

水煤漿氣化：將煤磨成一定粒度，與水混合形成水煤漿，濃度一般在60%為宜。代表爐型：GE（德士古）、

華東理工大學(xué)對置式多噴嘴氣化技術(shù)等。

干煤粉氣化：將煤磨成一定粒度，用惰性氣（CO2/N2)將煤粉送到氣化爐中。

代表爐型殼牌干粉煤加壓氣化工藝、德國未來能源公司的GSP干粉煤加壓氣化工藝、航天爐。氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)1611222.4.1.2氣流床氣化它是一種并流氣化，用氣化591122GE（德士古）水煤漿加壓氣化工藝GE水煤漿加壓氣化法為目前世界上先進(jìn)的氣化技術(shù)之一，屬氣流床加壓氣化法。德士古公司自1957年在蒙特培羅（Monetebello）研究室開始以氧為氣化劑對煤、焦進(jìn)行氣化研究，1973年建立了一套投煤量15t/d的試驗裝置進(jìn)行加壓水煤漿氣化試驗。經(jīng)過30年的試驗及工業(yè)化過程，GE（德士古）水煤漿加壓氣化工藝已經(jīng)發(fā)展成為一項先進(jìn)、成熟可靠的煤氣化工藝。其特點是該工藝對煤的適應(yīng)范圍較寬，可利用粉煤，單臺氣化爐生產(chǎn)能力較大，氣化操作溫度高，液態(tài)排渣，碳轉(zhuǎn)化率高，煤氣質(zhì)量好，甲烷含量低，不產(chǎn)生焦油、萘、酚等污染物。排出粗灰渣可以用做水泥的原料和建筑材料。三廢處理簡單，易于達(dá)到環(huán)境保護(hù)的要求。生產(chǎn)控制水平高，易于實現(xiàn)過程自動化及計算機(jī)控制。中國已在渭河、魯南、上海焦化、淮南、黑龍江浩良河化肥廠等引進(jìn)該技術(shù)。氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)171122GE（德士古）水煤漿加壓氣化工藝GE水煤漿60多噴嘴對置式水煤漿加壓氣化工藝對置式多噴嘴水煤漿加壓氣化技術(shù)就是最先進(jìn)煤氣化技術(shù)之一。具有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)。2000年，華東理工大學(xué)，原魯南化肥廠（水煤漿工程國家中心的依托單位），中國天辰化學(xué)工程公司共同承擔(dān)的新型（對置式多噴嘴）水煤漿氣化爐中試工程經(jīng)過三方共同努力，于7月在魯化建成投料開車成功，11月經(jīng)過國家主管部門的鑒定及驗收。本技術(shù)并被列入《國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）》1122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)18多噴嘴對置式水煤漿加壓氣化工藝對置式多噴嘴水煤漿加壓氣化技術(shù)611122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)殼牌干粉煤加壓氣化技術(shù)荷蘭殼牌（Shell）公司1972年開始進(jìn)行煤氣化技術(shù)研究，于1993年建設(shè)了日處理煤2000噸的SCGP工業(yè)生產(chǎn)裝置。到目前，殼牌干煤粉加壓氣化工藝已經(jīng)有十幾套用于合成氨或甲醇等生產(chǎn)的裝置建成投產(chǎn)，這些裝置的實際操作證明殼牌SCGP工藝技術(shù)是可行的。Shell氣化工序以干煤粉為原料、純氧和水蒸汽為氣化劑，液態(tài)排渣，屬加壓氣流床氣化。原煤先行破碎，合格粒度的原料煤用膠帶輸送機(jī)輸送至磨煤機(jī)將煤磨成煤粉并經(jīng)干燥處理，再用氮氣或二氧化碳加壓送入貯罐，貯罐內(nèi)的煤粉與氧氣和蒸汽一起通過工藝燒嘴送進(jìn)氣化爐的燃燒室。噴入氣化爐的煤粉、氧氣和蒸汽的混合體在約4.0MPa壓力下，1400~1700℃的溫度范圍內(nèi)發(fā)生氣化的系列化學(xué)反應(yīng)。出Shell氣化爐的合成氣溫度1300~1500℃，用初步洗滌凈化的循環(huán)合成氣激冷冷卻至900℃，然后送入合成氣冷卻器（即廢熱鍋爐）進(jìn)一步冷卻，同時廢熱鍋爐副產(chǎn)中壓過熱蒸汽。191122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)殼牌干粉煤加壓氣化技術(shù)荷62航天爐干粉煤加壓氣化航天爐干粉煤加壓氣化技術(shù)是北京航天萬源煤化工工程技術(shù)有限公司研發(fā)的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的粉煤加壓氣化技術(shù)。該技術(shù)采用干粉煤氣體加壓輸送，純氧氣化，合成氣激冷洗滌流程。HT-L氣化爐是北京航天萬源煤化工工程技術(shù)有限公司的專利設(shè)備，氣化爐由上部的氣化室、下部的激冷室及氣化爐外殼組成。氣化工藝是以干粉煤為原料，純氧和水蒸汽作為氣化劑，液態(tài)排渣，加壓氣流床氣化。干煤粉、氧氣及蒸汽的混合物流經(jīng)燃燒器噴入氣化爐內(nèi)，在4.0MPa的壓力及1250～1750℃的溫度范圍內(nèi)，在氣化室發(fā)生部分氧化反應(yīng),產(chǎn)生粗合成氣。氣化室由水冷盤管和耐火襯里組成，正常工作時耐火襯里內(nèi)表面將形成固渣層和液渣層，用“以渣抗渣”方式保護(hù)水冷盤管和耐火襯里不受侵蝕。為了防止氣化爐內(nèi)不同部分由于耐火層失效而導(dǎo)致金屬溫度過高，安裝了表面溫度警報系統(tǒng)，用以探測這種耐火層失效。與其它結(jié)構(gòu)形式的氣化爐相比，由于不需要耐火磚絕熱層，使HT-L粉煤氣化爐運轉(zhuǎn)周期長，可靠性高。1122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)20航天爐干粉煤加壓氣化航天爐干粉煤加壓氣化技術(shù)是北京航天萬源煤63德國GSP干粉煤加壓氣化技術(shù)GSP干粉煤加壓氣流床工藝是20世紀(jì)70年代由當(dāng)時的前民主德國燃料研究所開發(fā)的。1984年在黑水泵氣化廠建成了單爐每天投煤量720t的示范裝置。這套以煤為原料的裝置一直運行到1991年德國統(tǒng)一。德國統(tǒng)一后由于各種原因GSP技術(shù)沒有及時向市場推廣，并將原料由煤改為焦油、油渣等。科林公司的前身由燃料研究所研發(fā)部部長WOLF博士及其同事，以及黑水泵廠技術(shù)骨干發(fā)起成立，繼續(xù)煤氣化技術(shù)的開發(fā)。科林GSP氣化爐煤氣化工藝的原料是干煤粉進(jìn)料，用高壓氮氣或加壓CO2輸送入氣化爐，對煤種的適用范圍寬，能夠以當(dāng)?shù)孛悍N為原料，而且碳轉(zhuǎn)化率超過99％。該工藝過程對煤的特性，例如煤的粒度、粘結(jié)性、含水量、含硫量、含氧量及灰分含量均不敏感，但對于灰熔點較高的煤如灰熔點＞1400℃須加入助熔劑(石灰石)，改變?nèi)茉阅堋?122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)21德國GSP干粉煤加壓氣化技術(shù)GSP干粉煤加壓氣流床工藝是20641122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)氣流床氣化技術(shù)主要技術(shù)參數(shù)項

目GEShellGSP碳轉(zhuǎn)化率%96—98>9999有效成份

（CO+H2）較高>80%高>90%>88%氣流床氣化效率較高，氣化壓力高、甲烷含量低（<1%），不太適合做還原氣（能量浪費)。221122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)氣流床氣化技術(shù)主要技術(shù)參651122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.4.1.3流化床氣化技術(shù)流化床技術(shù)特點：爐內(nèi)氣體流速較大，煤粒懸浮于氣流中做相對運動呈沸騰狀，有明顯床層界限，停留時間數(shù)分鐘。操作條件：溫度為800~1000℃；壓力為常壓到2.5MPA；煤塊粒徑1~5mm；用煤要求具有高活性、高灰熔點。流化床技術(shù)主要包括：灰融聚流化床技術(shù)、溫克勒/恩德爐氣化和魯奇爐循環(huán)流化床技術(shù)、U-GAS技術(shù)。231122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.4.1.3流化床66灰融聚流化床氣化技術(shù)灰融聚流化床氣化技術(shù)是中國科學(xué)院山西煤化所在20世紀(jì)80年代初開發(fā)的。其氣化爐氣化壓力有常壓和加壓（1.0~1.5MPa）兩種，采用空氣或氧氣做氣化劑。該工藝根據(jù)射流原理，在流化床底部合計了灰團(tuán)聚分離裝置，形成床內(nèi)局部高溫區(qū)，使灰渣團(tuán)聚成球，借助中立的差異，使灰渣團(tuán)分離，提高炭利用率。山西晉煤集團(tuán)采用過此技術(shù)，使用情況不夠理想。1122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)24灰融聚流化床氣化技術(shù)灰融聚流化床氣化技術(shù)是中國科學(xué)67HTW（高溫溫克勒）德國溫克勒（winkler）流化床粉煤氣化技術(shù)，該技術(shù)壓力較低。高溫溫克勒氣化爐是低溫溫克勒氣化爐的一個改進(jìn)。氣化劑，通常是水蒸汽和空氣，或水蒸汽和氧氣，分兩個部分進(jìn)入氣化爐。第一部分氣化劑從底部送入，以維持流化床的氣化溫度；上部送入的氣化劑，可以把部分沒有反應(yīng)的焦粉和碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化為有用的氣體。為了提高碳的轉(zhuǎn)化率，在加壓流化床出口有一個旋風(fēng)分離器，由粗煤氣帶出去的小顆粒經(jīng)旋風(fēng)分離器捕集以后送回到氣化爐的底部。氣化劑（氧氣和水蒸汽）分兩部分送入氣化爐，底部的溫度在800℃左右，以避免灰渣熔融。上部的溫度提高到1000℃左右，以降低甲烷和其他碳?xì)浠衔锏暮?，操作壓力?.0MPa。1122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)25HTW（高溫溫克勒）德國溫克勒（winkler）流化床粉煤氣68U-GAS氣化U-GAS?氣化技術(shù)來自于美國氣體技術(shù)研究院（“GTI”），GTI始于20世紀(jì)40年代，至今已有約70年的歷史，是世界領(lǐng)先的循環(huán)流化床氣化技術(shù)供應(yīng)商，在美國、芬蘭等地建有中試裝置和工業(yè)化示范裝置。

U-GAS?氣化技術(shù)能夠采用低成本的褐煤、高灰煤、高硫煤、石油焦以及生物質(zhì)作為原料，因其低質(zhì)原料優(yōu)勢U-GAS?氣化技術(shù)與同類型其他氣化技術(shù)相比具有更好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。1122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)26U-GAS氣化U-GAS?氣化技術(shù)來自于美國氣體技術(shù)研究院（691122低階粉煤兩段流化床氣化技術(shù)由中科院過程所與北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司共同開發(fā)。具有以下特點：A、原料來源廣，粒度分布寬，適用性強(qiáng)?？梢杂脕硖幚硐粗忻骸⑷跽辰Y(jié)性煤、高灰煤、褐煤和長焰煤等低階煤；B、處理量靈活，操作彈性大，易于放大；C、設(shè)備構(gòu)造簡單、操作控制容易；D、三廢處理簡單、環(huán)境影響小。煤氣中無焦油，不需要凈化即可使用；E、較高的碳轉(zhuǎn)化率和氣化效率。氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)271122低階粉煤兩段流化床氣化技術(shù)由中科院過程所與北京神霧環(huán)701122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)低階粉煤兩段流化床氣化技術(shù)低階粉煤兩段流化床氣化技術(shù)——技術(shù)流程281122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)低階粉煤兩段流化床氣化技71低階粉煤兩段流化床氣化技術(shù)——技術(shù)指標(biāo)序號項目技術(shù)指標(biāo)1使用煤種及粒度小顆粒長焰煤、褐煤、非粘結(jié)性煙煤（如：大于6mm的粉煤應(yīng)該小于3%）2適應(yīng)煤水分5-35wt.%3水蒸氣使用量0-300kg/噸煤4碳轉(zhuǎn)化率，%>955氣化系統(tǒng)熱效率>90%6灰渣含碳量，%2-5%7操作負(fù)荷50-110%1122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)29低階粉煤兩段流化床氣化技術(shù)——技術(shù)指標(biāo)序號項目技術(shù)指標(biāo)1使用72熱解器氣化器低階粉煤兩段流化床氣化技術(shù)——反應(yīng)溫度1122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)30熱解器氣化器低階粉煤兩段流化床氣化技術(shù)——反應(yīng)溫度1122氣731122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.4.1.4煤氣化技術(shù)對比氣化技術(shù)GSPShellBGLLurgi神霧兩段流化床氣化爐氣化壓力MPag3～42～42．5～4.53～40-1.0適用煤種從褐煤到無煙煤全部煤種及石油焦等，灰熔點溫度＜1500℃，灰分1%～20%從褐煤到無煙煤全部煤種，灰熔點溫度＜1500℃，灰分8%～20%除主焦煤外所有煤種，含水35%以下，灰25%以下，灰熔點≥1200℃除主焦煤外所有煤種，含水35%以下，灰25%以下，灰熔點≥1200℃從褐煤到無煙煤全部煤種及石油焦等，灰熔點溫度≥1200℃單爐能力tcoal（ar）/d200020001450爐徑3.6m800-1000爐徑4m500-1500進(jìn)料原料煤規(guī)格粒度<0.2mm,水分：煙煤<2%（褐煤<10%）粒度<100μm,水分：<2%(煙煤)，6%（褐煤）粒度：6-50mm制成型煤粒度：6-50mm不需要預(yù)干燥粒度<6.0mm,5-35wt.%有效氣含量(H2+CO+CmHn)%88.891.791.366.377.5311122氣基豎爐工藝介紹及煤制氣技術(shù)2.4.1.4煤氣化74氣化技術(shù)GSPShellBGLLurgi神霧兩段流化床氣化爐粗煤氣組成mol%H232.5CO56.2CO26.7CH40.1C2+0