煤氣化方法總結(jié)

煤氣化方法總結(jié)煤氣化方法種類繁多，人們曾將它們分別歸類，但由于出發(fā)點不同，因而存在一些不同的分類方法。例如從原料形態(tài)分類則可分成固體燃料氣化、液體燃料氣化、氣態(tài)燃料氣化和固液混合燃料氣化。以入爐煤粒度大小分類則可分成塊煤氣化（6～100mm）、小粒煤氣化（0.5～6mm）、粉煤氣化（﹤0.1mm）、油煤漿氣化和水煤漿氣化。以氣化壓力分類則可分為常壓或低壓（﹤0.35MPa）、中壓（0.7～3.5MPa）及高壓氣化（﹥7.0MPa）。按氣化介質(zhì)分則有空氣氣化、空氣蒸汽氣化、氧蒸汽氣化及加氫氣化。以排渣方式分則有：干式/濕式、固態(tài)/液態(tài)、連續(xù)/間歇排渣等氣化法。按供熱方式則分成外熱式、內(nèi)熱式和熱載體三類。按入爐煤在爐中過程動態(tài)分則有固定床（或稱移動床）、沸騰床（或稱流化床）、氣流床及熔渣池氣化四種，這也是目前廣為使用的煤氣化分類法?，F(xiàn)將各種氣化方法作一簡介。

一、固定床氣化法

一．固定床氣化法（Fixed-bedCoalGasificatianProcess）

1.GI(GasIntegrale)法

常壓下以空氣及蒸汽氣化塊狀高揮發(fā)份煙煤以間歇制取中熱值煤氣，意大利曾使用過。

2.IFE（國家爐具公司）法

常壓下以空氣及蒸汽氣化煙煤制取低熱值燃料氣，系兩段爐，英國開發(fā)。

3.IGI兩段法

常壓下以空氣及蒸汽氣化煙煤制取中熱值煤氣，意大利于上世紀40年代開發(fā)。

4.Leuna（路易那）溶渣法

常壓下以蒸汽與氧氣化焦炭制取中熱值煤氣，德國Leuna廠開發(fā)。

5.Lurgi（魯奇）干灰法

2.5～3.2MPa下用蒸汽與氧使3～50mm次煙煤或褐煤氣化。1936年由德國Lurgi公司工業(yè)化。我國云南解放軍化肥廠有11臺捷克制的LurgiⅠ型氣化爐，爐徑2.7m，在2.0MPa下將褐煤用純氧加壓氣化。山西天脊煤化工集團則有LurgiⅣ型爐在3.0MPa下氣化塊煤，爐徑3.8m，共4臺，用于生產(chǎn)合成氨后加工成硝酸磷肥。太原化工公司亦有一臺用于制氨，氣化壓力2.5MPa，爐徑2.8m。南非Sasol廠共有89臺，年處理煤3300萬噸用于生產(chǎn)合成油。

6.Marischka法

常壓下用空氣與蒸汽氣化焦炭或無煙煤制低熱值煤氣，歐洲曾使用過。

7.PintschHillebrand（平奇-希勒布蘭德）法

加壓下用蒸汽及煤氣氣化褐煤制中熱值合成氣，爐上部為干餾區(qū)，下部為水煤氣制造區(qū)。爐徑達4.5m，曾在德國使用多年。

8.PowerGas（英國動力煤氣公司）法

常壓下用空氣和蒸汽氣化煙煤制取低熱值煤氣，曾在英國某地使用多年。

9.Riler-Morgan(美國賴利加煤氣公司)法

常壓下用蒸汽與空氣（或氧）氣化20～32mm塊狀無煙煤或煙煤制取燃料氣，二次大戰(zhàn)前國外曾有9000臺在運轉(zhuǎn)，現(xiàn)早已淘汰。

10.Simplex法

加壓下用氧及蒸汽使≦10mm塊煤或?qū)⒎勖?、二炭加入石灰及紙漿廢液壓型后氣化制取中熱值煤氣，此法為美國舒爾茨動力經(jīng)濟公司在哥倫比亞大學協(xié)助下開發(fā)的。

11.Thyssen-Galoczy（賽森-加洛齊）法

在常壓下用氧和蒸汽氣化焦炭或煤制取中熱值煤氣。工業(yè)爐爐徑3m，產(chǎn)氣量8500m3/h，熔融排渣，分三級加入氣化劑，爐體中間、上部均設(shè)有補充氧的噴嘴。該法由Thyssen-Galoczy公司開發(fā)。

12.UGI法

常壓下用空氣和蒸汽氣化焦炭制取中熱值合成氣，由美國UGI公司開發(fā)。國內(nèi)于1954年起用于制氨工業(yè)，1956年擴大到無煙煤，我國中小型氮肥廠有大小UGI爐數(shù)千臺。后來又進一步擴大到無煙粉煤氣化，將粉煤添加不同粘結(jié)劑壓制成煤球或煤棒，也有將煙煤或褐煤先經(jīng)干餾再氣化來制取合成氣。

13.WellmanGalusna（韋爾曼）法

是美國麥克道爾·韋爾曼公司開發(fā)，于1896年實現(xiàn)工業(yè)化，在低壓下用空氣（或氧）與蒸汽使無煙煤、焦、褐煤等氣化制取低熱值燃料氣，屬一段干灰爐。上世紀20年全世界共有291臺，70年代末僅剩下56臺，其中35臺在美國，50年代中期臺灣曾建有4臺。

14.Wellman（韋爾曼）熾熱爐

亦為美國韋爾曼公司在19世紀末開發(fā)的常壓單段及兩段干灰爐，單段爐曾用于歐洲及南非，兩段爐用于歐美，南非自1963年以后建有30余臺，美國于1978年建有2臺Φ3m爐用于空氣及蒸汽氣化煤制取燃料氣。

15.Wilputta（威爾普特）法

美國Wilputta公司開發(fā)的一段干灰爐，在常壓下用空氣（或氧）與蒸汽氣化煙煤制取低熱值或中熱值燃料氣，用旋轉(zhuǎn)臂防止爐渣粘結(jié)。僅用于美國霍爾斯頓兵工廠，二次大戰(zhàn)時曾建有12臺，后只使用2臺。

16.WD/GI法

由美國伍德爾·達克哈姆公司與意大利米蘭煤氣公司共同開發(fā)，于1946年工業(yè)化，實際上是IGI兩段法的改進，有空氣蒸汽循環(huán)操作和氧蒸汽循環(huán)操作兩種方式，在常壓下用次煙煤、煙煤及褐煤制取煤氣，為兩段干灰爐。選用空氣蒸汽循環(huán)的有歐洲、澳大利亞及南非百余臺，而選用氧蒸汽循環(huán)的在歐洲有15臺。

上述16種方法均已工業(yè)化。

17.BG/Lurgi熔渣法

由英國煤氣公司開發(fā)，1955年中試，1960年經(jīng)2.0MPa加壓氣化中試。1974年英美合作在蘇格蘭Westfield建成Φ2.8m，煤處理量550～730t/d的示范裝置。3～50mm塊狀煙煤在2.5MPa及≦1700℃下用氧和蒸汽氣化，碳轉(zhuǎn)化率﹥99％，冷煤氣效率88.3％，噸煤氧耗0.579t，汽耗0.407t，累計操作5000h。

18.窯氣（KilnGas）法

美國阿麗斯·卡瑪公司開發(fā)，在0.5～0.9MPa壓力，1090℃溫度下用空氣與蒸汽氣化制取低熱值煤氣，示范裝置建在伊利諾伊州電力公司伍德河發(fā)電廠，日處理煤600t，產(chǎn)氣量73200m3/h，CO+H2為38.9％，冷煤氣效率68％。

19.Ruhr（魯爾）100法

由德國魯爾煤氣、魯爾煤及斯梯各三家公司聯(lián)合開發(fā)，在≦10MPa下用氧及蒸汽氣化2～40mm塊狀無煙煤，示范裝置建在道爾斯頓（Dorston）。1979年9月起已處理16450t煤，26次運行共操作4500h。爐徑Φ1.5m，投煤量108～240t/d，可用于城市煤氣或代用天然氣生產(chǎn)。

20.Stole法

美國福斯特·惠勒能源公司開發(fā)，在常壓下用空氣及蒸汽氣化次煙煤制取低熱值煤氣。示范裝置建在明尼蘇達州立大學德盧斯分校，爐徑Φ3m，為二段氣化爐，投煤量108t/d，產(chǎn)品氣CO+H245％。

上述4種方法已建立示范裝置。

21.BASF

-Flesch-Demag法德國BASF公司開發(fā)，在常壓下用氧與蒸汽氣化無煙煤制取中熱值煤氣有效組分CO+H2為37.1％，制得低熱值煤氣。此法為Hygas改進，將一級反應器聚結(jié)灰渣改為三級二段加氫氣化反應器，干灰排渣。我國上海焦化公司曾引進該技術(shù)，但始終未正常運轉(zhuǎn)。

14．Westinghouse（西屋）法

西屋電氣公司開發(fā)的中壓單段流化床氣化法，中試裝置建在賓州WaltzHill，投煤量15t/d，在1.0～1.5MPa及965～1150℃下用氧及蒸汽氣化﹤5mm匹茲堡9號煤，碳轉(zhuǎn)化率90％～99％，氧耗1.04t/t，汽耗1.04t/t，有效組分CO+H278.8％，曾打算在賓州Bearerdale建廠生產(chǎn)甲醇及西弗吉尼亞Marion生產(chǎn)燃料供發(fā)電用，僅進行了可行性研究。

15．Hydrane(加氫烷烴化)法

摩根城能源技術(shù)中心（METC）開發(fā)，僅進行過小試，1978年即停止。在7.0MPa及990℃下二段加氫，上段20％煤中碳轉(zhuǎn)化為甲烷，下段呈流化態(tài)半焦加氫分解，用于制合成管道氣。

16．Trigas（三床循環(huán)）法

由美國煙煤研究公司（BCR）開發(fā)，進行過投煤量1.2t/d小試。在1.6MPa壓力下用空氣氣化次煙煤或煙煤，三段床層溫度分別為315～650℃、925～1090℃和1150℃，有效組分CO+H250％，冷煤氣效率88％。后又在賓州Homer建成投煤量120t/d中試裝置，系熔渣式流化床氣化爐。

17．CFB（循環(huán)流化床）法由德國Lurgi（魯奇）公司開發(fā)，小試規(guī)模Φ200mm爐，中試先后建投煤量50kg/h和500kg/h（爐徑700mm）兩套裝置?？捎酶吡蛎骸⒏呋颐?、褐煤、煙煤、洗煤濾渣、石油焦、樹皮、泥炭、牛糞等為原料在常壓以空氣、蒸汽+氧、CO2+O2為氧化劑處理﹤4～5mm原料，在1050℃下氣體停留時間4～6s，線速1～4m/s制取燃料氣。在奧地利、德國、美國及法國建有工業(yè)裝置，所產(chǎn)燃料氣用于發(fā)電，迄今尚未用于制合成氣。

三．氣流床煤氣化法（Entrained-bedCoalGasificationProcess）

氣流床具有設(shè)備尺寸小，煤種適應性廣，無副產(chǎn)物處理問題，灰渣含碳低，是目前主要開發(fā)與大型廠使用的爐型。

1．K-T（Koppers-Totzek柯柏斯-托切克）法

1938年德國Heinrich-Koppere（亨利?柯柏斯）公司的Totzek提出的方法。1951年實現(xiàn)工業(yè)化，各國共54臺爐進行過工業(yè)運轉(zhuǎn)。分布在法、芬、日、德、比、葡、希、埃、泰、土、贊、印、南非、巴西等國，其中印度9臺，德國、南非與希臘各6臺，芬蘭5臺，土耳其與贊比亞各4臺，基本上用于制氨工業(yè)，投煤量多在780t/d左右。將﹤0.074mm煙煤、次煙煤或褐煤在常壓、﹤1800℃下用噴嘴將粉煤、氧及蒸汽噴入氣化爐，噸煤氧耗0.942t/t，汽耗0.415t/t，碳轉(zhuǎn)化率96％，冷煤氣效率71.3％，有效組分CO+H287.3％。我國上?；ぱ芯吭?960年就進行中試，后在新疆化肥廠建工業(yè)裝置，有5臺容積各為11m3的K-T爐燒蘆草溝煙煤，經(jīng)兩年多試車，因耐火材料供應困難改燒重油?；恃芯克缮虾?nèi)遷后自1976年起繼續(xù)中試，爐容積4m3，先后試燒銅川長焰煤和黃縣褐煤。山東黃縣化肥廠建有工業(yè)裝置，1983年起進行試車。

2．Shell-Koppers（殼牌-柯柏斯）法

由德國克虜伯-柯柏斯（Krupp-Koppers）公司與荷蘭國際殼牌石油公司（Shell-Internationale）共同開發(fā)的中壓一段氣流床熔渣氣化爐，示范裝置建在漢堡，投煤量135t/d，1978年開始運行。在3～4MPa、1800～2000℃下用氧及蒸汽氣化﹤0.09mm的Wyodak褐煤，碳轉(zhuǎn)化率98％，氧耗1.0t/t，有效組分CO+H296.2％。1978至1983年共運行3000h以上，后殼牌公司退出合作。

3．PRENFLO法

在殼牌公司退出合作后克虜伯-柯柏斯公司單獨開發(fā)加壓氣流床煤氣化工藝。1985年在德國菲斯藤豪森建立中試裝置，投煤量48t/d，自1986年8月至1987年9月共運轉(zhuǎn)2000h以上。在2.4MPa壓力下用氧和蒸汽氣化Gottolbom的煙煤進行聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，產(chǎn)氣率1.92m3（CO+H2）/kg煤，副產(chǎn)5.0MPa蒸汽1.95t/t，碳轉(zhuǎn)化率99％，冷煤氣效率79％。

4．Shell干粉煤(SCGP）法

國際殼牌公司退出與Krupp-Koppers公司合作后與殼牌石油公司及殼牌開發(fā)公司一起于1987年初在休斯頓附近鹿苑建成SCGP-1示范裝置，煤處理量250～400t/d生產(chǎn)中熱值煤氣供發(fā)電，可處理高硫煤或褐煤共運轉(zhuǎn)18000h，試過18種煤。1988年在荷蘭Buggenun建設(shè)253MW煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置，在2.8MPa下煤氣化，碳轉(zhuǎn)化率在99％以上，到2001年氣化裝置運轉(zhuǎn)率在95％以上。目前國內(nèi)洞庭及湖北等大型氨廠均擬將油頭改造為殼牌干粉煤氣化工藝。

5．Texaco（德士古）法

由德士古公司開發(fā)的低壓或中壓熔渣氣流床煤氣化工藝。在美國Montebello（蒙特貝羅）中試裝置投煤量15t/d，1973年開始運轉(zhuǎn)，在2.4～8.4MPa壓力下操作，使用過煙煤、次煙煤、褐煤及石焦油。在德國Oberhausen（奧伯豪森）建有165t/d示范裝置，自1977至1986年共運行2000h以上，處理95000t煙煤、固態(tài)及液態(tài)煉油殘渣，在4.0MPa、1600℃下運行。后又在美、德、日、瑞典、中國建有12套工業(yè)裝置用

化工生產(chǎn)力2003年第11期

于發(fā)電、制氨、甲醇、醋酸等。我國魯南、渭河、上海焦化及淮南均采用此技術(shù)。

6．Ruhrgas渦流法

德國魯爾（Ruhr）煤氣公司開發(fā)，在常壓、1700℃用空氣蒸汽氣化煙煤或褐煤制取低熱值煤氣，﹤1.6mm煤預熱后與空氣在渦流室中高溫氣化，熔渣自底部排出，產(chǎn)品氣經(jīng)旋風分離及布袋除塵，飛灰返回。

7．BI-GAS法

美煙煤研究公司（BituminusCoalResearch）開發(fā)的兩段氣化爐，上段煤漿進料干灰，下段干粉煤熔渣氣化。示范裝置在賓州Homer，氣化爐Φ1.5×16m，投煤量110t/d，1976年開始運行。﹤200目煤在3.5～10.4MPa及1480～1650℃下氣化，碳轉(zhuǎn)化率﹥99％，冷煤氣效率84.3％，氧耗0.708t/t，汽耗0.635t/t，有效組分CO+H235.3％。

8．CE（燃料工程CombustionEngineeringInc）法

上世紀70年代由燃燒工程公司開發(fā)，示范裝置建在路易斯安那州查爾斯湖納爾遜電廠，爐徑2.7m，投煤量120t/d。常壓下將70％﹤200目含2.5％的高硫煤在1760℃下空氣蒸汽氣化制得低熱值煤氣。有效組分CO+H232.9％，冷煤氣效率75％，生產(chǎn)煤氣450000m3/d用于發(fā)電。

9．KBW法

為美國Koppers公司與Babcock&Wilcox公司組成合資公司KBW開發(fā)的方法，實際上是將Koppers的常壓粉煤氣化技術(shù)與B&W的換熱器、流體流動、燃燒等技術(shù)結(jié)合。示范裝置投煤量800～1200t/d的氣流床熔渣爐，在常壓高于灰熔點95℃下氣化﹤32mm煤制取中熱值煤氣。氧耗0.76～0.88t/t，汽耗0.12～0.20t/t，碳轉(zhuǎn)化率86％～98％，冷煤氣效率60％～70％，產(chǎn)品氣中CO53％～65％，H225％～35％。

10．VEW法

德國韋斯特伐利亞聯(lián)合電力公司（VereinigteElektrizitatswerkeWestfallen）開發(fā)，1984年建成投煤量240t/d示范裝置。在2.4MPa壓力下用空氣氣流床處理脫硫煤用于107MW聯(lián)合發(fā)電機組。氣化溫度1400～1600℃，煤經(jīng)預熱到400～460℃，停留時間4s，氣化率42％。

11．Bianchi法中試爐在法國，于1.0～2.5MPa及540～870℃下將粉狀褐煤與過熱蒸汽及氧沿切線方向噴入渦流室中心，灰渣與產(chǎn)品氣經(jīng)旋風除塵再甲烷化后制合成管道氣作燃料用。

12．Coalex法

由美國InexResourcesInc（伊內(nèi)克斯資源）公司開發(fā)，中試規(guī)模4.8t/d的熔渣氣流床化爐。常壓下將粉煤及添加劑與空氣一起自爐頂噴入，在1315℃下使89％～99％碳被還原，渣在冷激槽與水中成濕渣出爐，可獲得低熱值煤氣。

13．FW（FosterWheeler福斯特?惠勒公司）法

1972年以前由煙煤研究公司（BituminousCoalResearch）進行二段氣流床氣化爐配合循環(huán)發(fā)電研究，1972年后由FosterWheeler接手，仍在中試。70％通過200目且灰熔點﹤1540℃的煤在2.5MPa，上段980～1150℃，下段1370～1540℃下氣化伊利諾伊6號煤，有效組分CO+H243.8％。

14．MFR（MountainFuelResources高山燃料資源公司）法

中試爐投煤量30t/d，在1.4MPa及1565℃下氣化煙煤、次煙煤或褐煤。冷煤氣效率78％～80％，氧耗0.75～0.77t/t，汽耗0.17～0.21t/t，有效組分CO+H287％～90％。

15．Panindco法

1950年曾在法國魯昂建有中試爐，投煤量17.5t/d，氧與蒸汽在煤外圈噴入，有數(shù)個蒸汽噴嘴可改善反應溫度分布并保護耐火襯里，入爐煤﹤200目，產(chǎn)品氣由爐底引出。

16．PEATGAS法

由芝加哥煤氣工藝研究所開發(fā)，在3.5MPa下用氧與蒸汽氣流床二段氣化-10+100目泥煤，1981到1982年進行中試，爐上段為并流稀相加氫氣化，下段為流化床半焦氣化，可用氫、氫-蒸汽或合成氣為加氫氣體，停留時間4～7s，曾打算建日產(chǎn)700萬米3制合成管道氣裝置。

17．RockwellHydro（羅克韋爾加氫）氣化法

由國際羅克韋爾公司開發(fā)，為單段氣流床短暫停留自煙煤制甲烷的氣化爐。1980年建成18t/d中試爐并設(shè)計了150～175t/d示范裝置，噴嘴呈束狀分布，中心噴嘴進70﹪﹤200目煙煤或干泥煤，環(huán)布熱氫噴嘴，每個爐子有若干噴嘴束，在7.0MPa及980℃下停留1.8s，產(chǎn)品氣含CH482.5％，氫耗0.087t/t，氧耗0.1t/t。

18．USBM法

美國礦物局開發(fā)的渦流氣流床，常壓下在杜邦Babcock&Wilcox爐中進行。1953～1963年中試，壓力2.1MPa及熔渣溫度下氣化，三個蒸汽噴嘴相間三個煤與氧的噴嘴，爐呈長圓筒狀，氣體越向上渦流半徑愈小，熔渣沿爐壁向下流，因堵渣而中止試驗。

19．日本渦流法

日本化學公司開發(fā)，具6個雙套管噴嘴，外環(huán)為蒸汽，強制冷卻以使熔渣粘在爐壁上形成保護層，中試規(guī)模為12t/d。在常壓及1330℃下氣化日本赤平煤，氧耗542m3/t，汽耗0.34t/t，有效組分CO+H282.6％。

20．住友渦流法

住友化學公司開發(fā)，以FeO為助熔劑，四個噴嘴，蒸汽在外環(huán)，煤與氧走內(nèi)環(huán)，獲半焦后氣化。中試爐投煤量45t/d，常壓下氣化日本松浦煙煤，氧耗485m3/t，汽耗0.30t/t，有效組分CO+H285％。

21．BellAerospace（貝爾宇航）高通量法

貝爾宇航公司籍助粉末推進劑用于火箭的經(jīng)驗而開發(fā)的煤氣化法，小試規(guī)模爐徑127mm，投煤量12t/d，鼓氧制合成管道氣。在5.1MPa下用氧氣化70％﹤200目的煤，A段1650℃，B段吹氧，產(chǎn)品氣中CO+H286.9％，氣化強度350～700t/m2?h。

22．高速氣流床法艾林研究所1973年在楊伯翰大學建小試裝置，投煤量560kg/d，在常壓至2.0MPa及1200～1540℃下使粉煤快速與氧及過熱蒸汽混合，經(jīng)多噴嘴自爐頂軸向噴入爐內(nèi)，在二次回收熱前分離灰渣，可制得低成本的中熱值煤氣。

23.多噴嘴氣化技術(shù)

華東理工大學的多噴嘴氣化爐，是目前國內(nèi)擁有完全知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，有華東理工大學于遵宏老先生主持開發(fā)成功。

四．熔渣池煤氣化法（Melting-Slag-PoolCoalGasificationProcess）

此類氣化爐特點是在高溫熔融態(tài)熱載體床層中進行煤氣化，熔融狀態(tài)的Na2CO3、鐵水或灰渣可以催化氣化并脫硫。

1．Rummel（魯麥爾）單筒法

由德國聯(lián)合燃料公司（UnionKraftstoff）開發(fā)，1950年在維塞林建有內(nèi)徑800mm試驗爐生產(chǎn)中熱值合成氣。常壓下將煤、蒸汽及空氣噴入0.5m深的熔渣池，在1500～1600℃下燃燒和氣化，渣池內(nèi)未完全反應的碳在上部空間進一步氣化，溢流渣連續(xù)排出后用水激冷。國內(nèi)北京鍋爐廠建有兩套中試爐，酒泉鋼廠建有爐徑2.1m的工業(yè)爐，1974年曾連續(xù)運轉(zhuǎn)114h。

2．Otto-Rumme